水闸工程洪水设计及洪潮遭遇分析

在水闸工程的设计中,准确地估计洪水的设计流量对于保证水闸工程的正常运行,有效防洪,具有重要意义。本文以某水闸新建工程为例,分析了暴雨设计方法,采用推理公式法和经验公式法说明了洪水设计流程,结合统计资料对洪潮遭遇进行了分析,研究成果可为相关工程提供参考。

南渡江河口段洪潮遭遇分析

沿海地区河流常常直接入海,其河口段水位多受上游洪水、河口潮水共同影响,这在一定程度上增加了河口段堤防整治工程设计的工作难度。以沿海地区——南渡江河口为例,基于考虑上游松涛、迈湾2座大型水库调蓄影响后的龙塘站设计洪水、海口站设计高潮位,分别分析了以洪水为主、以潮水为主时的河口洪潮遭遇情况,可为南渡江河口段河道防洪整治工作提供一定的设计参考依据。

基于MIKE模型的珠江三角洲洪潮数值 模拟分析

珠江三角洲口水系纵横,水动力条件复杂多变,造成对河口地区进行数值模拟存在一定困难。尝试利用MIKE建立水动力模型对该地区洪潮进行数值模拟;对于河道的数值模拟,采用“半耦合”技术,一维出口边界固定为水位边界,一维计算结果为二维提供流量边界条件;二维进口固定为流量边界,二维计算结果为一维提供水位边界条件。结果表明:主要站点计算潮位特征值与实测潮位相比,误差均小于0.10 m,计算潮位过程与实测潮位过程吻合,相位误差基本小于0.5 h;最大流速出现时间偏差小于0.5 h,流速过程线的形态基本一致;主要站点断面计算最大涨落潮流量与实测最大涨落潮流量误差一般小于10%,河网区各水道糙率值基本为上游河道大于下游河道,符合河道糙率沿程变化的自然规律。说明基于MIKE水动力模型在进行珠江三角洲数值模拟是可行的,对于相关生产项目的开展具有一定的参考价值。

珠江流域感潮河段洪潮遭遇联合风险分析

在防洪潮规划中洪潮遭遇分析尤为重要。以西、北江三角洲作为珠江流域感潮区域的典型区,运用Archimedean Copula函数构建了年最大洪水和相应48h内最大潮位、年最大潮位和相应48h内最大洪水两组联合分布,通过联合风险概率模型,计算了洪潮组合的风险概率。结果表明:较高重现期洪水遭遇较低重现期的潮位、较高重现期潮位遭遇较低重现期的洪水风险概率会更大。基于Copula函数的洪潮联合分布拟合较好,组合风险分析可靠,为珠江流域感潮河段防洪、潮工程的设计风险计算提供理论参考。

感潮河段洪潮遭遇组合风险研究

洪潮遭遇分析和洪潮组合的合理选取是感潮河段整治规划设计中的重要内容。构建的洪潮遭遇组合的风险分析模型,首先采用Copu la函数构建感潮河段的年最大洪水流量和相应潮位的联合分布以及年最高潮位和相应洪水流量的联合分布,再基于联合分布提出遭遇组合的风险分析模型。并以漠阳江河口段的洪潮遭遇组合分析为实例来研究。结果表明,①以洪为主,50年一遇的设计洪水与下游多年平均潮位相组合的风险率为6.89%,②以潮为主,50年一遇的设计潮位与其上游多年平均洪水相组合的风险率为4.77%。根据洪潮遭遇组合风险模型来确定遭遇组合,可为感潮河段洪潮遭遇组合的合理选取提供科学依据。

关于洪潮组合计算水面包络线的应用分析

仙游县枫慈溪郊尾段整治工程由于末端潮位顶托,设计水面线需要进行对应洪、潮组合包络线的成果进行分析,取2种组合,即2年一遇设计洪水+20年一遇潮位的计算水位和20年一遇设计洪水+2年一遇潮位计算水位的包络线(高值)作为设计水位进行堤防堤顶高程设计依据。

三角洲感潮河段洪潮水位频率分析方法的初步研究

根据珠江三角洲感潮河段年最高洪潮水位存在长期上升趋势的事实 ,提出了河口区感潮河段洪潮水位频率分析一种新的计算方法 ,新方法的分析结果表明 ,未来不同年代同频率的设计洪潮水位各不相同 ,也存在相应的长期变化趋势。以灯笼山站为例 ,新方法计算的 2 0 30年和 2 0 5 0年的百年一遇设计洪潮水位分别为 3 12m和3 2 8m ,比传统频率分析方法计算的结果分别高出 0 2 4m和 0 40m。建议有关部门在制定河口区的防洪标准时 ,根据洪潮水位的长期变化趋势作相应的动态调整 。

