河北省涿州市“23.7”洪水模拟反演分析及思考

河北涿州“23.7”洪水影响大、损失重。为分析其原因,以及为灾后的恢复重建与今后的防洪治理等提供参考思路,建立了涿州市相关区域二维洪水数值仿真模型,对涿州市“23.7”洪水进行模拟反演及淹没影响对比分析。结果表明:除极端暴雨引发的洪水量级大外,涿州市特殊的地理位置,防洪工程薄弱,蓄滞洪区内建设用地大量增加,是本次洪水影响大、损失重的主要原因。涿州市今后的防洪治理及其蓄滞洪区内的土地开发建设,除参考相关区域的开发经验外,更应加强防洪工程建设、完善洪水防御体系、加强蓄滞洪区的建设与管理,强化洪水风险分析及实时预报预警,提高公众的洪水风险防范意识等。

基于GPU并行计算和WebGIS的潖江蓄滞洪区洪水预报系统研究

洪水预报所采用的数值模拟涉及大量计算,模拟的结果需经多种专用软件处理后才能展示给用户,操作繁琐,无法满足蓄滞洪区防洪调度及应急抢险处置中迅速做出响应的需求。该文提出了基于GPU并行计算和WebGIS的洪水预报系统,旨在提高洪水计算的效率,延长预见期,并实现洪水演进的可视化。该系统基于最新的GPU加速的计算方法,利用GPU强大的浮点数运算能大幅提高洪水计算的效率,结合WebGIS技术,将水文-洪水演进模型的计算结果与水利底图无缝连接,以图表、图像和动画等形式直观展示洪水演变过程,使决策人员能直观地掌握蓄滞洪区洪水的演变过程,可为潖江蓄滞洪区的调度运用和防洪抢险提供帮助。

二维水动力数学模型在天然气管道穿越蓄滞洪区防洪影响分析中的应用

针对天然气管道穿越蓄滞洪区管线分布范围广,局部穿越河湖等重点区域的特点,采用基于MIKE 21软件的二维水动力数学模型,在模拟大区域洪水演进的基础上又兼顾局部重点区域的水情分析,为相应的防洪影响分析及冲刷计算提供基础数据。成果可为类似工程穿越蓄滞洪区的防洪影响分析提供参考。

松花江流域防洪现状及重难点问题解决思路

松花江是我国七大江河之一,为适应防洪新形势及新变化,分析了松花江流域防洪工程体系现状与面临的问题,立足流域防洪实际和经济社会发展需求,结合水情、工情、社情变化,提出科学开展滩区围堤分类治理,明确蓄滞洪区启用条件,解决防洪重点难点问题,以期为构建与经济社会高质量发展相适应的现代化防洪工程体系、系统提升松花江流域防洪减灾能力提供参考。

基于MIKE FLOOD模型的潖江蓄滞洪区调度运用方案研究

为保障潖江蓄滞洪区的合理调度运用,保证北江中下游防洪安全,进行了调度方案的研究。基于MIKE FLOOD平台,建立了潖江蓄滞洪区一、二维耦合水动力数学模型,对拟定的五个调度运用方案进行了对比研究,分析了不同方案下石角站洪峰流量及自身淹没范围的情况。对比结果表明,适当延迟蓄滞洪区的启用时机,对削减石角站洪峰流量、减少区内淹没损失的效果更为明显。据此确定"当江口圩水位达到22.2 m时,一次启用蓄滞洪区"的方案最优。该方案下,发生P=0.3%、P=0.5%和P=1%洪水时,石角站洪峰流量可分别削减1 150 m^3/s、1 407 m^3/s和1 017 m^3/s,最大淹没面积为86.1 km^2。相关成果可供潖江蓄滞洪区的管理决策参考,也可为其他蓄滞洪区的调度运用方案研究提供参考。

