平原区暴雨内涝风险数值模拟研究

采用水力学方法探讨平原区暴雨内涝风险数值模拟研究,采用MIKE11建立黄河故道一维水力学模型,采用MIKE21 FM建立区域二维水力学模型,采用MIKE FLOOD对一维、二维模型进行耦合计算,模拟区域1978、2000、2003年暴雨内涝演进过程和淹没范围等,计算结果与涝灾实际淹没情况及区域地形地貌基本相符,可为下一步洼地治理、涝灾应急预案制定等提供参考依据。     

浙江典型滨海城市复合致灾因子洪涝模拟及淹没分析

滨海城市受台风风暴潮、上游洪水、暴雨、外江潮位等复合致灾因子的影响,洪涝灾害事件频发,洪水安全成为社会经济高质量发展的重要制约因素。为降低滨海城市面对洪涝灾害的脆弱性,以杭州市钱塘区下沙片为研究对象,考虑滨海城市复杂的下垫面地形因素,构建了能够模拟河道、管道和地表洪水演进的水动力学模型,经率定和验证后进行暴雨、外江潮位等复合致灾因子情景下的洪水淹没情分析,提出洪涝灾害防御措施和建议,提升洪水灾情预判和应急管理能力。     

基于SWMM与LISFLOOD-FP模型的城市暴雨内涝模拟——以济南市为例

将开源的SWMM一维管网模型与半开源的LISFLOOD-FP二维水动力模型耦合,对济南市黄台桥流域进行暴雨内涝模拟,基于实测场次降水、流量及淹没情况对模型进行率定与验证。统计分析20130723实测场次降水和不同重现期设计降水下研究区溢流节点分布和地表淹没情况,并分析其原因,得出以下结论：20130723实测场次暴雨模拟结果表明耦合模型在研究区具有较好的适用性,可以用于城市流域暴雨内涝的模拟;随着降水重现期的增加,溢流节点数目及各个淹没水深范围的面积均呈增加趋势,总淹没面积从8.18 km2增加到21.92 km2,其中水深范围在0.1~1.0 m的淹没面积占比最大。研究探索城市流域尺度的暴雨内涝模拟,相关结果可为研究区防洪减灾工作提供一定的科技支撑。     

江苏省暴雨洪涝灾害的暴露度和脆弱性时空演变特征

以江苏省为研究区域,利用1984—2011年的江苏省暴雨洪涝灾害的灾情数据和社会经济数据,从灾害发生的暴露范围、人口暴露度和农作物暴露度3个方面分析灾害的暴露度特征,从人口脆弱性、农作物脆弱性和经济脆弱性3个方面分析灾害的脆弱性特征。研究表明1984—2011年,江苏省暴雨洪涝灾害多年平均暴露面积、人口暴露度、农作物暴露度分别为2.8万km²、227.5万人、4 484.3 km²;暴露面积及人口暴露度呈现增加趋势,农作物暴露度先升高后降低;高暴露区域主要分布在长江、淮河流域水系沿岸及沿海区域县(市、区);江苏省暴雨洪涝灾害多年平均人口脆弱性、农作物脆弱性、经济脆弱性分别为0.05%,35.3%,0.63%,人口脆弱性平均水平较低,年代际间呈现下降趋势;农作物脆弱性呈增加趋势;经济脆弱性先增加后降低。     

基于ANUGA和SWMM耦合模型的车陂涌流域内涝模拟分析

为探究设计暴雨雨峰位置对城市内涝的响应规律,以广州车陂涌流域某片区为研究区,基于ANUGA和SWMM构建耦合模型AGSWM,采用实测降雨的流量和内涝数据对AGSWM进行验证,并对不同雨峰位置的设计暴雨情景进行了内涝模拟与分析。结果表明：耦合模型AGSWM具有良好的模拟精度,能够较好地反映车陂涌内涝时空演进过程;在低重现期后峰情景和高重现期中峰情景下,内涝积水总量、总淹没面积、重度内涝等级的淹没面积和重度内涝等级的易涝点最大水深较大;在低重现期前峰情景、高重现期后峰情景下,积水峰现延迟时间较长。     

