基于IFMS的青衣江洪雅县城区段洪水风险分析

以眉山市洪雅县城区作为研究区域,利用IFMS软件构建青衣江洪雅段一二维耦合水动力模型,研究不同重现期下的洪水对洪雅县城区的淹没影响.采用青衣江洪雅水文站的设计洪水成果及2020年青衣江8月16日到8月18日实测洪水过程率定模型参数,并结合现状堤防情况验证模型计算结果的合理性.分析计算结果表明,洪雅县城区段在遭遇20年一遇重现期以下洪水时,具有较好的防御能力;在遭遇20年一遇重现期以上洪水时,城区将遭受不同程度淹没影响,对人民群众生命财产安全威胁较大.为了进一步减少灾害损失,同时提高区域整体的防洪减灾能力,因此需要在采取工程措施保障的基础上兼顾进行非工程措施的研究.     

燕子河流域洪水演进数值模拟

为了对中小河流流域洪水风险进行预测分析，以山东省临沂市燕子河流域为研究对象，利用水动力学模型对洪水演进进行数值模拟；采用MIKE 11软件建立一维水动力学模型，分别模拟洪水重现期为5、 10、 20、 50、 100 a的河道洪水演进过程；利用MIKE 21软件对燕子河防洪保护范围构建二维模型；利用MIKE FLOOD软件侧向耦合一、二维模型，模拟不同洪水重现期洪水从河道漫溢至岸边的演进过程，对模拟结果进行分析，得到洪水的淹没范围、水深、流速等信息。结果表明：洪水重现期为5、 10、 20、 50、 100 a时洪水淹没范围分别为0、 4.09、 7.59、 13.87、 18.44 km²,最大淹没深度分别为0、 4.56、 5.46、 6.20、 6.49 m,洪水最大流速分别为0、 3.04、 3.58、 3.98、 4.70 m/s;罗庄区西陆庄村、为儿桥村以及兰陵县西庄村、松山东村等村落为淹没风险较大区域。     

渝河(隆德段)洪水数值模拟研究

本文以渝河流域(隆德段)洪水为研究对象,通过建立一维-二维水动力耦合模型对渝河流域的洪水水深、流速进行模拟,同时广泛收集该流域洪水资料,计算洪水在不同水位的淹没面积,根据不同时刻洪水的淹没情况绘制洪水淹没图,直观呈现洪水的发展过程,据此进行不同频率条件下的渝河流域洪水演进及流量过程的动态演示.模拟结果表明：一维、二维水动力学模型主要解决的水流问题侧重点不同,将两种模型进行耦合可以避免单一模型对空间分辨率要求较高的问题,提高了单一模型的计算精度,能够较为客观评估河道洪水风险,可为河道防汛预警决策提供技术支撑.     

北江洪水预报模型

将北江流域按区域下垫面特征进行分区,建立起各单元区产汇流模型,并与北江干流非恒定流水力学演算模型耦合,形成适合北北流域洪水特点的实时洪水预报模型,用北江“９４．６”洪水验证的结果表明,模型预报精度较高,最后,还指出了模型存在的问题和进一步研究的方向。     

基于气象水文水动力耦合模型的流域尺度洪水预报方法： 以北江流域为例

针对中小流域目前径流和淹没预报难度较大且精度偏低的问题,本文以北江流域为研究对象,构建降雨径流-洪水淹没模型。在非耦合情况下,基于WRF-Hydro模式构建北江流域水文模型,通过对主要参数率定,优化了WRF-Hydro水文模型,模拟了流域的产流、汇流等水循环关键要素。在耦合情况下,将WRF-Hydro模式模拟的径流过程作为CaMa-Flood模型的边界条件,从而实现对整个流域的洪水淹没模拟。研究结果表明：在经过参数率定的WRF-Hydro水文模型中,针对验证期的5场典型洪水事件,皮尔逊相关系数均高于0.8,纳什效率系数在0.52至0.71之间,在预报期的三个洪水事件中,洪峰的平均误差为22.2％。在水文水动力模型耦合后,能够准确地捕捉洪水淹没与降雨强度、洪水流量变化之间的关系,进而提供洪水发生后洪泛区的淹没深度和范围等关键信息。本文构建的降雨径流-洪水淹没模型能够适用于地形复杂、降雨时空分布不均匀的北江流域,为类似半湿润流域的洪水预报提供了有益参考,同时也为水文水动力模型耦合的研究奠定了基础。     

