窟野河“19580710”洪水特性分析

窟野河"19580710"洪水是一场十分罕见的高含沙洪水,对其特性进行分析目的是加深对高含沙洪水的认识,对高含沙洪水测报等具有参考、借鉴作用。应用水文学基本原理对这次洪水进行了深入分析,其突出特点是含沙量大、水面比降变化反常、洪水演进速度缓慢、发生了高含沙洪水特有的"浆河"现象。

考虑超标准洪水作用的沥青心墙坝溃决生命损失评估模型

抗冲刷能力更强的沥青心墙坝一旦遭遇超标准洪水,将面临溃决风险,对下游人民造成严重威胁。现有针对沥青心墙坝的溃决生命损失研究尚属匮乏,亟需开展生命损失评估。本文分析超标准洪水作用下沥青心墙坝的溃决特征,考虑生命损失影响因素之间的相互作用过程,基于溃决洪水致灾机制构建生命损失定量评估模型,实现溃决生命损失的快速定量分析;通过方法对比和敏感性分析,明晰不同影响因素对溃决生命损失的作用规律。将模型应用于新疆射月沟溃决案例发现:溃决洪峰流量为3320 m^(3)/s,溃决历时3.35 h,与实际结果相符;生命损失定量模型分析结果为31人,与实际误差在11%以内,优于其他损失模型;风险人口的敏感性指数I_(max)和I_(min)值最大,分别为1.436、0.486,是射月沟溃决生命损失最重要的影响因素,其他依次为洪水严重性、是否撤离、警报时间、淹没范围。

北江流域“2022·6·22”暴雨洪水分析

2022年6月19日,北江流域发生“2022年第2号洪水”,为1915年以来最大的洪水。为提高对北江流域暴雨洪水特性的认识,采用定性与定量相结合的方法对该场洪水的雨水工情进行研究。分析暴雨中心、洪水量级、洪水传播时间等特征,并与历史暴雨洪水进行对比。借助种子蔓延算法比较“理想凑泄”和“经验控泄”调度方案的调控效果,同时考虑水库动库容效应进行调洪演算。结果表明:造成本次洪水灾害的主要原因是累计雨量大、降雨强度大以及暴雨区域集中;根据“理想凑泄”规则调度飞来峡水库取得了显著效果,但需要考虑水库动库容的影响。研究成果可为北江流域防洪减灾以及制定调度规则等提供支持。

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。

湛江市中心城区超标准洪水风险分析及防御对策探讨

基于对湛江市洪涝灾情特征、防御工程体系、中心城区洪水风险因素的综合分析,通过建立洪水分析模型,计算得出湛江市中心城区发生超标准洪水时,中心城区有13个镇(街)受淹,23个行政村(社区)、约8000人需进行人员避险转移,研究成果可为预报预警、应急响应及避险转移等防御超标准洪水措施提供相关对策建议。

太湖流域洪水与水量调度方案修订的认识与思考

太湖流域经济社会的快速发展对流域调度工作提出新的更高要求。回顾了《太湖流域洪水与水量调度方案》实施以来流域防洪与水量调度的实践,总结分析了方案修订背景、总体考虑以及修订的主要内容,并作出展望与思考。

九洲江中下游超标准洪水及风险防御分析

九洲江面临北部湾,是广东省西部独流入海的主要河流之一,洪水、暴潮等自然灾害尤为严重。为提升九洲江防御超标准洪水能力,文章调查了九洲江中下游防洪工程体系和防洪保护区基本情况,分析了九洲江洪潮遭遇情况,采用二维数学模型分析九洲江超标准洪水,得到了超标准洪水淹没范围和淹没深度,提出了风险防御对策。

玉溪遗址多期古洪水的气候背景与周期性

全新世时期形成的连续性古洪积层是追溯古环境信息的可靠记录。重庆市丰都县玉溪遗址存在多期连续的文化层与洪积层,但已有研究并未系统分析该遗址区的古洪水发生机制及其气候背景,并且缺乏基于多期古洪积层的周期性研究。(1)本文基于动物骨屑AMS ^(14)C年代数据,用Bacon程序拟合玉溪遗址剖面的沉积-年代关系,判定玉溪剖面古洪积层形成时段为约6.4 ka BP~7.3 ka BP。(2)古洪水沉积序列的粒度和端元分析结果显示,玉溪古洪积层由细粉砂-粉砂组成,表明古洪积层为溢岸憩流和滞水缓流堆积而成。(3)孢粉组合、磁化率、Rb/Sr和Si/Al比值等环境指标显示,玉溪剖面的古洪水沉积经历了早期湿热、中期温干、晚期暖湿三个阶段,其中古洪积层在温干阶段的沉积速率最大(30 cm·(100a)^(-1)),而且古洪水发生的频率亦高于湿热期。(4)古洪水沉积序列的小波功率谱分布特征表明,玉溪剖面的古洪水存在约30 a的短周期和约350 a的长周期;其长周期与区域性气候冷事件相关、短周期与ENSO事件导致的夏季风异常有关。本文提出的搬运洪积物的三种动力类型、干湿期古洪水的沉积速率差异以及古洪水泛滥的长短周期,对研究新石器早期重庆地区的人地关系和长江上游的洪水发生机制有参考意义。

