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基于震灾溃坝洪水演进模拟的村庄安全策略研究——以鲁甸为例

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基于震灾溃坝洪水演进模拟的村庄安全策略研究——以鲁甸为例

作者：张泽宁云南大学

学位级别：硕士

鲁甸县境内水库多修建于上世纪90年代以前,坝型均为土石坝,具有修建年代久、工程质量差、防洪标准低、工程老化程度严重等问题。加之境内有小江断裂带穿过,地震发生频繁且地震等级较高,极易造成溃坝。此外,由于县境地处乌蒙山系,山高坡... 详细信息

鲁甸县境内水库多修建于上世纪90年代以前,坝型均为土石坝,具有修建年代久、工程质量差、防洪标准低、工程老化程度严重等问题。加之境内有小江断裂带穿过,地震发生频繁且地震等级较高,极易造成溃坝。此外,由于县境地处乌蒙山系,山高坡陡,溃坝后具有影响范围广、历时快、破坏力强的特点,水库下游分布着较多村庄,村庄受溃坝洪水威胁大。因此,研究水库下游各村庄洪峰到达时间与居民转移时间的关系,分析有效时间内下游居民的疏散情况,对村庄应对溃坝洪水灾害具有重要意义。本文选取鲁甸中小型水库(无大型)为研究对象,水库下游区域为研究区域,根据前人对溃坝洪水研究结合研究区实际情况,计算出溃决洪水流量,得到溃坝坝址流量过程线,建立水动力模型对溃坝洪水演进过程进行模拟,得到淹没范围、淹没水深、洪水流速、洪水历时;根据下游居民点数据、道路网数据和临时转移点数据,运用GIS进行空间分析得到最佳转移路径,以人行速度为转移速度,得到转移所需时间;对水库下游村庄进行安全分析,比较洪峰到达时间和人员转移所需时间的关系,得到村庄应对溃决洪水灾害的对策。研究发现:(1)鲁甸县各水库淹没范围均位于河谷地带,村庄沿河谷两侧分布依山而居,耕地空地分布于四周,地势较高且可容纳一定数量人口,可作为躲避洪水灾害的临时避难点,就近转移。鲁甸县淹没范围内道路分布零散,以支路和乡村道路为主要交通线,村庄沿道路沿线分布,四周多分布通向山坡和地势较高区域的道路,有利于村民就近就快的转移到临时避难点。(2)鲁甸县各水库下游村庄中土库房、小冲社区、塘房、坛罐窑、小铺子、大海子、梁子上、三合场、大岩石、铁厂社区、白房子、朱家沟、桃源社区、小桃源、龙头山、赛家营、大坪子、顺山村、农场、土主寺、太阳湖社区、卧龙社区、鸣楼新村、民富社区、戚家院、竹林头、山根脚、米家院子、赛家营、龙头山、房屋坡脚、田合村、田坝、瓦窑、苏家箐、郑家营盘、蒋家湾、小冲社区、龙潭上、刘家院子、高枝桔、月牙井、李家大田边、龙潭口、杨家湾子、邓家田、李家村、字家营、李家村子、吴家营、塘房、牛家营、双鹅铺、二塘、黄家湾均不能在洪水到达前进行安全转移,受溃坝洪水灾害威胁严重,应重点关注,完善相关防灾减灾设施及规划。(3)针对受溃坝洪水侵袭的村庄,建议对溃坝风险高的水库进行拆除,对不能在有效时间内安全转移的村庄安置搬迁,对缺乏转移路径和道路布局不合理的村庄规划路径。对地震频发区的村庄选址时应尽量远离水库,位于水库下游的选址应考虑具有一定坡度、高程,靠近道路。对淹没范围内的村庄进行溃坝洪灾宣传与普及,定期针对性地对这些村庄进行洪灾逃生演练,合理规划临时避难点、村民临时聚集地、转移路径。