我国沿海城市洪潮组合风险分析

针对沿海城市防洪安全和经济可持续发展的问题,从气候变化和人类活动两个方面对沿海城市洪涝事件的成因进行了归纳。以深圳市为例,选取大沙河上游西沥水库站和深圳湾赤湾潮位站为代表站,基于Copula函数,对深圳市洪潮组合进行风险分析。结果表明,虽然降水和高潮位的双阈值组合风险率小于单域值组合风险率,但深圳市同时遭遇暴雨和高潮位时所造成的城市洪涝灾害更为严重,经济损失和人员伤亡更为巨大;在城市防洪防潮排涝规划、设计时需更加关注降水和潮位的双阈值组合风险率大小。

感潮河段洪潮遭遇概率研究

以位于珠江三角洲感潮河网地区的洪潮遭遇概率问题为实例,对当前应用较多的各种二变量联合概率模型进行了比较研究,包括混合Gumbel分布、Gumbel-Logistic分布、以及阿基米德族Copula函数中的Gumbel-Hougard Copula模型、Clayton Copula模型、Genest-Ghoudi Copula模型等。结果表明,不同的二变量概率分布模型对于变量之间的相关性都有不同程度的限制,实际应用时需要首先根据水文变量的相关性特点选择适宜的模型。Copula函数模型则不限定边际分布型式,比混合Gumbel模型和Gumbel-Logistic模型具有更强的灵活性。多种拟合优度检验方法对各模型的检验结果表明,虽然各模型都能通过K-S检验,但其拟合优度有显著不同,实际应用时需进行拟合优度检验以择优。

珠江口最高洪潮水位预估

最高洪潮水位对经济发达的珠江口地区构成极大的威胁,给人民生活和经济建设带来不同程度的破坏和损失。通过对珠江口代表站灯笼山站和横门站最高洪潮水位系列进行回归模型分析,得出海平面上升速度为6.3 mm/a和5.8 mm/a。在对珠江口地区海平面上升进行预测的基础上,预估了在2050年50 a一遇的最高洪潮水位,在海平面上升20,30 cm和60 cm的情况下,灯笼山站和横门站最高洪潮水位的预估值分别为3.04,3.14,3.44 m和3.19,3.29,3.59 m。

沿海地区洪潮遭遇分析

沿海地区直接入海的河流,潮汐河口段水位由上游来水和入海口的天文潮水位共同影响,文章介绍了上游洪水与入海口处潮水位遭遇分析方法,通过这种分析方法可以得到合理的洪潮遭遇组合情况,并以此为依据推求河道水面线。

珠江口最高洪潮水位的变化规律研究

经济发达的珠江口地区,最高洪潮水位会给生活和建设带来严重破坏和重大损失。通过对代表站灯笼山站和横门站的最高洪潮水位系列进行综合分析,结果表明:1) 20世纪50年代以来珠江口代表站最高洪潮水位系列具有显著上升趋势;2) 珠江口代表站最高洪潮水位序列在20世纪90年代初期以来的上升属于突变现象,灯笼山站和横门站开始发生突变的开始时间分别约为1981年和1983年;3) 海平面上升对珠江口代表站最高洪潮水位变化趋势的影响大于最大流量的影响。

西北江三角洲网河区洪潮水位与口门延伸的响应关系

以1999年珠三角口门现状情况为基础,针对鸡啼门、磨刀门和横门三大口门部分区域的自然延伸情况,采用网河一维——河口二维水流整体数学模型,选取"98. 6"、"99. 7"、"01. 2"三种典型水文组合,研究西、北江三角洲网河区洪潮水位与口门延伸之间的响应关系。结果表明:一方面,口门延伸有明显阻滞洪水自三角洲网河区域下泄口门的作用;另一方面,口门延伸可使潮汐通道更为顺畅,有助于枯水期外海潮水上溯三角洲网河区域,入侵网河区河道。

Copula函数在洪潮遭遇分析中的应用研究

通过对洪潮组合边缘分布的分析、Copula函数的优选,利用Copula函数构建感潮河段2变量洪潮遭遇分析模型,给出较为明确的洪潮遭遇组合风险率概念,并应用于海南省五源河河道整治工程的洪潮遭遇分析中。研究结果表明:Copula函数的优选可更好反映模型的结构,通过Copula函数构建的洪潮遭遇分析模型进行风险分析,可给出各种组合风险率,便于工程设计、决策,可为工程设计提供科学的依据。

海平面上升对珠江三角洲洪潮水位影响的研究

建立珠江三角洲及河口湾一、二维不稳定流连接数学模型 ,假定珠江河口治理规划已全面实施并完成 ,然后针对典型洪潮年的水文条件 ,分析计算海平面上升 10～ 3 0cm后珠江三角洲地区洪潮水位的变化。经过“94·6”洪水过程模拟计算 ,得出海平面上升后 ,珠江三角洲中下游地区洪水位将上升 5～ 2 9cm ,以河口附近地区上升值最大 ,向上游逐渐减小 ,同时潮流河口上升值大于径流河口。经过“93·9”、“74·7”台风暴潮模拟计算 ,得出海平面上升后 ,珠江三角洲中下游地区风暴潮水位将上升 11～ 3 4cm ,口门附近上升值最大。经过 3种洪潮年型最高水位组合模拟计算 ,得出海平面上升 3 0cm后 ,珠江河口八大口门除崖门和虎跳门外 ,其它 6个口门潮水位将高出 5 0年一遇潮水位 12～ 4 3cm。

