基于地表微波散射模型和SAR遥感数据的农田洪涝淹没区动态监测

农田洪涝淹没区的微波散射依赖于所使用雷达遥感图像的波长、入射角和极化等信息,洪区复杂地表散射特征可以通过地表微波散射模型来进行定量描述。本文利用多时相Sentinel-1遥感影像,解译2021年豫北地区洪灾过程中淹没农田、半淹没农田、居民点建筑和开放水域的地表后向散射特征的动态变化。随后,章综述了农田洪涝淹没区和非淹没区微波散射模型的研究和应用现状,并基于改进的农作物一阶相干散射模型,模拟分析了水稻后向散射系数与植被高度、植被生物量的相关性,为农田洪涝淹没区微波散射模型的构建提供参考。

柔性淹没植被间水流流速分布规律试验研究

为了研究柔性淹没植被带内植被间水流流速的分布规律,选用柔性塑料草进行水槽实验,在矩形和梅花形两种排列方式下,通过设置不同的流量和淹没度,对植被间沿水流和垂直水流方向的流速进行了分析。结果表明,植被间沿不同方向的纵向垂线流速曲线有较大差异;流量、淹没度等水流条件的增加和排列方式的交错化都会使植被对水流抑制效应增加,但水流条件对植被冠层区流速的影响要大于排列方式;垂线平均流速在两种排列下,随流量的增加,流速增幅减小,随淹没度增加,流速降幅增大;梅花形排列的流速较矩形小,水流条件改变时流速变动幅度也小,实际工程中阻滞水流、调洪和错峰效果更好。

叶轮中心淹没深度对特低扬程下立式泵装置流道水力性能的影响

为提高特低扬程泵站立式轴流泵装置的水力性能,该研究对叶轮直径为3.0、2.5、2.0、1.5 m的立式轴流泵装置在不同叶轮中心淹没深度下的进、出水流道流场分别进行了三维湍流流动数值计算,并对流道流场和水头损失进行了分析比较;对某特低扬程泵站在叶轮中心淹没深度为3.08、2.38、1.68 m下的立式轴流泵装置水力性能分别进行了数值计算及比较,并进行了泵装置模型试验验证。研究结果表明:叶轮中心淹没深度对肘形进水流道的水流流态及水头损失的影响很小,但对虹吸式出水流道的流态和水头损失影响较大;随着叶轮中心淹没深度的增大,虹吸式出水流道内的流态逐渐改善,流道水头损失基本呈下降趋势,泵装置效率逐渐增大,特低扬程工况下泵装置模型试验最优工况点的效率达75.92%,泵装置能量性能数值模拟结果与模型试验结果基本一致。研究结果可为特低扬程泵站采用立式泵装置的设计提供一定参考依据。

基于HAND的流域洪水淹没快速分析技术

快速分析计算流域洪水淹没,对于防洪具有重要作用,而基于水动力学模型的经典淹没算法在时效性方面存在不足,制约防洪“四预”功能实现和数字孪生流域建设。针对此,本文建立了基于HAND(Height Above Nearest Drainage)的形态淹没模型,用于快速分析流域洪水淹没情况,在乐安河流域上游进行了应用验证。结果表明,模型可在5秒内完成洪水淹没计算,对四场历史洪水和三场设计洪水淹没范围的总体模拟精度平均为0.95,达到水动力学模型的模拟精度;对淹没水深的模拟存在较大误差,平均误差为0.79 m。基于HAND的形态淹没模型可快速绘制全流域洪水淹没范围图,大幅提升影响预报和防洪预演的时效性水平。

浅俯淹没射流水力特性

为探讨浅附淹没射流的水力特性,采用粒子成像测速技术获得水垫塘精细流场,系统分析淹没射流区和附壁射流区纵面二维流速分布规律。通过研究获得了淹没射流区和附壁射流区沿流程流速衰减和垂直于主流断面流速分布的公式。结果表明,浅俯淹没射流沿入射角射入水垫塘,射流潜底的俯角大于入射角;淹没射流区沿程流速衰减率大于附壁射流区;淹没射流区和附壁射流区沿程各垂直于主流的断面流速分布具有相似性或自保持性。

