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绘制直观与可靠的城市洪涝灾害风险区划图,为城市防洪排涝相关部门决策提供参考依据。以广州市东濠涌流域为研究区域,综合考虑城市降雨、径流、地形和排水系统特性,构建基于InfoWorks ICM的一维-二维耦合城市洪涝仿真模型,模拟暴雨重现期为1年、5年、50年情景下的洪涝过程并获取致灾因子数据。调研分析区域的孕灾环境、承灾体和防灾减灾能力概况,结合层次分析法、评价等级和阈值划分等进行洪涝灾害风险评估。结果表明:城市洪涝仿真模型在一维排水系统和二维地面淹没模拟上均有较好的精度和可靠性,保证了致灾因子数据的可靠性;风险区划图能较好地反映流域的风险分布;随着重现期增大,较高、高风险区的面积显著增加,为防洪排涝重点关注区域。 相似文献
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城市内涝的高效模拟对于降低内涝灾害影响、制定防灾减灾措施具有极其重要的意义。本文提出了基于雨篦子耦合地表与管网的城市降雨-产汇流-内涝全过程高效模拟方法, 结合常州市双桥浜城市产汇流与内涝试验基地监测数据, 分别构建了基于高效模拟算法和二维水动力算法的城市内涝模型。根据监测数据对所构建的模型进行了率定与验证, 并分析对比了2种算法在不同降雨事件中的精度与可靠性。结果表明: 太湖流域模型中基于雨篦子的城市水文特征单元高效模拟方法能够较为真实地反映城市内涝的具体特征, 且在模型参数一致的前提下, 其计算效率约为二维水动力算法的780~1 275倍, 能够对城市内涝情况进行快速模拟。 相似文献
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为准确模拟城市洪涝过程,以地表二维流动模型和SWMM一维管流模型为基础,同时考虑地表径流与地下管流交换的3种模式,构建了城市地表与地下管流双向耦合的水动力学模型。采用水槽试验算例和理论算例对耦合模型进行验证,并将耦合模型应用到英国Glasgow城市街区,分析排水管网和不同地表地下水流交换模式对城市洪涝过程的影响。结果表明：模型在试验算例和理论算例的模拟中均具有较好的精度和可靠性,模型能够准确地模拟具有排水管网的城市洪涝演进过程;与无排水系统相比,检查井简化法、雨水口法和雨水口-检查井法3种水流交换模式下Glasgow城市街区模拟的最大淹没面积分别减少9.3%、23.2%和24.5%,其中对重度积水的消减作用更显著,淹没面积分别减少43.6%、79.9%和80.9%;检查井简化法的消减作用要远小于雨水口法和雨水口-检查井法,后两者差异较小。雨水口法和雨水口-检查井法比较符合实际情况,且雨水口-检查井法的计算效率更高更简单,因此,在城市洪涝模拟中采用雨水口-检查井法考虑地表径流与地下管流交换过程更符合实际。 相似文献
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针对内涝一维、二维耦合模型垂向流量交换计算过程复杂、计算稳定性差等问题,采用节点水量平衡原则对垂向流量交换方法进行改进。将节点分为超载节点及未超载节点,对于超载节点利用节点水量平衡原则进行垂向交换流量计算,将垂向交换流量计算与一维模型水力计算相融合,实现节点垂向交换流量与管段流量同时求解;对于未超载节点采用变水头孔口出流公式进行垂向交换流量计算,实现考虑地表水深变化的节点回流计算。采用Infoworks ICM模型作为对照,对比分析不同案例模拟结果,研究表明,改进方法与对照模型模拟结果吻合度高(纳什效率系数超过0.8),在内涝模拟过程中能准确模拟垂向流量交换,并保证系统水量平衡,对城市内涝模拟分析具有较好的应用价值。 相似文献
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为对自然界中的复杂水流系统进行整体水动力数值模拟,建立了适用于河湖系统的一维-二维耦合模型.将河网计算中用于处理河段间耦合的汊点水位预测校正法应用到一维-二维耦合边界的处理中,即耦合边界水位预测校正法.该方法具有一维、二维模型计算完全独立,可有效利用现有模型的优点.与传统一维-二维耦合处理方法相比,耦合连接条件的满足程度较高且可通过对计算容差的调整进行有效控制.利用理想及实际例子进行了计算验证,结果表明该方法具有较好的实用性. 相似文献
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为了准确分析洪涝灾害对防洪体系现状的影响，做出相应的防洪减灾措施，以浙江省台州市灵江下游流域为研究区域，构建了基于Saint-Venant方程的水动力学耦合模型，对河道溃决洪水过程进行实时仿真模拟。综合考虑研究区域地形、气象、水文资料、水利工程、下垫面条件等因素，在一维河网模型和二维水动力学模型耦合衔接中，最大程度还原真实地形中河槽内外的水流交互淹没，借助研究区域内典型台风暴雨资料，率定验证本文建立的一维-二维耦合水动力学模型，检验后的模型可实现灵江下游沿岸城市不同量级设计洪水及历史洪水的实时淹没过程模拟。模型计算结果表明，该模型模拟复杂地形条件情况下流域洪水实时演进过程达到了较高精度，在水系沿程典型断面水位计算值与实测值误差不超过0.1 m。 相似文献
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通过对流域河网二维水流模拟问题的分析,提出了一个通用化的河网二维模拟概化模式,该模式将河网二维概化为"树状"河道计算单元、"环状"河道计算单元、"十字型"河道计算单元等河网二维基本单元,对这些河道计算单元的求解,构建流域型河网一二维耦合模式的求解模型,并由此建立了通用化的河网二维水流数学模型软件系统。通过"树状"河道二维计算单元求解模型的推导与实现,验证了概化模式的可行性,表明该思路可以应用于大型流域河网一、二维水流模拟,具有很好的应用推广价值。 相似文献
