数字孪生永定河建设实践

数字孪生永定河建设是流域治理管理现代化的主要标志。围绕永定河生态修复与治理,构建数字孪生永定河,建设水利感知、数据底板、模型平台、知识平台、业务应用等内容,相关成果应用于永定河全年全线有水的生态水量调度与海河“23·7”流域性特大洪水的防洪调度,取得了初步成效。建议下一步从完善数据底板、完善防洪模型、提升防洪“四预”能力、提升水资源调度“四预”能力等方面加强数字孪生永定河建设,助力流域治理管理现代化。

基于水动力学模型的城区防洪能力评估研究

城区河道现状防洪能力的准确评估是保障城市防洪安全的基础。过去针对单一河道现状防洪能力评估的研究较多,而对于多河汇聚洪水交互复杂区域的河道防洪能力研究相对较少。金堂县城素有“千里沱江第一城”之称,却也是沱江流域受洪水威胁最严重的地区。本文针对金堂县城区“三河汇一江”的复杂交互关系,构建一二维耦合洪水分析模型,利用典型场次洪水对模型进行了率定和验证,并从河道现状堤防防洪能力、城区整体过流能力、跨河建筑物现状防洪能力等多方面开展了金堂县城区现状防洪能力评估。结果表明:构建的一二维耦合模型具有较高的模拟精度,3场典型洪水中沱江干流三皇庙水文站模拟洪峰误差均在1%以内,峰现时间误差均在1.5 h以内;城区模拟淹没范围基本与实际调查一致,模拟最大淹没水深基本与实测洪痕相符,大部分点位的模拟最大淹没水深误差在0.2 m以内;城区现有堤防防洪标准低,大部分仅满足5~10年一遇,局部薄弱段不足5年一遇;城区整体过流能力受上游洪水遭遇组合影响,三河相互顶托明显;城区多座跨河建筑物防洪能力不足20年一遇防洪标准,其中平安桥、毗河大桥分别不足5年、10年一遇防洪标准。

沿江城市降雨特性及雨洪关系分析——以四川泸州市为例

沿江城市气候多变,外洪和内涝之间关系复杂,相互影响、相互制约,洪涝统筹是沿江城市面临的最主要问题。分析掌握沿江城市的暴雨、洪水特征,可提前预测不同降雨条件下河道洪水的特性及其对城区排涝的影响,对于城市防洪系统和排涝系统统筹兼顾、合理规划、洪涝预报预警,都具有重要意义。以四川泸州市为例,对暴雨时空分布特征、洪水特征规律等进行了分析探讨,以期为新形势下沿江城市防洪减灾体系建设提供参考。

新阶段完善海河流域防洪工程体系的思考

海河流域水系复杂,暴雨洪水集中,极易形成洪水灾害,防洪任务重。文章回顾了海河流域防洪工程体系建设成就,分析了京津冀协同发展、雄安新区建设等国家重大战略的实施以及水利高质量发展、应对气候变化对流域防洪减灾能力提出的新要求,结合“23·7”流域性特大洪水等近年来洪水防御情况,全面检视了流域防洪工程体系存在的突出短板和薄弱环节,提出了完善流域防洪工程体系的思路举措。

新阶段海河流域防洪重点内容与举措思路

海河流域水系复杂、暴雨洪水集中,极易形成洪涝灾害,防洪任务重。回顾了2008年海河流域防洪规划实施情况,分析了京津冀协同发展、雄安新区建设等国家重大战略的实施以及水利高质量发展、防灾减灾救灾新理念、应对气候变化对流域防洪减灾能力提出的新要求,全面梳理了本次防洪规划的重难点问题,提出了完善流域防洪体系的思路举措。

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。

太湖流域防洪新形势及治理对策

太湖流域是我国经济最发达、人口最密集、城市化程度最高的地区之一,也是洪涝灾害威胁较为严重的地区。近20多年来,流域经济社会高速发展,下垫面剧烈变化,导致区域河网水位大幅度抬升,加之周边水情变化及极端天气影响,流域防洪面临较大风险与挑战。在系统分析流域防洪体系现状及面临形势的基础上,提出新形势下构建高质量现代化防洪减灾体系的思路,为流域经济社会高质量发展保驾护航。

