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基于MIKE耦合模型的平原区流域洪涝过程模拟

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中国农村水利水电 2022年第7期 97-102页

作者：赵华青周璐赵然杭李占华齐真山东大学土建与水利学院济南250061 北京水务咨询有限公司北京100038 山东省海河淮河小清河流域水利管理服务中心济南250000

平原区流域具有复杂的水文结构,常因行洪不畅,引发洪涝灾害。建立适合平原区特点的洪涝模型对平原区流域洪涝过程进行分布式模拟,对于防洪减灾和洪水管理十分必要。从洪涝灾害成灾机理出发,基于分布式水文模型MIKE SHE与水动力模型MIKE ... 详细信息

平原区流域具有复杂的水文结构,常因行洪不畅,引发洪涝灾害。建立适合平原区特点的洪涝模型对平原区流域洪涝过程进行分布式模拟,对于防洪减灾和洪水管理十分必要。从洪涝灾害成灾机理出发,基于分布式水文模型MIKE SHE与水动力模型MIKE 11,建立模拟平原区河流外(Area out of a rive)的洪涝过程及河流(River)水文过程的MIKE-A-R耦合模型。选择徒骇河宫家拦河闸以上流域作为研究区域,利用数字高程、流域河网数据,提取流域边界;基于雨水情数据、数字高程、土地利用类型、土壤类型等资料,建立流域洪涝模型;通过参数敏感性分析,确定曼宁系数、河床透水系数等相关参数,并用刘桥拦河闸水文站实测数据及现场调研数据进行验证。结果表明,所建立的平原区MIKEA-R耦合模型,较好地模拟平原流域河流外洪涝过程及河流洪水演进过程,模拟结果可为流域洪涝灾害风险评估、预报及预警提供全面数据支撑。

关键词： MIKE 平原流域洪涝过程徒骇河

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基于水动力模型的城市洪涝过程数值理论概述

河南科技 2022年第6期41卷 90-93页

作者：杨自东任伍伍甘肃省民乐县水务局甘肃张掖734500 甘肃陇仪智能科技有限公司甘肃张掖734000

城市以及河流洪涝灾害频发使得人们愈加重视洪水流动的过程,以此应对极端暴雨情况下水流的演变与流动过程。基于此现象,本研究以水动力理论为基础总结与分析水动力理论在洪水流动过程与数值解析之间的关系。即如何精确地在大尺度范围内... 详细信息

城市以及河流洪涝灾害频发使得人们愈加重视洪水流动的过程,以此应对极端暴雨情况下水流的演变与流动过程。基于此现象,本研究以水动力理论为基础总结与分析水动力理论在洪水流动过程与数值解析之间的关系。即如何精确地在大尺度范围内解析多尺度水深下的演进。通过水动力模型模拟原理来阐述洪涝过程中数值模拟的应对方法与水动力模型的局限与不足。

关键词：洪涝过程水动力模型圣维南原理

从“城市看海”到“城市看江”:极端暴雨情景下福州市洪涝过程模拟与风险分析

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中国防汛抗旱 2021年第9期31卷 12-20页

作者：徐宗学叶陈雷北京师范大学水科学研究院北京100875 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875

受气候变化、快速城市化以及基础设施建设滞后的多重影响,我国城市面临的洪涝形势十分严峻。2021年7月17日开始,河南省遭遇持续性极端强降雨,特别是郑州市“2021.7.20”特大暴雨洪涝灾害,使得“城市看海”问题又一次出现在公众视野中,... 详细信息

受气候变化、快速城市化以及基础设施建设滞后的多重影响,我国城市面临的洪涝形势十分严峻。2021年7月17日开始,河南省遭遇持续性极端强降雨,特别是郑州市“2021.7.20”特大暴雨洪涝灾害,使得“城市看海”问题又一次出现在公众视野中,而且由于汹涌奔腾的洪水,城市街道变成了一条条水流湍急的江河,“城市看江”又成为城市洪涝灾害中新的威胁,大量的城市基础设施遭到毁灭性破坏,数千车辆化为废铁,经济损失惨重,“城市看江”的危害远远超过“城市看海”。对近年来我国城市极端暴雨洪涝事件进行了较为系统的梳理,并以沿海城市福州市江北城区为例,参考本次郑州市遭遇1000年一遇特大暴雨降雨过程,模拟计算了福州市城区管网、河道、地面在遭遇类似郑州市“2021.7.20”特大暴雨的500年一遇乃至1000年一遇强降雨下的洪涝过程。然后,基于最大淹没水深与最大流速评估城市洪涝风险。结果表明,在极端暴雨工况下,福州市江北城区淹没十分严重,“城市看江”不容小觑,应当未雨绸缪,提前做好应急防汛预案,工程措施与非工程措施并举,减少洪涝灾害对城市经济的影响,保障城市居民生命财产安全。本研究可以为城市遭遇极端暴雨时的防洪决策工作提供一定的参考。

