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-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。

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.

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。

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-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。

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。

HEC取代水泥对玻璃纤维再生混凝土力学性能的影响

为了提高建筑垃圾利用率和改善再生混凝土性能,以玻璃纤维再生混凝土为研究对象,研究了HEC取代水泥对玻璃纤维再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、比强度和保温性能的影响。结果表明:玻璃纤维再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度随HEC取代率的增加呈现先增强后下降趋势,当HEC取代率为50%时,再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度最大;玻璃纤维能够显著提高再生混凝土轻质高强性能,比强度随玻璃纤维掺量的增加呈现先增大后降低趋势,当玻璃纤维掺量为2%时,混凝土的抗压强度和比强度最大。综合表明,当HEC取代率为50%、玻璃纤维掺量为2%时,玻璃纤维再生混凝土力学性能和保温性能最好。

HEC-HMS模型在不同水文气象分区中的改进

采用前期影响雨量Pa替换前5 d降水量以评估前期土壤湿润程度、线性内插增加CN值的分级以及根据不同水文气象分区选用适宜初损率λ等改进措施对HEC-HMS半分布式水文模型产流模块中的SCS-CN方法进行改进,并于县北沟、呈村、平和3个中小流域进行验证,探讨了反算法率定SCS模型参数的局限性;通过率定不同流域前期影响雨量下的最适宜CN值(C_(x))并回归C_(x)-P_(a)关系,分析了实际湿润程度随前期影响雨量变化的规律。研究结果表明,当湿润区和半湿润区流域初损率取值0.05和0.20时HEC-HMS模型能取得较好的模拟精度。

基于HEC-RAS对阿什河流域洪水模拟及制作洪水淹没图

阿什河流域洪水灾害事件频发,通过HEC-RAS软件,对研究区进行洪水模拟及制作洪水淹没图,既丰富中小型流域洪水研究区领域,又对当地防灾减灾和风险控制具有重要的指导意义。通过对不同重现期洪水模拟,得到5年、10年、20年、50年一遇洪水淹没最大水深、最大流速等,表明流域在河道拐角处洪水淹没水深一般偏大,在河道拐角前洪水流速会增加;并结合arcGIS等绘图工具,制作研究区洪水淹没图,丰富我国不同地区中小型流域洪水淹没图。

基于HEC-RAS模型的西安浐河河道水面线计算

通过开展河道水面线推求能为浐河河道防洪工程设计提供重要科学依据。以西安浐河干流及其支流库峪河为例,采用地区经验公式法和水文比拟法推求浐河干流及支流河段20年一遇的设计洪水,通过比较分析,水文比拟法更能准确反映浐河河段的设计洪峰流量。基于设计洪峰流量结果,利用HEC-RAS模型推算浐河干流及其支流库峪河的水面线,得到各个断面的洪水水位、流速,水面线模拟计算结果较好,满足工程防洪要求,可为浐河河道工程防洪设计标准提供技术支撑。

HEC-RAS模型在分汊河道设计最低通航水位推求中的应用

HEC-RAS一维数学模型可用于恒定流和非恒定流计算,常被应用于降雨径流、河流水动力、洪水过程分析等领域。以岷江航道(乐山段)灾后重建为例,根据河道实测地形,实测分流比以及实测水边线,采用HEC-RAS模型对该段河道水面线进行率定与分析计算,研究HEC-RAS模型在分汊河段设计最低通航水位推求中的适用性。结果表明:HEC-RAS模型在研究区率定结果良好,有较好的适用性,且能为分汊河道的航道整治提供经济有效的技术支撑。

HEC-HMS模型和NAM模型在降雨径流模拟中的应用研究

HEC-HMS(Hydrologic Engineering Center-Hydrologic Modeling System)模型是半分布式水文模型,NAM(Nedbør-Afstrømnings-Model)模型是集总式概念性模型,通过对两种模型计算原理和模型架构及参数组成进行对比,并选取滁河沙河集子流域的5场日径流进行模拟,通过模拟结果对两种模型在降雨径流模拟性能上进行比较研究。研究结果表明,两种模型均有较好的模拟效果,预报的径流深均在许可误差范围内。两种模型在降雨径流模拟过程中均存在一定的局限性,HEC-HMS模型计算功能强大,部分参数能直接反映流域的具体特性,但是其建模过程较繁琐,且内部的观测值难以进行检验,NAM建模过程简便,所需参数较少且物理意义明确,但是模型计算过程忽略了流域的空间变异及产流的空间分布。

基于HEC-RAS的水库坝址上下游桥梁工程壅水计算分析

为验证桥梁壅水数值模拟计算成果的合理性并提高模型构建效率,讨论了HEC-RAS模型的基本原理,重点探讨了桥梁壅水计算模型构建方法,包括断面布设原则、桥梁模型概化方式、不同特性河段边界条件的选取和计算方法等关键技术问题。以重庆市向阳水库国道复建工程中的两座桥梁为研究对象开展了实例研究。结果表明:HEC-RAS模型建模方便快捷且易于调试、计算效率高、模拟精度可满足壅水分析计算需求,可为涉水工程防洪评价提供参考。