堤防光纤感知系统建立与汛期应急监控

汛期堤防安全关系到人民的生命和财产安危与社会稳定,而不断提高汛期堤防应急监控水平是减轻洪涝灾害的必然途径。本文对现有堤防的相关监测技术进行了评述,在此基础上,结合作者20余年在地质与岩土工程光纤监测理论研究、技术研发和堤防监控应用实践,梳理了汛期堤防的应急光纤监控内容;介绍了基于3Ds的分布式光纤感测技术的堤防监控原理与最新进展;构建了汛期堤防应急光纤感知系统;重点介绍了汛期堤防水位、渗流、侵蚀和形变等分布式光纤监控技术,并指出了今后的研发方向和目标,以期为我国的汛期堤防应急防控提供一个新的监控思路与技术手段。

基于MIKE Flood的中小河流溃堤洪水演进数值模拟

针对水文资料缺乏的中小河流,以贵溪市罗塘河下游段为例,应用MIKE软件对河流溃堤洪水演进进行了研究。采用瞬时单位线法推求断面各频率的设计洪水,并将其作为洪水演进模型的输入;利用MIKE软件建立了贵溪市罗塘河下游段的一、二维耦合水动力模型,对该河下游段溃堤洪水演进过程进行了模拟;通过模拟分析,得到了溃口流量过程和堤防保护区洪水淹没过程。研究成果可为中小河流洪水风险分析和灾害损失评估提供技术支撑。

基于MIKE FLOOD的中小河流溃堤洪水风险分析

近年来洪水引发的中小河流堤防溃决等洪水灾害风险问题凸显,因此进行溃堤洪水风险分析对于加强中小河流的洪水管理及减少溃堤洪水带来的损失具有十分重要的意义。以江西省罗塘河为例,借助MIKE软件中的MIKE 11、MIKE 21及其耦合模块对罗塘河遭遇10a一遇及20a一遇洪水进行溃堤洪水演进模拟。然后依据灾害系统理论从洪水的危险性和易损性两方面选择淹没水深、淹没流速、淹没历时等7个指标构建溃堤洪水风险评价指标体系。最后利用GIS技术与层次分析法对罗塘河洪水风险进行了评价。结果表明:洪水危险区面积为0.19 km 2,占研究区总面积的2.18%,主要分布在地势低洼的富港地区;重灾区和中灾区面积为1.25 km 2,占研究区总面积的14.37%,主要分布在重文和蒋元乐家;安全区为研究区域内洪水没有到达并且地物覆盖价值较低的地区,包括游家店、下胡、大塘杨家和马山等处。研究成果可为中小河流防洪规划、避洪转移等提供参考依据。

堤防工程常见险情及抢险措施探析

自然灾害的频发和气候变化使堤防抢险工作面临着越来越严峻的挑战。分析了堤防渗水、管涌、流土、漏洞等常见险情及导致各类险情的原因,根据抢险工作前堵后排的思路,提出了这几种常见堤防险情的应急处理措施,探讨了抢险时的注意事项。针对某圩区堤防险情,制订了一套综合抢险方案,并采用高密度电法对该堤防出险段进行整体探查,论证抢险方案的有效性。

1938年黄泛事件中赵口掘堤点选择新探

1938年6月国民政府为阻敌西进,先后在黄河赵口和花园口河段掘开大堤,引水南泛。相比于花园口掘堤点选择的偶然,赵口则是经慎重商议后首选的掘堤地点,一定程度上体现了决策者对黄泛的态度。通过整理掘堤者的回忆资料及对赵口河段大堤、地形的复原,本文认为赵口掘堤点的选择经历了“掘堤区-掘堤河段-掘堤点”范围逐步精确的过程,军事形势、地势、民生和河道微地形是掘堤点选择的主要影响因素。

废旧盐方在盐湖防洪堤坝中的应用研究

青海盐湖西采区涩聂湖防洪工程建设是钾肥生产源头原卤采集的重要环节和关键。长期以来堤坝防渗、汛期防洪一直是困扰生产并消耗人力、物力的问题。近年来西采区工作人员一直在防洪原材料选取、施工设计、工程建设方面不断改进、不断优化,以寻求一种长期稳定、防渗防洪的堤坝施工建设方法。