关键词：极端降雨城市看海城市看江洪涝过程洪涝风险郑州福州

西太平洋副热带高压异常及其与1998年长江流域洪涝过程关系的研究

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气象学报 2001年第6期59卷 719-729页

作者：孙淑清马淑杰中国科学院大气物理研究所北京100029

文中结合 1 998年长江流域的洪涝过程研究了太平洋的活动特征 ,探讨了副热带高压活动与海温的关系 ,以及视热源、水汽汇的特征与副高活动的关系等。首先描述了 1 998年太平洋副热带高压的基本特征 ,给出了它异常的季节位置、强度和形态 ... 详细信息

文中结合 1 998年长江流域的洪涝过程研究了太平洋的活动特征 ,探讨了副热带高压活动与海温的关系 ,以及视热源、水汽汇的特征与副高活动的关系等。首先描述了 1 998年太平洋副热带高压的基本特征 ,给出了它异常的季节位置、强度和形态 ,及其与长江流域降水异常的关系。SVD分析表明 ,1 997至 1 998年的 El Nino过程的演变特征所对应的太平洋副热带高压的最佳耦合模态是 :主体强而位置偏南 ,特别是其西部。赤道辐合带也偏弱 ;1 998年夏季副热带高压的基本特征正符合该模态的特征。热带地区东西向的垂直环流明显地出现东太平洋的异常上升气流与西太平洋的下沉距平气流。视热源、水汽汇的分布能很好地描写副热带高压区的季节位置和强度。副热带高压区为明显的 Q1<0的辐射冷却区和 Q2 <0的变干区。这种特征也有助于副热带高压区的维持。同样 ,视热源、水汽汇的分布也能很好地解释副热带高压区的季节内异常活动。在长江流域持续暴雨期和间隙期 ,Q1,Q2 所指示的副热带高压与雨带的相对位置有很大的差异。不同的热力结构能较好地解释副热带高压区的迅速南落。

关键词： 1998年长江流域洪涝过程副热带高压海温异常大气热状态

基于洪水过程的农业洪灾变化遥感快速评估模型及其应用

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长江流域资源与环境 2017年第11期26卷 1831-1842页

作者：汪权方孙佩王新生汪倩倩王渊袁琳王亚彭徐慧陈志杰魏立飞李中元湖北大学资源环境学院湖北武汉430062 农业部遥感应用中心武汉分中心湖北武汉430062

洪涝灾情的准确测度需要同时兼顾淹没区的面积大小和淹水时长信息。利用淹没区内由水和作物等多种地物所组成的"复合水体"不同于水体的波谱时间变化特性,将不同洪灾时期的水体指数和植被指数进行信息复合,以有效凸显水体和洪涝淹没区之... 详细信息

洪涝灾情的准确测度需要同时兼顾淹没区的面积大小和淹水时长信息。利用淹没区内由水和作物等多种地物所组成的"复合水体"不同于水体的波谱时间变化特性,将不同洪灾时期的水体指数和植被指数进行信息复合,以有效凸显水体和洪涝淹没区之间的影像差异,据此进行了灾初期、峰期和中后期等3个时次受淹范围的有效识别。在此基础上,根据洪涝灾情随着淹没时长而加重以及灾区内淹水时长非均匀分布的特性,建立基于淹没时长的受淹面积不等权参与的洪灾扩展动态度指数(Variation Index of Flood,VIF)和区域灾情比较指数(Comparison Index of Flood Disaster,CIFD)两种模型,并将模型应用于鄱阳湖区2016年夏季农业洪涝灾害的时空变化遥感监测。结果显示,应用上述两种模型不仅可以准确获取鄱阳湖区本次农业洪涝灾情的演变趋势,而且能够方便地对比分析区域内不同地方的受灾程度。鄱阳湖区在2016年6月23日~7月25日期间的洪涝灾情具有由弱增强再趋弱的特征,其VIF指数由初始阶段(6月23日~7月9日)的3.75降至后续阶段(7月9日~7月23日)的1.29;鄱阳县是研究区内受灾最严重的区域,其CIFD指数值居于研究区内各受灾县市之首,该县受灾总面积以及多次被淹的灾区面积均高于其他县市。