基于两种降水数据的苏巴什水库暴雨山洪淹没模拟及致灾临界雨量阈值研究

以阿克苏地区苏巴什水库为研究对象,采用多源降水融合数据、雨量站数据、数字高程模型(DEM)数据以及土地利用数据等资料,运用FloodArea模型对苏巴什水库典型暴雨山洪淹没过程进行精细化模拟,通过淹没深度和汇水量2个参量,对比分析2种降水数据源模拟效果,在此基础上,构建了降水-淹没深度关系模型,得出冲砂闸底板高程、汛限水位、泄洪闸堰顶高程和坝顶高程对应的致灾临界雨量阈值。结果表明:以多源降水融合数据驱动的FloodArea模型模拟苏巴什水库淹没深度和计算汇水量较雨量站模拟的精度更高,更接近真实值,多源降水融合数据和雨量站降水数据模拟得到的淹没深度误差率分别为8.59%和18.67%。苏巴什水库淹没水位达到冲砂闸底板高程、汛限水位、泄洪闸堰顶高程和坝顶高程对应累积4 h降水量的致灾临界雨量阈值分别为7.1 mm、20.1 mm、32.9 mm和44.7 mm。研究结果可为苏巴什水库暴雨山洪预警提供理论依据,并提升暴雨山洪预警能力。

微型胶囊机器人外壳的淹没式空化射流成形质量分析

目的针对微型胶囊机器人外壳成形的技术难题,提出了一种基于淹没式空化射流冲击箔材的微型机器人外壳成形方法,分析了微型外壳的成形质量。方法基于微型胶囊机器人外壳的特征尺寸设计模具,利用淹没式空化射流试验装置,完成了对T2铜箔的高能冲击成形试验,分析了淹没式空化射流的成形原理,讨论了微型外壳的成形深度、表面粗糙度、厚度减薄率以及纳米硬度。结果在空化射流冲击成形过程中,微型外壳成形深度的增长率随成形时间的延长而减小,最大成形深度可达291.4μm(模具最大深度为300μm);成形后微型外壳表面粗糙度Ra值由0.7897μm逐渐增加至1.0576μm,厚度减薄率为10%~25%,纳米硬度提高了21.78%~46.64%,最大硬度增长率出现在刃口处。结论在淹没式空化射流成形过程中,微型外壳的成形深度与模具的相当,微型外壳表面存在小幅度粗化现象,成形后减薄率降低,纳米硬度大幅提高,抵抗外界破坏能力提高。

金沙江白鹤滩水库巧家淹没区维管植物资源及区系分析

白鹤滩水电站是我国在金沙江修建的世界上在建规模最大的水电站,电站竣工形成水库后,库区内金沙江原有河岸带及河岸带以上至825 m高程区域成为被水库蓄水淹没的淹没区,且在该淹没区内会形成落差达60 m的库岸水位消落区.为掌握白鹤滩水库淹没区内的本底维管植物资源,也为白鹤滩水库成库后形成消落区的生态演变、生态保护和治理修复工作中适宜植物的筛选提供基础数据,在2020年白鹤滩水库还未建成蓄水前对库区巧家段淹没区的本底维管植物资源进行了实地调查,并就其区系成分特征进行了分析.研究表明:①白鹤滩水库建成前金沙江巧家段淹没区本底维管植物有50科160属207种,其中河岸带有18科52属59种,河岸带以上至825 m高程区域有49科154属199种,二者共有17科46属51种;无论是在整个淹没区,还是在河岸带或河岸带以上至825 m高程区域均表现为禾本科(Gramineae)物种数量最多,菊科(Compositae)物种数量次之.②无论是在河岸带还是在河岸带以上至825 m高程区域中,草本植物均为本底维管植物中占绝对优势的生长型;一年生植物和地上芽植物均为本底维管植物中的优势生活型.③金沙江巧家段淹没区本底维管植物区系成分具有明显的热带分布性质,属于热带分布类型的有28科118属,分别占淹没区总科数和总属数的56.0%和73.75%.其中,河岸带本底维管植物有50%的科和67.31%的属为热带区系类型;河岸带以上至825 m高程区域本底维管植物有55.1%的科和72.73%的属为热带区系类型.该研究对掌握白鹤滩水库巧家段淹没区本底维管植物组成和特征,预测白鹤滩水库消落区未来植物物种组成、植被演变、消落区生态保护和治理修复工作中适宜植物的选择具有特别意义.

