基于洪水演进模拟的溃堤洪灾损失评估

由于堤防内经济快速发展与防洪管理水平不相符等问题,超标准洪水容易诱发溃堤灾害,这些均会造成严重的生命财产、经济和生态环境损失。以鄱阳湖区某重点堤防为例,提出基于水动力学的溃堤洪水演进模拟方法,提出方法采用MIKE 21软件进行溃堤洪水演进分析,根据土地利用类型不同合理确定下垫面糙率值。同时,基于Python平台建立了一种具有明确物理意义的生命、经济和环境损失定量评估模型。研究成果可为洪水保护区洪水灾害预警及风险管控提供参考。

HEC-RAS系列模型在洪水演进模拟中的应用研究

HEC-RAS(River Analysis System)模型是由美国陆军工程师团开发的一款模型,利用该模型可以进行河网的一维水力学演进模拟.模型所需要的河网几何资料可以由HEC-GeoRAS生成.介绍了利用HEC-RAS进行河网洪水演进计算的原理与流程,以及利用HEC-GeoRAS构建河网几何资料的原理和流程.作为实例,利用HEC-RAS与HEC-GeoRAS对南四湖下级湖进行建模,并利用模型对次洪模拟,结果表明模型对于南四湖是适用的.

联安围防洪保护区洪水演进模拟分析

针对联安围防洪保护区地形多变,水系复杂的特点,以水力学方法为理论基础,构建了一维水流模型与二维非恒定流模型水动力耦合的洪水模拟模型,综合考虑研究区丘陵地形、不同重现期洪水、防洪系统薄弱堤段等组合情景,进行基于情景方案的河道溃决洪水演进模拟及风险分析,模拟不同情景下保护区内的淹没面积、水深、溃口流量过程和洪水演进过程。结果表明,该模型能综合反映溃堤洪水造成的影响,可为洪水灾害的预警提供技术支持。

洪水演进模拟的三维可视化研究

洪水资源利用的关键在于了解洪水的发生过程及其运动规律,再现洪水的演进状态。通过对流域三维地形仿真、洪水演进模拟的三维可视化研究,以GIS数据为基础,采用VC++结合OpenGL的可视化开发环境建立了洪水演进模拟系统,实现了以给定洪水水位的方式再现洪水演进的动态模拟,为洪水资源化的研究奠定了基础。

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。

基于OpenGL的湿地洪水演进模拟仿真系统的研究

作为松嫩平原洪水资源利用与湿地生态环境 3S系统中一个重要的组成部分湿地洪水演进模拟仿真系统的研制是一项复杂的专题。通过对系统目标以及可视化需求的分析,对开放式的国际图形标准OpenGL进行了阐述,并以GIS技术为基础,采用面向对象的编程语言VC++,结合OpenGL的编程环境来实现扎龙湿地地形、地貌和洪水演进动态模拟的三维可视化效果。

基于GIS淹没模型的洪水演进模拟及检验

用部分溃坝的波流与堰流相交法模拟淦河流域溃口点的流量.以溃口点的流量、DEM为基础数据,利用GIS的暴雨洪涝淹没模型,对2010年7月14日淦河流域由强降水引发的溃口式洪水淹没过程进行模拟,并利用实际灾情对模拟结果进行检验分析.模拟结果表明： 随着洪水演进,淦河流域的淹没面积不断地增大,其中0.5～1 m水深段的淹没面积增长最快;14日18时,洪水到达任窝村,20时淹没至马桥镇,22时淹没至严洲村.灾情调查检验结果显示,对于洪水到达时间和地点,淹没模型模拟值与实况值较为吻合,表明该模型在溃口式洪水淹没过程方面具有较好的模拟效果.

并行化洪水演进模拟研究综述

近年来,并行化洪水演进模拟技术发展迅速,在防汛减灾领域发挥重要作用。在考虑洪水演进模型的数值方法、并行模式和编程技术等因素后,选取一些有代表性的洪水演进模型,分析了同构并行和异构并行洪水演进模型涉及的技术细节,提出并行化模型开发的技术难点和解决方法。最后,提出将来并行化洪水演进模型研发的着力点:非结构网格模型的异构并行化;混合并行的洪水演进模型;适于GPU异构并行的网格形式;并行环境下的实时可视化和交互式计算;基于动态编程语言的模型开发;界面式开发及模型应用推广。

基于MIKE21 FM模型的洞庭湖区平原城市洪水演进模拟

洞庭湖区平原城市地势平坦,多位于湖区防洪高水位之下,洪水遭遇复杂,历史上饱受洪涝灾害侵袭,因此对洪涝无法完全消除地区开展研究是有必要的。以岳阳市为研究对象,采用MIKE21 FM模型进行水动力数值模拟,选定堤防设计水位与历史最高水位作为边界条件,拟定溃口位置,模拟洪水演进不同时段的淹没情况、洪水流态和进洪量。结果表明:MIKE21 FM模型模拟精度高,模拟成果合理,对洞庭湖区平原城市洪水数值模拟具有一定应用价值,成果可为岳阳市和其他湖区平原城市的防汛救灾工作提供参考。

洪水演进模拟的三维可视化研究浅析

本文归纳总结了洪水演进模拟三维可视化领域研究的相关概念,介绍了目前在洪水演进技术上的研究背景,该技术是目前在城市防洪减灾领域的一项重要的非工程措施,确保城市安全的重要手段,为管理者提供了一个建设规划成果展示和决策支持的平台。

