基于物理模型的唐家山堰塞湖溃决过程模拟

针对水动力条件复杂变化、水土耦合作用强烈的堰塞湖溃决过程,采用修正HLL(Harten-Lax-van Leer)格式离散水流演进方程,基于颗粒流的方法来描述强非恒定流下的泥沙选择性输移和床面形态变化,发展了基于物理机制的溃决过程模拟模型。模型应用于唐家山堰塞湖溃决过程的模拟,很好再现了溃决洪水流量过程线、溃口展宽和下切过程,验证了模型合理性和应用潜力。     

区域洪涝灾害风险评价研究进展

洪涝灾害风险研究是当前灾害科学研究的热点.本文对洪涝灾害风险的概念进行了界定,从危险性分析、脆弱性分析和灾害损失评估等方面总结了区域洪涝灾害风险评价的内容;从灾情数据判断的区域风险评价、水文水力学模型的洪水仿真模拟、地理空间信息技术、指标体系、情景驱动以及数学等方面梳理了洪涝灾害风险评价的方法.指出了未来区域洪涝灾害风险评价的发展态势和方向.     

太浦闸洪水风险图编制中溃闸洪水计算分析

考虑到同步模拟太浦闸溃决和洪水演进的困难以及洪水风险信息管理系统可视化和数据调用的效率,对太浦闸溃决处的洪水演变过程由水量平衡原理进行概化模型计算,然后通过一维水动力模型计算得太浦闸溃闸后太浦河堤防3处易溃堤处同时溃决的流量过程作为二维水动力模型的边界条件来模拟洪水在泛洪区的演进.研究结果表明:太湖与太浦河河道之间的概...     

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.     

冰湖溃决模式对下游洪水过程的影响

作为西藏地区冰川灾害之一的冰湖溃决洪水,具有范围广、持续时间长、危害大并经常伴随有泥石流等特点。以西藏年楚河流域的典型危险性冰湖——黄湖及其下游区域为研究对象,经过实地调查,获得了相关的水文气象特性和地形、地貌等特征信息。基于数字高程模型(DEM)的地形数据和矩形网格,采用二维溃坝洪水演进数值模型,进行了模型的率定和不同溃决模式下的洪水演进模拟。结果表明:上游近溃口河道,不同溃决模式对洪峰流量、洪水最大水深和洪水最大流速影响较大;中下游河道,不同溃决模式对其影响相对较小。上游近溃口河道,小溃口工况的洪峰流量大于大溃口工况的洪峰流量,逐渐溃决工况的洪峰流量小于瞬时溃决工况的洪峰流量;中下游河道,小溃口逐渐溃坝的洪峰流量最大。一旦洪水发生,最大淹没面积约为88.30km2,溃决洪水到达江孜的时间约为33h,江孜处的洪峰流量约为1 777m3/s,大于江孜地区暴雨洪水万年一遇洪峰流量1 000m3/s。根据预测结果做好预警工作,能一定程度上减小灾害损失。     

基于溃坝洪水演进模拟的动态应急转移路线实现方法

水库一旦溃决将对下游社会经济造成巨大影响,科学合理的应急转移路线将有效降低损失,保障人民群众的生命财产安全.采用二维水动力模型开展溃坝洪水演进模拟,并对模拟结果进行网格化处理.设计了配备信息标识层、应急转移路线层、洪水演进绘制层和背景层的多层结构洪水风险图网格信息存储格式,提出了可通行路网的判别和绘制方法.结合网格化洪水演进模拟结果和路网信息要素,确定了动态最佳应急转移路线的运行机制.基于某大型水库的溃坝洪水演进模拟结果,将该方法应用于所在城市局部区域的路网绘制和动态应急转移路线制定.应用结果表明,该方法可根据溃坝洪水演进过程实时绘制路网信息,实现应急转移路线智能调整,优化了避洪转移方案,完善了城市洪水灾害应急管理体系.     

基于蒙特卡洛法的土石坝溃决生命损失评估方法研究

土石坝一旦溃决将对下游人民生命安全带来严重威胁,因此建立合理的土石坝溃决生命损失评估方法具有重要的参考价值.结合蒙特卡洛模拟方法,首先通过对淹没区洪水严重程度及水深等因素的分析,提出了用对数正态分布函数计算暴露人口死亡率的方法;然后根据洪水警报时间、撤离所需时间和洪水上升时间等因素之间的关系,提出了计算暴露人口占比的方法,并在此基础上建立了蒙特卡洛生命损失评估模型;最后利用所建立的蒙特卡洛生命损失评估模型对2018年新疆射月沟水库溃坝案例的生命损失情况进行模拟计算,并与国内外常用的几种生命损失评估模型的计算结果进行对比分析.结果显示,与其他几种国内外常用的生命损失评估模型相比,本研究所建立的蒙特卡洛生命损失评估模型所计算出的结果与实际情况更接近,说明本研究所建立的蒙特卡洛生命损失评估模型具有较好的准确性和实用性.     