溃堤洪水在有压雨水管网街区演进的试验研究

溃堤洪水在有压雨水管网街区的演进过程十分复杂,城市街区建筑物及雨水管网改变了洪水的演进规律,影响了街区排涝的水力特性。本文基于典型城市街区建立了包括房屋、人行道及雨水管网在内的概化水槽模型,测量了不同溃堤洪水在典型城市街区演进过程中的街区水深、雨水管网流量及压强,探究了不同蓄水高度、前池进口流量对街区水位波动变化及有压雨水管网下泄流量的影响。溃堤洪水在水槽侧壁、房屋的作用下形成了大面积的水跃,并且在房屋建筑物附近出现了薄层状水片,水跃区域伴随着洪水演进过程先是在人行道处发生横向的迁移合并,再是在街区道路的纵向方向上逐渐耗散直至消失,街区水位在100 s后基本稳定,从上游至下游呈“先增大、再减小”的变化趋势。溃堤洪水在街区演进过程中,不同蓄水高度对有压雨水管网的泄流量影响相较于不同前池进口流量更加显著,街区上游雨水口的峰值流量在最大蓄水高度条件约为最大前池进口流量的1.5倍。研究结合街区水位及有压雨水管网压强采用欧拉数对短管淹没出流公式的泄流系数进行了率定,修正后的理论计算值的误差由32%降低至2%,能够较好地反映出街区雨水口的泄流能力。研究成果不仅能为数学模型提供翔实的验证资料,还可为城市洪涝治理提供理论指导。

洪洼洪泛区溃堤洪水与漫溢洪水联合演进数值模拟

河道溃堤洪水与漫溢洪水是两种典型的洪水灾害,准确模拟这两类洪水的联合演进过程至关重要。为准确获取超标准洪水条件下溃堤洪水和漫溢洪水的联合演进情况,以淮河流域典型洪泛区为研究区域,结合河道形态、下垫面条件、工程调度等情况,综合确定网格大小、空间步长与时间步长等。采用MIKE11构建一维河网模型,采用MIKE21构建洪洼洪泛区二维水动力学模型,采用MIKE FLOOD构建一维、二维耦合模型,分别采用标准连接、侧向连接耦合溃堤洪水与漫溢洪水。采用2003年、2007年典型洪水过程对一维模型的参数进行率定和验证,模拟水位过程与实测水位过程拟合较好,纳什效率系数均大于0.80,水位峰值模拟值与实测值偏差小于5%,构建的模型能够同时模拟溃堤、漫溢洪水演进过程。在100 a一遇、300 a一遇超标准洪水与不同防洪薄弱堤段组合情景条件下,开展典型溃堤、漫溢场景的洪水联合演进过程模拟。模拟结果表明,100 a一遇、300 a一遇超标准洪水淹没范围分别为121.50 km^(2)、149.87 km^(2),平均最大淹没水深分别为2.33 m、2.90 m,洪水演进及淹没情况符合区域地形地物等实际情况。研究成果可为区域洪水预案编制、灾害预警、决策制定、避洪转移等提供依据,也可为同类型研究工作提供借鉴。

临海工程项目防洪水位研究

临海工程项目的防洪安全受洪水及海潮影响,为确定盘锦某精细化工及原料工程项目的风险源及防洪(潮)水位,需要综合分析现状及规划工况条件下辽河、大辽河及辽东湾海潮对工程项目的影响,并采用适当的洪水及潮流数学模型分别进行计算。经分析,确定采用MIKE FLOOD一二维耦合溃堤数学模型,分析大辽河洪水对工程项目的影响;采用MIKE21 FM二维潮流数学模型,分析辽东湾海潮对工程项目的影响。计算结果表明,现状工况条件下工程区主要风险源来自海潮,规划工况条件下工程区主要风险源来自大辽河洪水,工程建设需要综合考虑洪水及海潮的影响。文中采用的计算方法和结论可为类似工程项目的防洪(潮)水位确定及报告编制提供依据。

莆田市木兰溪玉湖新城段滨水空间景观设计探析

滨水空间是承载着人们生活和社交活动的场所。当前,许多地区通过滨水复兴,恢复临水区域公共活力,提升城市的品质。为此,以莆田市木兰溪玉湖新城段堤岸生态修复提升工程为例,通过调查分析现状以及剖析现状场地问题,探讨防洪滨水空间的景观设计要素。通过设计原则的制定、堤岸的整治策略、堤岸景观空间的打造、建筑物构筑物的地域性文化融入等多方面对防洪滨水空间进行探究,使得防洪防汛由功能化转向景观化,营造功能景观为一体的现代滨水体验空间。

Mike flood在五泄江漫堤洪水演进模拟中的应用

以五泄江及其防洪保护区为研究对象,利用Mike flood软件构建侧向连接的一二维动态耦合水动力模型。详细叙述河网及防洪保护区概化、水工建筑物设置、模型参数选取。模拟超标准洪水下,漫堤洪水在防洪保护区的演进情况,得到具体的洪水到达时间、淹没范围、淹没水深等信息。研究成果可为五泄江的洪水风险分析、防洪调度、避灾转移等提供技术支持。

抗御海河“23·7”流域性特大洪水的实践启示和检视思考

2023年“七下八上”期间,华北等地出现极端降雨过程,海河发生流域性特大洪水。深入分析雨情汛情特点,复盘总结洪水防御过程,系统梳理抗御本轮洪水的主要经验启示,针对监测预报、防洪工程体系、蓄滞洪区建设管理、水工程联合调度等方面检视出的问题,提出了加快提升海河流域水旱灾害防御能力的对策思路。

