基于ENVI+HEC-RAS的苏北运河生态修复方法及改善效果研究

鉴于生态修复对维持河流健康生命十分重要,以提升植被覆盖度与水质为目标,对苏北运河进行生态修复。基于2018年研究区Landsat8遥感影像数据,运用ENVI软件对苏北运河全河段的土地利用情况进行处理分析,并在增加上游生态来水的情况下,使用HEC-RAS软件对泗阳新一水厂断面的COD水质指标浓度进行模拟。结果表明,苏北运河全河段植物覆盖度最大可提升至59.84%,且Kappa系数结果均大于0.6,精度符合要求;COD水质指标浓度在5、10、12月达到Ⅱ类水标准,其余月份较调控前均已达到Ⅲ类水标准,可见在增大生态来水作用下,运河水质得到提升。

基于HEC-HMS的黄土高塬沟壑区流域城市化对洪水情势的影响

黄土高塬沟壑区城市化过程中下垫面硬化会影响暴雨水文情势,增大洪水模拟预报难度。为实现对流域城市洪水灾害的预警,基于HEC-HMS水文模型,分别率定砚瓦川流域城市化前后不同时期土地利用条件下的产汇流参数,开展极端暴雨洪水情景设计,揭示流域城市化对不同重现期洪水的水文效应。结果表明:建立的HEC-HMS降雨-径流模型适用于黄土高塬沟壑区洪水预报,其模拟综合合格率为81.25%,平均Nash效率系数为0.82;流域城市化对重现期短的洪水要素变化影响较大,且洪量变化幅度大于洪峰变化幅度,100 a一遇洪水的洪峰和洪量的增幅分别为4.54%和6.40%,5 a一遇洪水的洪峰和洪量的增幅分别为7.06%和9.49%;各子流域设计洪水对流域城市化的响应分布具有空间差异性,以西北部地区响应为最强,其次为南部地区,东北部地区最弱。

基于HEC-HMS模型的三峡区间洪水模拟

三峡区间面积在长江上游的流域面积占比5.6%,但在三峡入库洪水组成中,区间形成的洪水占比可达10%以上,可见区间暴雨洪水是水库防洪安全必须考量的重要因素。采用2007—2011年三峡入库流量,上游边界寸滩和武隆站实测流量资料,建立了基于HEC-HMS的三峡区间洪水模拟模型,用于分析区间暴雨洪水与入库洪水的关系。根据入库洪水来源组成分析和资料特点,提出分类调参、分期检验的区间洪水建模方案:对以上游来水为主型洪水,率定汇流参数;对区间降水贡献较大型洪水,率定产流参数;对2012年以后的模拟洪水过程,以三峡水库运行实录发布的洪水过程线为比对基准。结果表明:模型精度良好,率定期和验证期洪峰流量相对误差在±20%以内,峰现时间误差<3 h;经与长江三峡工程运行实录比对,模型适用于模拟2012年后的三峡入库洪水过程。以20160626场次洪水为典型,分析该场区间洪水对入库洪水的峰值贡献率达27.2%,使得峰现时间提前16 h。研究成果可用于三峡区间洪水的影响研究,也可作为区间流域洪水模拟模型建模方案的技术参考。

基于HEC-RAS的千河流域宝鸡段溃坝洪水风险评估

水库是大量蓄水的水利工程,对生产生活提供便利,但同时溃坝洪水一般具有极高伤害性,进行洪水溃坝风险评估对保障下游居民安全有重要意义.以千河流域宝鸡段的冯家山水库为例,利用HEC-RAS模型,模拟了溃坝洪水淹没进程,并对淹没范围和流速分布进行分析.洪水演进数据结合灾害系统理论构建风险评估模型,从危险性、易损性角度,通过GIS方法实现风险评估并分为五个等级.结果表明:①100年一遇洪水淹没总面积为274.581km^(2),危险水深占全部水深93%,河道最高流速可达到14.34m/s.②洪水危险性自西向东逐渐降低,整体危险性中度偏下.③易损性在河道附近两侧较低,距离河道较远的部分易损性提高,整体是处于中低水平.④溃坝洪水风险水平中等,对淹没区各乡镇风险划分,危险区明显集中,主要在贾村镇、长青镇、千河镇以及揉谷镇.研究成果对千河流域宝鸡段下游洪水避难预警系统建设和人口转移有一定参考意义.

