渭河下游洪水风险的数值模拟分析

在对渭河下游典型洪水、防护区地形特点及社经指标等进行了分析的基础上，建立了河道及防护区洪水演算模型，对各频率洪水不同溃口方案洪水淹没情况进行了模拟计算，分析研究了不同防护区域的风险等级，为制定和完善泅河下游防御洪水方案提供了科学依据。     

渭河下游洪水风险数值模拟分析简介

渭河下游的河道地形及水沙特点 渭河下游自咸阳至北洛河口(渭淤1)河道长204公里,按渭淤断面间距计算长约167km,沿途北岸有泾河、石川河,南岸有沣河、灞河及二华区间南山支流汇入,其中以泾、灞、沣河水量较大。渭河下游是典型的冲积性河流,自咸阳向下,河型由游荡件渐变为弯曲性,河槽宽0.3～1.5km,河床比降0.01％～0.06％;由于两岸堤防或岸坎的约束,横断面为典型的复式断面。由于多年来的泥沙淤积,使渭河下游下段及二华区间南山支流出口段河床一般都高出防护区地面2～5m,二华夹槽地     

洪水分析软件在洪水风险图编制中的应用

依托全国重点地区洪水风险图编制项目,中国水利水电科学研究院主持开展了洪水分析软件研发,通过整合国内优势模型技术,开发了包括复杂水利工程调度模拟的一维河网计算引擎,高分辨率二维洪水分析计算引擎、快速非结构网格生成模块,集成国内外广泛使用的SWMM管网模型,基于自主研发的GIS平台,完成了一维、二维洪水模型和城市管网模型的前后处理功能研发,实现了一二维耦合以及城市管网与二维模型耦合。形成了两个软件产品,为中小河流、防洪保护区、蓄滞洪区以及城市洪水分析提供技术支撑。     

城市洪水模型在东莞城区洪水风险图编制中的应用

城市中密集的建筑和复杂的地下管网,给城市洪水模型构建及模拟带来了巨大困难,在很大程度上阻碍了城市洪水风险图技术的发展。为解决城市洪水模拟中密集的建筑和复杂的地下管网的问题,采用基于容积率系数二维浅水方程法模拟城市地表径流,并耦合动力波管网模拟方法,建立城市洪水模型。结果表明,该模型能够较好的模拟东莞城区城市洪水形势,同时,基于模型编制了东莞城区洪水风险图,为东莞城区防洪减灾提供了重要决策支持。     

蓄、滞洪区的洪水演进数值模拟与风险分析

一、二维联合洪水演进数值模型可反映蓄、滞洪区内分洪洪水沿河槽纵向泄流和河槽内、外的横向水流交换过程 ;用通度系数模拟蓄、滞洪区复杂边界 ;采用模糊区划模式将蓄、滞洪区划分为 5类风险区 ,并绘制洪水风险图 ;在此基础上 ,对洪水风险进行定量评估     

上海市城区洪水风险图制作

受特定地理环境和气候因素的影响,热带气旋、暴雨和高潮位是影响上海的主要洪涝灾害类型,近些年来,洪、涝、潮灾时有发生。作者利用城市暴雨洪水仿真模型,模拟计算了上海市城区因防汛墙溃决或城市暴雨可能发生的受淹和积水情况,并根据模拟结果绘制了洪水风险图。本研究方法可为防洪工程规划设计、防汛抢险应急预案的编制等提供决策依据和技术支持。     

溃坝洪水数值模拟

本文通过对某水库溃坝洪水计算,介绍了溃坝洪水计算中的一些简单易行的计算方法。并利用Preissmann四点隐式差分格式对圣维南方程组进行离散,求解洪水的传播。分析表明结果具有较高的精度,所提方法是合理可行的。     

城西湖蓄洪区洪水资源化数值模拟分析

水资源紧缺是制约沿淮区域经济发展的重要因素之一,结合淮河流域缺水的现状,针对淮河流域城西湖蓄洪区内的蓄水区,研究城西湖蓄洪区在汛期引淮蓄水,实现洪水资源利用。文章运用Mike21对城西湖蓄水区整个汛期的蓄水过程进行动态的河网数值模拟,指出城西湖蓄洪区在汛期末宜采取短期集中的引淮方式。将Mike21数值模拟与洪水预报结合起来,利于提前做好防洪调度,充分的挖掘洪水资源利用的潜力。     

岭澳核电站岭下水库溃坝洪水的数值模拟

基于非恒定流理论，采用一维与二维结合的数学模型全过程、全区域地模拟岭澳核电站岭下水库溃坝洪水的下泄过程及向下游的演进过程，分析了溃坝洪水对厂址及一期核岛的影响。     

洪水风险图编制常见问题解析

2013~2015年度洪水风险图项目已进入攻坚阶段,但由于洪水风险图编制涉及基础资料收集与分析、计算方案设定和比选、洪水分析与洪水影响分析、风险图绘制、合理性校验等多个工作流程,涉及面广、技术复杂、涉密规定严,加之成果要求高、时间紧迫,编制过程中出现的问题较多。对数据一致性、方法合理性、成果可靠性等方面存在的共性问题进行了梳理,为相关单位开展洪水风险图编制工作提供借鉴。     