新型堵口装置抛投过程中纵向漂距的数值模拟及试验

介绍了一种新型装配式快速堵口装置,其可用于形成临时坝体结构来解决堤坝决口的封堵问题。受水流的影响,堵口装置在抛投过程中会沿纵向移动一定的距离,这将对堵口装置的排列及形成稳定的坝体结构产生不利影响。对此,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)建立了堵口装置下落过程的三维数值计算模型,并通过模型试验对其合理性和有效性进行了验证。然后,研究了水深、流速、装置质量等因素对堵口装置纵向漂距的影响。数值计算和模型试验结果表明:堵口装置的纵向漂距随流速、水深增大非线性增大,随质量增加非线性减小;当处于同一入水深度时,堵口装置在浅水条件下的水平位移较深水条件下的更大。

东江干流治理工程河源市城区防洪工程思路分析

河源市区堤防现状设防标准普遍较低,由于市区两岸堤防已建成,城市发展格局基本已定,且受到城市建设用地的限制,城区防洪工程达标建设存在一定难度。鉴于河源市城区的实际情况,该文提出几种治理措施,分析论证对河源市城区防洪水位降低的作用及可行性,并根据河源市城区各段防洪堤特点,针对推荐的防洪措施,分段设计实施方案。

洞庭湖和鄱阳湖湖区洲滩民垸管理对策研究

洞庭湖和鄱阳湖是长江中下游调蓄洪水的重要场所,湖区内拥有数量众多的洲滩民垸。作为一种特殊的行蓄洪空间,协调洲滩民垸行蓄洪与民生保障之间的矛盾,始终是管理部门面临的一大难题。通过对两湖地区洲滩民垸管理、防洪治理及运用等现状梳理,从基层管理、管理体系、经济发展、防洪安全、圩堤维养等角度分析了两湖地区洲滩民垸管理运用存在的具体问题,并就加强两湖地区洲滩民垸管理提出相关建议。

潖江蓄滞洪区总体布置与堤线选择探讨

潖江蓄滞洪区是西、北江中下游防洪工程体系的重要组成部分。由于蓄滞洪区的布置受堤防、地形条件、征地移民、堤身建筑物等众多因素影响,因此其总体布置难度较高。对此,通过阐述潖江蓄滞洪区建设与管理工程的总体布置,着重探讨蓄滞洪区建设布置的过程和要点,提出蓄滞洪区堤线选择与布置方法,以期为类似工程提供借鉴与参考。

西江干流桂平市大湾河段治理工程防洪堤轴线比选

介绍了广西西江干流桂平市大湾河段治理工程防洪堤轴线选择的决策过程。从工程布置、工程投资、方案实施难度、工程效益、工程与当地景观的协调程度等方面进行综合比选,选定了各段堤线的推荐方案。工程目前已接近完工,实现了设计预期。

基于水动力耦合模型的洪水影响分析

洪涝灾害是发生频率高、危害范围广、对国民经济影响最为严重乃至威胁人类生存的自然灾害之一。洪水的产生、汇集和演进是一项复杂的时空变换过程,如何快速理解并直观显示洪水活动及其影响,更好地为城市布局及工业园区规划提供科学决策尤为重要。该文以水文学原理为基础,结合洪水特征及其影响因素建立水动力学耦合模型,进行洪水分析计算,提出不同场景下的洪水时空分布与动态演进历程,对提升洪水预测预警、灾害区划精度、应急救灾管理及风险防控具有重要指导意义。以沭河流域洪水为例,结合洪水调度过程,分析城市工业园区所受的洪水风险及其影响,为规划选址提供科学决策依据。

江西丰城市“2023.5”溃堤洪水险情反演与溃坝险情模拟分析

2023年5月,受强降雨影响,江西丰城市清丰堤与牛坑水库发生不同程度的险情,造成了一定程度的洪灾损失。在收集此次险情相关数据基础上,利用水动力学法和遥感监测方法反演模拟了溃堤淹没范围,利用水力学经验公式法计算分析了牛坑水库溃坝险情,并进行了现场实地复核。结果表明,此次模拟的溃堤及溃坝淹没范围与实际情况较为吻合。研究成果可为受灾区域的灾后快速评估和防洪应急抢险决策提供技术参考。

基于洪水演进模拟的溃堤洪灾损失评估

由于堤防内经济快速发展与防洪管理水平不相符等问题,超标准洪水容易诱发溃堤灾害,这些均会造成严重的生命财产、经济和生态环境损失。以鄱阳湖区某重点堤防为例,提出基于水动力学的溃堤洪水演进模拟方法,提出方法采用MIKE 21软件进行溃堤洪水演进分析,根据土地利用类型不同合理确定下垫面糙率值。同时,基于Python平台建立了一种具有明确物理意义的生命、经济和环境损失定量评估模型。研究成果可为洪水保护区洪水灾害预警及风险管控提供参考。