基于二维水动力模型的溃坝洪水数值模拟研究

【目的】研究水库溃坝洪水影响。【方法】以辛庄水库为例,通过建立二维水动力模型,模拟了不同溃决方案下溃坝洪水演进过程,计算了下游高速铁路处淹没水深、流速、冲刷深度等,分析了溃坝洪水对下游高速铁路的安全运行影响。【结果】水库未溃决时,溢洪道最大下泄洪水能够正常通过铁路涵洞,对下游工程影响较小;水库大坝正面溃决的影响要比侧面溃决的影响大,下游部分铁路路基顶面过水,影响铁路正常运行;大坝溃决后最大流速是未溃决时的2.15～2.48倍,涵洞处最大冲刷深度是未溃决时的1.56倍。【结论】二维水动力模型可较好的模拟溃坝洪水演进过程和淹没范围,研究成果可为水库溃坝洪水灾害预防提供参考和数据支撑。     

蓄滞洪区洪水特性对地面沉降的响应研究

随着累计地面沉降量的增加,蓄滞洪区内的洪水特性发生了一定程度的改变。以贾口洼蓄滞洪区为例,通过对其进行地面沉降分析,构建基于两种不同地面高程资料的二维水动力模型,对大清河百年一遇设计洪水进行演进模拟。通过比较地面沉降前后洪水演进过程、淹没水位和洪水淹没面积的差异,得出如下结论：在入流过程和蓄水量完全相同的情况下,地面沉降会引起贾口洼蓄滞洪区前期洪水演进速度变缓,淹没水位降低,最大淹没范围增大。该结论可为滞洪区的防洪减灾及大清河防洪调度提供决策依据和科学指导。     

Mike flood在五泄江漫堤洪水演进模拟中的应用

以五泄江及其防洪保护区为研究对象,利用Mike flood软件构建侧向连接的一二维动态耦合水动力模型。详细叙述河网及防洪保护区概化、水工建筑物设置、模型参数选取。模拟超标准洪水下,漫堤洪水在防洪保护区的演进情况,得到具体的洪水到达时间、淹没范围、淹没水深等信息。研究成果可为五泄江的洪水风险分析、防洪调度、避灾转移等提供技术支持。     

抬高水库汛限水位的洪水资源化利用研究

以河北洋河水库汛限水位分析为例，采用水库洪水调度多目标动态规划模型，模拟计算了不同频率入库洪水下水库不同汛限水位所对应的蓄、泄洪关系。在此基础上建立了综合考虑入库洪水、水库安全运行、下泄洪水超下游地区防洪标准、下泄洪水减少导致下游生态环境用水破坏等不确定性因素的水库汛限水位抬高风险评估模型与多目标风险决策模型，并对不同汛限水位下洪水资源化利用效益进行了计算，得出了不同频率入库洪水下的水库最优分期汛限水位方案。     

川渝河段梯级水库联合防洪调度风险评价

金沙江下游四座梯级水库联合调度防洪风险评价能科学地衡量其防洪风险性,为长江中下游川渝河段的防洪安全提供保障。针对防洪调度中的风险问题,基于联合防洪调度方案,通过建立以削峰幅度、防洪风险率、水位变幅和下泄流量超标风险率为指标的风险评价体系,并采用蒙特卡罗法进行风险模拟,构建了基于灾害学的防洪调度风险评价模型,评估了不同来水频率和水库起调水位下的防洪风险。研究表明：在可行起调方案集下,乌东德、白鹤滩两库的削峰幅度随两库起调水位升高呈下降趋势,溪洛渡、向家坝两库削峰幅度在7%以下,金沙江下游梯级水库的入库洪水危险性小;各水库未出现最高库水位超出相应频率防洪高水位（乌东德975 m,白鹤滩825 m,溪洛渡600 m,向家坝380 m）的情况,水库的水位变幅均未超过安全变幅范围,库区整体防洪风险低,川渝河段的防洪风险在可控范围内;当发生较小洪水时下游防护对象的承灾能力较好,保护区控制站的下泄流量低于防洪安全标准值,下游防护对象的防洪风险低,但发生干支流恶劣洪水遭遇（如2012年型1%洪水）时,其遭遇破坏的可能性大,风险超出防洪标准,保障防洪安全需要支流水库配合干流水库联合防洪。模型可有效评估川...     