上海城区动态洪水风险图应用系统及典型暴雨内涝分析

【目的】为了提高沿海超大城市对洪涝灾害的先知先觉能力,快速预测分析洪涝潮组合影响下的淹没风险时空分布,【方法】以水文-水动力暴雨洪水分析模型为核心模块,通过与外部的气象精细化降雨预报数据库、自动雨量站实时监测数据库及实时水情、闸泵运行数据库相关联,研发了上海城区动态洪水风险图应用系统。采用由雨量站点到气象格网和水力网格的降雨二级空间融合技术,实现了模型与气象预报降雨数据的有效耦合。利用数据挖掘提取和GIS空间分析技术构建了包含10项洪水风险要素要点的城市内涝预报专报自动生成方法,实现了对内涝风险的快速一站式概览。利用系统可以对城市暴雨、河道洪水和风暴潮等单一发生或遭遇组合引起的淹没分布进行快速实时预报计算,模拟和预测城市洪涝潮灾害的有关淹没特征数据和淹没动态过程。【结果】利用系统分析了2023年6月23—24日暴雨的内涝风险分布,将模型模拟的积水区域与积水监测站、灾情直报和热线灾报的积水点进行对比,结果显示在150处对比积水点中,有129处误差不超过20 cm,占86%。模型模拟的积水空间分布与实际情况基本接近。【结论】结果表明:系统满足汛期常态化、业务化运行需求,能够为城市洪涝风险的实时动态分析和防汛指挥决策提供重要工具。

水利工程泄洪运行后的设计洪水位复核

为分析洪水期水闸运行后的防洪情势特征,文章以南四湖韩庄闸为例,基于2001—2021年汛期逐日水位流量与闸门开度,分析计算了闸上水位与附近站点的水位、流量关系规律,并运用两种方法试算确定了工程设计洪水位和校核洪水位。结果表明:闸上水位与韩庄(微)、微山两水位站之间的相关关系总体较好,但在水闸大流量泄洪影响下,韩庄闸水位-流量关系紊乱无规律,增加了防洪管理与调度的难度;现状条件下水闸设计洪水位较原设计值平均低9.5cm,校核洪水位较原设计值平均低12.5cm。

欧美亚典型发达国家洪水标准及应对气候变化策略

针对洪水标准选用及应对气候变化适应性政策制定问题,系统调研欧美亚典型发达国家在该领域的研究及应用成果,从工程设计洪水标准和流域洪水管理标准等角度综述美国、荷兰、英国和日本洪水标准的制定政策,从气候变化对设计暴雨/洪水的影响角度分析总结英国和日本在应对气候变化上的适应性对策。建议在洪水标准及气候适应对策研究中抛弃单纯依据大坝尺寸确定洪水标准的方式,基于动态发展及整体-局部互馈关联视角,兼顾气候变化对暴雨洪水的影响,从洪水潜在危害及风险角度出发,制定相应的政策规范。本综述可为我国新时期洪水标准选用规则及适应气候变化策略的制定提供参考。

利比亚德尔纳2023年极端洪水模拟复盘分析

全球气候变化背景下,极端强降雨和洪涝等水文事件的极值屡屡刷新历史记录,造成重大损失。2023年9月10—11日,在地中海飓风“丹尼尔”的影响下,利比亚东北部地区发生罕见特大暴雨,引发德尔纳市上游两座水库接连溃决,造成巨大人员伤亡。本文对德尔纳市极端洪水事件进行了梳理,并以德尔纳市洪灾及受影响区域为研究对象,建立了二维水动力模型,对溃坝洪水进行了模拟和复盘分析。通过哥白尼应急管理服务(Copernicus Emergency Management Service,CEMS)提供的受灾数据对模型结果进行对比验证(CEMS持续监测欧洲和全球即将发生或实时发生的灾难事件)。结果显示,影响德尔纳市的溃坝洪水持续了2 h左右,对城市的破坏主要集中在前30 min。本次复盘分析了德尔纳市溃坝洪水演进与风险分布特征,可为我国城市地区大坝溃决风险防控、早期预警和应急管理提供参考借鉴,同时也可为世界其他地区的大坝溃决风险防控、早期预警和应急管理提供参考借鉴。

