黄河下游1996年异常洪水水沙数值模拟

以二维非恒定流和不平衡输沙理论为基础,建立了黄河下游高村至孙口河二维水沙运动数值模型,对１９９６年异常洪水的滩槽水流运动、泥沙冲淤进行了分析计算．计算结果充分反映了模型对黄河来水来沙变幅大的适应能力,以及对滩槽水沙交换、滩区生产堤对洪水演进影响的合理模拟．     

基于GIS的上海市社区暴雨积涝模拟研究

随着城市化的推进,暴雨积涝逐渐成为许多城市的主要自然灾害,但当前积涝模型大多基于水动力学方法,需要大量的输入参数,不便于推广和应用。研究采用了积水站数据反算区域排水,并基于简化的城市暴雨积涝模型模拟研究区的积水深度和受淹房屋分布。在此基础上,利用现有灾情资料对模拟结果进行了评估。分析表明,该方法可以较好地模拟五角场街道在一定降雨强度下的积涝空间分布;研究区内积水深度与地表高程密切相关,积水面积和受淹房屋数量都随降雨量的增大而增大,且增幅逐渐放缓,而区内受淹房屋主要为低矮平房、老旧房屋和厂房。     

深圳市洪涝灾害的数值模拟与分析

深圳市自建特区以来,沿河沿海低地迅速城市化,流域内大规模的开发活动加剧了水土流失,河道淤塞严重,行洪能力降低,新增市区防洪排涝设施不足,使深圳市洪涝灾害更趋频繁,经济损失急剧增长,为配合深圳市制定新的防洪(潮)规划,本研究开发了城市洪水演进一、二维不恒定流混合模型,分现状与规划措施实施后两种情况对各典型年暴雨、高潮的组合在深圳市可能造成的洪涝灾害进行了模拟和分析,其结果为深圳市合理评价防洪(潮)规划提供了依据。     

基于GIS的上海市嘉定区暴雨积涝灾害风险区划研究

根据2006-2012年上海嘉定区9个气象站点的小时降水资料,结合嘉定区的社会经济与自然地理要素,构建一个集致灾因子、孕灾环境、承灾体及防灾减灾能力为一体的区域暴雨积涝风险评价模型。通过GIS技术实现各指标的栅格化,并利用指数模型对各因子基于500 m×500 m栅格的基本单元进行计算,编制嘉定区的暴雨积涝灾害风险区划图,构成嘉定区五个等级的风险,分别为高、次高、中等、次低和低。区划结果表明嘉定区的暴雨积涝灾害危险性指数从中心向外围成递减的趋势,且嘉定镇、新城和工业南区相对风险较高,华亭、徐行、南航和江桥风险相对较低。经嘉定区历年暴雨积涝灾情资料、典型暴雨积涝案例和专家的验证,均表明风险区划的结果和实际灾情符合度较高,对嘉定暴雨积涝的防灾减灾具有重要的现实指导意义。     

天津市城区暴雨沥涝仿真模拟系统的研究

天津市位于黄河水系尾闾，是我国北方重要的工业和港口城市。该市历史上一直遭受洪涝灾害的威胁，加之近几年市区范围不断扩大，不透水面积增加，排水能力远远不能适应城市的发展要求，城市沥涝问题日趋严重。为了掌握天津市暴雨沥涝的规律，减轻洪涝灾害对该市的影响，作者利用二维不恒定流水动力学模型和计算机信息管理及图形技术，采用Power Station Fortran 4.0和Visual Basic5.0编程语言，在Widows98环境下开发了天津市暴雨沥涝仿真模拟系统。该系统首次实现了从城市暴雨预报、监测到城市暴雨沥涝仿真模拟的研究， 不仅能够处理实时的不均匀的降雨信息，还能处理数值预报模型的预报降雨信息。系统的信息前后处理模块用图形方式管理仿真模型的各类信息，方便用户显示、查询和修改，使系统更加完整、实用。     

分蓄洪区洪水演进数值模型

本文介绍的二维非恒定流数值模型，采用无结构不规则网格，充分考虑了分蓄洪区内影响洪水演进的各种主要因素。通过１９５４年荆江分洪区实不则分洪过程的模拟验证，表明模型不仅计算精度显著提高，计算速度也大为加快，达到了为分洪调度指挥服务的要求，具有较强的实用性。     

西安城市暴雨内涝灾害气象预警系统研究

介绍了西安城市暴雨内涝灾害气象预警系统的技术路线及原理.该系统包含本地化的城市暴雨内涝仿真模型,并以城区加密气象自动站资料、多普勒雷达降水估算产品、数值预报产品、主观预报等作为实况和模拟用的降雨边界条件,结合西安市区地理地貌特征、城市规划、排水系统特征、排水规则、防洪工程等多方面的非气象资料建立而成,具备一定的内涝动态监测预报能力.对2006年6月3日内涝过程进行了模拟,效果较好,能够满足预警需求.     