城市水库溃坝耦合极端降雨前后模拟对比分析

以探究城市上游水库溃坝耦合极端降雨及仅溃坝两种工况下洪水灾害程度的变化为目标,确定郑州市二七区、中原区、金水区及惠济区为研究区域,结合芝加哥雨型公式及长历时暴雨强度公式推求设计暴雨,依托“7·20郑州特大暴雨”实测数据推求研究区域产汇流特征,建立极端降雨与洪水过程的响应关系。在此基础上,以郑州市二七区尖岗水库为研究对象,构建两种工况下二维溃坝洪水演进模型,对水情信息进行对比分析。结果表明：相比于仅溃坝,降雨耦合溃坝工况下淹没范围更大,其中增加的淹没范围内各点的最大水深、流速、洪水严重性程度均处于较低等级。在河道两侧,两种工况下各等级水深、流速及洪水严重性淹没范围大致相同;地势较低的区域降雨耦合溃坝工况下淹没水深和流速增大较多,易涝点水深增加约0.6 m,选取断面水面线升高约1 m。     

基于MIKE FLOOD的青龙河下游漫滩模拟研究

应用丹麦水利研究院（DHI）开发的MIKE21模型,构建在极端洪水情况下青龙莲花河部分河段发生漫堤时,该区域的泛洪区的平面二维洪水淹没过程的数值模拟模型。研究采用MIKE FLOOD模块,以一维二维模型动态耦合的方式进行模拟。     

基于能值理论的洪涝灾害脆弱性评估

在搜集整理2015年郑州市暴雨洪涝资料的基础上,从生态学的角度,运用能值分析方法评估区域洪涝灾害脆弱性。进而使用能值作为统一的度量尺度,以能值评价的结果和表征区域洪涝灾害脆弱性的能值指标为基础,借助地理信息系统(GIS)对郑州市洪涝灾害的脆弱性进行空间差异分析。结果表明郑州市洪涝灾害脆弱性的空间分布差异明显,大致呈现从中部向四周递减的趋势。新密市的脆弱性最高,其次是市区,脆弱性最低的是新郑市。结论表明,在暴露度相同的条件下,有效提高系统的适应能力是降低脆弱性的关键。     

气候变化对珠三角地区典型城区流域排水系统的影响

以珠三角地区广州市典型城区流域东濠涌流域为研究区,采用Delta方法和年最大值法相结合推求未来时期东濠涌流域短历时暴雨强度公式,基于InfoWorks ICM构建一二维耦合的东濠涌流域城市雨洪模型,定量评估气候变化对排水系统的影响。结果表明:在RCP4.5和RCP8.5情景下,未来时期降雨强度峰值以及累积降水量均呈增加的变化趋势,城市排水系统节点溢流量、超载管道比例和淹没深度增大,给排水系统带来更为严重的影响。这一结果表明未来时期珠三角地区可能遭受更为不利的洪涝风险灾害。     

变化环境下城市暴雨洪涝灾害应对机制

遵循以防为主的防灾减灾救灾理念，提出一种集情景预估、预测预报、分级预警、应急预案和防洪预演为一体的城市暴雨洪涝灾害“五预”应对机制。包括：基于气候模式的城市暴雨洪涝灾害情景预估;耦合气象水文的城市暴雨洪涝灾害预测预报;多源信息融合的城市暴雨洪涝灾害分级预警;基于综合集成的城市暴雨洪涝灾害应急预案;基于数字孪生的城市暴雨洪涝灾害防洪预演。其中的关键技术包括：城市洪涝模拟、地球系统模式、滚动气候预测、数值天气预报、三维电子沙盘、综合集成平台和数字孪生城市。构建变化环境下城市暴雨洪涝灾害“五预”应对机制,可为城市防洪减灾决策提供有效支撑。     

