基于MIKE耦合模型的开都河中短期径流预报

为提供开都河水库优化调度和水资源科学管理的依据,应用MIKE耦合模型进行流域中短期径流预报。选取欧洲天气预报中心(ECMWF)气象预报模式作为气象数据输入,构建包含6个子模块(蒸散发、非饱和带、饱和带、坡面流、河流与湖泊)和融雪模块的MIKE SHE模型。将MIKE Hydro river模型作为河道汇流计算与MIKE SHE模型耦合对未来10 d径流信息进行预报。选用相关系数(R^(2))、纳什效率系数(NSE)和相对误差(BAIS)评价模型率定与验证结果,添加预报效率(E)评价模型预报精度。研究表明:在开都河日尺度径流模拟中,验证期R 2和NSE均大于0.70,相对误差仅为-15%,可见模拟径流与实测径流之间具有较好的拟合性和相关性;预报期的NSE=0.53、R^(2)=0.61、E=0.51,说明模拟值与实测值的相关性达0.61。MIKE耦合模型的中短期径流预报可为开都河流域水资源优化利用提供参考。

基于MIKE3三维水动力模型的鱼道集鱼区流场特征分析

在大量水利工程建设下,人们对水利工程引起的生态环境破坏越来越重视。以黄金峡水利枢纽鱼道集鱼区为研究对象,采用MIKE3三维水动力模型对鱼道集鱼区不同工况的流场进行数值模拟分析。结果表明:通过对鱼道集鱼区进行三维水动力模拟,可以详细了解集鱼区的流场特征,评估集鱼区的水流情况,包括流速、流向、涡流等。对于工况2和工况4(开放3#机组),鱼道口流速过高,对鱼类洄游造成一定困难;工况1与工况3(开放1#机组)对于鱼类洄游行为比较有利,鱼类可以顺利到达集鱼口。

基于MIKE21的尾矿库溃坝数值模拟研究

尾矿库的安全不仅影响生产效益,还影响人民的生命和财产安全。以河南省某尾矿库为例,利用MIKE21水动力模块,建立尾矿库溃坝数值分析模型,模拟下泄砂流演进过程;对比分析了4种工况下下泄砂流的淹没范围、淹没深度及特征时间点,分析增设拦沙坝后下泄尾砂的淹没特征。研究结果表明:增设拦沙坝后可有效阻拦一部分下泄尾砂,有效减小瞬时溃坝对下游的影响。研究结果对尾矿库增设防护措施,编制应急预案与可行性研究报告,设计安全设施等具有重要意义。

基于MIKE水动力模型的河谷盆地防洪规划研究

为研究河谷盆地城市山洪治理策略,利用实测地形、河道断面资料,以云和水网建设规划项目为背景,基于MIKE一维、二维耦合(MIKE11-21 Couple),构建浮云溪、黄溪及其两岸云和县城区的洪涝淹没数学模型,模拟分析各规划工况下设计洪水对区域的影响,并提出不同的规划设计方案。通过洪水、涝水淹没过程和退水过程等动态视角分析区域防洪排涝存在的问题,对洪水淹没面积、平均淹没深度等统计指标进行洪涝灾害影响的量化分析。研究表明,基于MIKE构建的洪水模拟模型,能较好地适应河谷盆地洪水演进特点,分析成果较为准确合理,具有较高的规划决策应用价值。

基于MIKE+的城市渠道初雨截流方案优化

以南昌市南北连通渠区域为例,基于MIKE+平台构建研究区域包含初雨截流管、智能分流井和调蓄池等的管网、汇水区及水质模型,分析了现状初雨截流方案下各汇水区径流污染浓度、进入调蓄池的污染物总量和总水量,根据模拟结果确定径流污染控制目标,并将汇水区划分为A、B、C三类汇水区,模拟优化方案下各区分流井在不同关闸时间下排入渠道的COD、TN、NH_(3)-N、TP平均浓度。结果表明,A、B、C区的分流井关闸时间分别为单次累计降雨5、8、9 mm后15 min时,能达到径流污染控制目标,优化方案较原方案调蓄池收集COD、TN、TP、NH_(3)-N总量分别提高21.59%、18.55%、17.30%、17.36%。研究结果亦可为类似初期雨水截流方案的选择提供建议及参考。