关于新一轮淮河流域防洪规划修编有关问题的思考

2009年国务院批复《淮河流域防洪规划》以来,通过加快实施治淮19项骨干工程、全力推进进一步治淮38项工程等建设,基本建立了与全面建成小康社会相适应的防洪除涝减灾体系,为流域经济社会发展、人民幸福安康提供了有力的防洪安全保障。当前,对标对表全面建设社会主义现代化国家和新阶段水利高质量发展要求,流域防洪减灾体系还存在一些突出问题和薄弱环节。重点围绕淮河中游分级设防及河道整治、淮河入江水道中下段扩大、洪泽湖周边滞洪区分区调整、沂沭泗河洪水东调南下提标等新一轮防洪规划修编难点热点问题,研究解决思路和治理方案,以期为新阶段淮河防洪治理提供有益参考。

鄱阳湖圩堤管涌险情分析与防治措施

为了进一步防治管涌险情,以鄱阳湖防洪圩堤为研究对象,建立了管涌预测的理论模型,运用GeoStudio2018软件对防洪圩堤进行模拟分析,设置了降雨强度、降雨类型和降雨时刻三个关键因素和四种工况,分别用Seep/W模块和Sigma/W模块对防洪圩堤进行破坏计算。结果表明,只有在固定库水位下不同降雨会出现管涌现象,管涌出现破坏的有固定库水位23 m+降雨时刻20~30 d+降雨强度0.06 m/d,管涌点位于下游坡坡脚0.2 m处;提出了反滤铺盖方案,并建立了相应的数值模拟模型。经验证,该方案符合相关规范要求。

黄河防汛抢险技术虚拟试验场构建技术研究

黄河防汛抢险技术试验场由“虚”“实”两部分组成,虚拟平台是实体试验场的数字孪生体。以建设黄河防汛抢险技术虚拟试验场为目标,依托总体布置方案对场地结构进行分解,针对7组模块化构件,通过实体尺寸参数驱动三维模型,同时根据附加材质对不同构件分别进行多边形建模和曲面建模;采用C4D等工具构建三维场景;采用光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法求解纳维—斯托克斯方程组,基于Realflow软件在蓄水池内生成流体粒子和网格,在时间、空间两个维度获取粒子水力要素;采用Octane render对三维场景和流体网格进行渲染。最终构建完成强真实感、高可信度的试验场虚拟场景。

下沉式地铁车辆基地防洪排涝设计标准研究

[目的]下沉式地铁车辆基地是一种特殊空间利用形式的车辆基地,在防洪排涝方面存在较大风险,但国内现有相关规范和标准中尚无针对这方面的规定。因此,需对下沉式车辆基地防洪排涝设计能力进行深入研究,明确规范和标准中的相关内容,为此类项目建设提供设计依据。[方法]以宁波地铁5号线前殷停车场工程为例,分析了现有规范和标准中有关防洪和排水的设计要求,分析了下沉车辆基地的防洪涝设计方案,分别按50年和100年暴雨重现期对下沉基坑内不同区域防洪涝设计方案进行了对比分析。[结果及结论]下沉式车辆基地应采用“可靠的防、排内涝水措施”来满足防洪排涝的基本要求。在防洪涝方面,下沉式车辆基地防洪墙顶高程和出入口路面高程应高于百年洪水位+安全高,同时防洪墙与周边地面的高差应高于100年暴雨重现期下的所在地块内涝水位。在排涝方面,下沉基坑内的盖体屋面区域排水宜遵循“高水高排”的原则,按100年暴雨重现期设计屋面排水能力,通过重力流方式直排至基坑外;坑内敞开区域采用抽排方式,按100年暴雨重现期设计雨水泵站的总排水能力。