新疆和田地区山丘区中小河流洪水淹没范围初步研究

针对和田山丘区中小河流居民生活区存在的洪水灾害问题,对和田山丘区40条中小河流进行洪水淹没范围研究,为和田地区的洪水灾害风险区划分和防治区划分提供理论依据。采用DEM水力学模型对和田山丘区40条中小河流进行洪水淹没范围模型计算(以奴尔河为例),采用水力学公式+空间地形叠加法和一维水力学模型+空间地形叠加法进行验证。结果表明,DEM水力学模型计算出的洪水淹没范围与单断面计算的控制断面水边点位置差异在合理范围以内。因此DEM水力学模型可以运用到田地区40条河流的淹没范围计算,可为和田地区洪水灾害风险区划分和防治区划分提供技术支撑。

诺敏河阁山水库淹没影响范围及实施难点

阁山水库基本情况,淹没影响特点及损失情况,征地移民影响特点,水库征地移民任务完成情况,存在主要问题及实施难点。文章对阁山水库淹没影响情况、征地移民情况及实施难点进行总结及探讨。

计入回水壅高的水库临时淹没范围快速确定方法

为快速分析水电站汛期不同水位控制下的临时淹没影响,评估可能产生的淹没损失情况,以满足水电站汛期水位动态控制的需要,提出了一种考虑回水壅高的临时淹没范围快速确定方法。该方法基于Python语言进行ArcGIS平台的线性插值工具二次开发,从而获得了回水的DEM,之后再与库区DEM进行相应计算,即可获得水电站汛期不同抬高运行水位下的库区淹没范围。将该方法在红水河岩滩水电站进行了应用验证。验证结果表明:所提方法可在8 s内输出临时淹没范围,与经典水动力学模型HEC-RAS进行了对比分析,所建模型的总体精度为0.92,能大幅提高水库不同水位控制下临时淹没影响的分析效率。

基于Sentinel-1/2数据的洪水淹没范围提取模型

遥感是监测洪水淹没范围、掌握洪涝灾情演变的重要手段,而光学影像在洪水发生时往往有较多缺失,全天候的SAR影像在提取水体时精度略低。为快速、精准提取洪水淹没范围,构建了一种综合利用Sentinel-2光学影像和Sentinel-1雷达影像数据的洪水淹没范围提取模型,采用一种自适应阈值分割算法即大津算法(OTSU)分别对两种数据以及该模型进行了水体范围提取试验,并以河北省保定市为例进行了应用分析。结果显示:云量较少的Sentinel-2影像水体提取效果最好,总体精度(OA)达到95.6%;所构建的模型在引入部分可用Sentinel-2数据后,OA达到95%,相比单独使用Sentinel-1数据OA和Kappa系数分别提升1.2%和2.4%。该模型搭载于Google Earth Engine平台,能实现快速、准确、低成本的地表水体空间范围连续输出,不受限于云雾且比单独使用Sentinel-1影像的提取精度更高,在云覆盖严重导致Sentinel-2数据缺少的情况下,该模型可作为洪水淹没范围提取方法的一种选择。

基于GIS的复杂地形洪水淹没区计算方法

利用 GIS技术计算洪水淹没区范围一直是灾害评估研究中的一个热点问题。通过给出两种情形下基于种子蔓延算法的淹没区计算方法 ,即有源淹没和无源淹没。淹没区计算精度主要取决于空间数据精度的优劣 ;种子蔓延算法及探测分辨率决定了整个模型的效率。文中最后给出了该模型在“水利综合管理信息系统”中得到验证和实现的实例。

基于ArcGIS的渭河下游洪水淹没面积的计算

计算洪水淹没面积一直是灾害评估研究中的一个热点问题以GIS技术为基础,运用Arc-GIS软件的特殊功能,以渭河为研究背景实现了无需编程即可完成对洪水淹没面积的提取及计算。在地形图数字化基础上,分别对有源淹没和无源淹没进行分析,并运用ArcMap和ArcView软件自身的功能,对洪水淹没面积进行统计计算,并以2003年渭河下游洪水淹没数据为依据进行对比验证,取得了良好的效果。

基于遥感信息的淹没水深算法研究

该文针对遥感监测的洪水范围,提出一种实用的洪水淹没水深算法。该算法视淹没区为静态水面分布,将其与DEM叠加,经系列误差处理与优化,得到相对平滑的水陆边界高程,再采用双线性插值计算淹没范围内的水深分布。以广东省北江流域清远地区2002年10月底的一次洪水为例进行验证,结果表明该算法在计算精度和效率方面均能满足实际洪水评估要求。