基于机器学习降雨动态时空特征识别山丘区小流域洪水预报方法研究

山丘区洪水产汇流速度快,破坏力强,预报难度大。如何进一步提高山丘区洪水预报的准确性和预见期,是当前亟待解决的主要问题。针对该问题,本文基于机器学习技术,创新性地提出了一种洪水预报的新方法。该方法通过识别与当前降雨动态时空特征最相似的历史降雨洪水过程,“借古喻今”进行洪水预报。结果表明,在人为影响小、流域面积在600 km^(2)左右的山丘区小流域,该方法预报洪峰流量平均误差为8.33%,洪量平均误差为14.27%,峰现时间平均误差1 h,均达到了洪水预报精度要求。区别于传统的洪水预报方法,该方法从整场降雨发展趋势的角度上预报山洪,更有针对性,为山丘区小流域洪水预报提供了新思路,为“三道防线”数据深度挖掘,防洪“四预”智能化水平提升提供有力技术支撑。

基于马斯京根法的区间洪水推求方法

针对马斯京根法的蓄量系数K和楔蓄系数X在流域上游有水库控制时难以通过实测资料率定的问题,通过建立K、X与河道水力特征间的关系估算K、X,并采用马斯京根法将上游来水演算到下游,用下游洪水扣除上游演算到下游的洪水得到区间洪水。沭河流域青峰岭水库、小仕阳水库至莒县区间洪水的实例推求结果表明:基于马斯京根法的区间洪水推求方法与新安江模型法推求的区间洪水过程差别较小,但前者进行参数估计时可考虑不同来水河段水力特征的差异。

黄河下游花园口至孙口河段高效输沙洪水阈值研究

河流能量耗散率变化反映了河道水沙输移能力以及河床形态的调整规律。本文研究区域为黄河下游花园口至孙口河段,从能量耗散角度出发,结合对实测资料的统计分析,探究了河流边界阻力能耗率与来水来沙、断面形态以及河床稳定性之间的定量关系,并基于边界阻力能耗率与河床稳定性双重指标,确定了花园口至孙口河段的高效输沙洪水阈值。研究结果表明:流量是影响边界阻力能耗率的主要因素,并与边界阻力能耗率的幂次呈线性相关;随着流量增大到2000 m^(3)/s以上,边界阻力能耗率随含沙量增加呈先减弱后增强的趋势。大流量条件下边界阻力能耗率与宽深比呈负相关关系,花园口与夹河滩断面形态复杂,相关性较弱;相比之下高村与孙口断面形态简单,相关性增强。非恒定水沙条件下的河床大多处于失稳状态,在综合考虑河床形态稳定及边界阻力能耗率最低的前提下,计算得出花园口至孙口河段的洪水高效输沙临界流量约为1500 m^(3)/s,含沙量约为23 kg/m^(3)。

基于权重博弈的粤港澳大湾区洪水风险区划研究

针对粤港澳大湾区城市群所面临洪水风险情况,文章构建了考虑自然属性和社会属性的洪水风险综合评价模型,从洪水危险性、承灾体暴露性、承灾体脆弱性3个方面选取了18个洪水影响代表性因子,形成指标评价体系,采用改进博弈论方法得到最优组合权重,将各个指标按照权重进行空间融合叠加,得到风险分布图和区划图。结果表明:所得到的洪水风险的分布符合粤港澳大湾区历史洪灾分布情况,可为粤港澳大湾区洪水风险和防治区划、应急管理等提供技术支撑。

典型大洪水下珠江磨刀门河口拦门沙演变模式研究

磨刀门是珠江八大口门中输水、输沙量最大的口门,也是珠江最重要的泄洪通道,在珠江三角洲水系中占有极其重要的地位,研究其拦门沙冲淤演变模式对磨刀门河口地貌演变趋势分析及未来治理开发工程规划具有指导意义。以2005年6月典型大洪水过程为例,建立二维波流耦合的泥沙数学模型,分析磨刀门河口拦门沙冲淤演变特征。结果显示,典型大洪水条件下,上游来水来沙丰富,波浪对泥沙的转运作用相对被弱化,能够在较短时间内促进浅滩等沙体发育,形成新的地貌单元,并促进两侧沙体以沙嘴的形态快速向前淤进,伴随发育河口次级分汊地貌单元。研究表明,影响河口冲淤演变特征的因素包括河道地形、流场、余流余沙场及水流挟沙力等,上游来水来沙量、潮汐、波浪等因素则主导河口拦门沙演变模式。