关键词：震灾溃坝洪水演进模拟村庄安全策略鲁甸

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并行化洪水演进模拟研究综述

计算机工程与应用 2021年第13期57卷 1-7页

作者：李健张大伟姜晓明向立云中国地质大学(武汉)海洋学院武汉430074 中国水利水电科学研究院防洪减灾所北京100038 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心北京100038

近年来,并行化洪水演进模拟技术发展迅速,在防汛减灾领域发挥重要作用。在考虑洪水演进模型的数值方法、并行模式和编程技术等因素后,选取一些有代表性的洪水演进模型,分析了同构并行和异构并行洪水演进模型涉及的技术细节,提出并行化... 详细信息

近年来,并行化洪水演进模拟技术发展迅速,在防汛减灾领域发挥重要作用。在考虑洪水演进模型的数值方法、并行模式和编程技术等因素后,选取一些有代表性的洪水演进模型,分析了同构并行和异构并行洪水演进模型涉及的技术细节,提出并行化模型开发的技术难点和解决方法。最后,提出将来并行化洪水演进模型研发的着力点:非结构网格模型的异构并行化;混合并行的洪水演进模型;适于GPU异构并行的网格形式;并行环境下的实时可视化和交互式计算;基于动态编程语言的模型开发;界面式开发及模型应用推广。

关键词：洪水演进模拟并行计算同构并行异构并行

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基于洪水演进模拟的溃堤洪灾损失评估

人民珠江 2023年第7期44卷 8-16页

作者：李文欢支欢乐蒋水华雷声黄河南昌大学工程建设学院江西南昌330031 中铁水利水电规划设计集团有限公司江西南昌330029 江西省水利科学院江西南昌330029

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... 详细信息

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。

关键词：堤防溃堤洪水灾害洪水演进模拟损失评估水动力学

黄河下游北金堤滞洪区洪水演进模拟及风险分析

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水利规划与设计 2022年第11期 27-32页

作者：倪菲菲李利琴曹魁河南黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450003

北金堤滞洪区自建立至今,地形地貌发生较大变化,其滞洪淹没区域会受其影响,需基于现状地形重新模拟洪水演进,分析其滞洪能力。文章在“八五”成果基础上,基于2017年实测的北金堤滞洪区地形图,建立二维洪水演进模型,分析出滞洪区内洪水... 详细信息

北金堤滞洪区自建立至今,地形地貌发生较大变化,其滞洪淹没区域会受其影响,需基于现状地形重新模拟洪水演进,分析其滞洪能力。文章在“八五”成果基础上,基于2017年实测的北金堤滞洪区地形图,建立二维洪水演进模型,分析出滞洪区内洪水演进过程与“八五攻关”成果基本一致,因非防洪工程的建设及地形地貌的改变,大广高速西北区域滞洪能力下降,为开展北金堤滞洪区开发利用规划,北金堤堤防改建方案研究等工作提供技术支持。

关键词：北金堤滞洪区洪水演进模拟洪水风险分析黄河下游

基于洪水演进模拟和物元分区的溃坝经济损失评估

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基于洪水演进模拟和物元分区的溃坝经济损失评估

作者：郑艳郑州大学

学位级别：硕士

水库大坝一旦失事,将会对下游地区造成巨大影响,溃坝损失研究是大坝风险评价与管理的重要内容。目前关于水库大坝溃坝经济损失取得了一定的成果,但是缺乏针对致灾因子随距离的变化对损失率产生影响的具体分析,致使评估结果较为粗糙。因... 详细信息

