山区河流堤防工程对洪水演进影响研究

山区河流堤防工程对保护河道两岸人民生命财产安全具有重要的作用，但堤防工程的兴建减少了河道的槽蓄库容，可能对洪水的演进产生影响，运用一维数学模型研究山区河流堤防的建设对河道水位、行洪能力、洪水历时等因素的影响，不仅具有重要的学术价值也具有重大实践意义。通过模拟成果分析得出堤防工程对河道水位及行洪能力影响较大，而对洪峰流量及洪水历时影响不大。     

对黄河滩区生产堤的思考

黄河下游滩区生产堤对防洪造成了一定影响,留存还是废除,再一次成为黄河下游防洪与减灾决策的焦点。很多专家、学者及政府领导对生产堤问题提出了许多不同的观点：一是废除生产堤;二是对生产堤维持现状;三是按一定标准对现有生产堤加高、加固或对生产堤进行统一规划、重新建设等。通过分析生产堤的存在对滩区群众生产和生活、河道泥沙输移、河床演变、洪水演进与预测、堤防与河道整治工程的影响等,进而综合分析生产堤存在的利弊,并给出了处理生产堤的途径,即全面、彻底废除生产堤加滩区淹没补偿方式,在中水河槽塑造出来且政策补偿得以兑现后,生产堤必须全部破除。     

淀北蓄滞洪区洪水模型及局部冲刷特性的研究

以天津市淀北蓄滞洪区为例,采用有限体积法剖分网格、建立泛区洪水演进数学模型,模拟塔基工程建设前后泛区的洪水演进进程。通过数值模拟分析工程建设对蓄洪过程的影响;构建工程局部加密网格模型,计算工程建设前后水力条件的变化量,分析电塔基础桩柱对局部行洪的影响,并采用局部冲刷公式估算局部加密模型冲刷深度。结果显示塔基工程建设后,不会明显影响淀北蓄滞洪区的总体洪水演进过程,对局部行洪影响也较小,所以在此蓄滞洪区建立塔基工程是可行的。     

塑造和维持黄河内蒙古河段中水河槽对策

河套灌区是黄河流域引水灌溉最多的河段,1986年以来由于水沙条件变化和人类活动的影响,该河段河道严重萎缩,防洪防凌形势严峻,引起管理部门高度重视.在研究内蒙古河段河床演变与水沙变化的响应规律基础上,得到以下主要认识:①内蒙古河段洪水冲刷效率较低,冲刷1t泥沙约需要180 m3水,建议该河段塑槽治理可通机械挖槽结合水库调节洪水冲刷实现.②维持内蒙古河段中水河槽需改善当前不利的水沙条件,基本途径依靠南水北调西线工程增加汛期水量,加大支流水土保持投入力度减少入黄沙量.     

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。     

输水渡槽对河道行洪风险的影响分析

涉水工程可能导致原有的河道水动力条件改变，进而影响河道行洪能力。研究有无涉水建筑物下河道的行洪风险，对工程维护、河道治理及保障地区防洪安全具有重要意义。基于对河道洪峰流量、初值水位、糙率以及堤防高程4种不确定性因子的随机模拟，分析修建在河流上的输水渡槽在洪水作用下的受力情况，结合河道水面线计算结果，采用常规蒙特卡罗法和基于拉丁超立方抽样的蒙特卡罗法分别计算在有无渡槽情况下的河道行洪风险。结果表明：(1)在渡槽内水位分别为0.5,1.0,1.5,2.0 m的4种工况下，清丰山溪行洪能力相较设计流量1 200 m³/s分别下降了36.68%、27.87%、19.00%、10.05%；(2)在无渡槽的情况下，河道行洪风险为0.007；在有渡槽情况的下，上述4种工况对应河道行洪风险依次为0.34、0.045、0.016、0.012；(3)令渡槽内水位处于安全范围内最高值，当清丰山溪流量超过1 600 m³/s时，河道行洪风险仍随洪水流量增大显著增加，应考虑报废渡槽以保证河道行洪；(4)常规蒙特卡罗法和基于拉丁超立方抽样的蒙特卡罗方法均适用于评估渡槽对...     