HEC-HMS水文模型不同降雨损失方法对比研究

为对比分析HEC-HMS模型三种降雨损失方法在沁河流域的适用性。借助Morris筛选法识别降雨损失方法的关键参数,选用流域内5场雨洪资料进行参数率定和模拟精度分析。结果表明:(1)SCS CN值曲线法、Green-Ampt法、Initial and Uniform法主要敏感性参数分别为CN值、土壤饱和导水率、恒定损失率。(2)选取洪峰流量、洪水总量、峰现时刻误差以及Nash系数对模型模拟精度进行评价,SCS CN值曲线法和Initial and Uniform法模拟结果达到乙等精度,Green-Ampt法模拟结果达到丙等精度。研究成果可为半湿润地区中小流域降雨损失方法的选择提供参考。

基于HEC-HMS的资料匮乏山区洪水模拟研究

以白花河小流域为例,探讨缺资料地区HEC-HMS模型的适用效果。通过流域DEM等下垫面数据获取流域信息,采用SCS-CN曲线法、SCS单位线法、指数衰退法、马斯京根演算法进行流域产汇流计算及河道洪水演算,构建了HEC-HMS降雨径流模型,结合广东省综合单位线法与推理公式法的结果对模型参数进行率定。结果表明,设计洪水计算结果的误差均小于20%且平均相对误差均小于10%;实测洪水模拟的洪峰流量相对误差小于10%,Nash系数为0.90。HEC-HMS模型进行径流模拟效果较好,可适用于研究区山洪预报。

基于HEC-RAS的竹根池水库溃坝洪水风险研究

为避免发生水库漫坝水淹周边电站厂房,采用HEC-RAS对向家坝电站周边的竹根池水库进行二维溃坝洪水模拟计算,分析其演进过程及最大的影响范围。结果表明,溃口洪峰大小取决于溃口底宽、溃决水头及溃决时间;竹根池溃坝对向家坝下游的机电设备仓库及金沙江大桥基本无影响,对几条进厂公路和上坝公路产生轻微影响。该分析结果可为竹根池水库及向家坝电厂的安全运行及防洪应急管理提供科学依据。

HEC-RAS与MIKE溃坝洪水数值模拟研究进展

溃坝后洪水流速快、破坏力大、影响范围广,严重危害下游地区的人民生命财产安全。为了准确了解溃坝洪水造成的危害,对溃坝问题的研究背景、数值模拟常用软件及功能进行论述,并总结了溃坝模拟软件一维、二维和三维模型的特点,着重分析HEC-RAS和MIKE两款主流洪水数值模拟软件的国内外研究现状及特点。结果表明:HEC-RAS具有操作方便,界面简单等特点,MIKE具有效率高,应用广泛等特点,两款软件都可以准确进行溃坝模拟,促进了解溃坝机理,对维护大坝安全有着重要意义,研究成果可为后续的溃坝洪水研究提供参考。目前溃坝洪水数值模拟方法已经接近完善,但还存在对于泥沙、紊流等因素无法在数值模拟软件具体体现等问题,未来仍需进一步解决。