重物落水后运动过程的数学模型分析

针对封堵溃口问题,根据流体力学理论,建立了重物落水后运动过程的数学模型,利用小型试验获取相关数据的方法进行研究,用该模型对实验的工况进行了计算,并对模型和实验进行了分析和评价.通过实例,验证了该模型较好地模拟了大坝溃决后的重物落水后的运动过程,模型结果可以为溃坝洪水风险提供科学依据.     

贵州开阳某危岩失稳形成堰塞湖影响范围分析

在峡谷河流区,危岩失稳产生的崩塌堆积体堵塞河道形成堰塞湖,进而甚至出现溃决行成洪水,是崩塌重要的次生灾害链之一。对特定的某一崩塌而言,分析其未来发生时可能形成的堰塞湖规模及其影响范围就显得尤为重要。本文结合贵州开阳某危岩实例,在阐述危岩所处地质环境条件和危岩特征基础上,计算分析了可能形成的堰塞湖高度、水体体积、回水影响范围,以及一旦溃决形成洪水可能影响的范围,取得的成果可直接用于该处地质灾害风险评价中。     

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.     

鄱阳湖区洪水灾害损失与社会经济发展关系的研究

该文分析了鄱阳湖区社会经济发展现状,并绘制了1995~2004年10年间GDP增长曲线图.结果表明,一次特大型或偏大型洪水对湖区内的社会经济发展产生较大的影响;运用洪水灾害损失评估模型计算出洪水灾害损失值,并绘制洪水灾害损失增长曲线图和洪水灾害损失与GDP比值曲线图,经分析得出防洪能力的提高可以减少洪水灾害的相对经济损失,而且当防洪能力提高到一定程度后,洪水灾害绝对经济损失也可能得到控制.然后,运用皮尔曲线得出典型洪水灾害直接经济损失增长曲线.     

风险分析与损失评估相结合的北方城市洪涝灾害研究——以郑州市2021年7月特大暴雨洪涝灾害为例

城市洪涝灾害常造成灾难性的生命和财产损失,开展城市洪涝灾害研究对于洪涝灾害防治至关重要.已有研究多从洪涝灾害风险或损失的单方面展开研究,且国内的研究区域多集中在降雨较多的南方城市,近年来北方城市极端暴雨事件频发,而相关研究却较少.该文从洪涝灾害全链路的角度开展研究,构建了城市洪涝灾害风险分析方法及损失评估模型,并以北方城市郑州2021年7月特大暴雨洪涝灾害为例,定性分析洪涝灾害风险的时空分布,定量评估洪涝灾害造成的经济损失,定性与定量相结合对此次洪涝灾害进行了系统研究.结果表明：洪涝灾害风险分析方法与损失评估模型能准确预测分析灾害的发生区域并评估其损失;洪涝灾害的高风险区与高经济损失区域一致.     

洪灾损失评估方法及其应用研究

洪涝灾害是当今世界上主要的自然灾害,防治洪水灾害是世界各国普遍关注的问题,洪灾损失评估是防洪减灾领域的一项基础性工作,在防汛指挥调度和抢险救灾等工作中急需一套适用、易行、可靠的洪涝灾害损失评估模型.在分析技术路线的基础上,提出洪灾损失评估计算方法,并以浑河为实例,验证提出的洪灾损失评估方法.     

基于RAMMS的冰湖溃决型泥石流演进模拟及危害性

冰湖溃决型泥石流作为目前西藏境内最主要的地质灾害之一,对下游工程的建设与运营造成潜在威胁。以西藏洛隆县冻错曲冰湖为例,基于现场调查、遥感解译、特征值计算和数值模拟方法,对冻错曲冰湖泥石流孕灾条件、动力学特征及溃决演进过程进行研究,分析其对下游工程建设的影响。采用无量纲堵塞指数(dimensionless blockage index, DBI)方法对冻错曲冰湖堰塞体稳定性进行评价,结果表明该堰塞体位于非稳定区与稳定区之间,存在发生溃决的风险。基于三维动态模拟软件RAMMS的Voellmy-Salm单相流模型,模拟分析了冻错曲冰湖泥石流在2种溃决模式下的演进过程。模拟结果显示：冻错曲冰湖泥石流溃决演进过程可归纳为初始溃决、加速运动、减速运动、沟口停淤4个阶段;2种溃决模式下冰湖溃决影响范围都经过拟建工程位置,潜在威胁区泥石流平均深度分别为4.87 m和8.26 m;在瞬时全部溃决场景下,冰湖溃决泥石流在拟建工程处最大流速为5.74 m/s,最大流量为2 843.38 m³/s。研究成果有助于评价冰湖溃决型泥石流的危害性,并为工程防治设计提供参考。     

