基于MIKE HYDRO River模型的轨交交通施工期防汛安全影响论证

轨交交通施工期间,受车站结构设计、周边场地限制等因素影响,河道需要断流施工,断流会对区域的防洪除涝安全及水环境产生影响。本文以上海轨道交通13号线西延伸工程为例,构建一维河网水动力模型,分析排涝及引调水工况下水位及水质变化情况。结果表明,平原河网地区个别河道断流对于区域防洪除涝安全影响较小,会严重影响河道断流处的水环境;通过增设导流措施可以减轻断流的影响,为平原河网地区河道断流影响分析及措施制定提供依据。

基于MIKE FLOOD的中小河流溃堤洪水风险分析

近年来洪水引发的中小河流堤防溃决等洪水灾害风险问题凸显,因此进行溃堤洪水风险分析对于加强中小河流的洪水管理及减少溃堤洪水带来的损失具有十分重要的意义。以江西省罗塘河为例,借助MIKE软件中的MIKE 11、MIKE 21及其耦合模块对罗塘河遭遇10a一遇及20a一遇洪水进行溃堤洪水演进模拟。然后依据灾害系统理论从洪水的危险性和易损性两方面选择淹没水深、淹没流速、淹没历时等7个指标构建溃堤洪水风险评价指标体系。最后利用GIS技术与层次分析法对罗塘河洪水风险进行了评价。结果表明:洪水危险区面积为0.19 km 2,占研究区总面积的2.18%,主要分布在地势低洼的富港地区;重灾区和中灾区面积为1.25 km 2,占研究区总面积的14.37%,主要分布在重文和蒋元乐家;安全区为研究区域内洪水没有到达并且地物覆盖价值较低的地区,包括游家店、下胡、大塘杨家和马山等处。研究成果可为中小河流防洪规划、避洪转移等提供参考依据。

治涝导向的平原河网地区海绵城市实施路径探索——以宿迁市国家海绵城市示范系统化实施方案为例

针对平原河网地区的排涝特征与问题,在梳理构建治涝片区排水格局的基础上分类提出了针对性的治涝策略。对于具有一定坡度。在多数时期可以实现自排的治涝片区,采用“上蓄+中分+下排”模式,分段缓解排涝压力,提高城区排涝标准对于整体地势低洼,在多数时期很难自排的治涝片区,采用“建闸营圩,蓄排并举”模式,将雨水排口分散建设小型雨水泵站的模式调整为片区排涝主干河道末端建设大型排涝泵站的模式,充分利用片区内部河网的输送和调蓄能力,增强城区应对暴雨的韧性。

面向多区域防洪的珠江流域水库群协同调度模型研究

珠江流域洪水组成与遭遇复杂多变,防洪保护对象多而分散,且兼顾供水、生态、发电、航运、库区安全等多种任务,水库群防洪调度面临多区域、多目标协同调度技术难题。以位于西江、北江、东江上的水库为研究对象,基于流域防洪格局和防洪任务阐明了水库群多区域协同防洪的调度节点和角色定位,提出了嵌套式多维属性的模型功能结构,构建了珠江流域水库群多区域协同防洪调度模型。以流域防洪极为不利的2005年6月中下游型大洪水为例进行流域水库群防洪调度模型研究,结果表明,通过龙滩水库加大拦蓄,岩滩水库、百色水库、西津水库、飞来峡水库等西江、北江水库群协同调度,可将西江梧州站洪峰流量削减至安全泄量50 400 m^(3)/s以下,较原设计调度方案多削减3 200 m^(3)/s,将三角洲思贤滘(马口+三水)断面洪峰削减至62 700 m^(3)/s,较原设计调度方案多削减4 500 m^(3)/s,有效保障了粤港澳大湾区城市的防洪安全。

浙江水网总体布局与建设实践

浙江省是全国第一批省级水网先导区之一,在系统分析构建浙江水网的新形势新要求、省情水情工情的基础上,提出“三纵八横十枢”的浙江水网总体布局以及高水平水资源配置体系、高标准防洪保安体系、高品质幸福河湖体系、高效能智慧水利体系、高质量水网管理体系五大体系建设思路,从加快建设高质量浙江水网、持续补强防洪排涝安全屏障、着力推进全域幸福河湖建设、系统开展数字孪生水利建设、创新探索水利投融资模式五个方面提出重点突破方向和经验做法,在此基础上,分析了当前存在的问题及下一步工作思考。

广东省北江流域防洪体系与布局优化

结合广东省水网建设规划中的“江河安澜防洪保安网”,重点针对北江流域“22·6”特大洪水暴露出的现状防洪体系与布局的短板、弱项,在分析评估北江流域(思贤滘以上)现状防洪体系与布局的基础上,结合设计水文计算成果及骨干水库调洪计算、飞来峡水利枢纽动态库容调洪计算等分析成果,提出了“防、管、控”三位一体系统治理的北江流域防洪(潮)治理思路及“调蓄、拦挡、蓄滞、分洪、畅泄”多功能、有韧性、相融合的防洪体系与布局。按照治理思路和科学构建现代化水网目标,综合提出了完善、优化北江流域防洪体系与布局的各项具体工程和非工程措施。

