基于MIKE 21的圩区河网水动力调控方法研究

【目的】我国南方平原地区地势低缓,河网结构复杂,为快速解决该地区因河网水动力不足而引起的水环境问题,急需研究河网水体运行状况调控方案。【方法】以太湖流域南浔区沈庄漾“溇港圩田”河网作为研究对象,构建Mike 21 FM二维河网水动力模型,结合研究区河网改造后的水利工程布置和调度规则,提出定位增压的7种水动力调控方案,模拟分析河网在不同方案下流场分布规律,探究圩区河网水动力提升和流场改善的优化调度方法。【结果】模拟结果表明：活水和引排水方案虽能有效改善河网水动力,但对于中心水塘的水动力驱动效果不佳。在开启西南侧河道水泵和西部泵闸的情况下,河网内大部分区域的流速基本能维持在0.05 m/s左右,部分河道的流速能达到0.3 m/s以上,并且对中心水塘水体驱动效果最好。【结论】综合分析表明：所设计的7种调控方案均能有效地提升河网水动力,在开启西南侧河道1台水泵和西部泵闸时,流场分布最均匀且水动力整体提升效果最佳。研究结果可为南方平原河网的水利工程水动力调控提供参考。     

基于洪水分析的河网规划研究

为解决城区防洪排涝问题,应着重分析城区产汇流特点,建立与市政雨水排水可衔接的计算模型,拟定河网规划方案,计算确定城区设计排涝能力的防洪排涝水位,从而为确定河道规模、排涝泵闸等级、桥梁及道路竖向标高等城区基础设施建设提供依据,系统提高城市化地区的防洪排涝能力。     

考虑圩区分布的平原河网区暴雨洪涝分析模型建立

针对圩区众多的平原河网区域,基于已有的一、二维非恒定流水动力学理论建立的城市洪涝仿真模型,引入"小蓄水面"的概念,将圩区内外在水动力学模型中未被概化但对降雨的调蓄作用不可忽略的小河、塘坝、小湖泊等根据其实际空间分布统一概化为所在网格的小蓄水面,并考虑圩区堤防标准、抽排能力和调度运行规则对河网区域洪涝时空分布的影响,对模型中网格淹没水深、圩区排涝和闸泵调度的计算方法进行了改进。选择嘉兴市为案例区域建立了暴雨洪涝分析模型,利用模型对嘉兴市近年来典型场次暴雨进行模拟计算,与河道实测水位及洪涝分布调查结果对比表明,模型对区域的概化合理,能反映嘉兴市在受本地降雨和上游洪水影响、下游潮位顶托及复杂的工程调度规则综合作用下水流的运动特点和洪涝的分布特征,模拟结果可靠,模型可以为区域洪水风险图编制和防汛风险管理提供支持。     

平原河网地区圩区建设与规划的几点思考

太湖流域属平原河网地区,圩区是太湖流域的基本单元,地势低洼,水网纵横,易遭受洪涝威胁灾害,圩区治理是保障流域人民生活生产安全的重要措施之一。在此简单回顾了太湖流域圩区的历史和现状,从流域防洪整体安全的角度,初步探讨了太湖流域圩区治理存在的几点问题,针对圩区建设与规划提出几点建议意见,为平原河网地区圩区建设与规划提供参考。     

城镇河网密集区洪涝致灾成因与治理对策研究

针对城镇河网密集区治洪除涝界限难分、内河排水竖向不畅、圩区整治联并无序、洪水蓄滞功能失调以及部门协调联动不足等问题,探索了河网密集区洪涝灾害孕灾环境、致灾因素与承灾体,阐述了合理选定治理标准、控制内河排水条件、完善城镇减灾工程、统筹流域圩区治理、优化蓄洪调洪策略以及强化防控政策机制等治理对策.     