泥石流堆积泛滥区危险度的评价与应用

泥石流堆积泛滥区危险度是指山地沟谷一旦发生泥石流后,在堆积区不同地段泛滥成灾的程度或最大威胁程度.本文探讨了泥石流堆积泛滥区危险度评价的指标体系,划分了四级危险度。应用泥石流二维非恒定流理论建立了危险度评价的数学模型。以云南东川市城区为实例,模拟了100年一遇超标准泥石流泛滥成灾过程,并作出泥石流堆积区的最大流速分布图、最大泥深分布图和危险范围内的危险度分区图.通过数值模拟取得了良好的效果。根据危险度评价结果,提出了该数学模型在减灾中的应用。     

黄河下游堤防保护范围的研究

历史上,黄河山东段曾多次泛滥,为了解定黄河下游堤防的保护范围及保护范围内的洪水风险,本文利用二维不规则网格非恒定流洪水仿真模型,研究了黄河下游山东段堤防的保护范围,该研究对于黄河下游堤防建设及两岸地区的防洪灾害具有重要的指导意义。     

基于非恒定流的污染物迁移扩散随机模拟

针对目前大部分河流都受到不同程度污染的现状,研究了基于非恒定流的污染物迁移扩散随机模拟方法。通过一维非恒定流数值计算和流场模拟,得到了水库开闸放水后下游各个断面的水位、流量、流速等数据,并以此为基础,利用蒙特卡洛法对水库开闸放水前后下游典型断面的COD和NH3-N等进行污染物迁移扩散随机模拟,并将模型应用于文峪河下游。结果表明,文峪河水库开闸放水后,COD和NH3-N的污染带长度和宽度均有不同程度的减小,污染带向排污一侧岸边集中。研究成果可为解决河流污染现状与水库调度提供参考。     

基于GIS技术的海绵城市内涝灾害数值可视化研究

研究基于GIS技术的海绵城市内涝灾害数值的可视化技术,为城市内涝灾害预防和控制提供可靠分析依据。通过GIS技术采集海绵城市河道、排水口、管网等建模数据后,采用基于GIS技术的海绵城市内涝灾害分析模型对某场暴雨进行实测,通过同频率放大方法,获取不同重现期暴雨的设计降雨过程线,依据过程线以及SWAT模型获取不同重现期的洪峰过程以及积水淹没情况(深度、区域),并通过GIS可视化显示洪峰过程以及积水淹没情况(深度、区域)。可视化模拟结果显示,以安徽六安市为例,采用GIS技术对单个栅格的高程值与建筑物在地面以上的高度相加值进行DEM修正后,六安市内涝积水深度更清晰、准确度;随着重现期的延长,暴雨强度、淹没水位高度、淹没面积、最大积水深度也逐渐增加;从六安市暴雨内涝不同重现期淹没场景中可以看出,随着重现期的延长,淹没区域在六安市3D图中的范围越来越大;5年和25年一遇的洪水淹没区范围很小,但60年一遇的洪水淹没区在六安市北面范围很广,且在西南临界区域分布也较广。     

MIKE 21模型及其在城市内涝模拟中的应用

随着城市化水平的不断提高,下垫面发生巨大变化,城市内涝问题频现,严重制约着城市的健康发展。以北京市朝阳区某规划小区为例,应用DHI开发的MIKE软件,建立了MIKE 21的二维水动力模型,在典型降雨情况下模拟了研究区域内的积水过程。采用城市内涝ArcGIS模型的计算结果对比分析。结果表明:MIKE 21模型的计算结果满足规范要求,较好地模拟了区域积水分布位置、深度、历时等,较ArcGIS模型的精度更高。研究成果为城市内涝灾害的治理提供了技术支撑,对城市小区规划、道路设计、海绵城市建设等方面具有重要的应用价值。     

洪涝过程模拟及三维实景展示方法研究

针对变化环境下洪涝灾害频发以及洪涝模拟结果二维展示的自身局限性等问题,将高分辨率数值模型与三维可视化技术耦合,以陕西沣西新城、英国莫帕斯镇洪涝灾害过程为例,采用基于GPU加速技术的高分辨数值模型对城镇及江河洪涝灾害过程进行数值模拟,以较为准确获取洪灾淹没时间、淹没面积等信息;后处理展示方面实现数值模型与Unity 3D平台耦合,对洪涝过程模拟结果进行三维可视化展示,实现场景漫游等功能;应用快门式3D技术进行三维浏览,初步实现基于3D立体成像的洪水模拟展示。结果表明,计算结果与实测数据吻合度较高,积水面积平均相对误差分别为6.235%,1.505%,并真正实现了三维环境下的水灾害过程信息交互展示。可作为一种有效的协同平台来增强相关人员之间的沟通与协作,为决策人员提供准确有效的科学依据,在水利领域具有较好应用前景。     