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在垂向二维水动力模型的基础上,叠加了泥沙模型,建立了垂向二维泥沙模型,该模型的主要特点是水动力模型采用斜压模式,可以模拟由于水库水温度分布时空变化对其水动力结构及泥沙沉降速度的影响;泥沙模型采用分步法求解,简化了计算;独立求解粘性泥沙及非粘性泥沙的沉降速度及水土界面交换通量;运用经验公式估算泥沙及水动力模型参数,弥补了资料不足的缺点。最后运用实测资料对所建泥沙模型进行了有效性验证,结果表明:悬沙模拟值与实测值相对误差较小,时空分布特征相似;同时,模型能较为准确反映由于水库出入流引起的库首与库尾水温及泥沙分布特征。 相似文献
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为解决城市尺度雨洪模拟过程中常见的地块区域地形及管网资料不足、道路区域行洪与积水严重以及现有雨洪模型计算精度差或计算效率低等问题,提出基于地块概化模拟和路网精细模拟理念的城市雨洪过程分区自适应模型。对于资料不足的地块划分子汇水区单元,采用水文学概化方法计算产汇流过程;对道路区域划分精细网格,采用二维水动力学方法模拟水流运动过程;两者均与管网模型耦合连接,共同驱动管网模型进行汇流计算。以西咸新区沣西新城核心示范区为研究对象,搭建研究区域分区模型,对比分析整体区域均采用精细网格的全分布模型和整体划分子汇水区的半分布模型的模拟结果。结果表明：(1)分区模型综合考虑了地块管网排水与道路径流过程,可模拟出道路低洼区域在地表产汇流和管网溢流综合作用下的致涝过程,整体径流路径符合实际降雨水流运动规律;(2)相较半分布模型,分区模型在道路区域采用精细网格进行计算,可较好模拟道路区域的积水过程;(3)相较全分布模型,分区模型显著减少了计算量,在不同设计降雨下减少了28.2%～73.5%的计算耗时。该耦合模型有效地克服了数据条件和计算能力的限制,可为城市洪涝模拟提供一种新的耦合模拟思路。 相似文献
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漫溃堤洪水联算全二维水动力模型及应用 总被引：1，自引：0，他引：1
为应对河道洪峰流量增大和漫溃堤长历时相伴发生的洪灾现象,借鉴全二维气相色谱理论提出全二维水动力模型概念,建立了模拟河道和灌区洪水演进的漫溃堤洪水联算全二维水动力模型,并采用Roe格式的近似Riemann解对界面通量进行数值求解。模型内通过漫溃堤堰流公式成功实现河道与灌区的耦联,考虑溃口展宽变化,加密处理河道网格,采用热启动与干湿水深理论对模型进行优化,并利用加大糙率法对村庄较为密集的地形进行优化处理,尽可能反应地面真实情况。将该模型应用于黄河宁蒙段河道与左右岸灌区的漫溃堤洪水演进模拟,计算结果合理可靠,流场分布均匀光滑,初步验证了模型的精度及可靠性,研究成果对河道溃决洪水的精细仿真模拟和该地区洪水风险分析决策具有重要意义。 相似文献
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Coupled 1D–2D hydrodynamic models are widely utilized in flood hazard mapping. Previous studies adopted conceptual hydrological models or 1D hydrodynamic models to evaluate the impact of drainage density on river flow. However, the drainage density affects not only river flow, but also the flooded area and location. Therefore, this work adopts the 1D–2D model SOBEK to investigate the impact of drainage density on river flow. The uncertainty of drainage density in flood hazard mapping is assessed by a designed case and a real case, Yanshuixi Drainage in Tainan, Taiwan. Analytical results indicate that under the same return period rainfall, reduction in tributary drainages in a model (indicating a lower drainage density) results in an underestimate of the flooded area in tributary drainages. This underestimate causes higher peak discharges and total volume of discharges in the drainages, leading to flooding in certain downstream reaches, thereby overestimating the flooded area. The uncertainty of drainage density decreases with increased rainfall. We suggest that modeling flood hazard mapping with low return period rainfalls requires tributary drainages. For extreme rainfall events, a lower drainage density could be selected, but the drainage density of local key areas should be raised.
