数字孪生流域预演场景研究与运用——以嫩江干流为例

为加强数字孪生演练场景真实化,助力决策精准化,依托数字孪生流域建设思路,搭建数字孪生业务应用平台。分析孪生平台整体架构与关键技术,构建具备预报、预警、预演、预案功能的防洪“四预”全景可视化平台。以嫩江干流为例,分析数字孪生建设实际需求,以尼尔基水库防洪调度为预演场景,分析尼尔基水库上游与下游嫩江干流之间的淹没损失关系,得出最优调度防御安排及建议。结果表明:通过全景可视化平台进行场景演练,可呈现河道演进真实情况,保障河道行洪安全,避免淹没损失,为防洪安全决策提供科学支撑。

基于改进年内展布法的河道基本生态需水过程分析研究

为科学分析计算河流生态水文过程对径流的年内动态需求,以河南省淮河干流大坡岭站、息县站、淮滨站等3个水文断面为研究对象,基于各站1956~2016年天然月均流量数据,运用改进的年内展布法计算生态流量过程,并与原年内展布法、Q p法、近10年最枯月平均流量法、Tennant法及最小月均径流量年内过程进行综合对比分析。结果表明,淮河干流河南段从大坡岭站到息县站、淮滨站基本生态流量依次增大,各水文断面一般用水期基本生态需水量在多年年均径流量占比达10.5%~11.8%,鱼类产卵育幼期占比达24.9%~30.0%。改进的年内展布法分析结果不仅继承了原方法较好反映天然径流的年内丰枯变化规律,又可以削弱极端水文事件的影响,提高了河道基本生态需水要求的生态功能目标的满足程度,适用于分析计算季节性明显河道基本生态需水量。该计算成果客观合理,对于科学确定河道内生态需水过程具有借鉴意义。

基于MikeFlood的行洪区调度运用研究

行蓄洪区承担着分泄洪水,保护堤防的重任,历年以来行蓄洪区的科学调度运用都是困扰着水利部门的一大难题。本文以《淮河干流行蓄洪区调整规划》实施后的正阳关至峡山口河段为研究对象,利用DHI MIKE系列软件建立规划河道的一、二维耦合水动力学模型。设置行洪区闸门不同开启次序,及该段行洪区开启时间和启用次序组合的不同调度运用工况,分析不同工况下行洪区行洪效果对淮河干流影响效果。结果表明:对于正峡河段,先开启董峰湖行洪区,且适当的延后行洪区的开启时间和退洪闸的开启时间,更有利于发挥行洪效果。本文研究内容可为行洪区调度运用提供参考。

吉林省饮马河干流洪水出路安排研究

通过对饮马河防洪工程体系中堤防、水库等防洪工程的现状和存在的问题进行分析,根据饮马河干流主要控制站实测资料、水位流量关系等,对饮马河干流各控制断面设计洪水进行计算,对饮马河干流防洪区划和防洪标准进行分析研究,对河道过洪能力和防洪水库拦蓄容量进行分析,确定饮马河干流防洪保护区防洪任务由饮马河干流堤防、石头口门水库共同承担,并利用洪水分析数学模型,分别确定分滞蓄容量需求以及目标洪水与超标准洪水处置对策和洪量安排方案。

淮河干流浮山至洪泽湖出口段水动力数学模型研究

淮河干流浮山至洪泽湖段河道呈倒比降,入湖河段河道分汊,湖区支流入汇众多,流态复杂。本文针对该河段的特点,建立了淮河干流浮山至洪泽湖出口段一、二维耦合洪水演进数学模型,模拟了2003、2007年本段洪水演进的过程。结果表明计算值与实测值吻合较好,模型计算精度较高,可为浮山以下河道不同治理方案的研究提供分析计算平台。

淮河干流正阳关至吴家渡段水动力数学模型及应用

为了研究淮河干流正阳关至吴家渡段河道泄流能力、河道整治工程方案及洪水调度方式等,针对河段的特点,建立了该段河道水动力数学模型,模拟了2005年和2007年洪水过程。验证计算结果表明,模型计算精度较高,可为正阳关至吴家渡段河道综合治理和行洪区优化调度等研究提供计算平台。利用该模型分析了荆山湖行洪区在2007年洪水过程中的运用效果,计算结果表明,荆山湖行洪区运用可以降低田家庵站的水位,加快了所在河段洪水汇流速度。