泥石流堆积扇危险度分区评价的数值模拟研究

本文应用泥石流非恒定流数学模型对泥石流平面运动进行了数值模拟，提出了泥石流堆积扇危险度评价的理论和方法。实例验证表明该法计算简便，稳健可靠，是评价泥石流堆积扇危险度的一种新途径。     

我国城市暴雨内涝的成因及其应对策略

暴雨内涝是城市自然灾害的主要形式之一,并长期困扰我国的许多城市。依据城市化进程及排水系统的发展趋势,揭示了我国城市暴雨内涝防治的误区,全面剖析了暴雨内涝的成因。结果表明:排水系统设计标准低下是我国城市暴雨内涝的一个重要的、但非唯一的成因;仅通过提高设计标准防治暴雨内涝投资巨大、实施困难,且成效不大。我国城市暴雨内涝的成因还包括城市下垫面不透水比例增加、暴雨洪峰流量增大、排水系统雨污混接现象普遍存在、地面沉降日趋严重、相关部门与专业缺乏沟通与合作等。基于发达国家城市暴雨管理的研究成果和实践经验,结合我国城市排水系统的实际情况,提出了暴雨内涝防治的应对策略,以促进城市暴雨管理体系的建立和完善。     

城市暴雨灾害风险评估及防御对策研究——以江苏省南京市为例

以江苏省南京市为例,从气象灾害发生维度评估城市暴雨气象灾害风险性。从致灾因子、孕灾环境和承灾体三方面构建南京暴雨灾害风险评价体系,采用2003-2012年统计数据对南京暴雨灾害风险评价指标进行等级划分,构建隶属函数判定评价因素与评价等级的隶属程度,建立二级模糊综合评价模型评估南京暴雨灾害风险,并选取2012年南京暴雨实例进行数据演算,验证该评价模型的有效性,最后提出南京暴雨灾害的防御对策。     

软弱场地地铁车站结构地震反应的数值模拟与模型试验对比分析

根据软弱场地土上地铁车站结构大型振动台模型试验结果,以软件ABAQU S为平台,采用记忆型嵌套面黏塑性动力本构模型和动塑性损伤模型,分别模拟土体和车站结构混凝土的动力特性,建立了土-地铁车站结构非线性动力相互作用二维和三维有限元分析模型,对各种试验工况下地基土-地铁车站结构体系的地震反应进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比。结果表明:二维、三维数值模拟与振动台模型试验结果基本一致,三维模型可更好地模拟软弱场地与地铁车站结构的动力相互作用及模型结构的动力反应。数值模拟结果和振动台试验结果可相互验证其可靠性。     

基于GIS的2.5维场地地震液化势概率评价

用具有概率意义的饱和砂土抗液化强度经验公式对2.5维工程场地进行了地震液化势概率评价,通过Kriging法对目标场地区域进行空间插值,可以对大区域工程场地的液化深度和液化范围进行分析评价;采用不规则三角网表面和四面体综合法共同描述地质体模型,在GIS的3维分析模块支持下建立了液化势可视化模型。研究表明:Kriging法通过已勘测点的土层地震液化势来估计未勘测点的土层地震液化势,能够较好地区划出场地地震液化势的空间分布特征,并对待估点进行预测;利用GIS的3维分析模块,实现2.5维场地地震液化势可视化模型的建立是一条有效的技术路线。     

基于分布式SCS模型的山地景区山洪灾害模拟研究

暴雨山洪灾害是影响山区中小流域的重大自然灾害之一。特别是对山地景区而言,暴雨山洪灾害冲毁基础设施、对景区游客生命财产造成严重威胁,因此,山地景区暴雨山洪灾害的预警预报更为重要。利用DEM数据,结合美国SCS(Soil Conservation Service)模型,建立了分布式的山区中小流域山洪灾害模拟模型,并在长白山景区松江河流域进行验证。通过验证发现,本模型对山地景区的山洪灾害具有较好的模拟精度,可以为无水文资料的山地景区暴雨山洪灾害预警预报提供基础。     

基于SWMM模型的城市洪涝过程模拟及风险评估

以SWMM模型作为研究基础,建立了西安市沣西新城区洪涝过程模型,对由暴雨强度公式和芝加哥降雨过程线合成的不同重现期、历时120 min、雨峰系数为0.4的降雨情景开展洪涝过程及其风险评估研究。计算结果表明:该区域设计的排水管网可抵御3年一遇暴雨,但高于此重现期的暴雨会出现不同程度的内涝;溢流最严重的节点在重现期为T=10年暴雨中最大积水深约0.20 m,对城市影响程度不大,但在T=20年暴雨中最大积水深可达0.56 m,可引起严重灾情。根据积水深度模拟结果,可初步判断出在T=20年暴雨过程的特定时段(75~105 min)内,积水会导致以溢流节点为中心10 m范围内的行人和车辆失稳。