圩区防洪调度研究——以江阴市马甲圩为例

以江苏省江阴市月城镇马甲圩圩区为对象,构建集河道、池塘、排涝泵站于一体的圩区河网模型,通过分析降雨、河道初始水位、泵站规模等关键要素组合条件下圩区汛情,对圩区进行排涝能力评估、预降时间评估以及圩区遭受风险的最不利评估,形成多种形式的调度组合方案,供防汛决策者参考查看,以科学制定防汛部署、风险规避和调度决策,避免或缓解圩区洪涝灾害。     

极端干旱条件下汾河流域水资源安全研究

利用1934—1970年汾河流域水文实测数据,对汾河全流域的生态环境需水量进行分析计算。研究结果表明,汾河流域在极端干旱条件下水资源安全受到严重威胁:上游区在中等干旱年和特大干旱年份河流允许开发利用水量均为负值,即天然来水量小于生态环境需水量,如遇优先满足工农业及生活用水的情况,生态环境用水势必被挤占;中游区在两种干旱年份的允许开发利用水量极少,如遇特大干旱年允许开发利用水量仅达多年平均年径流量的14.73%;下游区在两种干旱年份条件下的允许开发量均为负值,生态环境和生产生活用水需求均无法满足,且在特大干旱年份缺水情况更为严重。     

洪涝仿真模型中河网洪水的计算研究

为在洪涝仿真模型中计算河网及工程调度下的洪水演进,并综合考虑河道洪水与地面洪水的相互影响,本文建立了一维圣维南方程和河网汊点水量平衡方程组,按照preissmann四点差分格式进行离散,采用泰勒级数近似的方法计算了河网中跨河闸门在关闭、自由出流和淹没出流三种状态下的过流能力,利用并修改了矩阵标识法求解方程组,研发了一维河网模拟模型;利用堰流公式建立一维河网模拟模型和二维洪涝仿真模型的连接,实现了一、二维模型的耦合。从文献中选择典型算例验证模型,模拟结果与文献相同。以长江、汉江和东荆河河网及杜家台和洪湖蓄洪区为工程实例,模拟的河网洪水与实测数据基本一致,河道与两个蓄洪区的水量交换合理,证明新建立的一维河网模拟模型具备了对河网洪水演进的模拟能力,与二维模型耦合的方法合理。     

江苏滨海平原河网地区排涝整治方案研究——以东台堤东垦区为例

江苏沿海是典型的滨海平原河网区,特殊的地理位置和气候条件决定了沿海地区面临较为严重的洪涝灾害威胁,确定有效的整治方案是保障区域排涝安全的关键。以东台市堤东垦区为例,采用MIKE11建立区域一维河网模型;在现状排涝能力分析的基础上,针对当前排涝存在的问题,结合规划工程布局,提出排涝闸门下移、新建排涝泵站、闸泵联排等不同整治方案,并进行排涝效果分析;结果表明排涝闸门下移结合泵站强排的工程措施可有效提升区域排涝能力,可为类似滨海平原河网地区的排涝整治工程方案提供参考。     

基于MIKEⅡ的平原河网洪水演进水动力研究

随着计算机技术的不断发展,水动力学模型在水文预报等领域逐渐推广应用。采用一维非恒定流水动力学模型,应用MIKEⅡ计算软件建立水动力学数学模型,对整个瑞平水系区域河道现状水力条件进行分析,利用区域内水文站实测数据进行模型的参数率定和验证,模拟流量、水位值与实测数据相比,误差在0.5%～1.4%左右,吻合度较高。利用建好的水动力模型,对瑞平水系主要河道内的流量及水位的变化情况进行了模拟计算,结果表明,昆阳镇现状防洪排涝标准基本达到50年一遇规划标准;万全、榆垟、宋埠各镇区现状防洪排涝标准基本达到20年一遇规划标准;平原农田区现状防洪排涝标准也基本达到10年一遇的规划标准。     

汉江东荆河民垸防洪调度研究

为了分析东荆河分泄汉江洪水时,运用民垸分蓄洪对两岸的防洪效果,建立了东荆河一维非恒定河网模型和民垸行洪区二维水流模型,分析了单个民垸运用或多个民垸联合运用对东荆河洪水位的影响。结果表明：单个民垸运用可以使东荆河部分控制站的洪水位下降,发生1954年型长江洪水时,只需启用联合大垸就可以使所有控制站的水位降低到设计洪水位以下;但对于1964年型汉江洪水,需共同运用联合大垸和天星洲内垸行洪,才可使所有控制站的水位降低到设计洪水位以下。     

