特大洪水在荆江河段演进模拟研究

针对荆江-洞庭湖复杂河网系统规模庞大、水流复杂特点，为模拟特大洪水在长江荆江河段的演进过程，建立了一、二维联算洪水演进模型，其中河道与湖区采用一维河网模型，分蓄洪区水流采用二维模型模拟。分别采用1996年及1998年水文资料对模型进行了率定和验证，取得了较好的结果。将模型模拟应用于荆江特大洪水调度，根据计算结果，启用荆江分洪区、虎西备蓄区、浣市扩大分洪区、人民大垸蓄洪区、洪湖分蓄洪区，且上百里洲扒口行洪时能确保荆江大堤安全。     

一维河网嵌套二维洪水演进数学模型应用研究

建立了一维河网嵌套平面二维洪水演进数学模型,并以长江干流螺山－汉口河段和汉江支流东荆河水系作为应用对象,对该地区分蓄洪区调度方案进行模拟。对东荆河分洪民垸、杜家台分蓄洪区等实施分洪后汉江、长江干流洪水位变化和各分洪区进洪后洪水演进、淹没过程进行了初步模拟。结果表明,分洪对降低距分洪闸较近的分洪口门河道水位最为明显,对下游水位也有较明显的降低效果,但对上游水位影响较小,同时也表明模型构建合理、运用方便、稳定性好,符合实际物理过程,具备推广应用价值。     

杜家台分蓄洪区洪水调度数值模拟及分洪效果研究

充分论证并科学调度分蓄洪区是预防、减轻洪涝灾害并达到综合效益最大化的有效途径之一.本文针对杜家台分蓄洪区自身的工程特点以及与汉江及长江的相对位置关系,特别考虑了长江对汉江的顶托作用,以研究杜家台分蓄洪区的分洪效果为目标,建立了一维河网数学模型,模拟杜家台分蓄洪区洪道、汉江干流仙桃到河口以及长江干流螺山到汉口河段的洪水演进情况.以1984年9月29日- 10月5日汉江洪水过程为例,本文在模型得到充分验证的基础上,模拟了杜家台不同的分洪方案所产生的综合防洪效益,包括汉江水位的降低效果、对杜家台分蓄洪区内民垸的影响以及对长江螺汉河段水位的影响.研究成果能为杜家台分蓄洪区以及类似工程的调度提供技术支持.     

荆江-洞庭湖洪水演进模型和基本算法

针对荆江-洞庭湖复杂河网系统规模庞大、水流复杂的特点,建立了一、二维联算洪水演进模型,其中河道与湖区采用一维河网模型,分蓄洪区水流采用二维模型模拟.在建模中,模型提出了实时预报模式、河网断流计算模式、河道与分蓄洪区水量交换模式.该模型可用于长江干流、洞庭湖区河网及湖泊、分蓄洪区的洪水演进和防洪调度的水流仿真.     

杜家台分蓄洪区运用预案研究

采取用槽蓄增量关系求解圣维南方程组模拟洪水演进的方法,初步研发了杜家台分蓄洪区洪水演进计算软件,一是演算得出了分流汉江洪水不同来量、长江汉口不同水位与洪道不同初始水位组合时洪道沿途各闸站相应的水位（流量）过程线;二是发现了在丹江口水库后期规模条件下,防御汉江百年一遇“35年型”设计洪水时,能使杜家台分蓄洪区部分洪水泄入长江,与原规划相比。减少洪水淹没损失和优化工程建设规模的效益显著。为完善杜家台分蓄洪区运用预案和防洪工程建设提供了依据。     

我国最大防洪模型开始放水试验

我国最大的江河模型———长江防洪模型2005年12月26日开始进行放水试验,这标志着模型基本建成并具备试验条件。26日的放水试验模拟了洪水在长江中下游河道,包括其间的主要支流、湖区、分蓄洪区的演进过程。长江水利委员会副主任徐安雄介绍说,长江防洪模型的总体研究范围涵盖了长江中下游的宜昌至大通、全长约1 123 km的河段,主要由实体模型、数字模型和网络与数字仿真系统组成。据介绍,长江防洪模型主要是通过较大范围的实体模型试验,并结合数学模型计算及原型资料分析等非工程措施,研究三峡工程建成后长江中下游防洪形势及对策措施中的重…     

