基于DEM的水库下游洪水淹没演进过程研究

水库作为重要的水利工程在防洪减灾中发挥着重要作用,同时关系到下游广大人民的生命财产安全和经济可持续发展。为此,提出一种基于DEM的水库下游洪水淹没演进过程分析方法,并将其应用于周公宅水库下游区域洪水淹没演进过程研究中。结果表明,该方法能提高洪水淹没演进过程的分析效率,可实现水库下游洪水淹没演进过程模拟,且模拟结果符合山区河道的洪水淹没演进规律,可为水库洪水防御预案制定、下游洪水风险预警发布、避险转移工作开展提供数据参考和技术支撑。

通用型水库洪水全过程预演仿真模型构建技术

水库洪水全过程预演仿真模拟是水利工程防灾减灾领域的重要研究方向,模型是支撑预演仿真模拟的核心,也是构建现代化水库运行管理矩阵重要的支撑技术。从水库洪水灾害链演化过程出发,围绕上游洪水形成过程、库坝区洪水控制过程以及下游洪水演进过程三个阶段,从水库上游的水文产汇流模拟,坝址区域的水库洪水调度模拟、大坝安全性态综合模拟、溃坝过程模拟,以及水库下游的洪水演进模拟、致灾后果分析等角度出发,探讨了各环节的研究近况,梳理了当前各环节模型构建的主要技术和存在问题。围绕当前构建现代化水库运行管理矩阵中对洪水预演仿真模型的需求和建设现状,总结分析了目前平台模型构建运用过程中存在的模型整体性规划不足、缺乏模型和模拟标准、各模型衔接困难等问题。结合工程实践,从加强顶层设计、统一建设标准、模型计算微服务部署等方面提出平台模型构建建议,并对下一步研究进行了展望。

基于科学知识图谱的洪水预报研究演化分析

为进一步分析我国洪水预报领域研究演化进程,辨识领域知识结构框架,以中国知网洪水预报核心期刊文献数据为研究对象,利用Citespace及VOSviewer软件绘制科学知识图谱,对文献发文量、研究机构、研究者、文献关键词进行统计分析。结果表明:洪水预报研究经过多年发展,研究机构形成多强共存、以强带弱的良好局面,不同研究团队间交流学习日益深入,文献关键词演进历程表明领域研究重点逐渐向资料缺乏的中小河流汇聚;并利用精细化模型实现洪水全过程模拟,能有效增加洪水预报精度,降低洪水灾害发生风险,为后续相关研究提供借鉴与参考。

清远抽水蓄能电站溃坝洪水演进及影响分析

为研究清远抽水蓄能电站溃坝对下游梯级水库和防洪保护区的影响,利用MIKEFLOOD构建一二维耦合模型对溃坝洪水演进进行模拟。研究共设置12种工况,分析不同因素对溃坝后洪水流量、淹没范围、淹没水深等演进过程的影响。结果显示,溃决形式(溃口宽度)及溃决水位、溃决历时都是影响溃坝洪水的重要因素,且梯级电站溃坝后对于距离较近且地势较低的楼心村、大楼村影响最为显著,应采取相应预防措施。

基于动力过程的冰湖溃决洪水侵蚀演化特征研究

冰湖溃决洪水具有范围广、持续时间长、危害大并经常伴随有泥石流发生等特点。目前针对冰湖溃决洪水动力演化特征的定量研究相对匮乏。为此,对次仁玛错冰湖溃决洪水灾害演化特征进行研究,以实地调查及多期遥感影像为基础,并采用泥沙输移模型和水动力模型耦合方法揭示冰湖溃决洪水侵蚀演化特征。模型基于精度为12.5 m的数字高程(DEM)地形数据,模拟反演1981年次仁玛错冰湖溃决洪水动力演化过程,与实测结果进行对比,验证模型的适用性和可行性,并对冰湖再次溃决进行预测分析,定量评价冰湖溃决洪水在演进过程中流深、流速、侵蚀和沉积特征。溃决洪水在演进过程中对章藏布支沟冰碛物及下游沟岸松散坡积物进行冲刷侵蚀,高含沙洪水逐渐演化为稀性泥石流,在707滑坡处流深8~10 m,最大流速13.7 m·s^(-1),侵蚀深度8~9 m。稀性泥石流在主沟沉积形成堰塞坝,坝高9~11 m,短暂堵塞波曲河。稀性泥石流对樟木口岸下游滑坡群坡脚进行冲刷侧蚀,侵蚀深度约10~13 m,易引发大规模次生灾害,稀性泥石流到达水电站处,淤埋水电站进水口,导致水电站失效。整体来看,溃决洪水在演进过程中,洪水对上游沟床及沟岸进行强烈的侵蚀夹带,洪峰流量增强,在中游,稀性泥石流对沟岸进行侧蚀,在沟道狭窄处流速增大,下切侵蚀增强,在沟道宽阔处,流速降低,固体物质沉积,整体达到冲淤平衡,洪峰流量随距离逐渐衰减,至下游,沟道地形开阔,流速放缓,稀性泥石流逐渐沉积,同时对沟道两岸进行侧蚀,整体为沉积。模型可以良好地揭示冰湖溃决洪水灾害侵蚀演化动力特征。