关键词：洪涝过程时序遥感影像特征指数信息复合洪灾扩展动态度指数区域灾情比较指数鄱阳湖区

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城市洪涝仿真模型的改进与应用

水利学报 2010年第12期40卷 1393-1400页

作者：王静李娜程晓陶中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾研究所北京100038

已有的城市洪涝仿真模型以一、二维非恒定流水力学模型为基础,采用无结构不规则网格建模技术,在网格形心或特殊型节点处计算水位,在网格周边通道上计算单宽流量,对城市洪涝过程进行模拟。针对该模型对河道型计算单元的断面仅按矩形概化... 详细信息

已有的城市洪涝仿真模型以一、二维非恒定流水力学模型为基础,采用无结构不规则网格建模技术,在网格形心或特殊型节点处计算水位,在网格周边通道上计算单宽流量,对城市洪涝过程进行模拟。针对该模型对河道型计算单元的断面仅按矩形概化的缺点,对河道型网格水位及特殊型河道通道流量的算法进行了改进,即将原模型中的河道断面相关参数作为变量处理,使模型能反映不同类型河道断面的水位流量变化,提高对河道洪水过程的模拟精度。同时,改进后的算法更有利于模型根据城市河道的实际治理状况进行及时更新和扩展。将改进后的模型应用于济南市,其计算结果与实测资料对比表明,该模型能更合理地模拟济南市城区低洼地积水、街道行洪、铁路立交积水和河道洪水过程,计算可为济南市城区防汛预警决策提供参考信息。

关键词：洪涝过程仿真模型非恒定流街道行洪暴雨

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径流调蓄设施对洪涝调控作用模拟研究

径流调蓄设施对洪涝调控作用模拟研究

作者：齐文超西安理工大学

学位级别：硕士

近年来,全球气候变化下由极端降雨等诱因导致洪涝过程频发,雨水本身作为资源现如今却变成了一大安全隐患,我国作为水灾害频发的国家之一。因此,解决洪涝问题是中国当下的重大社会需求。调蓄设施作为一种可以减轻洪涝灾害,控制面源污染... 详细信息

