基于FloodArea模型的龙须河流域暴雨洪涝淹没模拟研究

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基于DELFT3DHM模型的苍海湿地公园洪水淹没模拟研究

第35卷第1期长江科学院院报Vol.35 No.l2 0 18 年 1 月Journal of Yangtze River Scientific Research Institute Jan.2 0 18 doi：10.11988/ckyyb.20161168 2018,35(1) ：63-66基于D E L F T3D H M模型的苍海湿地公园洪水淹没模拟研究李彬(河南省水利勘测设计研究有限公司，郑州450016)摘要:洪水淹没情景受区域洪水流量、河床地形变化、河道工程运行调度等多因素影响,对于洪灾情景的确定，是开展河道与滩区治理研究以及进行防洪设计和滩区功能定位的前提条件。

为此，以苍海湿地公园区域为例，利用 Delft3D H M模型建立起二维洪水演进模型，进而模拟洪水淹没过程。

模型采用P= 20 a—遇洪水历史资料进行验证，结果合理;采用P= 50 a—遇洪水对苍海湿地公园流域内洪水淹没过程进行了模拟，得到了实时淹没范围、最大淹没区域、水位变化过程等洪涝区内的特征水力要素信息。

成果为该区域内的防洪规划和实时洪水预报提供理论参考，同样为后期洪涝区内水质提升工程提供可靠参数。

关键词:Delft3D H M模型;苍海湿地公园;洪水淹没;水力要素;洪水预报;水质提升中图分类号:TV122 文献标志码:A文章编号=1001-5485(2218)01-0063-041研究背景洪水演进模型的存在和发展为研究洪水运动规律提供了有力的依据[1，对洪水演进的水文和水力学数学模拟方法，能够模拟洪水条件下可能的淹没范围、淹没历时、特征水深等水力要素，为绘制洪水风险图和洪水预警预报提供重要依据。

国内外专家针对洪水演进模型进行了很多研究，早在181年法国人圣•维南建立的明渠非恒定流偏微分方程组，为洪水研究奠定了理论基础。

胡四一等[2]在建立长江中下游河湖洪水模型中采用无结构网格二维非恒定有限体积格式，可适应湖区各种复杂的边界条件;李大鸣等[3]通过改进有限元质量集中法提出质量加权集中法，并较好地运用于小清河滞洪区二维洪水演进模拟中;李大鸣等[4]在东淀滞洪区采用无结构不规则网格布置方式对其来水进行模拟;张细兵等[5]在建立荆江分洪区模型时利用阵面推进法提出了河道有限元网格自动剖分法。

基于GIS淹没模型的洪水演进模拟及检验

基于GIS淹没模型的洪水演进模拟及检验叶丽梅;彭涛;周月华;高伟;牛奔;刘旭东【期刊名称】《暴雨灾害》【年(卷),期】2016(035)003【摘要】用部分溃坝的波流与堰流相交法模拟淦河流域溃口点的流量.以溃口点的流量、DEM为基础数据,利用GIS的暴雨洪涝淹没模型,对2010年7月14日淦河流域由强降水引发的溃口式洪水淹没过程进行模拟,并利用实际灾情对模拟结果进行检验分析.模拟结果表明:随着洪水演进,淦河流域的淹没面积不断地增大,其中0.5～1 m水深段的淹没面积增长最快;14日18时,洪水到达任窝村,20时淹没至马桥镇,22时淹没至严洲村.灾情调查检验结果显示,对于洪水到达时间和地点,淹没模型模拟值与实况值较为吻合,表明该模型在溃口式洪水淹没过程方面具有较好的模拟效果.【总页数】6页(P285-290)【作者】叶丽梅;彭涛;周月华;高伟;牛奔;刘旭东【作者单位】武汉区域气候中心,武汉430074;中国气象局武汉暴雨研究所暴雨监测预警湖北省重点实验室,武汉430074;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081;武汉区域气候中心,武汉430074;中国地质大学,武汉430074;武汉中心气象台,武汉430074;湖北省仙桃市气象局,仙桃433000;中国地质大学,武汉430074;内蒙古自治区航空遥感测绘院,呼和浩特010050【正文语种】中文【中图分类】P426.616【相关文献】1.基于GIS淹没模型的汉北河流域暴雨洪涝淹没模拟与检验 [J], 汪涛;叶丽梅2.基于GIS的大藤峡水库泄洪下游淹没影响模拟与分析 [J], 吴娟3.基于ArcGIS Engine的洪水淹没模拟系统构建 [J], 唐震;李勇;茅昌平;宋利睿;郑芳文4.基于GIS的洪水演进模拟系统研究 [J], 张彦召;董杰;韩敏5.基于GIS的台风风暴潮淹没情景模拟方法与平台开发 [J], 汤富平;郭见兵;余华芬;潘骁骏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于水文学模型对洪泽湖周边滞洪区洪水演进模拟计算

2020.616科技论坛1　引言洪泽湖周边滞洪区位于洪泽湖大堤以西，废黄河以南，泗洪县西南高地以东，以及盱眙县的沿湖、沿淮地区，大致范围为沿湖周边高程12.5m 左右蓄洪垦殖工程所筑迎湖堤圈至洪泽湖设计洪水位16.0m 高程之间圩区和坡地。

其中地面高程在15.0m 以下的低洼地称为“洪泽湖周边洼地”，大部分地区已圈圩封闭，高程15.0m 以上地区为岗、坡地，基本未封闭圈圩。

洪泽湖周边滞洪区是一个复杂的大型非恒定水流系统，河湖连通关系复杂。

以洪泽湖为中心，有多条河流入湖，又有多个出湖口门，分、滞、蓄、泄定量过程中存在诸多困难，水流流向不定，水位流量关系受水工建筑物控制和洪水涨落影响，蓄滞洪区洪水吐纳等方面的问题均给该地区洪水演进研究带来难题。

本文运用水文学方法建立洪水数学模型，将河道、湖泊和滞洪区合并假想为一个大型水库，根据已知的水库库容曲线、入库洪水过程线及泄洪建筑物的泄流能力曲线等基本资料，求得出库水位和下泄流量的变化过程线[1]。

2　水文学模型原理首先，由于圣维南方程组很难求得精确解析解，水库调洪演算法简化方程组，忽略洪水入库至泄洪建筑物间的行进时间等因素，仅考虑坝前水位水平面以下的库容对洪水进行调节作用，得到水量平衡方程[2]：QΔt-qΔt=Q D t D q D t =12Q (q 1+q 2()D t =V 2D V （Q 1+Q 2）Δt-Q D t D q D t =12Q q 1+q 2()D t =V 2D V 1（q 1+q 2）Δt=V 2-V 1（1）式中：Q 1、Q 2分别为初、末计算时段的入库流量；Q 为计算时段的平均入库流量；q 1、q 2分别为初、末计算时段的下泄流量；q 为计算时段的平均下泄流量；V 1、V 2分别为初、末计算时段水库的蓄水量；Δt 为计算时段长度，根据洪水涨落过程变化幅度以及计算精度要求而定。