基于MIKE11和HEC-RAS的模拟水面线比较及敏感性分析

应用HEC-RAS和MIKE11模型对淮河踅孜镇到淮滨站河段进行水面线计算,采用相同河道、断面、流量数据、下游水位流量关系、糙率等,推算水面线并与真实数据对比,计算了模型的精度,并对模型中涉及的主要水文参数——河道坡度和河道糙率进行敏感性分析。计算结果表明,MIKE11水动力模型推算的水面线精确度更高,其水位结果也略高于HEC-RAS模型,更加适用于研究区,经计算,MIKE11模型对糙率更为敏感,两个模型对河道比降均不敏感。

基于MIKE FLOOD耦合模型模拟的城市内涝对道路安全风险的影响评估

城市内涝风险评估对预防洪涝灾害有重要作用,但现有研究很少针对道路安全风险评估。以重庆市秀山县为研究对象,通过构建MIKE FLOOD耦合模型对道路安全风险进行评估。结果表明:地面积水深度主要集中在0.05~0.15 m,不同重现期(P=1%~20%)降雨下的水深在空间分布上大体呈一致状态,积水时间主要集中在60~90 min,积水流速主要大于0.8 m/s。其中,老城区部分区域的基础设施安全风险以极高风险(水深>0.4 m)为主,其余区域为轻微风险(水深<0.5 m)为主,而行人安全风险以Ⅲ级(危险性指数1.25~2)为主,其余区域则以Ⅰ级(危险性指数<0.75)为主。大部分路段的交通运行状况以畅通等级(保留系数>0.7)为主,但部分路段遇暴雨时中断(保留系数=0)。研究结果可为城市内涝发生前的交通管控和通行预警提供科学依据。

基于MIKE+的南昌市朝阳片区内涝定制化动态模拟软件开发

对于管理决策者而言,目前普遍使用的城市内涝动态模拟软件均存在学习成本大、操作不方便且展示结果繁多等问题,为降低模拟软件的使用门槛、简化其操作方式并突出重点结果的展示,以南昌市朝阳片区为例,利用MIKE+综合水模拟软件构建了研究区域的城市内涝耦合模型,在此基础上使用Axure、Vue3、JavaScript等软件为管理决策者设计开发出一套具有定制化功能设计、结果展示的城市内涝动态模拟软件。实例应用结果表明,该软件在功能实现、模拟精度、结果展示及运行稳定性方面均达到了预期目标,且操作方式遵循易用性原则,便于管理决策者使用,可有效辅助制定防汛排涝策略,提高了南昌市内涝风险管理数字化水平,并可为其他地区提供借鉴。

基于MIKE21研究生态补水对巢湖水质时空分布的影响

选取引江济淮工程中引江济巢段的2条生态补水路线,设计3种生态补水方案:方案一为西兆线、菜巢线双线引入巢湖,经裕溪河巢湖闸流出;方案二为兆河单线引入巢湖,由白石天河的白山节制枢纽流出;方案三为生态补水经兆河单线进入巢湖,经裕溪河巢湖闸流出。利用MIKE21软件建立巢湖水动力水质耦合模型,模拟巢湖水动力和水质时空变化过程及4个敏感区域(南淝河入湖口、峔山岛、忠庙和饮用水水源地)的水质改善效果。总体看来,方案二对南淝河入湖口、峔山岛、忠庙水质改善效果最优,而方案三使饮用水水源地总磷(TP)浓度降幅最大。方案二降低了峔山岛、忠庙区域蓝藻暴发的潜在风险,使总氮(TN)/TP分别从14.7、13.4降至7.4、4.0;方案三使饮用水水源地的TN/TP从10.0降至4.8,降低了饮用水水源地蓝藻暴发的潜在风险,但3个生态补水方案中南淝河入湖口区域的TN/TP均在15~20,表明蓝藻暴发风险依然较高。引江济巢工程对巢湖水环境改善有积极的效果,可以保证巢湖市饮用水水源地的水质安全,但由于西半湖的水动力环境未得到改善,蓝藻暴发的潜在风险依然较高,因此,要优化生态补水方案,并有效控制入湖河流流域的地表径流污染、农业面源污染及城市合流制系统的溢流污染。