近年来,全球气候变化下由极端降雨等诱因导致洪涝过程频发,雨水本身作为资源现如今却变成了一大安全隐患,我国作为水灾害频发的国家之一。因此,解决洪涝问题是中国当下的重大社会需求。调蓄设施作为一种可以减轻洪涝灾害,控制面源污染的重要技术措施已被广泛使用。实践证明,调蓄设施具有显著的社会,环境和经济效益,是三者的有效统一。目前对于调蓄设施的研究主要集中在合理确定适合具体地方调蓄设施的容积和调蓄设施经济效益的研究;为了更深入的了解调蓄设施对于地表径流的影响,从而做到调蓄设施的优化。本文通过模拟分析了调蓄设施的调蓄能力对理想河道的坡度、降雨强度、位置变化的响应规律;同时,选择西咸新区海绵城市建设核心示范区与王茂沟流域对调蓄设施位置排布的优化分析,以期所得结果对城市湖泊对城市内涝灾害的调蓄作用、海绵城市雨水调蓄池理论、流域洪水的削减有所启发。本文主要研究工作和结论如下:1.在西安理工大学开发的 GAST 模型(GPU Accelerated Surface Water Flow and Transport Model)的基础上,耦合了径流调蓄设施模块,通过输入高分辨率地形数据以表征土地利用类型的基本参数的基础上,通过显卡实现加速运算,借助此模型模拟分析影响调蓄设施调蓄能力的因素。2.采用GAST模型模拟分析了调蓄设施对于降雨形成的地表产汇流过程的影响;采用城市雨洪实验平台和已发表研究成果的解析解进行了模型验证;建立“V”型理想流域模型,在此基础分析影响调蓄设施调蓄能力的因素;在本文设计的调蓄设施和降雨工况下,不同调蓄设施类型可缓解最大洪峰流量的1.86%～～15.91%;而调蓄设施的位置变化可减少最大洪峰流量的1.64%～20.29%。并由模拟结果得出:(1)不同类型的调蓄设施对于流域洪水过程的调蓄能力大小影响不同,通过添加径流分水槽的调蓄效果从滞洪流量和调节峰现时间来说效果均优于河道滞洪设施(2)随着设计降雨强度增大,调蓄设施的调蓄能力逐渐增加,(3)当调蓄设施位于整个流域的下游时,其调蓄能力最大,(4)当主河道的坡度越小时,调蓄设施的调蓄能力越强。3.以王茂沟流域的实际地形数据、土地利用数据、降雨数据以及形成洪水时出口断面的流量为基础;采用2012年7月15日降雨场次下形成的实测洪水流量数据与模拟结果进行了对比,以此验证了模型可用于王茂沟流域洪水演进模拟。模拟了两种方案在2012年7月15日场次降雨条件下的洪水演进过程,通过与断面出口处的实测流量进行对比。由此得出在添加调蓄设施的两种方案下,可削减洪峰流量的8.3%和27.5%。4.采用西咸新区海绵城市建设3.68km2核心示范区作为研究区域,根据实测降雨形成的城市内涝面积和积水水深与本文模型模拟的结果进行对比,量化验证本文模型的合理性。根据研究区域的地形高程将区域划分为上、中,下游,并在区域的不同位置处设置了不同面积的湖泊,通过模拟大、中、小三种设计降雨,对比分析了各种工况下的内涝积水总量,内涝积水面积和重度积水面积三种量化数据结果。由此得出研究区域内湖面面积由0.5024km2减少到0.00785km2时,其积水总量峰值增加12.71%～18.21%,重度内涝面积增加11.71%～25.66%;不同位置处的湖泊对区域内涝的影响程度各异,如当降雨重现期为100年、湖泊面积为0.5024km2时,湖泊位于研究汇水面上游、中游、下游处对应的重度内涝面积分别为173460m2、169160m2、162628m2,即当湖泊位于流域下游时的调蓄能力远远高于上游和中游。

关键词：调蓄设施位置优化数值模型洪涝过程 GPU并行计算技术

玉屏县近50a旱涝特征和旱涝急转及其响应因子浅析

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贵州气象 2015年第5期39卷 34-37页

作者：杨明严小冬吴丽华张东海贵州省玉屏县气象局贵州玉屏554000 贵州省气候中心贵州贵阳550002

利用玉屏站1965—2014年地面气象观测资料及大气环流指数资料,运用统计学及Morlet小波方法,分析玉屏县旱涝特征得出：玉屏县年降水量存在明显的年际变化,有2~3 a的震荡周期;玉屏县持续性干旱过程平均32个月发生1次,大多数持续时间为4~6... 详细信息

利用玉屏站1965—2014年地面气象观测资料及大气环流指数资料,运用统计学及Morlet小波方法,分析玉屏县旱涝特征得出：玉屏县年降水量存在明显的年际变化,有2~3 a的震荡周期;玉屏县持续性干旱过程平均32个月发生1次,大多数持续时间为4~6个月,属季度尺度的干旱,以夏秋干旱、秋冬干旱和冬春干旱发生频率高;玉屏县洪涝过程约35个月发生1次,持续时间1~3个月,开始时间集中发生在下半年,大多数过程并未发生在降水偏多年,阶段性特征明显;玉屏县典型旱涝急转事件有3次,均未发生在降水异常年;在旱涝急转事件中,气温、最高气温和日照的阶段性波动对本区域前旱后涝的响应程度强,而西太平洋副高脊线、西伸脊点和印缅槽指数的演变,单要素对玉屏县前旱后涝的响应不明显,但若综合考虑各指标的配置情况,对玉屏县旱涝急转事件前、后响应程度增强。

关键词：旱涝特征持续性干旱过程洪涝过程旱涝急转响应因子