当水库入库洪水过程线已知，即Q 1、Q 2、Q 均为已知，又V 1、q 1则是计算时段Δt 开始时的初始条件，故式（1）中的未知数有两个V 2和q 2，须增加一个方程才能求解。

水文模型在自然灾害预警中的应用

水文模型在自然灾害预警中的应用自然灾害是人类面临的一大挑战，其中水灾作为一种常见的自然灾害，给人们的生命财产带来了极大的危害。

为了更好地保护人民的生命财产安全，各地都积极开展了预测水灾的研究工作。

在这一过程中，水文模型起到了关键作用。

一、水文模型的概念和种类水文模型是指用来描述和预测流域水文过程的数学模型，可分为概念性水文模型、分布式水文模型和集中式水文模型三种类型。

概念性水文模型：概念性模型主要应用于小流域的水文预测中，它把整个流域看作一个单一的整体，简单地描述径流汇流和水文循环，并假设该流域具有单一的小气候。

由于数据要求少且计算快，因此主要应用于短期预测。

分布式水文模型：分布式模型基于GIS技术，将流域分为许多子单元，每个子单元看作是一个简单的水文场，然后基于连续的计算处理流域水文过程。

由于它需要大量的数据，模型精度较高，因此主要用于长期预测和水资源评价。

集中式水文模型：集中式模型将流域看作是一个流入和流出平衡、有一定规模的集中营地，通过不同的参数估计方法对流域水文过程进行描述。

由于其计算精度高、数据需求少，因此可用于各种类型的预测和管理。

二、水文模型在洪水预测中的应用水文模型在洪水预测中的应用主要是通过流域的水文信息（包括降雨、蒸散发、地质特征、人类活动等）及历史资料，运用数学模型对其进行分析和预测，从而形成预测结果。

其中，流域降雨能量倍增（RAINER）模型成为了一款领先的水文模型工具，能对降雨模型以及各种流域特征进行诊断并模拟流域内降雨和径流的过程。

这款工具在全球流域评价和水资源管理中都得到了广泛应用。

另外，国内外也涌现出了很多优秀的洪水模型，例如美国国家气象局(Modified Acclerated Composondtion;MACS)和俄罗斯(state landowater)等模型，它们可以实现对流域洪水的快速预报和短期预测。

三、水文模型在干旱预警中的应用水文模型在干旱预警中的应用主要是通过利用多因素共同影响下的水资源状况，对地下水水文信息、大气物理和土壤条件等进行综合分析和模拟，从而形成预测结果。