淮河干流浮山至洪泽湖出口段 水动力数学模型研究

淮河干流浮山至洪泽湖段河道呈倒比降,入湖河段河道分汉,湖区支流入汇众多,流态复 杂。本文针对该河段的特点,建立了淮河干流浮山至洪泽湖出口段一、二维藕合洪水演进数学模型, 模拟了2003, 2007年本段洪水演进的过程。结果表明计算值与实测值吻合较好,模型计算精度较高, 可为浮山以下河道不同治理方案的研究提供分析计算平台。     

基于MIKE FLOOD耦合模型的塔洋河下游洪水演进分析

海南省塔洋河下游段降水丰富,洪水灾害频发,急需构建该河段洪水演进分析模型,为科学防洪减灾措施制定提供支持。基于塔洋河下游河段实测断面资料与高精度DEM,采用MIKE FLOOD建立河段一维水动力模型和两岸洪水威胁区二维水动力模型并实现两者的实时动态耦合,模拟分析下游河段50年一遇洪水漫溢演进过程及淹没风险,计算不同时段内洪水淹没范围和水深分布,并从水量平衡和流场分布等角度对计算结果进行合理性分析。结果表明,所建模型能够有效模拟塔洋河下游洪水演进过程及风险分布特征,计算结果较为合理可靠,可为区域防汛指挥、洪水风险管理与防洪预案制定等提供重要基础信息。     

平原区河段洪水演进模拟系统研究与应用

基于数字流域平台和水力学模型软件HEC-RAS,研究了河道和行蓄洪区地形数据的处理、分洪口门和水利工程的模拟等技术难题,提出了上下游边界条件、初始条件的自动生成方法,模拟河道和行蓄洪区的洪水演进,研制了平原区河段洪水演进模拟系统,模拟河道洪水波在行蓄洪区各种工况条件下的运动过程。该模拟系统应用于流域洪水实时预报调度,评价行蓄洪区启用对洪水过程的影响,为流域防洪调度决策提供定量技术支持。在淮河流域王家坝至临淮岗区间,利用2007年7月份流域性大洪水期间的报汛数据系列,对本文提出的模拟系统进行了率定和验证,并评价了6种洪水调度方案的效果。结果表明系统中非恒定流模型的数值解稳定,模拟的洪水过程与实测系列吻合,客观地反映了研究区域洪水运动过程和行蓄洪区启用对该过程的影响,准确地评价了流域洪水调度方案的效果。     

1954年型洪水淮河中游防洪工程联合调度研究

建立了淮河中游洪河口至浮山段一、二维耦合水动力数学模型,采用实测洪水过程对模型进行验证,验证结果表明,模型具有较高的精度.基于水动力数学模型,在现状工况条件下,对1954年型洪水进行了调度模拟分析,研究了临淮岗洪水控制工程、行蓄洪区与分洪河道等防洪工程联合调度运用效果.计算结果表明,对于1954年型洪水,淮河干流行蓄洪区全部启用,不启用临淮岗工程,蚌埠以上大部分河段水位超保证水位,蚌埠以下河段水位低于保证水位.启用临淮岗工程,可以减轻下游的防洪压力,减少行洪区启用数量,减少行蓄洪区淹没面积,同时也增加了上游蓄洪区和部分河段的淹没水深和高水位历时.综合全河段分析,启用临淮岗工程,干流大部分河段水位较低,行蓄洪区淹没面积减少,防洪效果较优.     

Mathematical model for flood routing in Jingjiang River and Dongting Lake network

The main stream of the Yangtze River, Dongting Lake, and the river network in the Jingjiang reach of the Yangtze River constitute a complex water system. This paper develops a one-dimensional (1-D) mathematical model for flood routing in the river network of the Jingjiang River and Dongting Lake using the explicit finite volume method. Based on observed data during the flood periods in 1996 and 1998, the model was calibrated and validated, and the results show that the model is effective and has high accuracy. In addition, the one-dimensional mathematical model for the river network and the horizontal two-dimensional (2-D) mathematical model for the Jingjiang flood diversion area were coupled to simulate the flood process in the Jingjiang River, Dongting Lake, and the Jingjiang flood diversion area. The calculated results of the coupled model are consistent with the practical processes. Meanwhile, the results show that the flood diversion has significant effects on the decrease of the peak water level at the Shashi and Chenjiawan hydrological stations near the flood diversion gates, and the effect is more obvious in the downstream than in the upstream.     