太湖流域洪水过程水文-水力学耦合模拟

太湖流域洪水灾害日趋频繁、洪灾损失越来越大.针对太湖流域河网水系复杂等特点,本文将流域分为山区和平原区,分别构建分布式水文模型VIC和水力学模型ISIS.其中,上游山区划分为9个子流域,19个流量节点,构建了太湖流域山区分布式VIC水文模型,为平原区ISIS模型提供山区边界入流;平原区河网概化为795条河道和2 394个河道断面植入ISIS模型.选取1999年大洪水为典型,对所建水文-水力学耦合模型进行验证.结果表明:VIC模型在上游山区适用性较好,湖西和浙西山区总水量的模拟相对误差分别为9.73%和-11.18%,N-S效率系数达到0.81和0.72,ISIS模型模拟的6个站点汛期最高水位与实测值的绝对误差大多控制在±10cm以内,模拟的各站峰现时间也与实测值基本吻合,平均误差为2d,基本可以满足平原河网地区洪水模拟的精度要求.     

黄河下游花园口至艾山河段滩区洪水漫滩风险度评估研究

利用Delft3D模型,模拟黄河下游滩区洪水漫滩过程,获取漫滩范围和洪水淹没水深等洪水致灾参数.基于地形和防洪条件,划分洪水漫滩淹没单元,参考联合国灾害风险评价指标体系,结合对各淹没单元的危险度和易损度评估,得到不同洪水量级下各淹没单元的洪水漫滩风险度空间分布.结果表明,占滩区总面积近50％的淹没单元的洪水漫滩风险等级...     

基于GIS栅格数据的洪水风险动态模拟模型及其应用

以GIS栅格数据为基础,建立了二维水动力洪水动态演进模型．以湖北省荆江分洪区为实验区,在数字地形模型和Landsat ETM遥感影像等数据的基础上,根据分洪区1954年分洪情况和规划运用设计,模拟了不同分洪方案下的洪水淹没范围、水深和相应的洪水淹没地物面积及其可能损失等．模拟结果表明,基于GIS栅格数据的洪水淹没风险模拟模型,可以对长江流域分洪区运用预案的制订、土地利用的规划及洪水科学管理提供定量的科学依据．     

基于S WMM模型的北京大红门排水片区雨洪模拟研究

大红门地区属于北京市洪涝多发区,近年来,随着城市化进程加快,洪涝灾害进一步加剧.本研究基于SWMM模型构建了该区域一维管网、河网模型相耦合的城市雨洪模拟模型,并分别选用20000808、20030627、20010724号实测三场暴雨和洪水资料,对模型参数进行了率定和验证.结果表明:率定期流量相对误差分别为3.37%和-7.45%,洪峰流量相对误差分别为-7.65%和-9.84%,峰现时间相对误差分别为2h和0;检验期20010724号洪水流量相对误差为18.28%,洪峰流量相对误差为14.4%,峰现时间相对误差为0.研究结果表明,该模型能够较好的模拟北京大红门排水片区的雨洪过程,可为该区域的防洪决策提供技术支撑.     