流域水文模型在洪水预警中的应用

流域水文模型在洪水预警中的应用2西安水文水资源勘测中心7101003延安水文水资源勘测中心716000摘要：本论文旨在探讨流域水文模型在洪水预警中的应用。

首先介绍洪水预警的重要性和挑战，以及流域水文模型的基本原理与类型。

然后详述水文模型在洪水预警中的应用过程，包括数据收集、模型参数估计与校准，以及验证与评估。

进一步探讨洪水预警系统的建立与优化，包括实时监测、模型集成和预报输出等方面。

最后，通过案例研究与实践评估流域水文模型在洪水预警中的效果。

同时，也讨论了该领域面临的挑战与展望，提出了未来发展方向和建议。

关键词：流域水文模型；洪水预警；应用1.洪水预警与流域水文模型1.1 洪水预警的重要性洪水是自然灾害中最为频繁和危害最大的灾害之一。

洪水发生时，水位急剧上升，洪水冲击力强，容易导致洪水淹没和破坏，给人们的生命财产造成重大威胁。

因此，及时发布洪水预警，让民众有足够时间采取安全措施，对于减轻灾害损失至关重要。

洪水预警有助于提高社会的防灾意识和应急能力。

当人们得知可能发生洪水时，会更加重视洪水防范和准备工作，提高对洪水的认识和了解，增强防灾意识。

而在实际预警过程中，相关部门和群众会通过演练和预案的实施，提高应对洪水灾害的能力。

1.2 流域水文模型的基本原理流域水文模型基于水文学原理和数学方法，模拟和预测流域内的水文过程。

其基本原理是通过建立数学方程描述水文过程，如降雨入渗、径流形成和河道水位等，并结合实测或估算的输入数据进行模拟计算。

流域水文模型可以综合考虑降雨、地形、土地利用等因素的影响，对洪水发展趋势进行预测。

2.流域水文模型在洪水预警中的应用2.1 数据收集与预处理数据收集与预处理是流域水文模型建立的首要步骤，直接影响预警结果的准确性和可靠性。

首先，需要收集流域内的各类水文数据，包括降雨量、径流量、蒸发量、土壤含水量等。

这些数据可以通过气象站、水文站等观测设备实时获取，也可以通过卫星遥感等技术获得遥感数据。

基于MIKE FLOOD的城区溃坝洪水模拟研究

基于MIKE FLOOD的城区溃坝洪水模拟研究王欣;王玮琦;黄国如【摘要】The safety of dam not only affects the benefit of the project,but also relates closely to the safety of people's life and property.Dam-break flood simulation can evaluate the impacts of dam-break,and it is of great significance to the making of emergency plans so as to control flood and reduce disasters.Researches are carried out on the dam-break flood developing process in the downstream of the Minzhi reservoir based on the MIKE FLOOD model,which couples MIKE 11 and MIKE 21.By adopting two methods,a sudden dam-break method (for sudden partial dam-break as well as sudden full dam-break) and a gradual dam-breakmethod,simulations of the flow graphs at the breach dam under four operating situations and the flood developing process in the downstream are respectively made in this study.The research results show that the peak flow of the sudden dam-break is larger at the beginning of the dam break,and the gradual dam-break peak flow is relatively small when the deformation of seepage failure develops to the upper part of the dam.And then,as the water level in the reservoir falls gradually,the flow discharge becomes smaller,until the reservoir is emptied.The dam-break flood has a greater destructive power against the upstream area of the Hengling village,where the submerged depth is larger.The flood velocity is up to 5 m/s in the residential and commercial areas of the middle reach of the Minzhi River.The flood has a certain damage to the buildings.The left sideof the Xiangnan village is low-lying,the flooding is the most serious,and it still has a waterlogging depth of 3 m after the flood subsidence.%大坝安全不仅影响工程效益,还影响人民的生命和财产安全,溃坝洪水模拟可以对水库大坝的失事影响做出评估,对制定应急预案和防洪减灾具有重要意义.以深圳市龙华新区民治水库及下游片区为研究对象,基于MIKE FLOOD将MIKE 11模型和MIKE21模型进行动态耦合,对溃坝洪水在下游的演进过程进行仿真模拟.模型采用瞬间溃(瞬间部分溃和瞬间全溃)以及逐渐溃两种溃决方式,分别模拟4种工况下的溃口流量过程线以及下游洪水演进过程.结果表明:瞬间溃的洪峰流量较大,出现在溃坝开始时刻,而逐渐溃的洪峰流量相对较小,出现在渗透破坏变形发展至上部坝体坍塌时刻,之后均随库区水位逐渐降低,下泄流量变小,直至库区水体排空.溃坝洪水对上游地区横岭村附近破坏较大,淹没水深较深.民治河中游段居民和商业区附近洪水流速接近5 m/s,对建筑物有一定破坏力,左侧向南村地势较低,淹没情况最为严重,并且在洪水消退后仍有3 m左右积水.民治河下游地区在洪水消退后也有少量积水.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】7页(P67-73)【关键词】溃坝洪水;MIKE FLOOD;数值模拟;淹没水深;淹没范围【作者】王欣;王玮琦;黄国如【作者单位】华南理工大学土木与交通学院,广东广州510640;华南理工大学土木与交通学院,广东广州510640;华南理工大学土木与交通学院,广东广州510640;华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TV122+.4水库大坝是人类历史上重要的水工建筑物，在兴利和调蓄洪水等方面发挥着不可替代的作用，同时对区域内国民经济发展也承担着重要角色[1]。

一种基于Flood Area模型的暴雨灾害天气风险评估方法、装置及设备[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010677443.X(22)申请日 2020.07.15(71)申请人云南电网有限责任公司带电作业分公司地址 650011 云南省昆明市盘龙区白塔路201号(72)发明人罗哲轩　赵维谚　李俊鹏　杨腾　符宗锐　张雯娟　(74)专利代理机构昆明合众智信知识产权事务所 53113代理人张玺(51)Int.Cl.G06Q 10/06(2012.01)G06Q 50/26(2012.01)G01W 1/10(2006.01)G01W 1/14(2006.01)G01S 13/95(2006.01)G01D 21/02(2006.01)(54)发明名称一种基于Flood Area模型的暴雨灾害天气风险评估方法、装置及设备(57)摘要本发明涉及灾害评估技术领域，尤其涉及一种基于Flood Area模型的暴雨灾害天气风险评估方法，该方法包括收集整理资料，建设风险数据库；通过预报数据、雷达估测和雨量站资料，进行面雨量的计算；确定致灾临界降水量；对承载体暴露与脆弱性进行分析；结合风险数据库、致灾雨量确定及承载体的暴露量与脆弱性技术，通过Flood Area模拟输出灾害风险范围和分布图以及灾损风险定量估计成果；本发明基于Flood Area模型，结合多种预报模型的数值以及预报数据、自动气象站观测资料的统计分析，利用多种成熟的数值模式降雨预报数据，提高了暴雨监测预报能力，为暴雨灾害性天气的评估打下基础。

权利要求书2页说明书8页附图7页CN 111915158 A 2020.11.10C N 111915158A1.一种基于Flood Area模型的暴雨灾害天气风险评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：收集整理资料，建设风险数据库；步骤S2：通过预报数据、雷达估测和雨量站资料，进行面雨量的计算；步骤S3：确定致灾临界降水量；步骤S4：对承载体暴露与脆弱性进行分析；步骤S5：结合风险数据库、致灾雨量确定及承载体的暴露量与脆弱性技术，通过Flood Area模拟输出灾害风险范围和分布图以及灾损风险定量估计。

基于FloodArea模型的大通河流域暴雨洪涝灾害风险评估

ｌＪ】．ＴｏｒｒｅｎｔｉａｌＲａｉｎａｎｄＤｉｓａｓｔｅｒｓ，２０１５，３４（４）：３８４ — ３８７
基于ＦｌｏｏｄＡｒｅａ模型的大通河流域暴雨洪涝灾害风险评估
ＸＩＥＷｕｓａｎ，ＴＩＡＮＨｏｎｇ，ＬＵＹａｎｙｕ．ＲｉｓｋＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＲａｉｎｓｔｏｒｍａｎｄＦｌｏｏｄＤｉｓａｓｔｅｒｓｉｎＤａｔｏｎｇＲｉｖｅｒＢａｓｉｎＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＦｌｏｏｄＡｒｅａＭｏｄｅｌ
谢五三，田红，卢燕宇
（安徽省气候中心，合肥２３００３１）
摘
要：利用流域内所有国家气象站及区域自动站共３９站逐小时降水实况、过程降水量和降水落区预报、数字高程模型资料，采用ＦｌｏｏｄＡｒｅａ模型的暴雨淹没情景，对２０１３年７月５日２０时一６日２０时大通河流域出现的历史罕见强降水时段进行洪水淹没模拟及效果检验。模拟结果表明：大通河流域中上游水位上涨明显，大部地区涨水超过１ｍ，部分支流水位上涨超过３ｍ，竹阳乡、酉华乡和乔木乡的局部地区涨水超过６ｍ。灾情调查检验表明，对于洪水淹没范围和淹没水深，ＦｌｏｏｄＡｒｅａ模拟值与实况值均较为吻合，表明ＦｌｏｏｄＡｒｅａ模型在大通河流域具有较好的洪水淹没模拟效果，可用于暴雨洪涝灾害风险评估与预警业务。

科技成果——洪水实时模拟与洪灾动态评估技术

科技成果——洪水实时模拟与洪灾动态评估技术对应需求洪水预报预警与防洪调度技术成果简介该成果包括洪水风险模拟分析软件和洪涝实时分析及动态展示平台，基于一维、二维耦合水动力模型，并结合GPU并行计算技术实现了洪水高速模拟；基于GIS和三维渲染技术，实现洪水演进及淹没过程的直观化、形象化展示以及洪灾损失精细化评估。