淹没刚性植被明渠紊流沿程流动特性差异

淹没刚性植被通过改变水流结构,造成时均流速、紊动强度、雷诺应力等水力参数垂线分布不均匀和沿程差异化。采用声学多普勒测速仪(ADV)测量3种淹没度(3.0、4.0、5.0)下的流速,结合统计学方法,系统分析植被段内及其上、下游过渡段流速和紊动特性差异。结果表明:植被显著增强了水流紊动,且紊动特性取值与淹没度正相关;植被段内流速差异在低淹没度下的植被层内和高淹没度下的自由流动层内更加显著,而紊动特性沿程增强,且垂线分布具有相似性,最大值点位于冠层顶部附近;当淹没度满足KH涡的形成和发展条件时,随淹没度的增大,植被段内紊动特性垂线分布出现转折点(临近此点梯度急剧减小并趋于0)的断面数量增多,经验证,在充分发展的紊流区此点可作为KH涡的上边界点。

基于DEM的洪水淹没分析

DEM是地表或空间现象起伏变化的数字表示 ,包含了地球表面上许多有用的地理信息 ,其中就包括水文信息。通过DEM来生成集水流域和水域网络是大多数地表水文分析模型的数据来源。在用DEM数据生成 3维地面模型的基础上 。

抽水蓄能电站库区淹没与库岸稳定分析系统研发及应用

为进一步加快构建新型电力系统,促进抽水蓄能电站数字化转型。笔者通过运用地理信息系统(geographic information system,GIS)技术和数字高程模型(digital elevation model,DEM)建立抽水蓄能电站库区淹没与库岸稳定分析系统,并从系统的技术结构、三维可视化、库区淹没分析、库区浸没分析和库区塌岸分析等方面分析系统模块建设及其功能实现。结果表明,该系统可实现库区淹没范围、库区浸没范围和库区塌岸预测范围边界线的三维模拟分析及实时动态演示,相关的土地利用数据快速整合评估等。该系统可为合理确定抽水蓄能电站水库大坝位置,制定征地拆迁、土地赔偿、移民安置等方案提供科学的决策依据。

基于精细化数据的广州市番禺区内涝淹没风险研究

[目的]利用精细化测绘调查数据开展城市降雨径流过程模拟,旨在盘活国土资源数据资产和促进城市内涝风险精准管控。[方法]以广东省广州市番禺区为研究区,基于高精度的地形和建筑数据,采用SCS-CN径流模型和GIS技术,模拟不同强度暴雨情境下的城市内涝淹没深度,定量分析研究区内涝淹没风险空间分布特征,同时结合承灾体灾损经验模型,对洪灾损失风险进行评估,识别高发易损规划管理单元。[结果]①番禺区内涝淹没风险区空间上呈现河涌与城市低洼地区聚集状态,临近市桥—沙湾水道、三枝香—大石水道的街镇存在着较高的淹没风险。②随着暴雨强度增加,农业用地和建设用地将受到最严重的影响。③在100a一遇暴雨情形下,番禺区4个规划管理单元处于高损失风险,损失主要来自住宅建筑,而处于中等损失风险的单元主要面临农业耕地淹没损失。[结论]通过精细化的测绘数据建模,从地块级别成功识别了番禺区潜在易淹没高损失区域,与实际情况较为符合,提高了风险研判的精细度,能够为城市内涝治理和海绵城市规划建设高质量发展提供技术支持。

城市配电终端暴雨淹没风险评估方法

极端降水频率的增加和强度的增大使得城市内涝愈发明显。而随着城市发展,城区配电终端越来越多,现有防涝规范显示出一些不足之处,暴雨淹没导致配电终端受损停运事件增多。基于暴雨强度公式和地理信息数据,应用FloodArea二维水动力模型对长沙市进行极值降雨内涝模拟计算,在淹没模拟的结果上结合配电终端的基础抬高等性质进行淹没风险区划。结果表明,FloodArea模型可较好反映城市降雨淹水过程及积涝空间分布,配电终端淹没风险区域的划分清晰显示了极值降雨下不同地区配电终端的停运风险,可为新建配电终端提供一定的选址依据,在规划层面提高电网稳定性。