考虑蓄滞洪区的极端降水过程影响评估方法研究——以河北省“23·7”暴雨过程为例

利用河北省1978~2020年暴雨过程,结合直接经济损失与受灾人口的损失数据,筛选出了持续日数、过程降水量、平均降水量和最大日降水量4个与损失呈极显著相关的致灾因子指标,方法更具客观性和实用性。通过对比4种赋权法构建了致灾强度指数,改良相关系数法赋予权重分别为0.188、0.312、0.208和0.292,结果更符合主观认知。采用地形和水系因子构建孕灾环境敏感度指数,评估出2023年7月29日至8月2日河北省暴雨过程(简称“23·7”极端降水过程)的危险度呈中部高、北部和东部低的特征,保定和雄安新区最高。考虑蓄滞洪区是否启用,基于距蓄滞洪区远近计算了蓄滞洪区的影响指数,评估因素较以往研究更为全面。结合承灾体暴露度及脆弱性,对“23·7”极端降水过程开展了影响评估。结果表明:“23·7”极端降水过程对邢台中部、保定中东部、石家庄中西部、廊坊中部及北部、衡水与沧州交界处的影响最重。将是否考虑蓄滞洪区影响的两种结果与实际灾情对比验证,结果显示考虑蓄滞洪区影响的评估命中率为76.93%,较不考虑蓄滞洪区影响命中率高9.41%,该方法评估过程可操作性强,结果更符合实际,适用于河北省极端降水过程影响评估,可应用于过程前的灾害影响预估,过程中的跟踪分析以及结束后的快速评估业务,提高气象服务针对性。

海河“23·7”流域性特大洪水对防洪体系的考验与启示

根据海河“23·7”流域性特大洪水各河流的洪峰流量,揭示了本次洪水的特点,概括评估了防洪工程体系在本次防御洪水中的作用;在总结洪水对防洪体系实际考验的基础上,挖掘出以往防洪治理方针落实中的薄弱环节;针对本次拒马河下游泛区洪水淹没现实特别是涿州市及下游重要防洪保护对象的需求,分析了增建上蓄设施的作用与功能;归纳分析了5号与6号2次台风对永定河洪水的形成影响与其对未来防洪调度的启示。

2024年洞庭湖团洲垸溃堤过程及洪水演进模拟

蓄滞洪区是长江中下游防洪工程体系中的重要一环,研究蓄滞洪区溃堤洪水演进模拟,对于防洪减灾具有重要意义。收集了2024年洞庭湖团洲垸溃堤时实测口门宽度及流量数据,分析计算了溃口流量过程,采用平面二维水动力学模型计算了溃口过程中团洲垸内的洪水演进过程,分析了垸内淹没水深、流速等致灾要素的时空变化。结果表明:①溃口发展包括下挫冲槽、横向展宽和稳定泄流3个阶段,基于流量过程推求了进入团洲垸的总水量为2.53亿m^(3),与基于库容曲线反算的水量(2.63亿m^(3))基本相当;②验证了溃口附近流量和水位过程与实测过程基本相符,团洲垸内最高水位为31.955 m,与实测水位(31.960 m)基本一致;③模型计算的淹没范围与基于遥感影像提取的范围基本一致,在计算时段末,92.7%的区域处于重度淹没状态(淹没水深超过1.5 m),最大淹没水深约为8.2 m,垸内流速均呈先增大后减小的变化趋势,各时刻(t=4 h、t=10 h、t=15 h和t=20 h)平均流速分别为0.37,0.43,0.22 m/s和0.05 m/s。研究成果可为溃堤洪水风险评估、堤防守护等提供技术支撑。

长江1870年特大洪水防御推演与对策研究

1870年长江流域发生了特大洪水,枝城站洪峰流量重现期超1000 a一遇,造成极为严重的洪灾损失。为强化特大洪水风险防范,有效提升极端洪水灾害的应对能力,在分析1870年特大洪水雨水灾情特征、流域水文地理演变和防洪体系建设情况的基础上,对1870年特大洪水在现状防洪体系调度运用条件下的发生、发展、演进过程进行了推演模拟。结果表明:当前再遇1870年特大洪水,长江流域防洪体系可妥善应对并大幅减少洪灾损失,按调度规程发挥以三峡水库为主的水库群洪水拦蓄作用,并运用荆江分洪区等13处蓄滞洪区分洪、200多处洲滩民垸行洪后,长江防洪重点区域防洪安全总体可控,但洪水防御仍面临堤防长时间高水位运行存在安全隐患、蓄滞洪区与洲滩民垸行蓄洪运用困难、大量人员转移安置压力大等突出问题。根据1870年洪水推演成果,结合近年来长江流域防汛实践,从加强特大洪水风险机理研究、加快流域防洪工程体系建设、强化风险研判和优化调度、做好应急转移和救灾安置等方面提出了提升特大洪水防御能力的对策建议。