解决了高精度建模下流域尺度洪水实时模拟难题，提高了洪灾实时预报预警和应急决策能力。

适用于河流洪水、城市暴雨内涝洪水、堤坝溃决（漫溢）洪水等不同类型洪水模拟与风险评估。

技术特点该成果模型适用范围广、计算速度快、稳定性强，建立的洪水实时模拟与洪灾动态评估技术体系，可根据当前水、雨、工情进行洪水实时预警。

1、对任意初始场，复杂感潮河网模型可在1个潮周期内快速收敛。

2、珠江河口风暴潮潮位模拟误差小于10厘米。

3、面积1500平方千米、30万网格区域15天溃（漫）堤洪水演进过程模拟耗时小于15分钟，比主流商业软件计算速度快5-30倍。

4、洪水风险区海量建筑群地物建模精度优于5厘米。

5、30万网格洪水淹没数据像素级渲染耗时小于1秒。

技术水平发明专利3项，软件著作权3项，中国大坝工程学会科技进步奖一等奖1项，中国测绘地理信息学会测绘科技进步奖二等奖1项。

应用情况该成果在珠江防总应用，集洪水滚动预报-实时模拟-洪灾精细化评估-动态展示于一体，可以根据当前的水情、雨情、工情设置接近实际情况的洪水分析方案，并借助GPU高性能计算手段，实现洪水淹没和洪灾评估的实时计算分析，为防汛部门提供更为接近实际情况的洪水风险图；在松辽委防汛抗旱办公室应用，实现了松干左岸二肇大堤和松干右岸拉林河口至哈尔滨大堤防洪保护区洪水在线快速计算、洪水演进高速渲染等功能，实现了任意水文及溃口条件下洪水演进实时计算与动态展示等功能，在防汛应急决策中取得了较好的实际效果，可提高相关决策的科学性。

已在珠委、松辽委及广东、广西、海南、湖北等流域及省（区）防汛主管部门的洪灾预报预警工作中得到应用。

基于FloodArea模型的刁江河流域暴雨洪涝灾害风险评估

基于FloodArea模型的刁江河流域暴雨洪涝灾害风险评估利用流域内及周边区域站和国家气象站的逐日降雨量资料，采用广义极值分布函数来进行拟合优度检验，并计算出不同重现期的致洪面雨量。

将致洪面雨量、高程数据、小时雨型分布代人FloodArea模型进行洪水淹没模拟，得到不同重现期下面雨量淹没范围和水深，并对2014年6月一次暴雨洪涝过程进行淹没模拟检验。

结果表明：刁江河流域中下游及出水口一带淹没深度较深，易发生暴雨时洪涝；靠近刁江河中游的河口水文站点模拟水淹最深，模拟水位上涨达2.95m，并与实际水文站数据对比发现，洪水发展过程中，最高水淹深度滞后于降水峰值6-7小时，且与水文站的实际水位差较吻合，表明FloodArea模型在模拟刁江河流域洪水淹没过程中效果较好，能为暴雨洪涝灾害风险评估和预警业务提供较好的技术支撑。

标签：刁江河流域；暴雨洪涝；FloodArea；淹没模拟引言河池市位于广西西北部，属云贵高原南缘，是典型的喀斯特地形，岩溶发育，洼地密布，素称“千山万弄”。

同时，河池市地处属亚热带季风气候，高温多雨，多年平均降雨量1496mm。

特殊的地形加上频繁的降雨，导致每年都要发生不同程度的洪涝灾害。

尤其是20世纪80年代后期以来，气候异常，生态失衡、人口剧增，暴雨洪涝灾害更有频发密现之势。

洪涝多发区有两类，一是降水量多、暴雨多的低洼地区，二是大、中河流沿岸，特别是地处江河中、下游及交叉海拔较低的河谷平原地带，例如大化六也低洼地带、巴马盘阳河沿岸、龙江宜州段、刁江下游等地段。

因此，加强对暴雨洪涝气象灾害的风险管理，对社会经济建设和人民生命财产安全具有重要意义。

1、刁江河流域概况刁江，珠江流域西江水系红水河北岸一级支流，全长237公里，总流域面积3604平方公里，全长237公里，总流域面积3604平方公里。

刁江发源于广西壮族自治区南丹县车河镇塘汉打锡坡，流经金城江区、都安县板岭乡、拉仁乡、九渡乡、拉烈乡、百旺乡，于百旺乡的八甫村那浩屯注入红水河。

浑河流域暴雨洪涝淹没模拟研究

黑龙江水利科技Heilongjiang Hydraulic Science and Technology 文章编号：1007-7596(2019)01-0052-03No.1.2019 (Total No.47)2019年第1期（第47卷）浑河流域暴雨洪涝淹没模拟研究王鹏（盘锦市水利服务中心，辽宁盘锦124000）摘要:根据浑河流域内的自动站和国家气象站，分别对范围内的土壤类型、土地利用状况、洪涝灾情、过程降水量、逐小时降水实况以及降水落区预报等数据资料进行提取,并对浑河流域2005年8月12B14时-13014时的强降水时段，利用Flood Area模型的暴雨淹没情景模拟分析了洪水淹没过程和效果。

结果显示:在强降水作用下浑河流域上游水位明显上涨，大伙房水库上游水位上涨3m以上,李石河、东洲河等支流水位超过5m。

灾情调查显示，基于Flood Area模型模拟的洪水淹没深度与覆盖范围基本能够反映强降水的实际状况，在浑河流域暴雨洪涝模拟中该模型具有良好的模拟效果和较高的准确度，可为今后洪涝灾害险情分析、洪水预警以及人员疏散方案的制定提供一定参考依据。

关键词:强降水;洪涝淹没;Flood Area模型；浑河流域中图分类号:P426.616文献标识码:B0引言近年来，我国洪涝灾害频发并已成为破坏最为严重的自然灾害之一，随着城市建设的不断发展和经济社会的进步，洪涝灾害所造成的经济损失和社会影响逐年增大，其中60%以上的自然灾害来源于洪水灾害。