MIKE21模型在精河防洪保护区避洪转移中的应用研究

新疆北部地区暴雨融雪混合型洪水突发性强、流速大,严重威胁下游山前平原河段防洪保护区内的人民生命财产安全。为提高避洪应急转移工作效率,将洪灾造成的人员伤亡和财产损失降到最低,以典型的山前平原河流精河为例,基于MIKE 21建立河道及防洪保护区内的整体二维水动力学模型,模拟遭遇百年一遇洪水时的风险情况,在分析防洪保护区淹没水深、流速和洪水到达时间的基础上,给出了防洪保护区内的需转移单元、可安置区域和转移人口等信息,为防汛指挥部门在实际避洪转移安置工作中提供了辅助决策支撑作用。     

基于水文水动力模型的浦阳江流域洪水情景模拟

浦阳江流域地形复杂,包括山丘、盆地和平原。中游诸暨盆地是人口主要聚集地,受上游山区洪水和下游钱塘江潮位顶托影响,洪涝灾害形势严峻。为解决上述问题,本文对流域上游山区采用新安江水文模型模拟降雨径流过程,对下游盆地区采用IFMS一、二维水动力模型模拟水流运动,并以水文模型的计算结果作为水动力模型的边界条件进行水文水动力模型耦合。结果表明水文水动力模型适用于浦阳江全流域洪水模拟,能够弥补新安江模型中马斯京根汇流无法考虑潮水顶托影响以及水动力模型难以响应降雨变化的不足。根据地区防洪特点设置致灾因子变化和水利工程建设两类情景进行洪水模拟,得到不同条件下浦阳江流域的洪水淹没水深分布,通过结果分析,总结得出浦阳江流域洪涝问题的解决对策和建议。     

蓄滞洪区洪水演进过程数值模拟及洪灾损失分析

以二维非恒定流基本控制方程为理论基础,采用有限体积法建立洪水演进数学模型。根据蓄滞洪区内不同地形条件及洪水调度方案,以相应的水动力学方法,对模型区域的通量、蓄水量和洪水实时淹没水位进行计算,并考虑了公路建设中路基体积、涵洞尺度、取土方量对蓄滞洪区洪水演进的影响。采用小清河蓄滞洪区的历史洪水淹没资料进行模型验证,模拟了自然滞洪和分区滞洪两种情况下的洪水淹没过程,模拟结果与历史统计淹没范围基本吻合,为蓄滞洪区中的工程建设和防洪影响评价提供了研究思路和方法。     

十堰市茅塔河水库“2012·8”雨洪分析

确保水库大坝安全是水库调度基本原则,湖北省十堰市茅塔河水库流域于2012年8月发生了较大的暴雨洪水,水库的实际水位达到276.1m,超过防洪校核水位达0.56m,大坝的安全受到威胁。根据实测雨量和水位过程,分析了雨洪的相应频率及最高库水位超校核水位的原因,结果表明,本次雨洪频率略高于50年一遇,小于设计洪水频率,但下游河道宣泄洪水的能力有限,为保证下游防洪安全而采取的控制下泄流量的防洪调度方式是导致本次洪水期间库水位超校核水位的主要原因。建议尽快开展下游河道整治,提高下游防洪能力,同时加快建立水库流域山洪灾害预警系统。     

基于一、二维耦合水动力模型的赣西联圩溃堤洪水风险分析

鄱阳湖赣江下游尾闾赣西联圩防洪保护区水系繁多,水文条件复杂,汛期频繁受到洪水侵袭,因此极有必要对该地区开展洪水风险分析。建立了能够模拟溃堤洪水水流演进的一、二维耦合水动力模型,并应用于赣西联圩防洪保护区。采用糙率分区、网格加密等技术进行优化,提高了模型计算精度,计算区域采用非结构化三角形网格进行剖分,设定溃口发生瞬时溃堤,溃口流量满足水量平衡原理,演进结果合理可靠。对演进计算结果进行洪水风险分析,结果表明:在赣江20年一遇鄱阳湖2010年实测水位过程中,保护区内洪水淹没范围大小和影响人口数量与溃口位置有关,淹没分布基本遵从地形高低原则,永建洲、李家垾溃口洪水淹没面积分别为8.46、36.57 km2,淹没水深基本都大于3 m。     

碧流河水库下游河道行洪能力及洪

丹麦DHI 公司开发的MIKE系列水力模型,是在20 多年来世界范围内大量工程应用经验的基础上持续发展起来的,在水资源领域具有很好的应用前景。本文以碧流河水库下游为研究对象,针对流量资料缺乏的水库下游河道,采用多种工况组合,利用一维河网模型系统MIKE11模拟分析其现状行洪能力,为水库实时防洪调度提供决策依据。而后,为了进一步提高水库汛期风险管理水平、积极实施库堤联调,借助软件ArcGIS强大的空间数据处理功能,利用二维非恒定流模型Mike21对超标准洪水引起的淹没状况进行模拟。     