基于MIKE21的黄河三角洲泥沙冲淤数值模拟预测

在人类活动影响与全球气候变化等因素持续影响下,黄河三角洲海岸始终处于动态调整状态。探究三角洲海岸线调整规律以及未来发展趋势,对三角洲地区经济发展和生态环境保护具有重要工程意义。本文基于MIKE21数学模型,建立2015年和2023年两个年份岸线条件下的泥沙冲淤模型,对比验证了刁口附近海域2015—2023年冲淤变化,验证了黄河泥沙模型设置的准确性;并在此基础上,设置了3组径流和泥沙工况,预测了现行河口附近海域2023—2030年的冲淤变化。结果显示:在2015—2023年间黄河2016年最小径流量下的输沙量工况下,现行河口处有少量冲刷,孤东近岸海域基本冲淤平衡,废黄河口处少量冲刷;在2015—2023多年平均径流量和输沙量工况下,孤东近岸海域东岸向有3 m左右淤积,现行河口和废弃河口处持续冲刷,最严重处达3 m左右;在黄河多年平均径流和输沙量的85%工况下,现行河口和废弃河口处持续冲刷,最严重处达3 m左右,孤东近岸海域东岸淤积可以达到1.5 m。研究结果可以更好地理解黄河三角洲海岸线的变化,为未来黄河口海岸带开发治理和可持续发展提供科学指导。

基于MIKE模型的山洪沟风险分析——以北京怀柔区龙泉沟为例

山洪灾害具有影响范围广、危害严重的特点,已成为防灾减灾中突出的问题。研究以北京怀柔区龙泉沟为例,基于现场调查、地形测绘等确定控制断面和临界水位,通过构建MIKE11HD-NAM耦合模型,获取水位—流量关系、降雨—流量关系,提出将不同土壤含水状况下1h、3 h、6 h、12 h及24 h的雨量预警指标作为立即转移指标;采用MIKE FLOOD构建MIKE11-21耦合模型,模拟分析沟道不同土壤含水状况、降雨历时、降雨量级下的淹没风险,结果表明龙泉沟防洪能力不足。研究为确定全市其他山洪流域预警指标提供参考,并为山洪灾害预案编制、预报预警及避险转移提供依据。

基于MIKE 11和RKDG模型的两河口水库泄洪风险评估

近年来,全球气温上升加剧了水文循环过程,洪水遭遇事件频繁发生,使河道下游防洪形势进一步加剧,亟需探讨洪水发生时水库泄洪对下游防洪安全的影响。文章利用MIKE 11和RKDG模型评估两河口水库的泄洪风险,结果表明,RKDG模型和MIKE 11模型洪峰流量的率定期和验证期误差均在5%以内,NSE系数大于0.9。RKDG和MIKE 11模型的模拟结果表明,调洪泄流后洪峰流量出现的时间有显著滞后,洪水过程遭遇平均峰现时间延后86.84h和86.88h。本研究结果为水库管理和洪水调控提供了重要参考,有助于优化洪水管理策略,减少洪水灾害对下游区域的影响。

基于MIKE11模型的平原城市超标准洪水调度方案研究

由于全球气候变暖和更频繁的极端降水事件,未来几年平原城市超标准洪水灾害的发生频率和强度预计将会继续增加。聊城市地处黄河下游、鲁西平原,是山东省历史上遭受洪涝灾害最多、最重的地区之一。面对可能发生的超标准洪水灾害,本文建立MIKE11河网水动力模型对其进行洪涝模拟,提前制定超标准洪水调度方案,科学利用工程与非工程工程措施在市域范围内形成联合调度模式,保障城市的防洪安全。结果表明,调度方案能够满足聊城市防御目标和保护对象的要求。超标准洪水三道防线和中心城区独立防洪圈建成后,即使遭遇超标准洪水,也可有效保护聊城市及中心城区的防洪安全。同时,调度方案考虑到聊城市未来规划建设,既解决了中心城区现状河道数量较少,调蓄能力不足问题,又布置了闸泵工程设计河道排涝出路,进一步提升了聊城市的防洪排涝能力。本文的研究结果也为我国同类平原城市洪涝调控提供了新的理论依据,具有参考意义。