为保证人们生命财产安全促进经济社会的建设发展，并确保山洪地质灾害防治和中小河流域治理工作的顺利开展，有必要开展暴雨洪涝灾害的风险控制和管理研究。

国家气象局在全国范围内启动了山洪地质灾害气象风险和暴雨诱发中小河流洪水的预警服务业务，在这项业务中的科技核心为实现洪涝灾害风险的评估。

建设水利工程是降低洪水灾害的主要方法和途径，同时加强洪水淹没危险性和预报分析等非工程性措施是减少洪涝灾害的关键性技术手段。

暴雨洪水管理模型的城市内涝淹没模拟

第44卷第2期2018年2月北京工业大学学报JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGYVol.44 No.2Feb. 2018暴雨洪水管理模型的城市内涝淹没模拟王昊u，张永祥u，唐颖U2,马骁'常杉'刘宇1,2(1.北京工业大学建筑工程学院，北京100124 ; 2.水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室，北京100124)摘要：为解决暴雨洪水管理模型（storm water management model，SWMM)无法模拟城市地表淹没过程的问题，提出一种改进SWMM的内涝灾害模拟方法.该方法通过改进SWMM模型的构建方式，将城市地表数字髙程模型 (digital elevation model，DEM)数据概化为水池并输人到模型中进行模拟，使得溢流水体可以沿着水池底部地形流动，并依据模拟结果和DEM数据计算出城市地表的淹没过程.通过实例对此方法进行了验证.研究结果表明：通过本文方法可以利用SWMM模拟出城市地表的淹没深度和淹没范围，实现了内涝灾害模拟，为城市内涝防治研究提供了参考依据.关键词：暴雨洪水管理模型；数字髙程模型；淹没过程；内涝灾害模拟中图分类号：TU992 文献标志码：A文章编号：0254 -0037(2018)02 -0303 -07doi： 10.11936/bjutxb2016120047Simulation Investigation of Urban Waterlogging Submergenceon Storm Water Management ModelWANG Hao1，2,ZHANG Yongxiang1，2,TANG Ying1，2,MA Xiao1，2,CHANG Shan1，2,LIU Y u1，2(1. College of Architecture and Civil Engineering，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China；2. Key Laboratory of Beijing for Water Quality Science and Water Environment Recovery Engineering，Beijing 100124，China) Abstract：To solve the problem of SWMM (storm water management model)that flooding process cannot be simulated on city surface,a method of urban flooding simulation by developing SWMM was presented in this paper.The DEM(d ig ita l elevation model)data of city as the storage in the model was generalized and the model was operated through modifying the model construction.And the flooding water flowed through the topography of storage bottom.The flooding process on the surface was calculated depend on the model result and DEM data.The method was verified by a case study.Results prove that SWMM can be used to simulate the flooding depth and flooding area on the surface.The urban flooding simulation was achieved.A reference for the research of urban flooding prevention was provided.Key words：storm water management model (SWMM) ；digital elevation model (DEM) ；flooding process;urban waterlogging simulation近年我国城市内涝灾害发生频繁，城市内涝灾害的风险评估逐渐成为主要研究内容.风险评估的研究重点在于运用水力模型对城市排水管网系统进行模拟，得到不同重现期降雨下的淹没过程，进而判断出相应的淹没范围、淹没深度和滞水时间，以此来对城市的排水系统进行评估[14].暴雨洪水管理模型（storm water management m odel，SW MM)作为一•种先进的模拟技术在城市排水系统的模拟中得到了广收稿日期：2016-12-20基金项目：国家科技支撑计划资助项目（2011BAC12B00)作者简介：王昊（1987—)，男，博士研究生，主要从事城市排水系统优化方面的研究，E-mail：bsc@304北京工业大学学报2018 年泛应用，其包括降雨、地表径流和管网汇流过程的模拟.但其中管网汇流部分仅能模拟出管网节点的溢流量，却不能模拟出水体从节点溢流后在地表的淹没情况，无法实现内涝灾害的淹没过程的模拟[5鄄6].数字高程模型（digital elevation model，D E M)可以利用地形高程数据实现地形曲面的数字化，对城市地表的地势进行模拟[7—9].为解决以上问题，本文将SW M M模型的构建方式进行了改进，将城市地表的D E M数据进行概化并输入到模型中进行模拟，使水体从管网节点溢流后可依据地表地形流动，并依据D E M计算出城市地表的淹没范围和淹没深度，进而实现了内涝灾害的淹没过程模拟.1 SW M M地表淹没模拟原理S W M M模拟管网节点溢流的方式是当某一节点产生溢流时，水体从该节点流出并将溢流的水量进行累计.随着模拟进行，当该节点不再溢流时，累计的溢流水量又通过该节点流回到管网系统中，实现了节点溢流和回流的过程，但此过程没有考虑地形因素.对于实际情况而言在某节点溢流后，溢流水体应按照地形沿地表流动.若水体流经其他非溢流节点，则应该通过该节点回流进管网;若没有流经其他溢流节点，则应继续按照地形流向低洼处[1°-11]，如图1所示.因此，S W M M的节点溢流方式无法实现这种溢流水体在地表淹没流动的模拟.若要实现淹没流动，则需要将S W M M进行2点改进: 1)将地形因素融入到模型中;2)溢流水体可以依据地形流动.本文通过改进S W M M模型的构建方式从而实现了以上2点.图1节点溢流示意图Fig.1Schematic diagram of junction flooding1.1 DEM数据的概化S W M M在模拟排水管网系统时包含了水池这一要素.水池通常作为调蓄池被设置在模型中用于模拟其对管网系统的调蓄作用，并且在模型中可以输入一个水深-面积曲线来设置蓄水池的形状和尺寸.同时在排水管网模型中，汇水区的划分一般覆盖整个研究区域，管网节点（雨水篦或检查井）均对应一个或多个汇水区，汇水区所收集的雨水均汇流至相应的节点.因此可以在S W M M中给每个汇水区对应添加一个水池，根据每个汇水区范围内所包含的D E M数据计算出一个反映汇水区表面地形的高度-面积曲线，将此曲线转换为水池的水深- 面积曲线设置到相应的水池中，这样模型中所构建的水池的池底形状是将汇水区表面地形进行了概化，形成了一种概化水池.