基于MIKE FLOOD模型的西北城市河道橡胶坝群洪水风险分析研究

由于西北城市河道比降大,暴雨和山洪形成河道洪水突发性强,河道橡胶坝群的修建改善了城市生态环境,同时也客观上增大了城市洪水风险.基于MIKE FLOOD水动力学模型,对西北城市橡胶坝群河道典型案例进行了一二维耦合水动力学模型计算,研究了在河道遭遇大洪水时橡胶坝群未塌坝运行的洪水动态演进情况,定量计算了对城市可能造成的淹没情况以及洪灾损失,指明了橡胶坝群未按照防汛预案采取度汛措施而造成的潜在洪水风险,并且提出了降低城市河道橡胶坝群洪水风险的建设管理措施.     

太湖流域平原河网降雨时程分布变化的洪水响应

近年来太湖流域平原河网地区洪涝灾害频发,居民的人身及财产安全受到了严重危害。降雨是导致本区域洪水的主要因素,其中最具代表性的降雨类型为梅雨和台风暴雨,由于二者时程分布特性有较大差异,其致洪机理也有所不同。以探究降雨时程分布对洪水过程的影响为目的,以太湖流域武澄锡虞水利分区为研究对象,采用MIKE 11与MIKE 21构建一、二维耦合水动力模型,利用实况洪水过程对模型进行率定验证,采用该模型对研究区域进行不同设计工况的模拟,讨论了次雨量、降雨历时以及降雨时程分布变化对太湖流域平原河网地区洪水过程的影响。结果表明:降雨时程分布对平原河网河道洪水过程有显著影响,其中长历时降雨对雨峰位置的后移较为敏感,短历时暴雨则受到降雨时间变差系数变化的影响较大,而次雨量变化则对二者都有显著影响。     

基于D-S证据理论改进AHP-熵权的流域洪涝灾害评估研究

考虑致灾因子危险性、孕灾环境敏感性以及承灾体易损性,选取指标构建小清河流域洪涝灾害风险评估指标体系,提出一种基于D-S证据理论的改进AHP-熵权法计算指标权重,求取洪涝灾害风险指数,运用自然断点分级法确定洪涝灾害风险等级,分析小清河流域洪涝灾害风险空间分布情况。结果表明：小清河流域洪涝灾害风险总体上表现出南低北高的趋势,其中高风险区和较高风险区分别占流域面积的8.7%和14.3%,主要分布在小清河干流以及主要支流两岸。所得评估结果同“利奇马”台风发生期间实际洪灾风险分布情况一致,对比证明基于D-S证据理论的改进AHP-熵权法优于AHP和熵权法,可为小清河流域防洪减灾决策提供依据。     

深圳河流域内陆侧洪涝风险分析

基于致灾因子、孕灾环境、承灾体与防灾减灾能力四大风险要素对深圳河流域内陆侧的洪涝风险进行分析,构建以雨、洪、潮叠加的复杂致灾因子危险性和高度城市化带来的高易损性为特征的沿海城市洪涝灾害风险评价指标体系,用层次分析法修正熵权法以确定评价指标的权重,得到洪涝的危险性风险、易损性风险和综合风险区划。结果表明：福田区西南部至罗湖区西南部是极高危险性与极高易损性的统一体,在防洪减灾中应予以较全方位的重点防护,其他低易损性且高危险性地区只需根据主导的危险性因子给予有所侧重的防护措施;构建的沿海城市洪涝灾害风险评价指标体系可为政府防灾减灾规划与防洪应急响应提供必要的参考依据,亦可为防灾资源分配和灾后恢复重建提供有效信息。     

