洪水风险分析模型的改进与耦合研究及其应用

• 作 者: 付成威
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 水动力学 改进 耦合 洪水演进 洪水风险图

洪水灾害不仅威胁着人们的生命安全，还会造成巨大的经济损失。近年来，治理洪水灾害的措施逐渐从工程措施转向了非工程措施。利用水动力学模型进行洪水风险分析是治理洪水的非工程措施之一。本文改进了传统的一维水动力学模型和二维水动力学模型，建立了一、二维实时动态耦合模型。利用该模型模拟了河道以及洪泛区的洪水演进情况，利用模拟结果编制了洪水风险图。本文主要的研究成果包括：（1）针对传统的一维水动力学模型在计算过程中，为满足柯朗条件而导致计算耗时太长的问题，本文提出了利用神经网络来优化时间步长的方法。该方法可优化传统的水动力学模型，使模型在满足稳定性的同时，减少了计算耗时。（2）洪水溃坝后在洪泛区演进过程中，洪水前锋还未到达的区域是不参与模型计算的。为了提高计算效率，本文利用干水深和湿水深理论，通过判断网格和通道的水深确定参与计算的网格，优化了计算流程，减少了计算耗时。（3）传统的一维和二维洪水风险分析模型通常是独立的模块，无法模拟一维河道和二维洪泛区洪水同时发生的问题。本文把一维模型和二维模型通过时间同步和空间节点耦合的方法，建立了一、二维实时动态耦合模型，该模型在模拟溃堤、漫堤等问题时，计算结果比传统模型更加合理。（4）利用一维水动力学模型，模拟了淮河干流遭遇典型年份的洪水时，河道的水位和流量的变化情况。利用二维水动力学模型，模拟了谷堆圩保护区在遭遇典型年份的洪水时，溃堤洪水的演进情况。利用一、二维实时动态耦合模型，模拟了淮河干流溃堤时，河道水位、流量以及谷堆圩保护区的洪水演进的情况。（5）利用洪水模拟结果，根据国家的标准规范，研究了洪水风险图的编制方法，研制了谷堆圩保护区洪水风险图。