淮河中游河道近期演变分析

根据河道实测资料分析了淮河中游河道的冲淤演变情况。结果表明,淮河中游各河段的冲淤特点不尽相同,主槽和滩地的冲淤规律也不相同,河道发生的变化与淮河中游的水沙条件密切相关。河段输沙总差值与断面法计算的冲淤量比较分析显示,近期人工采砂导致的河床变形远大于淮河中游的自然演变。河道冲刷扩大将有利于增加河道泄量,但无序采砂也将给河道稳定带来不利影响。

塔里木河干流上游洪水演进规律分析与数值模拟

塔里木河流域的水文特性在过去几十年内发生了深刻变化,源流的年径流总体增加,而干流发生量级洪水的频次与洪峰流量也有显著增长,干流防洪压力不断增长。通过从洪水传播时间、削峰率、耗水率三个方面对塔里木河干流上游(肖夹克—英巴扎)分河段展开系统分析,揭示了干流上游洪水传播的一般规律;在此基础上构建了一维水沙演进的数学模型,模型通过2010年洪水验证后,模拟了2017年干流洪水演进过程,模拟结果精度较高,显示了该数学模型的合理性和广阔的应用前景。研究成果不但从科学上揭示了中亚代表性内陆多沙河流的洪水特性,对于塔里木河干流的防洪管理与洪水资源化利用也有重要意义。

黑龙江干流洪水背景下中俄水情交流的影响因素分析

作为中俄界河的黑龙江在历史上曾经发生过多次洪水，中俄两国也逐渐意识到水情交流的必要性。中俄两国在黑龙江干流洪水背景下进行水情交流的过程中必然会受到各种影响因素的制约，因此对其进行分析尤为必要。首先将各项影响因素识别为交流信息因素、交流意愿因素和交流细节因素，并以2013年黑龙江干流洪水背景下的中俄水情交流为例对各项影响因素依次进行分析。在交流信息因素方面，中俄两国相互通报各自14个测站的水情信息。在交流意愿因素方面，中俄两国从国际法的角度入手，以双方各自与双方之间的法律法规为依据开展水情交流。在交流细节因素方面，中俄两国通过网络、遥感等多种形式交流地理、灾情等不同内容的水情信息。最后对中俄两国实现水情交流信息机制进行探讨，并提出建议。

海河干流汛期动态水环境容量计算研究

海河干流是一个典型的平原缓滞流型河道,水体自净能力低,且汛期大量污染物随降雨径流汇入,水污染问题严重。水环境容量的计算是实施污染控制的基础,对水环境质量管理方案的制订具有重要意义。在汛期,海河干流受降雨径流和闸门控制等因素的多重影响,其水位、流量、水质等要素随时间变化十分复杂。为此,提出基于水动力水质模型的河流动态水环境容量计算方法,计算了海河干流4个控制单元汛期COD、TN、TP的水环境容量。结果表明:海河干流水体污染严重,各控制单元现状条件下TN及TP几乎没有可利用的水环境容量。在此基础上,对天津市中心城区及环城四区选取透水铺装、下凹绿地、绿色屋顶和生物滞留设施等4种措施进行低影响开发改造,并在SWMM模型中模拟改造效果。改造后,研究区域内COD、TN、TP入河量的削减率分别达到39.5%,35.7%,35.9%,且各个控制单元汛期水环境容量均有明显提高。研究结果可为海河干流水环境质量管理提供依据,为缓解降雨径流污染、改善水环境质量提供技术支撑。

淮河干流峡山口至蚌埠段行洪区调整与河道整治研究

淮河干流峡山口至蚌埠段河势复杂,泄流能力不足,规划整治工程方案多。本文针对该段行洪区调整与河道整治方案,分析了河道基本特性,开展了河工模型试验研究和二维水动力数值计算。模型采用2003、2005、2007年实测洪水资料进行率定与验证,具有较高精度,可以为河道整治提供研究手段。利用模型对河道不同整治方案进行了效果对比分析,对行洪区调度方案进行了优化,并指出需要治理的局部阻水河段。