将每个汇水区对应的概化水池联合起来，它们的池底形状就反映了整个研究区域的地形.以此种方式便可将城市地表的D E M数据概化融入进S W M M模型中.如图2 所示，假设研究区域包含4个汇水区，黑色虚线为汇水区1所包含的D E M栅格，可依据这些栅格数据将汇水区1地形概化为水池曲线设置于SWMM 中.以此方法分别概化出4个汇水区相应的水池曲线，这样便将整个研究区域的地形输入到了S W M M的水池中.D E M数据往往可以处理成栅格形式，依据栅格可以计算出每个汇水区地表的高度-面积曲线，计算方法如图3中的汇水区1.e1〜e…表示高程，皂〜 An表示面积.可根据栅格的ei与A i关系计算出概化水池的水深^与面积次的关系曲线，即^^且^与乂,对应.确定完概化水池的H-A曲线后，还要确定其池底高程和最大水深.池底高程设置为汇水区所包含的栅格中高程最小的那一栅格的高程，即图3中的e1.最大水深可以设置为较大的值（设置方法在下文中讨论).1.2水体的淹没流动排水管网模型中每一个汇水区对应一个检查井，而上述方法中每一个汇水区的地形概化成了一个水池.因此，若要实现溢流水体沿地形流动，就要在模型中实现:1)水体从井口溢出后直接流入对应第2期王昊，等：暴雨洪水管理模型的城市内涝淹没模拟305的汇水区所概化的水池中，并按水池的底部地形进行流动;2)水体流入到水池后，还要在相邻2个汇水区对应的概化水池之间流动.溢流水体流入概化水池可通过将检查井与对应的概化水池之间添加一根连接管来实现，保证检查井与水池是连通的，如图 4所示.其中e g为井盖高程，e s 为汇水区范围内最低栅格的高程，e d为井底高程.连接管在模型中的设置方法为：1)上游节点为检查井，下游节点为对应的概化水池.2)上游管底高程与井盖高程相同（通过设置上游偏移量等于井盖高程减去井底高程来实现，即eg -ed )，下游管底高程也与井盖高程相同（通过设置下游偏移量等于井盖高程减去池底高程来实现，即eg - es ) •3) 由于连接管仅起到一个连通作用，因此可设置管长为较短长度（本文选取0. 1 m )，连接管断面为较小断面（本文选取1 m X 1 m 的矩形封闭断面）.4) 设置完连接管属性后还需设置检查井的属性，使其要满足当井内水位上升至井口后直接经过连接管进入水池，而不要从井口溢出，即达到井口被封闭且不溢流的效果.此种效果可通过设置检查井的超载深度这一属性来实现.超载深度为检查井溢流的限制条件（当井口处的水头超过限定值时，才产生溢流现象).因此可将超载深度设置为一个较大值来实现井口封闭的效果.同时，又由于井口位置与连接管管底相平，因此建立的模型中井深M =实际井深& +连接管断面高度.经过以上设置后，便可实现水体从井口溢流后直接通过连接管进入水池并沿着水池底部的地形流向低处.水体在相邻2个汇水区对应的概化水池之间流动可通过在这2个相邻水池之间添加一根连接管来实现，保证2个概化水池是连通的.如图5所示，连接管在模型中的设置方法如下.汇水区表面地形SWMM 中设置图4 SWMM 中检查井与水池间的连接管设置 Fig . 4 Setting of pipe between junction and storagein SWMM 1)在相邻的汇水区所对应的概化水池之间立一根连接管.汇水区是否相邻的判断依据为若 2个汇水区共用一条边界，则这2个汇水区相邻. 如图5中汇水区1与2、2与4、4与3、1与3是相邻的.设置连接管的上、下游节点，以连接管1为例，其上游节点为概化水池1，下游节点为概化水池2.2) 设置连接管的上、下游偏移量.以连接管为例，其偏移量的确定可依据与汇水区1和2的公共边界相交的栅格来定，如图5中边界加粗的栅格.在这些栅格中找到高程最低的栅格，假设其高程为k n .此栅格也是汇水区1和2的公共断面的最低点.连接管的上下游偏移量设置为h1 = em in - g1 l h2 = em in - g2(1)式中:为上游偏移量;为下游偏移量;^为概化水池1的池底高程;为概化水池2的池底高程.这样设置可使连接管保持水平，即2个水池中任何一个水池的水位上升至e m in 高度均可流向另一个水池.3)由于连接管仅起到连通作用，因此可设置管长较短（本文选取0. 1 m )，管的断面较小（本文选取1 m X 1 m 的矩形封闭断面）.上述的概化水池和2种连接管要在基础模型之上进行添加，即首先将原始的降雨、汇水区、管网系统数据输入到S W M M 中建立一个基础模型.其次在此基础模型之上依据汇水区地表D E M 数据添加与汇水区一一对应的概化水池，然后再添加检查井与概化水池之间的连接管以及相邻概化水池之间的连接管.此种改进的模型构建方式将S W M M 分为上下2层排水体系，上层由概化水池相连通组成，水池的池底反映了地表地形，水池的面积覆盖整个研究区域，水流能沿着水池底部地306北京工业大学学报2018 年图5 SWMM 中相邻水池的连接管设置Fig . 5 Setting of pipe between adjacent storages in SWMM形流动;下层由常规的管网系统组成，水流可在管网系统内流动.改进的S W M M 模型整个模拟过程可描述为降雨落在汇水区后进行产汇流计算并流入汇水区对应的检查井，然后进入管网系统并在管网中流动.水体在管网内流动的过程中某一检查井发生溢流后，水体从该井溢出并流入对应的概化水池.之后水体沿着水池底部的地形继续向底处流动直至流到最低点或从其他检查井重新流入管网系统，如图6所示.模型中检查井的超载深度和概化水池的最大水深的设置方法这里还需说明.二者的设置方法为首先在所有D E M 栅格中找到高程值最大的那个栅格，假设其高程值为e max，而后得到计算公式为= em a x + 驻h -+ Ah - B -(2)式中:尽为检查井的超载深度；&为井盖高程;D -为概化水池的最大水深;B -为池底高程;e m a x 为整个研究区域内最高栅格的高程值;A h 为一个较大高度，见图6.这样设置对于每个检查井和水池而言，其水头或水位只有超过e m a x + A h 高度时才发生溢流，若A h 取值足够大，则改进后的S W M M 模型在模拟过程中就不会再出现溢流现象.即在模型里水体从检查井不会溢流而是直接流入水池，水池的水位也不会超过最大水深，所有水体均在上下2层连通的系统中流动.本文A h 取5 m .1.3淹没深度和淹没范围的计算上述方法建立的S W M M 模型在模拟后会得到每个概化水池的水深过程.依据此过程可计算每个栅格的淹没深度，从而获得研究区域的淹没范围. 具体方法如下：1)获得每个栅格所对应的概化水池.依据个汇水区的范围可以确定每个栅格是被哪个汇水区所覆盖，即每个栅格会对应一个汇水区.若栅格处于2个相邻汇水区的交界线（即同时被2个汇水区所覆盖），则任选其一与之对应.又因每个汇水区对应一个概化水池，所以可以确定每个栅格所对应的概化水池.2) 计算每个栅格的淹没过程.每个概化水池图6改进的SWMM 模型示意图 Fig . 6 Schematic diagram of modified SWMMmodel第2期王昊，等：暴雨洪水管理模型的城市内涝淹没模拟307的池底形状是由与之对应的栅格高程概化而来，因此对于某一时刻每个栅格的淹没水深可以通过〇)E i=Bi+来计算.式中:t为某一时刻;h;为栅格i的淹没水深（若^ <0，则hi = 0) ;E i为概化水池i的水面高程;e i为栅格i的高程;B i为水池i的池底高程;di为水池i的水深（可从模型结果中读取）.将所有淹没深度大于0的栅格联合起来便可得到淹没范围.将所有时刻联合起来便可得出淹没过程.本文方法模拟水流在地表流动时忽略了地表粗糙度这一因素，仅考虑到了水量平衡这一因素，即假设水流是沿着一个光滑的地表流动.2方法实现基于S W M M和A rcE ngine的二次开发技术将以上理论实现，具体方法如下.步骤1 S W M M基础模型的建立.将降雨数据、汇水区数据和管网系统数据输入S W M M中，构建一个SW M M基础模型.