Three-dimensional virtual representation for the whole process of dam-break floods from a geospatial storytelling perspective

The objective of disaster scenes is to share location-based risk information to a large audience in an effective and intuitive way.However,current studies on three-dimensional(3D)representation for dam-break floods have the following limitations:(1)they are lacking a reasonable logic to organize the whole process of dam-break floods,(2)they present information in a way that cannot be easily understood by laypersons.Geospatial storytelling helps to create exciting experiences and to explain complex relationships of geospatial phenomena.This article proposes a three-dimensional virtual representation method for the whole process of dam-break floods from a geospatial storytelling perspective.The creation of a storyline and a storytelling-oriented representation of dam-break floods are discussed in detail.Finally,a prototype system based on WebGL is developed to conduct an experiment analysis.The results of the experiment show that the proposed method can effectively support 3D representation of the spatiotemporal process of dam-break floods.Furthermore,the statistical results indicate that the storytelling is useful for assisting participants in understanding the occurrence and development of dam-break floods,and is applicable to the popularization of disaster science for the general public.

河宽渐变水流运动对河床冲淤特性影响的数值分析

天然河道受水沙条件、堤防工程等因素的影响,其平面形态常呈现河道展宽与缩窄的特征。以宽窄渐变河段的洪水过程与典型断面冲淤变化特性为基础,利用数值模型探讨了河宽渐变对水流运动特性的影响,并进一步分析了局部区域冲淤的水动力机理。分析结果表明:不同的洪水过程峰量大小及历时特征,将显著影响其涨退水强度;不对称的河道展宽与缩窄将改变断面流速峰值的分布;河床断面的冲淤特性取决于洪水过程的流速变化与床沙临界起动流速的大小。

冰碛湖溃决型泥石流演化过程试验研究

[目的]分析冰湖溃决型泥石流演化过程中运动参数的变化特征,为冰湖溃决型泥石流的防治提供理论依据。[方法]采用水槽试验,探讨冰碛湖溃决型泥石流形成和演化过程。[结果]冰碛湖溃决泥石流属于典型的水力类泥石流;根据水沙两相流容重的变化,冰碛湖溃决型洪水演化为泥石流的过程可以概括为挟沙水流—泥石流—挟沙水流的演变,相对应的泥石流的粒径从粉砂到砾石,再到粉沙的变化过程;泥石流容重越大,一次泥石流过程中颗粒粒径越粗。从不同组次的试验结果来看,冰碛湖溃决泥石流粒径与其容重也存在正相关关系。[结论]泥石流的运动和演化过程本质上取决于冰碛湖溃决型洪水功率和沟床堆积物的粒径特征。

英国洪水风险图编制应用及对我国的借鉴

英国洪水风险图编制技术已经非常成熟,编制成果被成功应用于防汛应急、国土规划、洪水保险等,并且通过立法、持续编写和更新规划、标准、政策等,保证了洪水风险图编制和应用的良性循环发展。介绍了英国洪水风险图的演变过程、编制类型、内容和应用以及推进洪水风险图编制与应用的政策、法规和规划等,分析了我国在洪水风险图编制和应用过程中存在的问题,借鉴英国的发展经验,针对性地提出了我国洪水风险图的解决措施和发展方向,为完善和推动我国洪水风险图的编制和应用工作提供参考。

基于一维二维耦合模型的衢州城市洪涝演进分析

为准确模拟城市洪涝演进,建立一维河网和二维水深平均浅水模型.采用Preissmann隐式差分格式离散圣维南方程,并用三级联解法求解一维河网水系;采用四边形和三角形混合的非结构网格有限体积法离散二维浅水方程,并用Roe格式的近似黎曼解法求解界面通量.模型采用衢州市2011年的实测洪涝淹没事件进行验证,验证结果显示模型具有较好的模拟效果.用该模型模拟4种不同重现期降雨量下的衢州市城区淹没情况,结果显示城区极端淹没深度超过3m,但超过95%区域淹没深度小于0.5m.此外,不同深度的淹没区域演进过程在同一降雨条件下呈现不同趋势.该模型能运用于具有复杂地形的沿江河城市洪涝数值模拟,亦能为城市防洪减灾研究和城市防洪规划提供精确数据.