基于MIKE模型的管道工程洪水影响评价

针对工程建设前后的洪水风险问题,耦合MIKE11及MIKE21模型进行洪水模拟,通过对洪水水位、河道流量、淹没历时和河道冲刷等方面进行分析,评估工程在“63·8”洪水标准下的防洪风险。以河北省宁晋泊蓄滞洪区为例,模拟管道工程建设前后洪水变化情况。结果表明,管道工程实施前后不会减少河道过水断面面积,不会造成洪水位抬高;宁晋泊蓄滞洪区遭遇“63·8”标准洪水时,冲刷深度为0.26~0.50 m,淹没历时为28 d左右,分析得出管道工程建成后阻水影响程度较小,但须考虑防淹耐冲举措。结果可为蓄滞洪区项目建设与河道防洪演算提供经验参考和理论依据。

基于韧性城市理念下的蓄滞洪区景观设计策略

全球气候变化导致洪涝等自然灾害,使城市面临诸多挑战,为解决城市的水文灾害等问题,改变传统蓄滞洪区防洪建设思路,将韧性城市理念引入蓄滞洪区景观设计,是蓄滞洪区景观建设在城市防洪方面的一种创新性探索。以韧性城市蓄滞洪区为研究对象,简单介绍了韧性城市概念与理念和蓄滞洪区概念与现有问题,并将韧性城市理念与蓄滞洪区景观设计结合进行关联分析,提炼出基于韧性城市理念下的蓄滞洪区景观设计原则与景观生态韧性设计策略和景观雨洪韧性设计策略,促进城市蓄滞洪区景观生态和雨洪的韧性建设,以期为今后的蓄滞洪区建设在提升生态韧性和雨洪韧性方向上提供新的思路和设计策略。

长江干流华阳河蓄滞洪区进洪闸规模与分洪效果耦合分析

华阳河蓄滞洪区,是《长江流域防洪规划》确定的长江中下游地区42处蓄滞洪区中的最下游一个,是长江防洪体系的重要组成部分,也是处理湖口地区超额洪水、确保湖口地区及长江下游地区防洪安全的重要区域。该文旨在研究华阳河蓄滞洪区程郢进洪闸规模的确定,主要是通过MIKE21水动力模型分析程郢进洪闸规模与分洪效果的耦合关系,针对不同进洪闸规模并控制湖口水位不超过22.5 m时,分析计算蓄洪区承担的超额洪量及对长江干流湖口附近水位变化情况,确定进洪闸分洪流量采用8000 m^(3)/s是合适的。

基于Mike 21模型的蓄滞洪区湿地项目洪水影响分析

湿地项目将部分河水引入人工湿地进行净化处理,最大限度地提高大清河水质,使台头断面水质稳定保持Ⅳ类,减少对下游天津市环境的影响。以蓄滞洪区内湿地项目为例,利用Mike 21软件建立模型,模拟项目建设前后对蓄滞洪区的行洪影响,为防洪调度提供技术支持。

BIM技术在蓄滞洪区安全设施规划方案中的应用

近几年,BIM技术在水利工程领域已经得到了迅速的发展和应用,并取得了良好的工程效益。本文基于7·20河南暴雨鹤壁浚县白寺坡袁庄村灾后重建项目,结合工程规划理论探究蓄滞洪区安全设施规划方案BIM综合应用,针对灾后现状进行分析,梳理项目基础条件及重难点。运用BIM技术优化方案设计,充分发挥可视化优势,全面推进和加快蓄滞洪区建设,促进其高效发挥作用。