步骤2概化水池的建立.依据D E M栅格数据和每个汇水区的范围，计算出每个汇水区的高程- 面积曲线并转换成水池的水深-面积曲线，计算出池底高程.在S W M M基础模型中为每个汇水区生成一个概化水池，输入相应的水深-面积曲线、池底高程并设置最大水深.步骤3添加检查井与概化水池之间的连接管.在S W M M中为每个检查井和其对应的概化水池之间添加一个连接管，设置管的上、下游节点和偏移量以及管长、断面形状，设置检查井的超载深度.步骤4添加相邻概化水池之间的连接管.在 S W M M中为相邻的水池之间添加一根连接管，设置管道上、下游节点和偏移量以及管长和断面形状.步骤5将建立好的S W M M模型进行模拟，得到模拟结果.依据概化水池的水位过程计算栅格的淹没深度和淹没范围.方法流程如图7所示.3实例研究以某地主城区为研究区域，该区域被由北至南的河道所贯通，河道两侧为雨水管网系统且管网下游出水口均位于河道之上.区域面积为3 857 h a，东侧地势较为低洼，经常出现积水现象，近年平均积水面积约280 ha.提取区域内所有管段数据并在每段图7方法实现流程Fig.7 Flow chart of method implementation树状管网的最下游设置出水口，依据高程点数据制作10 m X 10 m的D E M栅格，最终将管网数据和 D E M数据整理成G IS数据形式，作为模型建立的原始数据，如图8所示.(b)DEM的ArcGlS数据图8管网系统和DEM的ArcGIS数据Fig.8Data of pipe network system and DEM in ArcGIS基于以上原始数据，运用本文方法构建SWMM 改进模型，如图9所示.采用当地10年一遇的24 h设计降雨过程线为例作为模型的降雨输入，如图10所示.将模型进行模拟并依据模拟结果计算研究区域的淹没过程并得到最大淹没范围（考虑到管网汇流的滞后性，模拟时长设为48 h).图11为整个研究区域的积水体积和淹没面积随时间变化的过程，从图中可以看出该区域最大淹没面积为285. 25 h a，最大积水体积为187. 98万m3.图12为该区域在最大308北京工业大学学报2018 年相邻水池_连接管图9改进的SWMM模型Fig.9 Modified SWMM model0 240 480 720 960 1200 1440时间/min图10设计降雨过程线Fig.10 Process line of designing rainfall淹没时刻的淹没范围，从模拟结果可以看出东南部积水较为严重，模拟计算的淹没区域范围、位置与实际积水位置相同，最大淹没面积均与当地实际平均积水面积较为接近，符合实际情况.由此可见，本文方法可以利用S W M M模拟出城市内涝灾害的淹没过程，得到的淹没范围和积水体积可以反映出实际的内涝灾害情况，实现了 S W M M的内涝灾害模拟.图11淹没过程Fig.11Process of flooding需要注意的是:图12最大淹没范围Fig.12 Max flooding area在应用时建议增加D E M高程点的密度，制作的栅格单元尺寸在1〜20 m为宜，保证概化的底部地形具有一定的精细程度.2)改进模型的计算存在一个假设，即只要检井一出现溢流，水池底部就会存在积水.这是因为在S W M M中池底无法设置粗糙率，进而假设池底是光滑的.为了尽量避免这一现象，可以在检查井与水池之间的概化连接管中设置一个粗糙率，使得检查井的溢流水体流入连接管时经过一个缓冲作用后，再流入概化水池.连接管粗糙率的设置可依据实际地表的粗糙率而定.3)本文提出的改进模型中，需要设置的参数多，其中较为重要的是与高程相关的、反应系统空间结构的参数，如井底高程、井深、概化连接管上下游偏移量、概化水池底部高程等.这些参数要依据实际的高程数据来设置，确保改进模型中检查井、管网、水池之间的空间结构要与实际相符.4结论1) S W M M在模拟城市排水管网系统时往往只能模拟出管网节点溢流量的过程，而无法模拟出溢流水体在地表的淹没过程，因此无法应用于城市内涝灾害的模拟.本文提出一种改进S W M M的内涝灾害模拟方法，该方法改进了 S W M M模型的构建方式，将城市D E M数据进行概化并输入到模型当中进行模拟.依据模拟结果可以计算出地表的淹没1)决定改进模型模拟精度的关键在于水池底部地形概化的精细程度.在实际应该用中，如果D E M数据精度不高、栅格单元尺寸过大，会使得概化水池的底部地形过于粗糙，造成模拟结果不精确.过程.2)以某研究区域为例，运用本文方法对该区域进行模拟计算，得到了该区域的淹没范围和积水体积.计算结果与实际地形数据相符，验证了方法的第2期王昊，等：暴雨洪水管理模型的城市内涝淹没模拟309可行性，实现了利用SW M M模拟内涝灾害的淹没过程，为城市内涝灾害的模拟研究提供参考依据.参考文献：[1]周玉文.排水管网理论与计算[M].北京：中国建筑工业出版社，2000: 126-173.[2]朱国满，潘赛军，陈雰，等.GIS在基于情景模拟的洪涝灾害风险评估中的应用[J].建设科技，2016(8): 85-87.ZHU G M，PAN S J，CHEN F，et al. Flood disaster risk assessment of GIS based on application of situational simulation [ J ]. Construction Science and Technology，2016(8) ：85-87. (in Chinese)[3]黄清雨，董军刚，李梦雅，等.暴雨内涝危险性情景模拟方法研究——以上海中心城区为例[J].地球信息科学学报，2016, 18(4) : 506-513.HUANG Q Y，DONG J G，LI M Y，et al. Research on the scenario simulation method of rainstorm waterlogging hazard: a case study in the central urban area of Shanghai [J]. Journal of Geo-Information Science，2016，18(4): 506-513. (in Chinese)[4]叶丽梅，周月华，向华，等.基于GIS淹没模型的城市道路内涝灾害风险区划研究[J].长江流域资源与环境，2016, 25(6) : 1002-1008.YE L M，ZHOU Y H，XIANG H，et al. Riskregionalization of urban roads waterlogging disasters based on GIS rainstorm flood inundation model [ J] . Resources and Environment in the Yangtze Basin，2016，25 ( 6):1002-1008. (in Chinese)[5] BISHT D S，CHATTERJEE C，KALAKOTI S，et al.Modeling urban floods and drainage using SWMM andMIKE URBAN: a case study[J]. Natural Hazards，2016,84(2) : 749-776.[6] DEL G G，PADULANO R. 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Ecological Engineering，2016，95(1) : 876-887.[11] KNIGHTON J，LENNON E，BASTIDAS L，et al.Stormwater detention system parameter sensitivity anduncertainty analysis using SWMM [ J ] . Journal ofHydrologic Engineering，2016，21(8) : 547-562.(责任编辑张蕾）。