上海市洪涝淹没风险图研究

在水文学原理的基础上,分析形成洪涝淹没的主要致灾因子;根据下垫面性质,江河、道路等线状阻水建筑物的分布以及地形、水利区划等因素划分地理单元和计算单元．根据内涝及风暴潮不同的致灾原理,分别建立沿海地区风暴潮洪水淹没、郊区内涝淹没和中心城区内涝淹没计算、评价模型．考虑防洪工程的分布及影响,以地理信息系统和模糊数学分析法为工具,进行不同区划单元洪涝淹没风险的综合计算分析与评价．以上海市为例,对风险图绘制的基本原理和方法进行探讨．     

基于权重合成-TOPSIS法的重庆公路洪灾危险性评价研究

【目的】针对重庆市公路洪灾特点,对重庆市公路洪灾危险性进行评价研究。【方法】选取重庆市38个区、县城市年均降雨量、公路沿线人口密度、洪水重现期、淹没面积和淹没天数共5个致灾因子作为评价指标建立危险性评价指标体系,构建了基于熵权法和复相关系数法的权重合成模型,得到了各评价指标的合成权重,并运用TOPSIS法对致灾因子进行了评价。【结果】极高、高、中、低和微度危险5个危险区面积比重分别为22.53%,28.6%,7.24%,18.09%和23.54%。【结论】研究结果与公路洪灾实际情况一致,可为重庆市公路洪灾防灾减灾工程提供科学依据。     

滞洪区二维洪水演进及洪灾风险分析

建立了二维洪水演进的隐式差分模型，用以进行君山滞洪区的洪水模拟计算，在地理信息系统（ＡＲＣ／ＩＮＦＯ）支持下，根据计算结果给出了不同时刻洪水淹没图、洪水演进不同时刻的水深分布图、流速分布图及洪灾风险图。此结果可为当地防洪部门提供科学依据。     

三门峡-小浪底区间分布式水文模型构建

依据从DEM中提取的汇流网、水流路径长度和坡度等流域特征,建立了适合于黄河三门峡—小浪底区间水文过程的松散耦合型分布式水文模型．该模型用Horton下渗曲线进行单元网格的产流计算,用各产流单元的汇流时间和线性水库相结合的方法模拟洪水过程中的洪峰平移和坦化现象．对研究区域11场洪水过程的模拟结果显示,该模型基本上能将洪水总量、洪峰流量和峰现时间的误差控制在许可误差内。     

基于改进SWAT模型的金堂县城区洪水组成分析

金堂县地处沱江三河汇口,洪水频繁,因地区洪水组成不清楚,防洪面临突出问题,然而传统的规范分析方法具有明显的局限性,如何从洪水形成机理上精细化分析金堂县地区洪水组成是亟待解决的问题.基于ArcGIS软件平台,以三皇庙水文站以上沱江流域构建了分布式SWAT水文模型,对模型参数进行了率定和验证,根据《洪水情报预报规范》综合评价洪水模拟精度,利用2013～2020年的洪水模拟结果进行了系统分析,获得了金堂城区洪水的空间组成规律.结果表明：(1)构建的SWAT模型能够较好地模拟金堂城区洪水,评价指标纳什效率系数(NSE)均值0.87,确定性系数R²均值超过0.83,模拟误差精度达到洪水预报规范优良的等级;(2)在三河汇口沱江干流的洪水组成中,最大洪量多年平均情况为北河占73.41%,中河占17.98%,毗河占8.61%.(3)结合典型年洪水中北河、中河、毗河河口洪水过程与流域暴雨中心位置,得出全流域型暴雨引发洪水造成影响是最大的.其中北河洪水应为主要防治对象.     

基于MIKE FLOOD的荆江分洪区洪水演进数值模拟

以荆江分洪区为研究对象,依据长江荆江河段水文气象条件,运用MIKE FLOOD建立了长江枝城-监利河段一维河网模型、荆江分洪区二维水动力学模型以及河网与分洪区一、二维耦合计算模型,模拟了不同频率设计洪水条件下分洪区因堤防溃决而被动分洪的情形,分析了数种风险要素及可能遭灾的地区及受灾程度.结果表明,模型能较好模拟荆江分洪区内洪水演进过程,能较好地预测洪水致灾情况并指出危险区域,可为荆江分洪区的洪水风险管理和避洪转移工作提供科学依据.     