广西驮英水库施工围堰溃坝洪水分析

以驮英水库施工围堰溃坝洪水分析为例,结合水库施工方案拟定不同溃坝计算工况,推求施工围堰遭遇超标准洪水漫顶造成围堰溃决后溃坝最大流量、溃坝洪水向下游演进过程,分析溃坝洪水对下游的淹没影响,为编制水库施工期安全度汛应急预案提供技术参考,为水库工程施工及下游防洪安全提供保障。

大新水库不同溃坝高度的洪水演进过程模拟研究

受坝体老化和极端天气影响,大新水库存在溃坝风险。基于MIKE11软件建立大新水库溃坝洪水演进过程的一维数值模型,模拟计算了溃坝高度分别为10 m、20 m和30 m时大新水库溃坝洪水的演进过程,通过设置6个典型断面进行模拟计算与分析,并结合GIS技术实现了溃坝洪水淹没区域的二维可视化,对溃坝洪水造成的生命损失和经济损失进行了定量评估。结果表明:溃坝高度越大,洪水流量、峰值水位和淹没面积越大,洪水在同一断面上的滞留时间越短,最大水深的变化规律由于受地形的影响与洪水流量和峰值水位的变化规律有所不同。根据模拟结果和洪水淹没范围图,提出了溃坝时沿岸居民的撤离方案,可为大新水库溃坝洪水灾害的预防和应急预案的制定提供理论依据和数据支持。

梯级橡胶坝塌坝调度及泄流特性数值研究

利用MIKE21软件建立了考虑橡胶坝塌坝过程及区间汇流的兰村至汾河二坝段河道二维水动力模型。首先根据物理模型试验成果和恒定流水面线模拟进行了参数率定,并通过实测洪水过程和橡胶坝塌坝过程的模拟对所建模型进行验证,水位和流量吻合良好,说明所构建模型能较好地反映橡胶坝的塌坝过程。而后根据工程实际及度汛原则,针对7座橡胶坝不完全塌坝的4种组合方案进行了小频率洪水演进模拟,结果表明:洪水以波的形式传播,洪峰逐渐坦化,当发生20%频率洪水时,洪峰到达城区1号坝需要3 h,此时洪峰流量1 381 m3/s;行洪过程中,蓄水渠的流量分配与1号橡胶坝塌坝高度呈正相关关系;1号坝与5号坝处为浑水渠和蓄水渠之间中隔堤的始端与末端,会发生局部绕流现象,当洪水流量较小时,该现象愈加明显;方案B能够兼顾行洪和蓄水要求,为最优方案,相应各橡胶坝塌坝高度为:1.1、1.1、1.1、1.1、1.8、1.8、2 m。研究成果对较低频率洪水橡胶坝调度规则的制定有参考价值。

汾河兰村—义棠段洪水演进过程模拟与不同保护目标下生态需水量分析

针对汾河中下游河道特点,基于水流连续方程及运动方程,建立了一维洪水演进模型,利用该水力学模型对汾河兰村—义棠段洪水进行了数值模拟,并结合生态指标,分析了该河段生态需水量。结果表明,流量过程计算值与实测值吻合较好,以河道不断流为生态流量指标,获得汾河河道不断流的生态需水量为5 m3/s,对汾河水库生态调度和河道治理有一定的参考价值。

水库溃坝洪水与洪水演进过程分析计算

以孝义市梁家垣水库作为研究对象,参考《山西省水文手册》公式计算溃坝洪水,应用经验公式结合谷歌地图计算溃坝洪水向下游演进过程和溃坝洪水淹没范围,以确保水库下游地区的经济建设和人民生命财产安全。

水库溃坝模拟计算与洪水演进过程分析

应用《山西省水文手册》公式和经验公式对孝义市东安生水库溃坝洪水及其向下游演进过程进行了分析,达到了帮助人们了解小概率事件发生后相关地区受灾状况及洪水发展动态趋势的效果,并能够提前建立疏散方法及预警机制,将水库溃坝带来的损失降至最低,进而有效的保障水库下游人民的生命财产安全。

基于HEC-RAS的百花滩水电站溃坝洪水演进过程及影响分析

水库一旦遭到破坏,将给人民生活和国家地区经济建设带来巨大的损害。利用Google地球和ArcGIS提取百花滩电站上下游地形信息,基于枢纽1∶1000地形图采用HEC-RAS建立河道数值分析模型,计算分析了9种溃坝方案下溃坝洪水在下游的演进过程和影响范围,明确了沿线淹没范围和转移路线。结果表明,溃口流量取决于溃口宽度,溃坝洪水在行进过程中,随着入库洪水的持续,下游各断面洪峰流量略有下降,但幅度较小;入库洪水越大,下游各断面峰现时间越早;下游郭余社、史华村、菜园子、安宁村峰会产生一定范围的淹没。分析结果为电站安全运行和防洪应急管理提供科学依据,也可为类似闸坝工程溃坝分析提供参考。