基于SWMM耦合HEC-RAS的人工建设水网防洪排涝模拟研究

对新建城区的水文、水动力过程进行准确模拟分析是人工水网规划建设及新建城区内涝防治的关键。应用SWMM分布式水文模型耦合HEC-RAS二维水动力SWE-ELW模型,对安徽省阜阳市城南水网进行模型模拟及防洪排涝分析。结果表明,SWMM模型中计算参数更多,排涝模数随汇水分区面积增大而减小,且与规划泵站排涝模数接近,计算结果更为合理。城南水网排涝标准30年一遇工况下,城南水网水系汛期最高水位为27.89 m,满足排涝方案要求;各闸门过流流量与其河道底宽成正比,各闸门各过程线波动程度与其河道底宽成反比;水网先蓄后排削峰57.21 m^(3)/s,错峰2.83 h,调蓄洪量169万m^(3),削峰率42.45%,防洪排涝效益显著。该方法具备一定的模拟效果及精度,可为相关人工建设水网的防洪排涝研究提供借鉴和指导。

基于HEC-RAS的平陆运河河口段流速模拟及疏浚施工影响分析

针对河口段水流形态复杂多变,不利于组织河道疏浚施工的问题,以西部陆海新通道(平陆运河)为例,应用HEC-RAS一维非恒定流水力学计算模块,构建运河河口段水动力模型,并对模型糙率进行率定及模型精度进行验证。在此基础上,根据青年水闸(闸下)水位及流量特征,设定闸下4种流量(水位)工况,模拟分析河道流速的变化。结果表明:HEC-RAS模型在感潮河段模拟精度较高,具有较好的适用性;随断面流量的增加,石江墩河段S26一S32流速响应迅速,流速大值平均值较其他河段高约34.0%。研究成果可为运河河口段航道疏浚工程施工提供技术支撑。

基于HEC-RAS的山洪危险性评价

基于HEC-RAS模型,选取重现期为5年一遇、20年一遇和50年一遇的降雨工况进行水动力特征模拟,结果表明:鹿坝沟平均水深、最大水深、平均流速、最大流速和淹没面积随重现期的增加而增大;同时利用Arcgis叠加分析洪水的流速与水深进行危险性分析研究。结果表明:鹿坝沟危险性总面积随重现期的增加而增大,并基于HEC-RAS的洪水淹没模拟分析具有较高的精确性,研究成果可为该流域内受到洪水灾害影响人员疏散方案的制定提供一定参考。

基于HEC-RAS的跃进水库溃坝洪水风险分析

水库大坝一旦发生溃坝,溃坝洪水会对下游造成毁灭性的影响。该文以黑龙江省五大连池市跃进水库为研究对象,使用HEC-RAS软件建立二维非恒定流溃坝模型,模拟跃进水库溃坝后的洪水淹没范围和时间演变特征。研究结果可为水库防洪抢险指挥和应急预案的编制提供理论依据。

基于Mike 21和HEC-RAS的河道水面线计算

河道水面线计算是河道整治工程设计中重要一环,直接影响河道治理的规模、投资等。采用Mike 21和HECRAS水力模型计算河道水面线,并进行分析比较,为计算方法选取提供参考依据。结果表明:两种方法计算存在差值,差值较大部分主要集中在流速较大处,分析产生差值较大原因是拐弯的中间地带流态相对不稳定,流速较大,造成水位波动。根据两种软件地形数据提取、导入的差异,分析得出Mike 21适用于地形地势较复杂、起伏不定的河道,HECRAS适用于地形较平顺、断面型式及宽度变化不大的河道。

HEC-RAS软件在城市河道水面线计算中的应用

以商城县城市河道为例,采用HEC-RAS软件,模拟分析了在不同设计频率洪水下的水面线,为城市河道治理工程提供水面线计算依据。计算过程表明,HEC-RAS软件在分析计算城市河道水面线时有较好的适用性。

基于HEC-RAS和MIKE 11的黄花沟河道整治分析

基于河流分析系统(Hydrologic Engineering Center's-River Analysis System, HEC-RAS),建立黄花沟水力模型,分析计算黄花沟现状河道行洪能力,并根据黄花沟适用河道断面形式,采用MIKE 11建立河网水动力数学模型,推算河道沿线水位,校正河道横断面,为促进区域经济、社会、生态环境协调持续发展,改善保定市生态环境,支持保定市府河水系综合治理工程落实,提供理论支持。