考虑人体与水流相互作用的溃坝洪水生命损失评估模型

溃坝洪水会给下游人民群众造成巨大的生命损失,开展溃坝洪水造成的生命损失风险定量评估对应急抢险救灾具有重要的现实意义。本文在已有生命损失贝叶斯网络HURAM1.0模型基础上,引入了人体稳定性物理模型,考虑人体与水流相互作用关系,对处于洪水中的人先进行稳定性判定,并进行溺水判定,运用蒙特卡洛模拟方法,综合了水深和水流速对生命损失的影响,建立HURAM2.0模型;并将该模型应用于唐家山堰塞坝溃坝洪水生命损失分析。结果表明:HURAM2.0模型建立了水流流速对生命损失影响的定量关系,更精确地刻画了人体在水流中的稳定性和求生能力,相比HURAM1.0模型对较强洪水强度条件下的生命损失预测结果更准确。同时,在本文建立的模型中,除水深度、洪水严重程度变化不大,其余变量的敏感性均有所上升,其中居民区住宅层数、在建筑物中庇护情况和溃坝时长等变量对模型计算结果的最大影响程度分别增加142%、95%和93%,加强了模型在低、中、高3类洪水强度下的解释性,与HURAM1.0相比在贝叶斯反演分析中更占优势。在唐家山堰塞坝溃坝风险分析中,HURAM2.0能区分出不同水流速条件下的生命损失,更符合实际情况,即开挖泄流槽前风险大、死亡率高,在现场勘测和开挖泄流槽后风险及死亡人数大大降低,建议结合预警疏散以降低生命损失风险。

洪水冲刷浸泡联合作用下村镇建筑地基承载性能劣化机理研究

洪水作用下地基承载性能劣化问题是影响山区村镇建筑安全的主要因素之一,也是乡村振兴战略中建设生态宜居的居民生活环境所面临的主要威胁。现有研究大多针对洪水浸泡下的地基承载性能劣化过程,而洪水冲刷及其与浸泡作用的联合影响还有待进一步研究。对此,本文围绕洪水冲刷浸泡联合作用下村镇建筑地基承载性能的复杂劣化过程开展研究,在二维浅水方程对洪水动力过程模拟基础上,构建考虑洪水流速垂向非线性分布律的侵蚀模型,进而对洪水作用下的地基土体冲刷深度进行计算。同时,综合考虑洪水浸泡后地基土力学的折减强度,采用有限元方法对洪水冲刷、浸泡下的地基承载力进行对比。典型案例分析表明,洪水冲刷浸泡联合作用下村镇建筑地基承载力下降47.88%,且洪水冲刷对地基承载力的劣化作用略强于洪水浸泡作用。

考虑降雨-洪水-泥沙作用下的淤地坝溃决致灾风险评估

淤地坝一旦遭遇极端降雨极易导致洪水漫顶溃决,将对下游人民群众造成极大威胁,亟需开展淤地坝溃决风险定量评估。现有研究忽略泥沙对溃决致灾过程的影响。本研究通过分析降雨诱发的泥沙对溃决致灾的影响过程,揭示降雨-洪水-泥沙作用下的溃决致灾机制,建立考虑降雨-洪水-泥沙作用下的淤地坝溃决致灾风险定量评估模型,将传统的“降雨-洪水”研究发展为“降雨-洪水-泥沙”,实现溃决坝体的精准判定和风险定量评估。将模型应用于王茂沟流域两次溃决案例,并评估不同重现期降雨量的溃决致灾风险。结果表明:考虑泥沙对溃决致灾过程的影响,判定关地沟3坝、背塔沟坝和康和沟3坝溃决,判定结果与实际溃决情况吻合,忽略泥沙影响则背塔沟坝的溃决判定存在差异。与忽略泥沙对溃决致灾的作用相比,考虑泥沙作用2017-7-26降雨下关地沟3坝、背塔沟坝和康和沟3坝起溃时间分别提前11 min、13 min和7 min,有利于及时发出预警,快速撤离两岸群众,提升了淤地坝预警的准确度。不同重现期降雨量下,关地沟3坝10年一遇溃决流量为4.82 m^(3)/s,200年一遇溃决流量为5.97m^(3)/s。黄柏沟2坝和关地沟4坝在目前淤积情况下,可抵御200年一遇降雨。