西三洼洪水演进数值模拟及洪水风险分析

为模拟西三洼蓄滞洪区洪水演进,对其洪水风险进行分析,以一、二维非恒定流控制方程为基本理论,采用有限体积法,结合西三洼地形资料及大清河流域水文资料,建立一、二维耦合的洪水演进数学模型。采用63·8洪水实测资料对模型进行验证,结果基本吻合。对不同工况及重现期下的设计洪水进行洪水演进模拟计算并绘制洪水风险图。研究表明:该模型可模拟西三洼蓄滞洪区各分洪口门开扒时间、各时刻淹没面积、淹没水深及滞洪量等水情信息及其变化过程;规划情况(增加安全区)的滞洪总量大于现状情况滞洪总量;发生百年一遇洪水时,西三洼蓄滞洪区77%地区都遭受洪水侵害,其中57%区域为危险区,11%区域为重灾区,5%区域为中灾区。研究成果可为防汛部门制定科学合理的防洪减灾规划提供参考依据。     

基于雨量测站应急机制的洪水预报方法

为提高洪水预报方案的容错能力,改善雨量资料缺测或粗差情况下的预报效果,提出了基于雨量测站应急机制的洪水预报方法。通过构建测站降雨相似度矩阵(SRSM),量化表示测站间实测降雨的相似性。在此基础上,采用有限测站相似度加权法及时合理替换问题雨量资料,然后将处理后的雨量信息代入系统进行计算,从而保证洪水预报的及时性,同时改善预报效果,降低了预报方案对资料的敏感性。将该方法应用于上犹江流域,结果显示:对于典型洪水(洪号20010611),一般预报方法的洪峰、洪量预报误差分别为-24.8%、-6.3%。采用应急预报方法后,洪峰、洪量预报误差减小到-10.6%、1.3%。在雨量资料缺测情况下,对于流域的10场历史洪水,洪峰、洪量平均预报误差从18.3%、18.2%降为6.0%、6.7%,合格率从40%上升为100%。结果表明,基于雨量测站应急机制的洪水预报方法模拟效果明显优于一般预报方法,能够考虑实际应用中的突发情况,有效提高了洪水预报精度,保证了预报的及时性,改善了预报方案的容错能力,值得进一步研究与推广。     

基于二维网格边元设置河道方法的蓄滞洪区洪水演进分析

大型蓄滞洪区洪水数值模拟往往涉及众多中小河道,需要构建一二维耦合水动力学模型。针对传统一二维耦合方式建模及计算效率低的问题,本文基于二维网格边元设置河道的方法构建了一二维耦合模型;并选择海河流域大陆泽、宁晋泊蓄滞洪区为典型应用区域,对该方法进行了应用检验;同时根据构建好的模型分析了下渗对于蓄滞洪区洪水演进的影响。研究结果表明下渗会显著减小蓄滞洪区洪峰水位,缩短淹没时间,在蓄滞洪区实际调度使用中应该考虑下渗的影响;模型的成功应用表明基于边元设置河道的耦合方式可以有效地计算蓄滞洪区中小河道与地面水流的交互过程,模型具有较好的应用推广价值。     

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。     

基于熵权法的模糊物元模型在山洪防御能力评估中的应用

针对我国山洪灾害评估工作的需求,运用信息熵与模糊物元理论开展区域山洪防御能力评估研究。遴选山洪防御能力中关于风险性、基础应灾能力、监测预警能力和群测群防能力的16项指标构建评估体系,引用熵权法计算指标权重,采用模糊物元方法建立山洪防御能力评估模型。以历史灾情为基础验证资料,分析风险层指标的模型输出结果,后推广至山洪防御能力综合评估中,并与层次分析法评估结果进行对比。结果表明:德宏州各县域的山洪防御能力由高到低的排序为瑞丽市、陇川县、梁河县、盈江县、芒市,其中仅芒市山洪防御能力等级为低等水平,其余县域为中等水平,并与层次分析法评估结果一致。该模型计算简单、结果合理,实用性较强,适用于多因子评估问题。研究成果为我国山洪防御能力评估提供了新方法。     

基于 MIKE UＲBAN 的城市内涝模型应用

针对日益突出的城市内涝问题,为了减少内涝灾害的发生、达到防洪排涝的目的,以成都市某小区为例,基于对小区排水管网的概化处理,雨量分配利用芝加哥雨型,应用 MIKE UＲBAN 软件模拟小区排水管网在不同降雨强度下承压运行情况及管点溢流情况,并通过设置小型调蓄池和扩增管径两种途径改善城市内涝状况。结果表明: 改造后管网设计重现期由 2 年一遇提高到 10 年一遇,管段承压状况得到明显改善。在遭遇 10 年一遇降雨时,管道峰值流量明显降低,典型管道削峰率达62. 5% ,管网过水能力大幅度增加。在今后排水系统改造中,应当使城市管网与雨水调蓄池等海绵措施相结合,实现削减峰值雨量,从源头上防止内涝的发生。该模型具有建模简单、运算精确的特点,对城市防洪排涝相关研究有较好的借鉴意义。     

基于蒙特卡罗法的缓变型防洪风险分析

针对水库大坝服役期的水文、水力不确定性因素及工程结构风险等因素的影响,在时变效应理论的基础上,构建了时变随机变量量化的函数模型,并提出缓变型防洪风险分析模型;同时运用蒙特卡罗法(Monte Carlo method)来求解风险率,进而定量的分析大坝的防洪安全。以池潭水电站为例,利用监测资料序列构建坝前最高水位与坝顶高程的缓变历程的函数关系,结果分析表明:大坝继续使用期内的防洪风险率满足现行规范设防标准,可为大坝的防洪风险评估提供科学依据,亦可将该分析方法拓展至其他服役水利工程的防洪安全评估。     

分注井测试技术研究及其应用

利用油田分层注水的分层管柱,研究开发了适应偏心注水管柱直接测试分层压力的小 型存储压力计及相应的配套测试仪器和工具,测试结果可信度90％以上。     

鄱阳湖水体无机氮时空分布特征研究

为了分析鄱阳湖水体无机氮的时空分布,于2006年1月和7月对鄱阳湖湖面及其主要支流下游的表层水进行系统采样,分析研究了各种形态无机氮的分布变化特征。结果表明,枯水期鄱阳湖无机氮在上游主航道较低,低于全湖平均值,航道中段无机氮含量明显高于其它区;丰水期氮含量高值区出现在主航道中段,在下游处无机氮含量又呈现上升的趋势;鄱阳湖NH4+-N和DIN在枯、丰水期有相似的变化规律;鄱阳湖主航道枯水期NO3--N、NH4+-N、DIN浓度明显高于丰水期,而NO2--N恰好相反,其主要支流丰水期NH4+-N和DIN含量也比枯水期低。     

增大主槽过流能力 淡化生产堤存废之争

从大洪水发生几率大幅度减小、下游河道具有极强的泄洪输沙能力、刷槽和淤滩没有必然的联系等方面,论述了目前条件下黄河下游滩区生产堤存在的合理性。同时指出:三门峡水库"蓄清排浑"运用的减淤作用已经使花园口以上河道基本不淤,温孟滩已经成为小浪底水库的移民区;小浪底水库投入运用以后,下游河道平滩流量增大,但夹河滩以上河道依然宽浅散乱,急需采用双岸整治措施形成稳定的窄深河槽;通过小浪底水库泥沙多年调节优化水沙组合,将泥沙调节到洪水期输送,可以控制河道主槽不抬高。只要主槽过流能力增大了,洪水漫滩几率就会减小,生产堤存废的争论自然得到淡化,滩区问题就能得到合理的解决。