HEC-HMS模型在江西省山区中小河流洪水预报中的适用性研究

山区洪水暴涨陡落,常造成严重经济损失和人员伤亡,实现中小河流洪水预报在防洪减灾中十分重要。为探究HEC-HMS分布式水文模型在江西省山区中小河流的适用性,以蜀水流域为研究区,构建了基于HEC-HMS的蜀水流域分布式水文模型,选用2013-2019年间的12场降雨对模型进行参数率定、敏感性分析和洪水过程模拟。结果表明:模型参数中CN值为最敏感参数;模型预测值与实测值结果显示洪峰流量和峰现时间合格率均为91.67%,径流深合格率为100%,确定性系数均高于0.7;HEC-HMS模型在蜀水流域中有较好的模拟效果,可为江西省山区中小河流域洪水预报提供参考。

HEC-RAS模型在河道治理工程水面线推求中的应用

为掌握山区复杂流态河流暴雨洪水特性,以吴上湾河大埠口村段河道治理工程为例,利用HEC-RAS软件构建迭代推演水面线分析模型,并结合流域特征值及设计洪水成果,模拟获得控制断面治理前后10年一遇洪水条件下的河道水面线数据。分析结果表明:治理前河道滩地上沙场侵占行洪断面,导致河道水位壅高。通过主河槽扩挖补偿和混凝土挡土墙护岸等措施治理后,河道流速降低、行洪能力增加。HEC-RAS软件对于天然河道复杂流态水文水力计算具有较强适用性,推求数据合理可信。

HEC-RAS在贵州山区中小河流治理工程方案优化中的应用

HEC-RAS具备简洁的操作界面,简单的模型设置方式,处理复杂河流及涉河建筑物的强大能力以及准确的模拟计算结果,在河道治理工程分析计算中应用广泛。以贵州省小黄泥河树嘎村段河道治理工程为例,利用HEC-RAS模型对研究区建立一维恒定流模型,进行多方案的分析计算,可为优化工程治理方案布置提供决策参考。计算结果表明,HEC-RAS模型模拟计算简便,水面线成果精度较高,可为中小河流治理方案设计和优化提供决策参考,满足贵州山区中小河流治理工程的精度要求。

HEC-RAS二维恒定流与非恒定流模型在洪水淹没计算中的敏感性比较分析

以广州市派潭河的某河段数据为例,文章利用HEC-RAS建立了二维河道水动力模型,并对模型在恒定流与非恒定流工况下的洪水淹没计算结果进行了敏感性比较分析。结果表明,恒定流模拟的计算结果淹没程度更加严重,且随着重现期增加,恒定流与非恒定流模拟的计算结果淹没程度的差异逐渐变大。

基于HEC-HMS模型的太行山小流域山洪模拟研究——以邢台路罗川流域为例

太行山南段东坡路罗川流域山洪灾害频发,然而相关的模拟研究较少。采用HEC-HMS模型,以罗川流域1982—2016年间8场山洪进行参数率定,2场洪水进行验证,并对比两套参数组合方案((1)初损常损法+Sndyer单位线法+指数衰退法+马斯京根法;(2)SCS曲线数法+SCS单位线法+指数衰退法+马斯京根法)。结果表明:两套方案合格率均为90%,平均Nash效率系数分别为0.83和0.79,预报精度均到达乙级水平,方案一优于方案二。产流初损和CN值均与起涨流量密切相关,分别为对数和指数关系。在验证期,基于经验关系的动态推求法模拟的洪峰流量平均相对误差为12.35%,洪量平均相对误差为12.35%,平均Nash系数为0.82,均优于固定参数法(17.26%、13.35%和0.77),可有效提高模拟精度。