水库大坝一旦失事,将会对下游地区造成巨大影响,溃坝损失研究是大坝风险评价与管理的重要内容。目前关于水库大坝溃坝经济损失取得了一定的成果,但是缺乏针对致灾因子随距离的变化对损失率产生影响的具体分析,致使评估结果较为粗糙。因此,本文在国家自然科学基金项目（51679222,51709239）的资助下,开展基于洪水演进模拟和物元分区的溃坝经济损失研究,主要工作和成果如下:（1）溃坝洪水演进模拟。对溃坝的形式进行分析,确定溃坝的工况,推求出溃坝的流量过程线,作为溃坝洪水演进的初始条件;结合HEC-RAS二维模型,详细阐述其计算原理及建模步骤,通过对溃坝洪水的模拟,得到下游各区域的水深、流速等水情信息,为后续洪水区域划分及损失率确定提供基础。（2）采用物元模型进行淹没区洪水危险性区划。采用淹没深度、最大流速、洪水到达时间3个致灾因子表征各地区洪灾特征,结合相关划分标准,进行淹没范围区划;引入物元模型解决溃坝洪水致灾因子的不相容问题,将淹没区分为6个级别,即:极危险区、危险区、重灾区、中灾区、轻灾区、安全区。（3）构建溃坝经济损失评估模型。考虑溃坝经济损失类型的不同,分析影响经济损失率的因素;结合淹没区洪水危险性区划和一般洪灾损失率,提出溃坝淹没区经济损失率的计算方法;分别计算不同财产类型的直接经济损失和间接经济损失,评估溃坝经济损失。（4）工程实例模拟分析。根据前坪水库溃坝洪水模拟结果,基于物元法确定了淹没区的级别;将水情数据与各类经济图层相叠加,确定了各类财产的淹没面积;根据淹没区级别和各类财产的淹没面积对溃坝经济损失进行评估,研究结果可为水库大坝防灾减灾计划的制定提供理论和技术支撑。

关键词：溃坝洪水演进模拟物元模型洪水危险性划分经济损失

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平原区河段洪水演进模拟系统研究与应用

水利学报 2010年第7期40卷 803-809页

作者：张行南彭顺风河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心江苏南京210098

基于数字流域平台和水力学模型软件HEC-RAS,研究了河道和行蓄洪区地形数据的处理、分洪口门和水利工程的模拟等技术难题,提出了上下游边界条件、初始条件的自动生成方法,模拟河道和行蓄洪区的洪水演进,研制了平原区河段洪水演进模拟系统... 详细信息

基于数字流域平台和水力学模型软件HEC-RAS,研究了河道和行蓄洪区地形数据的处理、分洪口门和水利工程的模拟等技术难题,提出了上下游边界条件、初始条件的自动生成方法,模拟河道和行蓄洪区的洪水演进,研制了平原区河段洪水演进模拟系统,模拟河道洪水波在行蓄洪区各种工况条件下的运动过程。该模拟系统应用于流域洪水实时预报调度,评价行蓄洪区启用对洪水过程的影响,为流域防洪调度决策提供定量技术支持。在淮河流域王家坝至临淮岗区间,利用2007年7月份流域性大洪水期间的报汛数据系列,对本文提出的模拟系统进行了率定和验证,并评价了6种洪水调度方案的效果。结果表明系统中非恒定流模型的数值解稳定,模拟的洪水过程与实测系列吻合,客观地反映了研究区域洪水运动过程和行蓄洪区启用对该过程的影响,准确地评价了流域洪水调度方案的效果。

关键词：防洪调度洪水演进模拟 HEC—RAS 数字流域

基于MIKE21 FM模型的洞庭湖区平原城市洪水演进模拟

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水资源与水工程学报 2018年第2期29卷 132-138页

作者：朱世云于永强俞芳琴刘俊游志康河海大学水文水资源学院江苏南京210098 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司湖南长沙410014 南京市浦口区水利局江苏南京211800

洞庭湖区平原城市地势平坦,多位于湖区防洪高水位之下,洪水遭遇复杂,历史上饱受洪涝灾害侵袭,因此对洪涝无法完全消除地区开展研究是有必要的。以岳阳市为研究对象,采用MIKE21 FM模型进行水动力数值模拟,选定堤防设计水位与历史最高水... 详细信息

洞庭湖区平原城市地势平坦,多位于湖区防洪高水位之下,洪水遭遇复杂,历史上饱受洪涝灾害侵袭,因此对洪涝无法完全消除地区开展研究是有必要的。以岳阳市为研究对象,采用MIKE21 FM模型进行水动力数值模拟,选定堤防设计水位与历史最高水位作为边界条件,拟定溃口位置,模拟洪水演进不同时段的淹没情况、洪水流态和进洪量。结果表明:MIKE21 FM模型模拟精度高,模拟成果合理,对洞庭湖区平原城市洪水数值模拟具有一定应用价值,成果可为岳阳市和其他湖区平原城市的防汛救灾工作提供参考。

