基于GIS的水库洪水风险图编制

利用水文学方法、水库溃坝洪水计算模型及二维水力学数学模型分别对水库库区洪水风险和水库溃坝洪水风险进行分析,利用Microsoft Visual Basic 6.0对ArcGIS进行二次开发,将风险信息按照一定的方式自动显示在地图上,从而实现了水库洪水风险图的自动编制,并将该方法应用于江苏省石梁河水库洪水风险图的编制.应用结果表明,通过该方法编制的水库洪水风险图可以为当地防汛部门制订科学合理的防洪调度方案和抗洪救灾措施提供科学依据和技术支撑.     

泉水水库溃坝洪水模拟计算

用部分溃坝的波流与堰流相交简化法模拟溃坝最大流量；用Preissmann四点偏心隐式差分对Saint-Venant方程组进行离散，Newton-Raphson方法迭代求解并推求出溃坝洪水演进过程，模拟结果大体上能反映实际情况，成果可为泉水水库及下游防洪调度提供依据。     

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：(1)100年一遇洪水淹没总面积为274.581 km2,危险水深占全部水深93%,河道最高流速可达到14.34 m/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.     

浅水方程大规模并行计算模拟城市洪水演进

基于有限体积法建立求解溃坝水流运动的数学模型,利用Riemann问题求解Godunov格式计算通量,通过空间分块划分的大规模并行计算来加速运算,实现了城市洪水演进的精细数值模拟.数值模拟结果表明,建筑物在溃坝波波前到达初期所受水流荷载最大;受上游建筑物消波、蔽护作用,溃口下游建筑物所受荷载随至溃口的距离的增大而减小,建筑物的存在使得溃坝波在城区传播速度减慢.并行测试表明,缓冲模式比非缓冲模式更适用于浅水方程大规模并行求解.目前大规模并行计算能够实现对面积达400,km2的城区洪水演进进行实时仿真模拟,为滨河、滨海城市在受到溃坝、海啸等洪水威胁时的快速决策和应急疏散提供科学依据.     

一维溃坝涌波的特征线-激波装配法

基于特征线上的相容方程和激波点处的间断条件,构造了一维溃坝涌波的一种拟合计算的显格式,并进行了一维矩形断面水坝瞬间全溃洪水波演进的数值模拟.数值模拟结果与理论解的比较表明,这种方法精度高,很好地模拟了溃坝涌波和展示了溃坝波的运动特性,是研究溃坝涌波一种高精度的数值模拟方法.     

一维溃坝洪水波的数值模拟-时空守恒法

应用改进的时空守恒法对一维溃坝洪水波进行了数值模拟,从计算结果与分析解比较可知,该法能够很好地模拟溃坝洪水波,甚至对于下游为干河的情况,依然能得到满意的结果.而且,此方法精度高,有较强的溃坝涌波捕捉能力,可展示溃坝波的运动特性,为溃坝引起的灾害预测和分析及防灾减灾提供一种有效的数值模拟.     

溃坝洪水演进影响因素分析

溃坝洪水往往会对下游人民财产安全造成巨大影响.基于二维浅水方程数学模型,采用两步Taylor-Galerkin有限元方法进行离散,分析溃坝洪水在演进过程中对下游河道的影响因素,结果表明:库容面积、水深比、溃口宽度等因素均对溃坝洪水的水位、传播速度及流量产生影响.库容面积越小,洪峰达到的最高水位值越大;水深比越大,水流流速越大;溃口宽度越大,洪水水位越高,洪峰流量越大.该分析规律为水库大坝安全多因素风险分析提供了参考,为防洪减灾、灾害评估和人民财产安全保护提供了依据.     

基于NASA—VOF模型的二维溃坝水流冲击丁坝流场模拟

建立了一种基于VOF自由面追踪方法的NASA-VOF数值模型,并运用该模型模拟溃坝水流的演进过程,将数值模拟结果与实验结果进行比较,结果表明NASA—VOF数值模型可良好地实现二维溃坝水流自由面的追踪．之后运用NASA—VOF模型数值模拟二维溃坝水流冲击丁坝流场,并与实验结果进行比较,结果表明NASA-VOF模型可较为精确地模拟二维溃坝水流冲击丁坝流场的演化过程．     

溃坝洪水的二维算子分裂——特征线模拟

根据特征线法的基本原理，推导了一维浅水运动的特征线方程和相容性方程，构造了用于溃坝计算的显格式，模拟了一维矩形断面低坝全溃的洪水波演进过程，并基于算子分裂建立了相应的二维问题特征线数值格式，对瞬间部分溃坝时二维洪水波的演进过程进行了数值模拟。得到的数值模拟结果表明，这种方法精度高，有较强的渍坝涌波捕捉能力，展示了溃坝波的运动特性，为溃坝引起的灾害预测和分析及防灾减灾等工程问题提供一种有效的数值模拟方法。     

二维溃坝洪水波演进的数值模拟及动态显示

采用基于MacCormack预测—校正技术的隐式数值格式求解控制水流运动的二维浅水方程，建立了模拟大坝瞬间全溃或局部溃倒所致的洪水演进过程的数学模型；应用该模型对矩形明渠中缓、急流过渡的水面曲线进行了数值计算，并与理论解进行了比较；最后用该模型预测了矩形河道中大坝瞬间局部溃倒的洪水演进过程，并对模拟结果进行了定性分析。比较与分析结果表明，该模型对模拟溃坝洪水波很有效。