基于变权重非线性安全度的梯级防洪库容分配方法研究

梯级水库群防洪库容的合理分配与有效利用对汛期水库群防洪减灾和综合效益的发挥起到至关重要的作用。针对梯级水库在防洪库容分配过程中,各水库对整体防洪安全影响的重要程度差异性缺乏有效区分方法,进而导致防洪库容分配不合理的问题,将水库非线性安全度与兼顾水库入库流量、设计防洪库容大小、泄流至防洪控制站传播时间等特征的变权重相结合,提出基于变权重非线性安全度的水库防洪安全度计算方法,同时,考虑梯级各水库和下游防洪控制站的安全,以梯级整体防洪安全度最大和下游防洪控制站超标洪量最小为目标,构建基于安全度的梯级防洪库容优化分配模型,采用差分进化算法对模型进行求解,实现防洪库容的最优分配。将该方法应用于金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四库梯级防洪库容分配实例,结果表明该方法相较于其他方法,可在不降低梯级整体防洪效果的前提下,描述各水库权重的动态变化过程,通过增加乌东德和白鹤滩水库防洪库容的使用,以减小溪洛渡和向家坝水库防洪库容的使用,使梯级整体在调度期的防洪安全度达到最大。该方法可反映各水库在梯级防洪中重要程度的差异性,实现水库间防洪库容的科学管理与合理分配,为水库防洪优化调度科学决策提供依据。

我国水库大坝安全挑战与运维思考

水库大坝是国家水网的重要调蓄结点,是防御水旱灾害、优化水资源配置、复苏河湖生态环境、提升国家水安全保障能力的“重器”。新形势下我国水库大坝运行管理面临的潜在风险日益突出,针对运行管理信息化、智能化水平不高,安全保障技术装备存在薄弱环节,应急管理水平与技术能力不足等问题与挑战,从大坝防洪韧性、安全管理、诊断加固、应急处置等方面提出安全对策,旨在为提升大坝安全水平提供有益思路。

河道防洪安全与防洪堤稳定性影响因素分析

为了提升河道防洪安全性能并深入理解防洪堤稳定性的影响因素,本文通过介绍某大桥工程项目的概况,详细分析了河道防洪安全的验算方法以及防洪堤稳定性的各类影响因素。研究首先概述了工程的基本情况和建设意义,随后对河道防洪安全进行了严格的验算,确保防洪设施能够满足设计洪水标准。重点探讨了防洪堤稳定性的多种影响因素,并分析了这些因素如何共同作用影响防洪堤的稳定性。研究结果表明,防洪堤的稳定性受多种因素综合影响,必须进行全面而细致的分析,才能确保防洪堤在极端天气条件下的安全性能。

平原河网地区河流结构特征及其对调蓄能力的影响

平原河网地区是河流高度发育并受到城市化深刻影响的区域。本文以上海为例,基于上海及周边城市普遍采用的河流分类和水利片管理系统,分析不同城市化水平地区河流结构的共同特征及其差异性,探讨河流结构对河网调蓄能力的可能影响,提出估算河网调蓄能力的方法。研究表明,平原河网地区河流结构指标反映了该地区河流数量、长度以及低等级河流高度发育的自然地理特征,城市化在达到一定程度后即会干扰河流结构的自身发育规律,并表现为河流发育能力的下降;河流结构在城市化影响下表现出由复杂到简单、由多元到单一的变化趋势;河网调蓄能力受低等级河流数量及结构的影响更大,并随着城市化水平的提高而下降;就整体而言,城市化对河网调蓄能力的影响大于对河流结构的影响;以水面数量和河流结构两项指标作为参数能够更准确地估算河网调蓄能力。

基于水流阻力与图论的河网连通性评价

河网连通是区域防洪、供水和生态安全的重要基础。基于图论将河网概化为图模型,考虑不同类型河道输水能力差异,以河道水流阻力倒数表征水流通畅度,并以河道水流通畅度为权值,借助ArcGIS平台建立河网图模型加权邻接矩阵,再利用MATLAB工具进行顶点水流通畅度计算和河网连通度分析,从而实现对河网连通性的定量化分析。以太湖流域嘉兴平原河网为例,进行河道疏浚前后的河网连通程度定量评价,结果表明河道疏浚后河网连通度明显增加。