基于模糊综合评判法的洪水灾害风险评估

通过对洪水灾害评价指标危险性、暴露性、易损性以及防灾减灾能力4因子的分析,用模糊综合评判法构建了洪水灾害风险评估模型,利用该模型对湖州市下辖区县进行了风险评估,给出各区县的风险指标。并分析了各区县的风险类型和风险程度,为今后制定防洪规划、合理分配防洪减灾力量提供了科学依据。     

溃堤洪水分析的一、二维水动力耦合模型及应用

建立一、二维水动力耦合数学模型以模拟溃堤洪水的演进过程,其中一维模型采用Preissmann格式离散,二维模型利用基于非结构网格的Roe格式离散。将道路、灌渠等特殊边界概化为宽顶堰并作线性处理,利用非结构网格与特殊边界的耦联,建立具有真实地形的耦合模型,并采用干湿水深理论对模型进行优化。将模型应用于黄河青铜峡河西灌区溃堤洪水的模拟,较为真实地再现了洪水在计算区域内的演进过程与淹没范围,体现了道路、灌渠等特殊边界的阻水效果与桥涵的过水效果。     

BREACH模型与MIKE21模型在溃坝风险中的耦合分析

BREACH模型常用来模拟水库大坝漫顶及管涌溃坝模式并获取溃口流量与时间关系,MIKE21模型常用来模拟湖泊、河口、海湾等二维水动力学并获取洪泛区内洪水风险信息要素,两大模型耦合分析在保障水库大坝安全运行及风险管理方面发挥了积极作用。以BREACH模型模拟溃口流量动态数据过程与溃口演变尺寸为基础,通过ArcGIS预处理地形文件、工程建筑物参数与水文数据,构建MIKE21二维水动力学模型并计算网格差值空间,利用Flow Model模块生成溃坝洪水模拟文件,采用判别溃口流量差值是否满足精度要求的迭代法来耦合两大模型,最终结合所要分析水库大坝的工程概况,计算不同风险情况下的水库大坝溃坝洪水淹没水深与范围,进而模拟溃坝洪水演进过程。该方法已成功应用于郑州常庄水库风险分析,结果表明,该方法能客观反映溃坝洪水行洪情况,使用方便,为水库大坝运行管理与应急处置提供了一定的技术支持。     

基于MIKE FLOOD的城区溃坝洪水模拟研究

大坝安全不仅影响工程效益,还影响人民的生命和财产安全,溃坝洪水模拟可以对水库大坝的失事影响做出评估,对制定应急预案和防洪减灾具有重要意义。以深圳市龙华新区民治水库及下游片区为研究对象,基于MIKE FLOOD将MIKE11模型和MIKE21模型进行动态耦合,对溃坝洪水在下游的演进过程进行仿真模拟。模型采用瞬间溃(瞬间部分溃和瞬间全溃)以及逐渐溃两种溃决方式,分别模拟4种工况下的溃口流量过程线以及下游洪水演进过程。结果表明:瞬间溃的洪峰流量较大,出现在溃坝开始时刻,而逐渐溃的洪峰流量相对较小,出现在渗透破坏变形发展至上部坝体坍塌时刻,之后均随库区水位逐渐降低,下泄流量变小,直至库区水体排空。溃坝洪水对上游地区横岭村附近破坏较大,淹没水深较深。民治河中游段居民和商业区附近洪水流速接近5 m/s,对建筑物有一定破坏力,左侧向南村地势较低,淹没情况最为严重,并且在洪水消退后仍有3 m左右积水。民治河下游地区在洪水消退后也有少量积水。     

基于模糊综合评价的深圳市暴雨洪涝风险评估

近年来,城市洪涝灾害的频繁发生已引起专家学者的广泛关注.基于灾害系统理论,综合考虑致灾因子、孕灾环境、承灾体、防灾减灾能力等因素,从危险性和易损性两大风险要素出发,利用ArcGIS技术和模糊综合评价法,对洪涝频发的深圳市进行城市暴雨洪涝灾害风险评估区划,最终生成以100 m×100 m为基本评价单元的暴雨洪涝灾害风险分...