面向队列调度算法的通用验证评估方法

研究了一种面向基于服务质量(Qo S)的多优先级消息队列调度算法的通用验证评估方法。从消息生成、时效性判断、发送策略评估和发送结果统计等方面建立了模型;并对某2.4 Kbps信道进行了系统仿真,统计得出了在该调度算法下的最优发送方案及消息丢包率。仿真结果表明文中设计的通用验证评估方法能够模拟调度算法所设计的消息发送规则和优先级翻转策略,并进一步以丢包率等Qo S参数为评价依据,证明对该队列调度算法验证评估的有效性。     

GIS支持下的曹娥江上游洪泛区洪水演进模型的建立

专门分析模型是洪灾分析评估信息系统中的关键技术问题。本文在已有工作的基础上，结合水力学原理，并以曹娥江流域为试验区，研制了洪泛区洪水演进的模型，为制定洪泛区防洪规划提供了有价值的依据，拓展了地理信息系统的分析功能。在模拟分析的基础上，介绍分析了洪水风险图这一新型专题图的概念和实质含义，并自动设计了试验区不同入流条件下的洪水风险图，为试验区的防洪抢险提供了依据。     

新疆冰湖溃决灾害风险评价与预警研究

受全球气候变暖及人类活动的影响,冰湖溃决灾害已成为当前新疆地区经济可持续发展中的突出问题之一。利用1977(MSS)～2015年Landsat影像、2015年的Google Earth高精度影像和DEM等数据解译获取新疆冰湖的时空分布信息,并选取导致冰湖溃决的主要影响因子,运用MATLAB和SPSS等软件,利用西北地区已有冰湖数据作为训练样本拟合评价方程,建立了新疆冰湖溃决风险评价模型和基于BP神经网络算法的预警模型。结果表明:(1)1977年以来新疆三大山系中冰湖的数量和面积不断增加,冰湖数量上增加了62.0%,冰湖面积增长率为0.98 km~2·a~(-1),但增长率呈现逐年减小的趋势;(2)对分布在新疆范围内的17个典型冰湖溃决风险评价的结果显示:有5个冰湖为高危风险、5个冰湖为中等风险、7个冰湖为低等风险,新疆大约29%的冰湖需要进行实时监测。     

Pre-assessment on the loss and impact caused by large-scale flood disasters

Through intensive studies, we have established an index system for evaluating the loss and impact caused by large-scale flood disasters, and constructed a methodological system for pre-assessing the loss and impact caused by large-scale flood disasters. Through numerical simulation, submerged characteristics of large-scale flood can be determined. According to the characteristics of spatial corresponding distribution between land-use types and types of disaster-affecting subjects, we have realized spatialization for social and economic statistic data, and have completed spatialization evaluation on the loss and social impact caused by large-scale flood disasters using the spatial analytical function of GIS software. It is possible that large-scale flood can occur in the lower Yellow River. Flood management requires pre-assessment on the loss and impact caused by flood disasters. Nevertheless, there is no appropriate pre-assessment method for the lower Yellow River at present. By imitating the flood happened in Yuanyang, the north bank of the lower reach of Yellow River in 1958, we did pre-assessment on the loss and social impact caused by the overflow flood. We found that this method can be used to predict the types, quantity and spatial distribution of economic loss caused by large-scale flood disasters. This method can determine population affected by disasters and degree and spatial distribution of disasters. Indirect loss can be predicted as well using this method.In general this method can meet theneeds of regions affected by flood for planning and making decisions in fighting floods and reducing loss.     

长江中游洪水调度研究（Ⅰ）：洪水调度的水文-水力学耦合模型

根据长江中游的实际特点,选择汊点分组解法求解河网矩阵方程,克服大型复杂区域内模型计算速度和整体性之间的矛盾。选择水文学-水力学模拟技术相耦合的集成措施,解决洪水调度中下边界难以确定的困难,在此基础上建立了洪水调度数学模型。模型在不同来水条件下均能取得较好的洪水调度模拟效果,能够根据调度原则,给出任意位置水位流量、蓄洪区进出洪量等详细信息,为防洪决策提供参考。     

一种基于流量预测的启发式路由表更新算法

针对目前的路由表更新机制无法有效地控制和降低因路由表更新而导致的网络丢包量的问题,提出一种基于流量预测的启发式路由表更新算法。利用流量预测模型对IP路由器中各路由表项所对应的网络流量进行预测,并在此基础上通过启发式算法动态调整路由表项的更新顺序和更新-分发批处理的量程大小,以实现在路由表更新过程中产生最少的网络丢包量。仿真实验结果表明该算法有效地减少因路由表更新引起的网络丢包量。