基于遥感影像的黄河洪灾监测系统模型

基于多光谱遥感图像,提出了一种集河道主溜线自动检测、河势演变分析、洪水漫滩检测与分析评估功能于一体的黄河洪灾监测系统模型。论文首先对基于遥感图像的主溜线检测、河势演变检测、洪水漫滩检测原理与算法进行了详细描述;然后,利用遥感多光谱图像对所提出的检测算法进行了实验验证,最后对实验结果和系统模型进行了总结和分析。实验结果表明,本文提出的黄河洪灾监测模型具有重要的实用价值。

人工采砂对蚌浮段河床演变的影响分析

2000年以后,由于建筑行业对河沙的巨大需求,淮河采砂船只急剧增多,滥采乱挖已给河道防洪和航道安全带来严重隐患.本文以蚌埠—浮山河段为例,基于2001年、2008年水下断面测量资料,初步分析人工采砂对河段断面形态和纵剖面变化的影响,并计算了河段的冲淤量.结果表明,人工采沙是河道下切的重要原因,河道最深处下切15m,吴家渡—浮山间人工采砂4719×104m3,相当于该河段输沙总差值的5.3倍,局部河段边坡从1∶5左右变成不足1∶2,给防洪安全带来隐患.同时,河道采砂造成水流流态变化,船只拥挤,给航道安全带来不利影响.

黄河干支流洪水冲刷初步研究

本文在对高含沙洪水冲刷规律探讨的基础上 ,进一步对黄河干支流洪水冲刷河床的力学机理进行了分析 ,建立了非恒定水流冲刷深度与来水来沙与河道边界条件的关系 ,并用黄河干支流资料进行了讨论与验证。该公式为无量纲形式 ,考虑因素简单 ,计算方便 ,适用于所讨论区域的低含沙与高含沙洪水主槽的冲刷问题 ,可以估算洪水时主槽的最大冲刷深度。

黑河干流洪水预报模型研究

黑河干流上游区水文站点稀少 ,区间部分支流洪水过程无法控制 ,中游区河流沿程大量引水灌溉、取水口甚多用水量无法获得 ,使得以水量平衡原理为基础的洪水演算方法难以应用。针对上述情况 ,笔者应用系统水文模型理论并对其进行了改进。通过引入系统存贮变量 ,建立了一个新的黑河干流洪水预报模型—河道洪水演算模型。经 1996年 ,1998年两次特大洪水试报检验 ,结果表明该模型的预报精度较高 ,对黑河干流防洪减灾、水利工程科学管理以及水资源优化配置具有重要的作用。

东江干流与支流河涌洪水遭遇的统计分析研究

本文采用长序列历史水文资料,对东江干流博罗水文站年最大、特征洪水流量与支流望江沥河涌最大24h降雨进行统计分析,研究东江干流与支流河涌洪水遭遇组合。研究成果可为望江沥流域防洪排涝设计和风险管理提供技术支撑,同时可为其他流域干支流洪水遭遇分析提供借鉴。

西线南水北调对黄河中游北干流开发利用的影响

分析了黄河中游北干流的自然条件和开发运用现状 ,展望了西线南水北调实施后黄河中游北干流 6个梯级枢纽的开发利用前景 ,提出以梯级联调为主综合利用北干流水利资源的具体措施。

内蒙古西柳沟入河口流路变迁分析

在内蒙古西柳沟入汇口河段,河口位置逐年向南退缩,50余年约南移455 m,向上游摆动约266 m。从来水来沙情况看,干支流高含沙洪水相互作用,是导致汇流区干流淤堵的重要影响因素,尤其是西柳沟遇到高含沙洪水时,干流入汇区出现高水位;同时,西柳沟流域复杂的地质地貌地形条件和干流洪水泥沙相互作用的结果,不利于西柳沟水沙顺利入汇黄河干流,产生大量泥沙淤积,在干支汇流区附近形成沙坝。针对西柳沟汇流区淤堵所形成的危害,需采取工程措施、上游水库调控和建立洪水水文预报预警系统,以应对因西柳沟洪水泥沙所产生的灾害。

长江干流沙市水文站汛期流量变化趋势分析

基于线性倾向回归趋势分析方法,对长江干流段沙市站1991~2017年汛期实测流量资料进行趋势分析。结果表明:1991~2017年间,沙市水文站汛期日最小流量呈上升趋势,日平均流量与日最大流量呈下降趋势;2003年三峡工程运行后,沙市水文站汛期的日平均流量比运行前减少了2046 m3/s,减少率为10.77%。