天津永定河系防洪对策研究

系统梳理了天津永定河系防洪工作现状,指出河道堤防、蓄滞洪区、水工程调度和防洪预案等方面存在的问题。针对目前天津永定河系防洪体系存在的短板弱项,提出切实可行的应对策略,主要包括:加强防洪工程建设和管理,加强蓄滞洪区建设和管理,提升水工程调度智慧化水平,强化防洪非工程措施。

基于GF-3卫星的海河“23·7”流域性特大洪水水体变化监测

2023年7月27日,海河发生流域性特大洪水,人民群众生命财产受到严重威胁。基于GF-3卫星在8月5—11日期间的4期SAR影像,采用双极化水体指数(SDWI)阈值分割的水体提取方法,以东淀蓄滞洪区天津段为例,分析在此次洪涝灾害中的洪水演变过程。结果表明,8月5日研究区洪水初至,7日洪水东进,发展迅猛;8月10日蓄滞洪区北部水位与大清河持平,大清河南岸发生险情;8月11日水势减弱,水体扩张减缓。SDWI阈值分割水体提取方法能够快速有效地提取洪水轮廓,不仅能够从宏观角度分析当前洪水水势水情,还可以通过多期影像对比预判洪水发展趋势,及时发现险情,为洪涝灾害应急处置及灾情评估提供借鉴思路和决策辅助。

海河“23·7”流域性特大洪水东淀蓄滞洪区洪水演进模拟与预报

为全面支撑海河“23·7”流域性特大洪水中东淀蓄滞洪区的运用决策及预报预警,基于中国水利水电科学研究院自主研发的高性能洪水分析软件IFMS/Urban,构建了蓄滞洪区一维、二维耦合水动力学模型,利用实时监测和预报的水情数据,持续开展了东淀蓄滞洪区洪水演进模拟和滚动预报工作。实践证明,本次构建的洪水演进模型模拟预报精度较高,模拟结果跟遥感监测淹没范围和前方现场实时反馈信息吻合较好,可反映蓄滞洪区洪水演进实际过程,并能准确预测未来动态变化,及时为下游关键区域提供洪水预警,有效支撑了本次洪水防御工作。

珠江流域潖江蓄滞洪区湿地化建设模式及对蓄滞洪的影响分析

潖江蓄滞洪区是珠江流域唯一一个国家级蓄滞洪区,在新的历史时期,改变其单一的防洪功能,进行具有调蓄洪水、降解污染物、自然观光等多功能的湿地化建设是十分必要的。提出了“三核一带”湿地化建设模式,利用现有的3个子围及新建的2座拦河闸,因地制宜建设不同类型的湿地,最大程度保留调蓄洪水能力,采用二维水流数学模型模拟分析湿地化建设对蓄滞洪功能的影响。结果表明,“三核一带”湿地化建设模式对洪水调蓄影响较小,不影响蓄滞洪功能的发挥,研究成果可供类似蓄滞洪区参考借鉴。

典型蓄滞洪区洪水资源利用潜力评估方法研究

在剖析洪水资源利用潜力概念和总结国内外蓄滞洪区洪水资源利用方式的基础上,考虑蓄滞洪区不同重现期启用工况下的淹没洪水和区内降雨产汇流形成洪水两方面因素,研究提出了在保障流域防洪安全前提下的蓄滞洪区洪水资源利用潜力评估方法。以海河流域永年洼蓄滞洪区为典型案例,利用洪水风险分析、情景分析和水文序列统计等方法,定量评估了其年均期望的可利用洪水资源量。研究方法和成果对于我国其他蓄滞洪区的洪水资源利用潜力评估具有参考意义。

关于在地下水严重超采区域利用蓄滞洪区建设地表调蓄水库的思考

基于兼顾遏制地下水超采与确保冬小麦稳产这一可持续发展理念,以京津以南河北平原这个地下水严重超采的区域为例,从冬小麦生育期农田灌溉必须实施多水源配置的观点出发,结合海河“23·7”流域性特大洪水发生后所启用的蓄滞洪区,就利用蓄滞洪区建设地表调蓄水库对雨洪资源化或生活污水资源化及跨流域输水工程需要调蓄库容这3个方面的作用进行了初步探讨。