相似文献13.
城市洪涝模拟是当前国内外城市防洪减灾领域研究的热点。现有城市洪涝模拟方面的评述, 主要依据城市洪涝过程或模拟计算方法进行分类讨论, 缺乏基于应用需求的视角。随着应用需求日益深入, 城市洪涝模拟应用场景日趋多样化和复杂化, 不同模拟应用场景下, 所关注的洪涝过程不同, 采用的技术策略及其重点和难点也不同, 脱离模拟应用场景很难辨析这些不同。依据模拟对象和关注变量, 归纳总结出城市洪涝模拟的3种典型应用场景, 即城市外洪模拟、城市雨洪模拟、城市内涝模拟; 针对这3种典型模拟应用场景, 分析相应的城市洪水演进模型、城市雨洪模型、半分布式暴雨内涝模型、全分布式暴雨内涝模型等4类模拟技术策略; 辨析在不同模拟应用场景和技术策略下, 不同模拟技术的组合方式及其特点与难点, 以期从应用需求的角度对城市洪涝模拟技术进行全面的梳理, 为城市洪涝模拟应用和研究提供一个新的视角。 相似文献
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采用一维-二维耦合数学模型对溃堤洪水进行模拟,可以发挥两者优势,提高计算效率。将基于黎曼近似解Godunov格式的一维、二维水流数学模型通过堰流公式进行耦合,实现交界面的水力要素交互;一维、二维模型均采用中心形式的有限体积法求解,分别采用HLL格式和Roe格式计算界面通量,具有一致的空间同步性。通过经典算例验证了模型的可靠性和稳定性,应用耦合模型对1998年松花江干流胖头泡溃堤洪水进行了模拟计算,较好地模拟了溃堤洪水的演进过程与淹没范围,对200年一遇洪水的分洪效果进行了分析,为此区域的分洪利用及松花江中上游防洪调度提供参考依据。 相似文献
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ArcTOP:TOPKAPI与GIS紧密连接的分布式水文模型系统 总被引：4，自引：0，他引：4
基于遥感（RS）和地理信息系统（GIS）的分布式水文模型已成为当前水文科学发展的前沿，地理信息建模系统是目前地理信息系统研究的热点问题之一。目前实现通用GIS空间分析功能与水文模型的集成主要有四种途径：水文模型嵌入CIS平台．GIS功能嵌入水文模型．水文模型和GIS的松散连接以及水文模型和CIS的紧密连接。本文提出的ArcTOP分布式水文模型系统，运用ArcViewGIS提供的宏语言，将以物理概念为基础的分布式水文模型TOPKAPI和CIS紧密连接，实现分布式水文模型和GIS的完全集成。 相似文献
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K. Solaimani H. Mohammadi M. Z. Ahmadi M. Habibnejad 《International Journal of Environmental Science and Technology》2005,2(3):253-258
The application of Geographical Information system (GIS) in modeling flood and its prediction in catchments offers considerable potential. Several examples illustrate simple GIS techniques to produce flood hazard indices or its zonation using hydrologic-type models. Existing flood models can also be loosely coupled to a GIS, such as the HMS (Hydrological Modeling System) model. Forethermore, models can be fully integrated into a GIS by embedded coupling, such as the SCS (Soil Conservation Service) model. Installation of flood forecasting systems in watersheds with incomplete hydrometric data may reduce the flood-induced damages. In this study Geographical Information system used to up to date the watershed data and estimation of SCS model parameters which is sensible to considered the real time flood forecasting in Kasilian catchment of Mazandaran province. The main aim of this paper is to investigate the