沿海地区洪潮遭遇分析

沿海地区直接入海的河流,河道水位由上游洪水和入海口的天文潮水位共同影响,如何考虑洪水与潮水的遭遇情况,对推求河道水面线起着至关重要的作用。文章以台山市东滘河为例介绍了河道洪水与外海潮水位遭遇的分析方法,由此确定了东滘河与外海的洪潮遭遇组合情况,为推求河道水面线及相关工程设计提供了依据。

基于Copula函数的感潮河段洪潮遭遇组合风险分析研究

感潮河段的水位受上游河道洪水与下游河口潮位共同影响,故其河段整治规划中洪潮遭遇分析尤为重要。以瓯江感潮河段为研究区,提出从实测洪潮遭遇数据的频率结构特性出发,选取对上尾部更敏感的Gumbel Copula函数建立洪水和潮位的联合分布,推求各种洪潮组合的重现期,进而建立风险模型。从治涝风险、同现风险和组合风险多角度评估设计组合值的合理性。结果表明:基于Gumbel Copula函数构建的联合分布能够较好的反映瓯江感潮河段的洪潮组合特性。瓯江感潮河段部分现役工程所采用的20a一遇的设计洪水与较不利潮位(5.8m)这一设计组合型的同现重现期为29a,同现风险率为3.46%、组合风险率为11.52%、治涝风险率为15.94%,其防洪涝能力稍显不足。同时基于Copula函数所建立的风险模型集能够较好地对感潮河段防洪设计标准进行风险评估,为感潮河段整治规划提供决策支持。

江苏省长江干流沿程洪潮设计水位数值模拟研究

长江干流江苏段地处长江下游河口地区,全线位于感潮河段,沿程水位既受上游长江径流、外海潮位、台风的影响,也受到工情变化、支流入汇等影响。长江江苏段现行洪潮设计水位是按《长江流域综合利用规划简要报告》(1990年)中确定的无台风影响水位实施。近年来,由于上游水、沙、工情条件变化,开展上游大通径流、风暴潮、区间入汇等对沿程洪潮水位的影响研究十分必要。建立大通至长江口二维水沙数学模型与外海风暴潮模型,研究不同影响因素作用下长江干流江苏段沿程洪潮设计水位变化。研究成果表明:南京河段水位主要受上游径流影响;江阴以下主要受外海潮汐及风暴潮的影响;南京至江阴段则受上游径流、外海潮汐、风暴潮三者的共同作用影响。外海天文大潮、风暴潮“两碰头”和上游大径流、外海天文大潮与风暴潮“三碰头”引起的沿程增水值呈驼峰分布,最大值分别发生在江阴和天生港附近,最大增幅1.65 m。研究结果已为长江江苏段堤防防洪能力提升工程建设提供技术支撑。

长江感潮河段洪潮遭遇组合概率分析

由于感潮河段的水情既受上游河川径流的影响,又受河口潮流的影响,因此对感潮河段的涉水工程来说,在进行感潮河段的涉水工程的水流数学模型计算或物理模型试验时,首先必须确定上边界的洪水过程和下边界的潮位过程及其组合概率。以长江感潮河段为例,基于"以洪为主"和"以潮为主"两种情况,利用Clayton Copula函数构建了其上边界洪水流量与下边界潮位的联合分布,将超过某一量级的洪水(潮位)遭遇一定潮位(洪水)区间的概率作为洪潮遭遇组合概率,基于联合分布计算得到了各种洪潮遭遇组合的概率。结果表明,Clayton Copula函数能够合理地构建长江感潮河段的洪潮联合分布;在"以洪为主"的情况下,百年一遇、五十年一遇、二十年一遇、十年一遇设计洪水基本上都是遭遇落在(7.62,7.82)区间的潮位的组合概率最大,其组合概率分别为0.19%、0.37%、0.93%、1.83%;在"以潮为主"的情况下,百年一遇、五十年一遇、二十年一遇、十年一遇设计潮位均是遭遇落在(59 364,64 364)区间的洪水的组合概率最大,其组合概率分别为0.21%、0.42%、1.06%、2.15%。

岛屿河渠洪潮水面线计算分析

为了提高沿海地区岛屿防御洪潮灾害的能力,需要对岛屿的排洪河渠进行整治,提出了推算岛屿河渠水面线的思路和方法。根据明渠恒定非均匀渐变流方程,从河渠两端出口分别向中间分流节点推算水面线。实例计算表明,排洪渠水面线呈两边低、中间略高的趋势,水位满足地面填筑要求;该计算方法可行,能够为岛屿型两边分流河渠水面线的计算提供参考。