黄河下游北金堤滞洪区洪水演进模拟及风险分析

北金堤滞洪区自建立至今,地形地貌发生较大变化,其滞洪淹没区域会受其影响,需基于现状地形重新模拟洪水演进,分析其滞洪能力。文章在“八五”成果基础上,基于2017年实测的北金堤滞洪区地形图,建立二维洪水演进模型,分析出滞洪区内洪水演进过程与“八五攻关”成果基本一致,因非防洪工程的建设及地形地貌的改变,大广高速西北区域滞洪能力下降,为开展北金堤滞洪区开发利用规划,北金堤堤防改建方案研究等工作提供技术支持。

蓄滞洪区洪水演进模拟及设计洪水演进模型的验证

[目的]研究蓄滞洪区中的工程设计及防洪影响评价方法。[方法]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。[结果]对建立的洪水演进数学模型用小清河蓄滞洪区的历史洪水淹没资料进行验证,模拟了自然滞洪和分区滞洪2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。[结论]该研究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。

洪洼洪泛区溃堤洪水与漫溢洪水联合演进数值模拟

河道溃堤洪水与漫溢洪水是两种典型的洪水灾害,准确模拟这两类洪水的联合演进过程至关重要。为准确获取超标准洪水条件下溃堤洪水和漫溢洪水的联合演进情况,以淮河流域典型洪泛区为研究区域,结合河道形态、下垫面条件、工程调度等情况,综合确定网格大小、空间步长与时间步长等。采用MIKE11构建一维河网模型,采用MIKE21构建洪洼洪泛区二维水动力学模型,采用MIKE FLOOD构建一维、二维耦合模型,分别采用标准连接、侧向连接耦合溃堤洪水与漫溢洪水。采用2003年、2007年典型洪水过程对一维模型的参数进行率定和验证,模拟水位过程与实测水位过程拟合较好,纳什效率系数均大于0.80,水位峰值模拟值与实测值偏差小于5%,构建的模型能够同时模拟溃堤、漫溢洪水演进过程。在100 a一遇、300 a一遇超标准洪水与不同防洪薄弱堤段组合情景条件下,开展典型溃堤、漫溢场景的洪水联合演进过程模拟。模拟结果表明,100 a一遇、300 a一遇超标准洪水淹没范围分别为121.50 km^(2)、149.87 km^(2),平均最大淹没水深分别为2.33 m、2.90 m,洪水演进及淹没情况符合区域地形地物等实际情况。研究成果可为区域洪水预案编制、灾害预警、决策制定、避洪转移等提供依据,也可为同类型研究工作提供借鉴。

多源洪水影响下南四湖湖东滞洪区洪水演进模拟

为解决蓄滞洪区受多源洪水风险的问题,以南四湖湖东滞洪区白马片区为研究对象,采用以水力学为主、水文学为辅的方法建立以南四湖分洪、蓄滞洪区区间降雨径流以及坡面汇流为主要洪水来源的蓄滞洪区洪水演进模型。结合白马河马楼上游流域的实测资料对模型参数进行率定,模拟了考虑南四湖水位36.79、36.99 m,降水频率50年一遇、百年一遇4种组合工况下白马片的洪水淹没演进情况,从风险区面积、水量以及淹没水深等方面对不同洪水来源对蓄滞洪区的影响进行分析。结果表明:当南四湖分洪水位为36.79 m时,南四湖分洪与蓄滞洪区区间降雨径流以及坡面汇流的洪水对蓄滞洪区的影响均较大,影响程度相当;当南四湖分洪水位为36.79 m时,南四湖分洪对白马片区的洪水风险影响更大,水量约是区间降雨径流以及坡面汇流量的2倍。

基于虚拟现实技术的城市洪水演进三维可视化模拟研究

以洪水水文数学模型为核心,构建了城市洪水演进和淹没三维模拟系统,并对系统构建过程中的关键技术进行了深入研究.研究表明,将三维可视化技术与水力学模型相结合,极大地提高了模型计算结果的处理速度,对于城市防洪决策及水利工程意义重大.并以安徽省马鞍山市为应用实例,实现了城市三维地形仿真场景模拟及洪水演进分析和三维模拟.

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。

碧流河水库下游河道行洪能力及洪水淹没模拟

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。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。

基于GIS的澧南垸分洪洪水三维可视化淹没模拟

研究适用于中小型蓄洪垸分洪洪水淹没模拟的可视化技术。利用Arcgis Engine 9.3在Visual Studio 2008平台下,运用C#语言来建立澧南垸分洪洪水淹没程序。考虑到蓄洪垸分洪洪水的特殊性,选用给定水位的编程思路,近似地模拟了分洪洪水的蓄洪过程,并与相关成果的数值计算结果做比较。结果表明,该程序能较好地反映澧南垸分洪洪水的淹没过程,可以动态演示澧南垸分洪洪水的蓄洪过程,自定义查询淹没时的水位、范围和容积等洪水要素特征。该编程思路在类似于澧南垸的中小型蓄洪垸有更好的适应性,可以为澧南垸的防洪调度及防洪规划提供参考和依据。

基于GIS栅格数据的洪水风险动态模拟模型及其应用

以GIS栅格数据为基础,建立了二维水动力洪水动态演进模型.以湖北省荆江分洪区为实验区,在数字地形模型和LandsatETM遥感影像等数据的基础上,根据分洪区1954年分洪情况和规划运用设计,模拟了不同分洪方案下的洪水淹没范围、水深和相应的洪水淹没地物面积及其可能损失等.模拟结果表明,基于GIS栅格数据的洪水淹没风险模拟模型,可以对长江流域分洪区运用预案的制订、土地利用的规划及洪水科学管理提供定量的科学依据.

北汝河一维洪水演进水动力数学模型

针对北汝河河道特点,建立了北汝河前坪坝址至大陈闸段一维河网洪水演进数学模型,采用实测洪水资料对模型进行验证,计算结果和实测资料吻合较好,具有较高的精度,可为本段河道的洪水特性研究及河道综合治理提供计算平台。