阳澄淀泖区圩区排涝对区域防洪的影响分析

阳澄淀泖区属于典型的平原河网地区,河湖密布,地势低洼。为了抵御洪水,区域内建成大小联圩366个,约占总面积的50%。圩区建设是平原河网低洼地区的重要防洪排涝措施,但随着圩区规模的扩大、防洪排涝标准的不断提高,使得骨干河道洪水位上升,对区域防洪产生重要影响。以实测资料和圩区现状调查为基础,构建了能反映现状河网、圩区分布、圩区调度的数学模型,定量分析了圩区排涝对区域防洪影响。所建立的数学模型及对圩区排涝对区域防洪的影响分析可为阳澄淀泖区的洪水计算、防洪规划、圩区建设提供理论依据。     

EFDC在城市河道防洪安全评估中的应用

以宁波市奉化江鄞州新城区段堤防整治工程为研究对象,采用水动力模型EFDC进行模拟,评估分析了在20年一遇和50年一遇设计洪水位的情况下河段水位和流速的变化情况。研究结果显示,河道整治后能有效地减低洪水水位,提高了排涝和调蓄能力,能够满足防洪要求。本文为防洪预测评估提供了一种有效的预测模拟方法,可供相关研究人员参考。     

基于混合回归模型的沿海平原河网洪水位预报研究

本文针对沿海平原河网水文情势复杂、洪水位预报困难的特点,以温瑞平原为研究对象构建混合回归模型,采取物理成因与数理统计相结合的思路,探究适用于沿海平原地区的洪水位预报新途径.利用产汇流模型计算求得各水文分区洪水过程,形成预报因子库,并在此基础上构建混合回归模型,通过耦合多元逐步回归模型与门限回归模型进行洪水位预报研究.研...     

有关潴龙河防洪的几个问题

针对潴龙河现状防洪中存在的几个突出问题,提出意见和建议,以促进河道的行洪安全.     

复杂河网地区航道整治工程对防洪的影响分析

为了研究芜申运河安徽段航道整治工程（包括青弋江线和水阳江两条线路）对流域河网水系防洪的影响,应用Mike11水动力学模型,模拟遇设计标准洪水和超标准洪水条件下,航道整治工程实施前后水阳江、青弋江、漳河流域关键控制站点的水位变化、水阳江干流中游分洪量变化以及航道整治对流场流态的影响情况。分析表明,航道整治工程实施后,控制站点水位降低或者保持不变,水阳江干流分洪量有所减少,并且航道整治工程对河道进行拓展底宽、疏浚挖深、撇弯切滩及局部河段裁弯、退堤等工程措施,扩大了河道行洪断面,增加了泄流能力,整体上有利于河道行洪,符合流域“上、中、下游兼顾,上游以蓄为主;中游蓄泄兼施;下游在充分利用湖泊调蓄作用的基础上,尽可能将洪水外排”的防洪治理原则,对水阳江、青弋江、漳河流域防洪是有利的。航道整治工程实施后,工程段内近岸流速普遍减小,对局部区域近岸流速增大的情况,建议加强观测,若影响堤防或岸坡稳定,应及时加强防护。     

河道与蓄滞洪区联合防洪数值模拟研究进展

基于目前河道与蓄滞洪区联合防洪过程中存在的问题,本文通过对河道与蓄滞洪区联合防洪过程中洪水演进数值模拟的一维模型、耦合模型、全二维模型的优缺点和适用性进行系统化的分析,揭示了未来防洪数值模拟的发展方向。研究结果可为洪水风险图绘制、洪水预警预报提供重要依据,对防洪减灾决策具有重要指导意义。     

MIKE21模型在南新联圩洪水模拟中的应用

为了分析江西省南新联圩防洪保护区在圩提溃决后洪水在区内的演进过程,根据南新联圩防洪保护区周围湖泊、河流及圩区情况,建立了模拟保护区内洪水演进的MIKE21模型。分别采用2010年和2012年实测洪水资料对模型进行率定和验证,结果表明模型具有较高的模拟精度。在赣江50 a一遇洪水叠加湖口22.5 m洪水位(1954年型)的工况下,利用所建立的模型对防洪保护区内的淹没水深、流速和洪水演进过程等进行计算分析,获得了南新联圩防洪保护区发生溃堤后的受灾发展情况。研究成果可为南新联圩防洪预警及时发布、转移财产、逃生避险等提供技术支撑。