关键词：洪水演进模拟 MIKE21 FM模型洞庭湖区湖区平原城市岳阳市

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洪水演进模拟的三维可视化研究

计算机应用 2005年第8期25卷 1906-1907,1912页

作者：韩敏陈明大连理工大学电子与信息工程学院辽宁大连116023

洪水资源利用的关键在于了解洪水的发生过程及其运动规律,再现洪水的演进状态。通过对流域三维地形仿真、洪水演进模拟的三维可视化研究,以GIS数据为基础,采用VC++结合OpenGL的可视化开发环境建立了洪水演进模拟系统,实现了以给定洪水... 详细信息

洪水资源利用的关键在于了解洪水的发生过程及其运动规律,再现洪水的演进状态。通过对流域三维地形仿真、洪水演进模拟的三维可视化研究,以GIS数据为基础,采用VC++结合OpenGL的可视化开发环境建立了洪水演进模拟系统,实现了以给定洪水水位的方式再现洪水演进的动态模拟,为洪水资源化的研究奠定了基础。

关键词：洪水资源利用洪水演进模拟 GIS 可视化

溰南垸分洪洪水演进模拟与可视化及蓄洪调度研究

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溰南垸分洪洪水演进模拟与可视化及蓄洪调度研究

作者：冯畅湖南师范大学

学位级别：硕士

本文以澧南垸为例,研究适用于蓄洪垸分洪洪水演进的数值模拟及可视化技术,利用数值模拟及可视化成果分析分洪洪水的洪水特征,并提出相应的蓄洪调度方案。本文研究内容及主要结论如下：(1)分析现行分洪闸安全调度运行方案的分洪效果。通... 详细信息

本文以澧南垸为例,研究适用于蓄洪垸分洪洪水演进的数值模拟及可视化技术,利用数值模拟及可视化成果分析分洪洪水的洪水特征,并提出相应的蓄洪调度方案。本文研究内容及主要结论如下：(1)分析现行分洪闸安全调度运行方案的分洪效果。通过典型洪水年1998年津市站洪水流量过程线推求设计洪水过程线,利用设计洪水过程线(P=1%)和闸门流量过程线评价现行分洪闸分洪效果,探讨分洪闸操作方案的修订思路,提出了以津市水位及洪峰时间为开闸时机的修订思路。(2)利用MIKE21水动力学模块,将澧南垸分洪闸流量过程作为边界条件,运用矩形结构化网格剖分计算域,对其分洪洪水演进过程进行数值模拟。通过选取的特征线及特征点,定量分析了澧南垸分洪洪水的洪水特征。将模拟水位与拟定开闸方式下实际水位进行拟合,拟合结果表明,该模型能较好地模拟澧南垸的分洪过程。(3)利用Arcgis Engine9.3在Visual Studio2008平台下,运用C#语言来建立澧南垸分洪洪水淹没程序。考虑到蓄洪垸分洪洪水的特殊性,选用给定水位的编程思路,近似地模拟了分洪洪水的蓄洪过程,并与相关成果的数值计算结果做比较。结果表明,该程序能较好地反映澧南垸分洪洪水的淹没过程,可以动态演示澧南垸分洪洪水的蓄洪过程,自定义查询淹没时的水位、范围和容积等洪水要素特征。(4)提出了相应的防汛调度方案(包括防汛调度管理方案和防汛调度应急方案)及退洪调度方案。综上所述,本文通过评价分洪闸运行方案,模拟分洪洪水演进过程,分析分洪洪水洪水特征,来为澧南垸的防洪规划及蓄洪调度提供参考和依据。

关键词：洪水演进模拟 MKE21 澧南垸 Arcgis Engine 蓄洪调度