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。

基于高分子材质的L型城市应急防洪屏受力分析

国内关于高分子材质城市内涝应急防御装备的研究较为少见。采用水槽试验与流固耦合数值仿真相结合的方法,对城市应急防洪屏(以下简称“防洪屏”)的结构受力特性展开研究。结果表明,数值仿真模拟与试验结果吻合较好。随着水深和流速的增大,防洪屏的应力和变形逐渐增大,最大应力位于防洪屏的踵部,最大变形位于挡水面顶部两侧。防洪屏的结构受力系数随着来流弗劳德数的增大快速衰减,当弗劳德数大于0.15后,结构受力系数趋于定值;相对于惯性力,防洪屏承受最大应力的影响因素主要是重力。研究结果可为防洪屏的进一步优化设计提供参考。

都市防洪堤加高工程对滨水建设用地的影响分析

为有效选择提高防洪标准的合理方式,从建设用地价值角度选取交通条件、基本设施、环境状况、城市规划4个因素,利用德尔菲法、层次分析法、中心点三角白化权函数法及模糊综合评价法,构建了都市防洪堤加高工程对滨水建设用地影响评估模型,分析了都市域内防洪堤加高工程对滨水建设用地的影响,并针对Y市防洪堤加高工程进行了实证分析。结果表明,都市防洪堤加高工程对滨水建设用地会产生一定的不利影响,建议优化防洪堤加高方案,或选择外围工程方案,并确立完善的非工程措施。

珠江流域防洪重难点问题及应对策略研究

珠江流域气候多变,暴雨频繁,洪涝灾害是流域内发生频率最高、危害最大的自然灾害,尤以中下游和三角洲地区为甚。在总结回顾2007年《珠江流域防洪规划》实施以来流域防洪减灾体系建设成效基础上,对照新阶段流域经济社会高质量发展需求与人民群众防洪保安需要,深入分析流域防洪形势,研究提出洪水归槽背景下设计洪水复核与采用、流域蓄滞洪区设置与运用管理优化、思贤滘控导工程建设、龙滩水库防洪能力提升工程等应对策略,为全面提高流域防洪减灾能力提供支撑。

黄河流域防洪形势与对策

在全球极端暴雨频发背景下,黄河流域防洪安全对保障全面建设社会主义现代化国家具有十分重要的意义。分析了黄河流域防洪安全现状及存在问题,剖析了保障黄河长治久安面临的严峻挑战,以确保堤防不决口、确保河床不抬高、让黄河成为造福人民的幸福河为目标,提出了新时期黄河流域防洪减灾体系的对策措施,论证了黄河长治久安的前景和保障思路。

不同调节能力水库对洪水四要素的影响分析

本文基于26个水库工程建库前后下游洪水四个要素的变化情况,分析不同调节能力水库对下游洪水的影响程度。结果表明,多年、年、季月调节水库总体对洪水首次出现时间有滞后作用、对洪水出现次数有大幅消减作用;周日调节水库对首次洪水出现时间影响不明显,且增加了下游洪水出现频次;同调节能力、不同流域的水库对下游洪水的影响程度与水库占流域面积比无明显线性关系。

注水式城市应急防洪箱挡水受力特性分析

注水式城市应急防洪箱是一种高分子材质的防汛应急抢险新装备,采用理论分析和有限元计算结合的方法,对防洪箱挡水过程中的受力稳定条件以及箱体的应力、应变特性进行分析,结果表明:由防洪箱在挡水过程中的受力特性可知,在同一注水条件的不同挡水高度下,防洪箱的最大应力和变形均发生在迎水面,其中最大应力在迎水面底部,最大变形发生在迎水面中部。

二维水动力数学模型在天然气管道穿越蓄滞洪区防洪影响分析中的应用

针对天然气管道穿越蓄滞洪区管线分布范围广,局部穿越河湖等重点区域的特点,采用基于MIKE 21软件的二维水动力数学模型,在模拟大区域洪水演进的基础上又兼顾局部重点区域的水情分析,为相应的防洪影响分析及冲刷计算提供基础数据。成果可为类似工程穿越蓄滞洪区的防洪影响分析提供参考。

高平市城市防洪规划概述

结合高平市防洪工程存在的问题,对丹河的各级支流提出了具体的防洪规划方案。通过防洪工程与非工程措施相结合,逐步构建安全可靠的城市综合防洪体系,使高平市整体能够防御20~50年一遇洪水。