基于FLO-2D与冲量模型的泥石流危险度分区方法及应用

鉴于正确的泥石流危险度分区对合理规划布局泥石流堆积区经济活动的重要作用,采用FLO-2D模型对泥石流的运动堆积过程进行数值模拟,求得泥石流堆积扇上流速、流深分布及以格网为单位的泥石流体流速和流深的时间变化过程,结合GIS技术对计算所得数据进行空间分析,以泥石流体冲量为分区指标,建立泥石流堆积扇危险度分区模型,并以四川省石棉县马颈子沟泥石流为例,模拟该沟百年一遇泥石流运动堆积过程。结果表明,模拟堆积范围与实际堆积面积吻合度达86.16%;根据格网内泥石流体冲量模长,可将泥石流堆积扇危险度分为极度、重度、中度、轻度危险区四个等级。

基于FLO-2D的核桃沟泥石流数值模拟分析

铁路沿线泥石流灾害将对铁路隧道和桥梁施工和运营造成极大危害。文章选取核桃沟为研究对象,运用FLO-2D软件模拟不同周期的降雨过程,并提取降雨过程线计算泥石流洪峰流量。通过与雨洪法计算结果对比,验证了根据降雨过程线确定泥石流洪峰流量的合理性,进而对不同暴雨重现周期下核桃沟支沟和主沟泥石流发生过程进行模拟。核桃沟支沟泥石流模拟结果与分析表明,不同重现周期下,泥石流对支沟2~#斜井、沟谷居民安置点以及工程项目部的威胁较大,建议加强对支沟的泥石流监测预警。核桃沟主沟泥石流模拟结果与分析表明,不同重现周期下,核桃沟大桥处泥石流流速与堆积厚度有增大趋势;在50或100a一遇情况下,泥石流对核桃沟大桥的影响较大。

DEM分辨率对山洪淹没模拟影响

DEM是表征地形状况的重要指标,在山洪淹没模拟中起着重要作用。以2016年7月19日发生在河北省石家庄市井陉县西部山区的特大暴雨山洪事件为研究对象,利用HEC-HMS水文模型和FLO-2D水动力模型,设置5种DEM分辨率方案(30、20、15、10、5 m),从淹没范围和淹没水深两方面分析了DEM分辨率对山洪淹没模拟的影响,并从模型运行时间角度对其运行效率进行了评估。研究表明:DEM分辨率越高,则淹没范围越小,平均淹没水深越大,即模型模拟精度越高,山洪事件的淹没范围及水深越接近于实际调查情况(DEM分辨率为30和5 m时,淹没范围及淹没深度的模拟精度分别为0.56和0.41、0.76和0.79);随着DEM分辨率的提高,尤其从10 m提高至5 m时,模拟结果差异减少,模拟精度的增幅也减小,淹没范围和水深的精度增幅分别为2.70%和3.94%;DEM分辨率越高,则模型运行时间越长,模型运行效率越低,5 m DEM方案下的运行时间为30 m DEM方案的700倍。综合考虑模拟精度及模拟时间,10 m分辨率的DEM对山洪淹没模拟、风险评估及预警预报等更为适用。

突发性泥石流对水源污染的危害性评估研究

为了最大程度降低突发性泥石流对水源的污染,提出突发性泥石流对水源污染的危害性评估研究方法。建立FLO-2D数值模型,获取突发性泥石流的堆积特征和流体运动特征,设置监测点,获取监测点处的流深和流速数据。通过皮尔逊相关性分析方法,分析突发性泥石流与累积降水量之间的关系。在不同降雨量条件下评估突发性泥石流对水源污染的危害性。研究结果表明,发生突发性泥石流灾害后,相较于高降雨量情况,低降雨量下区域水源水质变化的具体表现为:叶绿素含量、溶解度、高锰酸盐含量、pH值和透明度降低,水体变得浑浊,铁、总氮、总磷、硝氮和氨氮浓度升高;随着水深的增加,出水体浑浊度下降后,上述变化持续加重。

排水管网系统堵塞与拍门对城市水动力过程的影响研究

为揭示管网系统堵塞与防倒灌拍门对城市水动力过程的影响,以东南沿海山区小流域-梅溪流域为例,构建了山区水文城区水动力耦合模型。耦合模型经过验证,适用性较好。定量开展了管道堵塞与拍门对城市水动力过程的影响研究,结果表明:从空间上来看,识别出了堵塞不利影响最大的管段;在堵塞程度上,管段尽量不要堵塞超过内径的20%。在不同的重现期下,最大淹没水深和峰现时间对堵塞不敏感,而高重现期下,淹没历时对堵塞十分敏感。此外,管网系统排水口安装防倒灌拍门后,各重现期的最大淹没水深与最大淹没面积均略有减小。更重要的是,拍门在减少淹没历时上发挥了积极作用。本研究可以为梅溪流域的洪水预报、管道清淤及防洪管理提供技术支撑。

基于流域协同的国土空间雨洪安全格局构建方法

近年来愈发频繁的洪涝灾害暴露出城市建设与雨洪安全之间的矛盾已不容忽视,以防洪基础设施为核心的防灾规划和以各类景观生态基础设施为核心的海绵城市规划,需要内涵和方法的转变。以"多规协同"为理论基础,提出在国土空间规划背景下,雨洪安全格局构建的核心内涵应该是"协同关系"的构建,即不同规划要素之间不仅在空间布局上协调无冲突,更重要的是能够导向同一的目标与结果。基于该内涵,提出了国土空间雨洪安全格局构建方法的理论框架,应以雨洪安全要素的识别为前提,通过强制性约束措施和引导性联动措施构建雨洪安全要素与国土空间结构、资源用途和支撑系统的协同关系,最终实现不同空间尺度上雨洪安全目标的落实与格局的形成。为更好地诠释该理论框架,以江西省万载县城关镇镇域国土空间规划为案例,探索并检验该理论框架在实践中的可操作性及应用价值,以期为落实国土空间雨洪安全格局的目标提供新的思路和理论依据。