possibility of the linkage between GIS with a comprehensive hydrologic model, especially HMS. The use of GIS could produce a suitable agreement between observed results (extracted rainfall and runoff data of 1992, 1995 and 1996 from the related stations) with the calculated results of the hydrological model. The obtained results from rainfall-runoff process simulations of the model in this research showed that submergibility of the main watershed, Kasillian, does not depend on the outlet discharge rate of each one of its watershed independently. But it is related to how those two outlet hydrographs from main river watershed are combined. The model is capable of showing the flood characteristics temporally and spatially in each cross section of the channel network. 相似文献
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Benjamin Dewals Sébastien Erpicum Sylvain Detrembleur Pierre Archambeau Michel Pirotton 《Natural Hazards》2011,56(3):917-939
A practical methodology has been developed for predicting flows generated by dam failures or malfunctions in a complex or
a series of dams. A twofold approach is followed. First, the waves induced in the downstream reservoirs are computed, as well
as hydrodynamic impacts induced on downstream dams and dikes are estimated. Second, the flood wave propagation and the inundation
process are simulated in the downstream valley, accounting for possible dam collapse or breaching in cascade. Two complementary
flow models are combined: a two-dimensional fully dynamic model and a simplified lumped model. At each stage, the methodology
provides guidelines to select the most appropriate model for efficiently computing the induced flows. Both models handle parametric
modeling of gradual dam breaching. The procedure also incorporates prediction of breach formation time and final width, as
well as sensitivity analysis to compensate for the high uncertainties remaining in the estimation of breach parameters. The
applicability of the modeling procedure is demonstrated for a case study involving a 70-m high-gravity concrete dam located
upstream of four other dams. 相似文献
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水文过程在湿地形成、发育、演替直至消亡全过程中起重要作用.降水截流、径流和蒸散作用是湿地 大气界面水文过程研究的热点和重点,开发的模型较多但尚需进一步检验和完善.片流和明渠流是湿地主要地表径流,其中片流受地形坡度等因素影响而难以精确计算.湿地的地下水文系统对季节性积水湿地尤为重要,但是关于泥炭沼泽的垂向水力联系尚需进一步研究.可持续的湿地水文管理必须将人类活动和气候变化这两个因素纳入湿地综合水文模型,然而目前除少数几个综合模型外,大多数的湿地水文模型并非如此.加强湿地水文观测、多手段多技术相结合和开发综合湿地水文模型应是今后湿地水文学研究的主流. 相似文献