大名泛区洪水演进数值模拟

利用结构化网格的有限体积法,建立了二维浅水方程的高精度、低计算负荷的数值计算模型。对结构化网格的处理采用一种自适应网格加密方法,提出四叉树的网格构造,以提高网格对地形和水力变化的敏感度。推导出一种具有激波捕捉能力的二维浅水方程的守恒形式,采用单元中心式有限体积离散。方程的离散采用Godunov格式,利用近似Riemann解求解界面通量,并介绍和采用了具有二阶精度的HLLC算法。对在此基础上,建立大名泛区二维洪水演进模型,获取了不同时段的淹没范围栅格图像、不同时刻淹没水深、洪泛区的蓄水量变化过程以及泛区内点的水力要素信息,为泛区的防洪规划和实时洪水预报提供理论参考。     

分区结构网格在泄洪深孔数值模拟中的应用

采用分区结构网格技术对泄洪深孔计算模型进行网格划分,将计算结果与试验结果对比分析,表明对于体型复杂,很难在流动区域内生成一体化网格或一体化网格质量不好的流动区域,分区网格是可行的。     

大型调水工程多河流洪水演进数值模拟研究

 根据大型调水工程总干渠与沿程河流交叉情况、总干渠线路布置及交叉河流洪水过程等特性,建立了多河流二维洪水演进数学模型。并将其应用于模拟某大型调水工程总干渠左侧7条河流300年一遇的洪水演进过程。模拟过程中对坐标变换、网格划分、数值离散、动水边界及干床处理、计算成果可视化等关键技术问题进行了研究,并提出了相应的处理方法。计算分析了与总干渠交叉的各河流洪水演进过程、交叉断面水位变化过程和总干渠左侧洪水水面线等。并对计算成果数据进行了动态可视化处理,生动地显示了洪水演进的全过程。计算的各河流洪水过程和最高洪水位为工程设计提供了科学的参考依据。     

溃坝洪水演进平面二维数学模型初步研究

采用逆风格式的有限差分算法,建立了浅水方程的平面二维溃坝洪水演进数学模型。提出了洪水演进计算中“干湿”边界的处理方法,较好地解决了动边界模拟问题。研制了数学模型后处理模块,实现了溃坝洪水演进过程的动态演示。采用Fraccrollo等的部分溃坝模型试验成果对数学模型进行了检验,除溃坝初期在口门附近的水位存在一定差异外,其他位置验证较好。并将该模型应用于天然干河床的洪水演进计算。     

城市地区水库溃坝洪水演进模拟

因水库下游的地形、边界、糙率等存在明显不同,城市水库溃坝后的下泄演进与山区水库可能存在显著差异。针对城市水库下游区域建筑物众多、糙率复杂的特点,利用地理信息系统(GIS)技术生成高仿真的数字高程模型(DEM),对不同地表类型赋予不同的糙率值并生成糙率场。以深圳龙口水库为例,利用MIKE21水动力模块构建溃坝洪水演进模型,假设主坝瞬间全溃后对下泄洪水进行演进模拟。计算结果表明:模型能较好地模拟城区建筑物的雍水效应,较能反映城市主干道在洪水演进过程中的引导作用以及局部地区洪水迅速涨落和消退的特点,说明高仿真的DEM和多元分布的糙率场对保证城市水库溃坝模拟演进的合理性具有重要作用。     

西江干流(大藤峡至高要段)洪水演进数值模拟

针对西江干流河道特点,考虑洪水归槽的影响,建立了河道一维非恒定流洪水演进数学模型,采用Preissmann四点偏心隐式差分格式离散圣维南方程组,应用追赶法求解非恒定流圣维南方程组。根据实测资料对西江干流(大藤峡至高要段)洪水演进过程进行验证,结果表明:模型能较好的模拟流量变化过程,模拟值与实测值符合较好,验证了该模型是合理可行的。可用于洪水预报、枯季调水等研究。     

流域洪水的危害与洪水风险图绘制

通过相关文献资料的收集及各水利行业部门意见的征集,对流域洪水的风险分析与预测进行概括总结,并对当前国内与国际上较为常用的"洪水风险图"预测洪水方法进行简要论述,供今后的研究工作参考。     

沉湖特大桥对河道防洪影响的数值模拟

为了分析沉湖特大桥对汉江沉湖河段的防洪影响情况,建立了非正交曲线坐标下平面二维水流数学模型,并应用该模型对汉江沉湖特大桥修建前后的水流运动情况进行了模拟。模型计算结果表明,桥梁修建后对工程附近河段水位和流速影响均较小,基本上不会对沉湖河段防洪产生不利影响。