涉河项目防洪安全评价指标体系初步研究

为了将防洪评价工作标准化、定量化和规范化,以建立涉河工程的防洪评价指标体系。针对目前岸线开发利用与河道管理现状,在总结大量涉河项目防洪评价的基础上,分目标层、准则层和指标层建立了包括河势稳定、行洪畅通、防洪工程安全、防洪标准、水利规划及其他影响6个方面共21个指标的涉河项目防洪安全评价指标体系,给出了相应指标的赋值标准。采用模糊评价和层次分析相结合的方法,建立了防洪安全指标层次结构模型,可得到能够反映涉河项目防洪安全度的综合评价指数,并结合工程实例验证了该方法体系的适用性。

极端条件下联圩区外河网洪水安全研究

通过杭嘉湖地区长序列水文数据频率分析,选择典型设计暴雨,建立联圩区概化的河网非恒定流水动力学模型,计算外围洪水、潮水位胁迫下的极端设计洪水过程。考虑现有排涝安全格局条件,以及极端水文过程对河网防洪安全高度的潜在影响,以极端设计暴雨过程为例,对洛塘河小流域河网现状及校核条件下河堤约束进行计算,分析联圩区河网的防洪安全标准修正方法,建议进一步提升洛塘河星火、长春和斜西各圩区段的河道堤防防洪标准,以保证极端条件下洛塘河的防洪安全。

山区河流水灾害问题及应对

全球重大自然灾害正深刻影响着人类的生存和发展,如何更有效地应对各类自然灾害尤为重要。2008年"5·12"汶川大地震后,"地球人都要有灾害意识,地球人都要有灾害教育"已深入人心,中国人的灾害意识和防灾技术水平均得到了较大幅度的提升。由于独特的区域地质构造、地形地貌和水文气象等条件,中国西部地区一直是水灾害频发的区域,防灾减灾工作已成为影响区域社会经济及国家整体发展的重要方面。作为国家布局在西部的高水平研究型综合大学,四川大学传承和创新了都江堰的治水智慧,在应对高坝泄洪与防洪安全、高坝工程结构安全、山洪泥沙灾害与滑坡防治、流域生态环境保护等山区水灾害方面进行了积极探索,取得了一系列重要成果。主要有:1)开发细观实验与模拟技术,揭示了高坝水力学复杂水流现象的细观机理,建立了更加可靠的判别准则和计算方法,形成系统的细观水力学体系,并创新地提出了多级泄洪原理与技术;2)原创性地提出了地质力学模型破坏模拟与综合法试验新技术,揭示了高坝工程整体结构安全响应机制,建立了能够准确反映受复杂地质环境及超标洪水等因素影响下高坝-坝基-库水整体结构安全评价体系;3)揭示了山洪与泥沙共同作用下"小水大灾"机制,提出了特大山洪泥沙灾害"降阶防控"技术,将山洪泥沙灾害致灾不确定性降到可防控范围;4)引入应用三维激光扫描仪等新设备与技术实现了滑坡变形监测从"点、线、面"拓展到三维空间整体,提升了水动力型滑坡的灾害监测预警水平以及灾害应急响应能力;5)针对滑坡-堰塞坝物质组成和结构特性变异性大的问题,提出了滑坡-堰塞湖分类应急处置与综合治理技术;6)针对西南地区地理、生态与环境特点,提出了生态需水配置和过鱼、梯级水库水温预测成套方法和低温水控制、高坝泄水总溶解气体(TDG)过饱和的预测与调控等一整套维护水生生物生境的关键技术,将生态环境保护研究从工程局部及单一水环境领域,拓展到山区流域整体系统并形成多学科领域交叉的综合科学技术体系。最后,针对中国西部山区河流水灾害的特点以及国家防灾减灾救灾的总体需求,提出了变化环境下的水灾害形成与演化、耦合致灾机理与临界判据、水灾害动力灾变机制与演化过程、突变河流的生境-生物相互作用机制、灾变河流的生态演变机制和新平衡态、水灾害监测预警和风险评估、基础大数据库与云平台、水灾害流域协同管理与灾后重建等一系列山区水灾害领域的重大前沿科学技术问题,有助于促进下一步防灾减灾相关学科领域研究工作的发展。

基于MIKE11模型的平原感潮河网城市防洪规划研究

平原感潮河网城市人口众多,经济发达,河道湖泊密布。随着近年来城市化的快速发展,城市防洪压力与日俱增。以海门市为研究对象,运用MIKE11模型对研究区域内河网及水工建筑物进行概化,在100年一遇降雨与潮位组合情况下,模拟计算现状和规划工况条件下区域内主干河道的最高水位,对比防洪规划实施前后研究区域内主要河道的水位变化情况,分析防洪规划带来的有利影响。计算结果表明在平原感潮河网城市的防洪规划中,MIKE11模型具有一定的应用价值。在改、扩、新建主干河道和沿江闸站等工程措施下,区域排水能力加大,并阻止长江高潮位的顶托倒灌,河道100年一遇设计水位明显降低。