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。     

基于MIKE21的濛洼蓄滞洪区洪水演算模拟

为研究蓄滞洪区分洪之后洪水演进情况,以淮河中游濛洼蓄滞洪区为研究对象,采用MIKE21模型对洪水演进过程进行了二维模拟计算。利用2007年实测水位数据对模型参数进行率定后,水位模拟最大相对误差约10%,表明模型具有较高精度。运用该模型模拟计算了最危险分洪方案下蓄滞洪区内任一点的水深、流速、到达时间等洪水淹没要素。研究成果可为濛洼蓄滞洪区防洪救灾提供技术支撑。     

考虑地下水入渗的洪水演进模型构建及应用

近年来我国北方地下水埋深逐渐增加,在洪水演进中,地下水渗漏的可能性较大,从而对洪水演进可能产生较大影响。针对此问题,以小清河分洪区及其西部为研究对象,建立了考虑地下水入渗的洪水演进模型。利用该模型对小清河分洪区的设计标准洪水进行了模拟,分析了地下水渗漏对小清河分洪区、河北省部分区域的水位以及出口东茨村的水位和泄量的影响。模拟结果表明:地下水渗漏对小清河分洪区的洪水演进有较大影响。因此在小清河分洪区的调度运用以及治理规划时,需要充分考虑地下水渗漏这一重要因素。     

杜家台分蓄洪区洪水调度模式探讨

杜家台分蓄洪区上接汉江、下通长江，存在着可利用行洪道分流汉江洪水出长江的可能性。尤其是汉江发生秋汛，而此时长江已处于汛末，汉口站水位偏低，可以采用行洪道分流汉江洪水出长江。     

基于洪水演进数值模拟的洪灾生命损失计算方法研究

通过建立的一二维衔接洪水演进数学模型,对永定河泛区的洪水演进进行数值模拟,得到泛区内水位、流量、淹没范围等信息。在此基础上对泛区的洪灾生命损失进行计算,并对洪灾生命损失计算的DM公式进行了修正,从而能够更好地反映预警时间与洪水风险特征之间的关系。计算结果表明修正效果较好,修正后的公式更具适用性。     

民主垸溃口入垸水量计算及出险成因分析

洞庭湖区从１９９５年到１９９９年间有４年发生特大洪水，大小共计几十个堤垸溃或愉。１９９９年７月益阳民主垸溃疡后，长江不文部门组织施测了从溃口开始到堵口复堤期间长达９０多天的水位、流量、溃口地形、河订地质等资料。通过大量实测数据，结合附近基本文站网的资料，把民主垸溃决作为一次分洪溃口的试验模型，对民主垸的入出流过程、入垸总水量、垸内 作用、资水中下游河段水位降低幅度及出险成因等方面进行限分析，为资水     

含多个行洪区的淮干中游段洪水模拟Ⅱ:模型应用

基于所建立的淮河中游洪水演进模型,对正阳关-茨淮新河河口段内行洪区弃用、洪泛区分洪后淮干水位变化进行了计算分析,包括弃用上六坊堤、下六坊堤行洪区对淮河干流水位的影响。结果显示,淮河在遭遇50年一遇和100年一遇洪水情况下,弃用上、下六坊堤行洪区后洪峰水位仅上升2~4 cm,验证了《淮河流域防洪规划报告》中废弃上述两个行洪区的合理性。同时分析了淮河遭遇200年一遇洪水、黄苏段洪泛区弃守分洪对淮干水位的影响。计算结果表明,在弃守分洪后的3~4 d内溃口对应的淮干水位降低10~14 cm,溃口上下游淮干水位也有不同程度下降,可见利用黄苏段分洪可以显著降低淮河干流水位,从而有效保护附近重要堤防的安全,为防洪调度争取更多的时间和空间。     

天然河道洪水演进数值模拟及动态可视化研究

为使洪水演进中计算获得的枯燥的水文数据变得直观形象,进一步丰富洪水演进可视化手段,运用以一维水动力学为理论基础的MIKE11 HD模型对北江流域白石窑坝下至连江口段洪水演进进行了数值模拟,借助MIKE11 GIS的“纽带”作用,结合ArcGIS平台实现了洪水演进过程的动态可视化。结果表明模拟计算精度和可视化精度良好,反映出洪水在滞洪区和峡谷区演进过程中的不同演进特点。直观形象的洪水演进过程有利于决策者全面把握洪水进程,提高流域防洪决策能力。     

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。