沭西片防洪保护区洪水淹没风险特征

沂沭泗流域沭西片防洪保护区外河洪水有山区性洪水特征,其特点是洪峰水位高、历时短、总洪量小,溃堤洪水过程的精确计算是保护区洪水分析的关键和难点。为了精确模拟溃堤洪水过程及其在保护区演进规律,构建了一二维实时动态耦合水动力学模型。河网一维水动力数学模型采用1993年、2003年和2012年的实测洪水资料进行了率定与验证;防洪保护区和骆马湖二维水动力数学模型采用区域调研和查勘测量等方式对模型进行了校正和优化;河道与保护区采用溃口进行耦合计算,实现河道与保护区水量实时交互过程的模拟,模型可以作为洪水淹没要素的计算平台。以沂河50年一遇洪水马头溃口为例,溃口进洪历时13.2 h,洪峰流量537 m³/s,进洪量833万m³;保护区内洪水演进速度快,淹没区总面积107.7 km²。结果表明,沂河马头上、下游河段发生溃决,洪水将沿着白马河向下游演进,可以结合淹没水深、洪水路径和到达时间对人员和财产转移进行转移和安置。     

沮漳河下游洪水遭遇地区组成规律

漳河水库由观音寺和鸡公尖两个水库以明槽渠道组成，涉及入库洪水的两个来源，而为下游防洪又涉及到与水库坝址至两河口区间及沮河洪水的组成遭遇。沮漳河为长江的一级支流，对长江防洪安全有一定的影响作用，为了确保水库及其下游防护区的安全，必须研究洪水的地区组成，为防洪错峰及安全调度提供设计依据。通过F检验法及t检验法来进行回归方程及相关系数的检验，证明回归方程是显著的，相关也较密切，可用于生产实际。     

新疆平原拦河水库溃坝洪水演进的数值模拟计算

针对新疆平原拦河水库溃坝洪水的特点 ,建立了坝址处和水库下游的二维洪水演进数值模型 ,提出了解算方法 ,并以夹河子水库 196 1年 4月 16日实际发生的溃坝洪水为例 ,进行了模拟计算 ,给出了溃坝坝址处的最大流量 ,溃口宽度 ,淹没水深 ,流速和淹没历时等洪水风险信息。     

基于ArcMap溃堰洪水风险可视化建模及其应用

利用坝区Arc Map空间数据及属性数据联合分析,构建溃堰洪水风险可视化模型,给出溃堰洪水淹没及其风险损失。对溃堰洪水沿程最高水位矢量化表征,建立溃堰洪水水面栅格数据模型,耦合库区地形栅格数据模型,通过空间数据分析和可视化表征分析围堰溃决过程及其下游淹没水深场、洪水淹没程度。拉哇水电站溃堰洪水风险图实例说明模型具有可行性和有效性,为选择合理导流方案及工程安全管理提供高效的技术支撑。     

深圳水库防洪调度规则分析

分析了深圳水库工程的特点和功能,分别提出了深圳水库上下两库的防洪调度规则及两库的联合调度规则。以水库起调水位和下游河道安全泄量为变量,水库兴利和水库大坝安全为目标,通过多方案组合计算,确定了不同洪水频率下相应的起调水位和下游河道安全泄量。     

基于MIKE模型的中小河流洪水风险分析

以饮马河(石头口门水库坝址以下)为研究对象,采用MIKE 11、MIKE21以及MIKE FLOOD模型耦合进行了洪水演进数值模拟。通过对历史洪水进行模拟,以及对模型中参数的率定和验证,进而分析饮马河防洪保护区各溃口洪水演进及淹没情况。研究结果表明,研究区洪水分区空间合理,采用MIKE软件模拟精度高、效果好,成果可为防汛部门的风险评估、避险转移以及洪水风险图的绘制等防灾减灾工作提供重要依据和支撑。     

基于MlKE11水动力模型的大洋河丹东有堤段行洪能力分析

河道现状行洪能力是河道所在地区防洪安全的核心,也是防汛主管管部门汛期指导防汛的重要依据。为分析大洋河丹东有堤段的行洪能力,采用水动力模型MIKE11计算、模拟河道及河网的一维洪水演进过程,准确判断其行洪能力,为保护沿岸居民防洪安全提供理论基础。     

基于MIKE11水动力模型的大洋河丹东有堤段行洪能力分析

河道现状行洪能力是河道所在地区防洪安全的核心,也是防汛主管管部门汛期指导防汛的重要依据。为分析大洋河丹东有堤段的行洪能力,采用水动力模型MIKE11计算、模拟河道及河网的一维洪水演进过程,准确判断其行洪能力,为保护沿岸居民防洪安全提供理论基础。     

基于Copula-Monte Carlo法的水库防洪调度多目标风险分析

考虑干支流洪水不确定性对水库防洪调度的影响,提出了一种基于Copula-Monte Carlo(Copula-MC)法的水库防洪调度多目标风险分析方法,定量描述汛期干支流洪水不确定性给水库防洪调度决策带来的风险,并利用基于组合权重的理想点法对各调度方案进行多目标风险决策,最后将该方法应用于向家坝水库防洪调度风险分析中,计算了不同调度方案下水库自身和下游防洪区的风险,并通过决策给出了最优调度方案,为向家坝水库防洪优化调度提供技术支持。