基于MIKE FLOOD的深圳市大空港片区暴雨内涝模拟分析

由于气候变化以及城市化发展,引起强降雨等极端天气事件增多,导致城市内涝现象加剧,给城市交通、居民生活和基础设施造成严重影响。基于MIKE FLOOD平台,通过耦合MIKE 11、MIKE URBAN和MIKE 21三个模型,构建了暴雨内涝模型,对深圳市大空港片区内涝问题进行分析。利用2018年“山竹”台风实测暴雨条件下的实测水位、积水深度数据,对模型进行了参数率定和验证。在不同降雨情景下,内涝高风险区域主要集中位于研究区的中部区域以及河流沿岸附近。另外,根据“8·29”实测暴雨潮水位,模拟可得:大空港片区内涝点积水深度在15 cm以上的总积水面积约为7.11 hm^(2)。研究结果可为区域城市内涝防治提供科学的技术支撑。

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MIKE模型的溃坝洪水分析——以惠州抽水蓄能电站上库为例

以惠州抽水蓄能电站上库范家田水库为研究对象,运用MIKE模型与GIS技术,构建了小金河一维河网数学模型、惠城区二维水流数学模型以及一、二维耦合模型,分析了不同工况组合,评估了范家田水库下游惠城区的溃坝洪水风险,并绘制了淹没水深图、淹没历时图、到达时间图和淹没范围图,为惠州抽水蓄能电站溃坝洪水风险预报预警的决策提供了科学有力的支持。

基于MIKE的松江河梯级水库溃坝洪水风险分析

为最大程度减少溃坝造成的人员伤亡和财产损失,运用MIKE11软件对松江河流域的小山、双沟、石龙梯级水库进行溃坝洪水影响分析。通过建立梯级水库库区河道一维水动力模型,计算不同工况下各水库溃坝洪水过程,并利用MIKE21软件模拟梯级水库下游洪水演进,提取最大淹没水深、最大流速,得到梯级水库下游村屯淹没影响数据。研究成果可作为突发事件应急处置的依据,为应急决策和减灾提供技术支撑。

基于MIKE21 FM模型的迈雅河湿地公园防洪影响分析

本文介绍了迈克21(MIKE21)流体模型(FM)的基本原理,以海口市迈雅河湿地公园二维水动力计算为实例,模拟了迈雅河入海口处20年一遇设计流量组合5年一遇潮水位、5年一遇设计流量组合20年一遇潮水位两种工况下的区域水位场和流速场,进而定量分析迈雅河湿地公园建设对河道行洪的影响。

基于MIKE21的小清河感潮河段水质数值模拟研究

为改善小清河感潮河段水质状况,提高水环境污染防治能力,以小清河感潮河段为研究区,利用MIKE21模型构建水动力水质耦合模型,选择主要超标污染物COD、TN、TP,利用实测水质数据对模型进行率定、验证,并模拟了不同上游来水水质、不同污染物削减条件和不同水文期突发水污染事故共3种情况下感潮河段水质变化,结果表明:经率定、验证后的水动力水质耦合模型适用于小清河感潮河段;当上游来水为Ⅳ类水时,COD、TP基本达标,TN超标,当上游来水为Ⅴ类水时都不达标,应尽量控制上游来水水质达到Ⅳ类标准,并加强流域水体TN污染治理;削减30%的点源、面源污染能够有效减少COD、TP污染,但对TN改善效果不佳;污染水团在平水期迁移过程中对水体的影响持续时间较长、浓度较大,丰水期污染物迁移速度较快,应急处理时间较少。

基于Mike21模型的鸭绿江支流排污口水质影响分析

识别排污口尾水排放对周边水体的影响范围对防范和处理水污染事故具有重要意义。本研究采用MIKE21模型建立水动力模型,通过耦合对流扩散模型研究分析改扩建项目入河排污口设置对鸭绿江支流水质的影响程度和范围。结果表明:在最不利的水文条件下(保证率为90%最枯月),排污口正常排放时,COD浓度和氨氮浓度均满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的Ⅲ类限值标准;排污口事故排放时,排污口至下游边界约5 000 m的河段COD和氨氮浓度均超出地表水Ⅲ类限值标准。为防止水污染事故发生,在实际运行中应设置事故应急池,污水处理站无法正常处理尾水时,应将尾水存放至事故池,严禁直接排放入河。该研究成果可为鸭绿江支流水环境管理提供依据,也可为沿岸排污口设置及优化提供一定的理论指导。