高填方渠道溃堤洪水三维风险图研究

目前的风险图绘制研究中,洪水淹没计算多基于一、二维数值模拟,洪灾风险分析较少考虑地形危险性,未能真实反映复杂下游区域洪水淹没情况及洪灾风险分布.因此,本文提出基于三维数值模拟和数据场耦合的高填方渠道溃堤洪水风险图分析方法.首先,建立耦合VOF法的SST k-ω三维溃堤洪水演进数学模型,该模型结合了k-ω和k-ε模型的优势,增加了交叉扩散项,考虑了剪切应力的输送过程,能更精细地模拟湍流过程;其次,基于三维溃堤洪水淹没计算,引入数据场模型,考虑区域地形与洪水各灾情信息的综合风险,绘制三维洪水风险图,并与二维洪水风险图相结合,实现洪灾风险分布的详细、直观表达.以某高填方渠道为例,阐述了风险图绘制方法,分析了溃堤洪水的风险分布特征.     

基于GIS的洪水淹没场景三维可视化研究

通过对研究目标的可视化需求分析,对研究区域开展了包括流域三维地形仿真、洪水演进模拟的三维可视化研究,揭示洪水的运动规律.以GIS技术为基础,基于二维浅水方程,采用有限体积法,建立洪水演进数学模型,并将其制成动态链接库,通过编程调用该库实现洪水淹没分析功能,计算出给定水位下的洪水淹没面积和水量;采用面向对象的编程语言C#,结合ArcEngine组件库,开发了黄河东平湖洪水淹没场景三维可视化系统,并成功应用于东平湖蓄滞洪区的洪水计算中.     

采用分布式HEC-HMS水文模型的晋江流域暴雨次洪模拟

以晋江流域为研究区域,采用分布式HEC-HMS水文模型进行暴雨次洪模拟.分别通过SCS曲线数法计算水文损失,单位线法计算直接径流,Muskingum模型进行河道洪水演进,基流指数退水法模拟流域基流,并以1972-1979年的实测数据进行参数的率定及验证.研究结果表明:单峰的洪水模拟结果与实测数据拟合比较好,模型效率系数都在0.8以上,峰现误差为3h以内;多峰的洪水效率系数在0.6以下.     

基于“FloodArea”模型的山洪灾害精细化预警方法研究

引用二维水动力模型"FloodArea",针对缺乏水文资料但有历史洪水淹没记录的山区小流域,在山洪灾害实地调查的基础上进行山洪风险雨量的计算;根据不同风险等级山洪淹没栅格数据和精细化承灾体地理信息资料,利用ARCGIS进行分析计算,实现山洪灾害精细化风险评估;基于山洪灾害不同风险等级致灾临界雨量和精细化风险评估成果实现山洪灾害精细化风险预警的目的.结果表明,利用"FloodArea"水动力模型能实现无水文资料的山区小流域山洪灾害精细化风险评估和预警.     

新安江模型和支持向量机模型实时洪水预报应用比较

选择新安江模型和支持向量机模型分别在浙江省、陕西省的4个流域进行实时洪水预报,并使用K-最近邻实时校正法对新安江模型预报结果实时校正,比较2种模型在不同流域的应用效果,其中选择确定性系数、峰现时间误差、洪峰相对误差和均方误差作为模型预报评价指标。进一步改变预报预见期并分析2种模型在不同预见期内的预报精度。研究结果表明,新安江模型和支持向量机模型在不同流域洪水预报中各有优势,支持向量机模型预报精度受降雨精度影响较大。当预报预见期较长时,新安江模型预报结果更好;随着预见期缩短,支持向量机模型预报精度显著提高,在短预见期实时预报中支持向量机模型优势更明显。在预报难度较大的半湿润半干旱流域,新安江模型和支持向量机模型在率定期和实时预报过程中均具有较高精度。