黄河三湖河口-昭君坟河段水沙特性及冲淤变化分析

以黄河上游三湖河口-昭君坟河段为典型,分析发现该河段50多年来水沙特性发生很大变化,具有明显的时间阶段性,这种变化引起河床冲淤相应发生时段性的变化。影响该河段冲淤变化的因素中,天然来水情况和水库的调蓄方式决定河道来水量及水量的年内分配,孔兑的入汇决定了区间的来沙量和粒径组成。汛期水量的减小、中小水作用时间的增长使内蒙三湖河口-昭君坟河段逐年淤积萎缩,当干流小水遇到孔兑高含沙洪水时,水沙关系的不协调加重了河道的淤积,使造床流量变小,主槽严重萎缩。     

基于MIKE FLOOD模型的湟水河上游洪水风险评估

湟水河上游段属于典型的山区性河段,河道比降大,暴雨洪水的突发性强,洪水流量大,历史短,具有巨大的破坏力,严重考验着河流的防洪能力。通过MIKE FLOOD耦合模型建立一二维水动力学模型评估现有防洪工程的防洪能力,预测了湟水河上游遭遇10年、50年、100年一遇洪水时的洪水风险情况,并且根据预测结果提出了相应的工程改进建议,为该地区的防洪救灾提供了技术支撑;同时根据计算结果也表明MIKE FLOOD耦合模型在山区性河流的风险评估中具有良好的适用性。     

基于GIS栅格数据的叶尔羌河灌区洪水风险动态模拟与识别

【目的】加强叶尔羌河灌区防洪规划与管理。【方法】根据1959—2015年叶尔羌河灌区洪水事件,以叶尔羌河喀群渠首至艾力克塔木之间的区域为研究对象,应用GIS工具生成数字高程(DEM)栅格数据,构建了FloodArea洪水淹没模型,计算了高情景和低情景2种典型历史洪水量级下的淹没范围、水深、流速等风险要素,绘制了研究区的洪水风险图。【结果】叶尔羌河洪水淹没风险区主要限于灌区河段附近,重现期为20a洪水风险较高,卡群水文站以下河段多处被洪水冲毁部分河段河堤,洪水漫溢淹没区主要分布在沿河道两侧灌区的地势低洼区,洪水淹没范围较大;重现期为5 a洪水的流程强度和洪水淹没区比重现期为20 a洪水有所减少,危险性等级降低,灌区以及居民点基本未受到影响。【结论】通过反演高情景和低情景2种典型洪水,生成的洪水风险灾害指示图能够科学地模拟、预测洪水淹没范围,防洪工程的重点是在平原灌区莎车县、麦盖提县、巴楚县河段。     

无为大堤防洪保护区河道建模方法研究

使用MIKE软件对地形数据进行网格剖分时,河道易被概化失去其原有的行洪能力。【目的】寻找合适的河道建模方法。【方法】通过总结三角形网格方案、混合型网格方案、一二维耦合方案共3种建模方案,并分别建立模型,对结果进行了对比分析。【结果】三角形网格方案建模时,河道易被概化失去过水能力;混合型网格方案建模时,河道过水能力接近实际,但河岸与保护区接边处易发散;一二维耦合方案建模时,河道过水能力较好,但易忽略堤防薄弱处的洪水风险。三角形网格方案宜在计算精度要求高、计算时间充足时,将河道网格加密后使用;混合型网格方案建模时,河岸处理过程复杂,但计算速度较加密后的三角形网格方案约提高2倍,是替代三角形网格的重要方案之一;一二维耦合方案建模时,计算速度较加密后的三角形网格方案约提高5倍,但计算精度取决于断面间距的选取,宜在河道堤防高程差别不大时使用。【结论】河道作为保护区内的主要行洪通道,建模方案的选择会改变其行洪能力的强弱,进而必然影响洪水风险分析结果,可根据分析区域的特点选择合适的建模方法。