不同洪水重现期下橡胶坝调控对洪水风险的影响

现有针对河湖水系连通伴生风险分析的方法或不具备物理过程模拟,或缺乏对风险随机性的探讨。以沂沭河水系连通工程为例,在水力学模型的基础上,考虑连通河网不同河流洪峰相关性,创建随机水情条件下河湖水系连通伴生风险分析模型。通过1200组水情条件,对沂沭河水系上游进行洪水过程模拟,针对橡胶坝可能造成的洪峰叠加问题,提出不同洪水重现期下橡胶坝运行调度风险管控建议。结果表明:①50年一遇与100年一遇洪水重现期条件下,均呈现出橡胶坝坝址处水位风险极高(概率P>0.8),流速风险较低(P<0.3)的规律,且每当橡胶坝高度升高25%的设计坝高时,沂河与沭河坝前水位风险皆提高约70%,沭河坝址处流速风险降低约50%。②若在汛前塌坝下泄蓄水,人为洪峰的叠加会使沭河中下游河段产生极高风险。③通过划分水位、流速综合洪水风险安全域,洪水重现期50年一遇时,建议沂沭河橡胶坝在汛前调节至低于50%设计坝高,且控制沭河水深和流速分别在12 m和2.23 m/s以内,可以降低水位和流速风险至低风险(P<0.4);洪水重现期100年一遇时,需将橡胶坝调至25%设计坝高以下,或者汛前尽早缓慢塌坝下泄蓄水,才能有效降低沂沭河水系防洪压力。

平原感潮河网区域城市洪涝分析模型研究

为开展平原感潮河网区域城市的洪涝分析,综合考虑了该类型区域河流密度大、具有城市的特殊下垫面以及市政排水对洪涝的影响等特点。以城市主干河流、堤防等交汇包围的区域为单元提出了河网排涝单元模型,以排水分区为单元按照其排水能力建立了排水概化模型,并与模拟主干河道和道路、模拟地面的洪水演进模型耦合,建立了平原感潮河网区域城市洪涝分析模型。以上海市浦西防洪保护区为例,开展了上游河道洪水、风暴潮及区域降雨和防洪工程调度综合影响下的洪涝分析。结果表明,黄浦公园等站潮(水)位过程与实测基本一致,苏州河、淀浦河、西大盈港等河流发生漫溢,与实际情况基本相符。研究成果对平原河网地区城市洪涝模拟具有参考价值。

考虑圩区分布的平原河网区暴雨洪涝分析模型建立

针对圩区众多的平原河网区域,基于已有的一、二维非恒定流水动力学理论建立的城市洪涝仿真模型,引入"小蓄水面"的概念,将圩区内外在水动力学模型中未被概化但对降雨的调蓄作用不可忽略的小河、塘坝、小湖泊等根据其实际空间分布统一概化为所在网格的小蓄水面,并考虑圩区堤防标准、抽排能力和调度运行规则对河网区域洪涝时空分布的影响,对模型中网格淹没水深、圩区排涝和闸泵调度的计算方法进行了改进。选择嘉兴市为案例区域建立了暴雨洪涝分析模型,利用模型对嘉兴市近年来典型场次暴雨进行模拟计算,与河道实测水位及洪涝分布调查结果对比表明,模型对区域的概化合理,能反映嘉兴市在受本地降雨和上游洪水影响、下游潮位顶托及复杂的工程调度规则综合作用下水流的运动特点和洪涝的分布特征,模拟结果可靠,模型可以为区域洪水风险图编制和防汛风险管理提供支持。

EFDC在城市河道防洪安全评估中的应用

以宁波市奉化江鄞州新城区段堤防整治工程为研究对象,采用水动力模型EFDC进行模拟,评估分析了在20年一遇和50年一遇设计洪水位的情况下河段水位和流速的变化情况。研究结果显示,河道整治后能有效地减低洪水水位,提高了排涝和调蓄能力,能够满足防洪要求。本文为防洪预测评估提供了一种有效的预测模拟方法,可供相关研究人员参考。

长江上游水库群非线性安全度防洪调度策略

以长江上游水库群(溪洛渡、向家坝、紫坪铺、瀑布沟、亭子口)为研究对象,提出了长江上游水库群联合防洪调度系统非线性安全度策略,构建水库群防洪库容优化分配模型,深入探讨水库群系统非线性安全度策略的防洪效果。结果表明,与线性安全度策略相比,非线性安全度策略在不降低对下游防洪效果的基础上,通过增加使用其他水库的防洪库容,以减小使用溪洛渡水库的防洪库容,使得各水库防洪库容的使用相对均衡,使各水库均衡地分摊防洪区域的防洪风险,充分发挥水库群的防洪效益,保障水库群系统稳定安全运行。