基于MIKEFLOOD的青龙河下游漫滩模拟研究

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前
言
莲花河的发源地在一片沼泽地中，这片沼泽地位于富阳市北部，河流由西南方向流向东北方向，河流经过八屯闸在街津口最后汇入黑龙江，全长有
2 121 km，河流的流域总面积为1 842 km ，在河的下游
洪涝灾害是人类社会发展中比较重要的自然灾害，往往分布在人口比较稠密、河流相对集中、降雨充足的地区。我国是世界范围内洪水灾害频发、影响范围更广泛的国家，地形相对繁杂，季风气候明显
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2014 年第 2 期（第 42 卷）
黑龙江水利科技 Heilongjiang Science and Technology of Water Conservancy
No. 2. 2014 （ Total No. 42 ）
其中生成的二维地形区域与一维研究区域存在地理位置上的对应关系，体现在模型中为二维网格坐标与一维河网模型桩号之间的关系，直观地反映可以见图 2 。二维地形的搭建效果可见图 3 。在搭建二维模型的时候，模型的研究区域为青龙河右岸较低洼的地区。研究地区的左下角坐标（ E， 132°47＇ 28. 707" N， 47°33 ＇5. 45" ）右上角坐标（ E ， 132°54＇ 21. 891" N， 47°38 ＇51. 467" ），范围包括青龙河干渠右岸桩号为34 070 ～ 39 500 m 处洪水漫堤影响到区域。将地形数据数字化后转化为模型可以识别的模型地形网格文件，使用三维视角展示该区域地形数字化后的效果。 2. 5 模型边界设置由于本次模拟采用一维模型与二维模型动态耦合的方式，所以二维模型的边界都为闭边界。在 MIKE FLOOD 模拟中将一维模型水位高于岸堤时的漫堤流量结果动态赋予到二维模型作为新的边界条 P = 2 % 的大洪件。也就是说当遇到频率 P = 1 % 、水时，青龙河干渠右岸桩号为34 070 ～ 39 500 m 处出 MIKE FlOOD 模块将一部分水现高于岸堤的水位时，量从一维模型中流入二维模型与一维模型连接的边界中，成为同时间段的二维模型的动态流量边界。

基于Flood Area模型的邢台市小马河流域暴雨洪涝灾害风险分布特征

第３９卷第３期２０２１年６月
干旱气象
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｒｉｄＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．３Ｊｕｎｅ，２０２１
赵志楠，王丽荣，王丛梅，等．基于ＦｌｏｏｄＡｒｅａ模型的邢台市小马河流域暴雨洪涝灾害风险分布特征［Ｊ］．干旱气象，２０２１，３９（３）：４８６－４９３，［ＺＨＡＯＺｈｉｎａｎ，ＷＡＮＧＬｉｒｏｎｇ，ＷＡＮＧＣｏｎｇｍｅｉ，ｅｔａｌ．ＲｉｓｋＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＲａｉｎｓｔｏｒｍａｎｄＦｌｏｏｄＤｉｓａｓｔｅｒＢａｓｅｄｏｎＦｌｏｏｄＡｒｅａＭｏｄｅｌｉｎｔｈｅＸｉａｏｍａＲｉｖｅｒＢａｓｉｎｏｆＸｉｎｇｔａｉ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｒｉｄＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，２０２１，３９（３）：４８６－４９３］，ＤＯＩ：１０．１１７５５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－７６３９（２０２１）－０３－０４８６
１研究区概况
内丘县位于河北省邢台市西部，属温带季风气候，降水多集中在７—９月。地势西高东低，平均海拔约１０００ｍ，最高海拔１８２２ｍ，最低海拔４５ｍ。境内河流众多，受当地气候影响，多为季节性河流，具有降水集中、地面回流迅速等特点。其西部山区植被覆盖度相对较低，一旦出现短时强降雨天气，极有可能出现暴雨洪涝灾害。
引言
暴雨洪涝灾害是造成人员伤亡与财产损失最为严重的气象灾害之一［１－２］，且随着我国经济的快速发展，其造成的损失也不断增加［３］。暴雨洪涝灾害的发生是多种因素共同作用的结果，极端降雨一旦降落在中小河流附近无法及时排出，极有可能导致灾害发生，给沿岸人民带来严重危害。［４－６］因此加强对暴雨洪涝灾害的风险管理，适时开展中小河流暴雨洪涝监测预警对社会经济建设和人民生命财产安全具有重要意义［７－１０］。

基于GIS淹没模型的汉北河流域暴雨洪涝淹没模拟与检验

围增大较快；与实况相比，模拟的灾情点位的匹配率为 84%～100%，模拟水深的绝对误差为 0.0～0.9 m，洪水淹没地点和
涝；淹没模型；淹没水深；汉北河流域
中图法分类号: P333.2
文献标志码：Ａ DOI:10.3969/j.issn.1004-9045.2018.02.007
引言
暴雨洪涝居湖北省自然灾害之首，具有发生频率高、影响范围广、危害强度大、造成损失重等特点。 [1] 因此，加强暴雨洪涝气象灾害研究，对保障社会经济
第 37 卷第 2 期 2018 年 4 月
暴雨灾害 TORRENTIAL RAIN AND DISASTERS
Vol.37 No.2 Apr. 2018
汪涛,叶丽梅.基于 GIS 淹没模型的汉北河流域暴雨洪涝淹没模拟与检验[J].暴雨灾害,2018,37(2):158-163
WANG Tao, YE Limei. Simulation and test of a rainstorm flood event in Hanbei river basin based on GIS inundation model [J]. Torrential Rain and Disasters, 2018, 37(2): 157-163
河流域强降水造成的洪涝淹没状况进行模拟，利用气象灾情采集系统 APP 以及民政、电力部门的相关灾情资料对其模拟
精度进行检验。结果表明: 模拟的主要淹没区出现在汉北河流域上、中段(荆门、天门)河道附近及地势低洼地，其淹没水
深多为 0～2 m，随着洪水增强，低水深区间淹没范围减小，高水深区间淹没范围增大，其中荆门地区 1 m 以上水深淹没范
基于 GIS 淹没模型的汉北河流域暴雨洪涝淹没模拟与检验

基于3S技术的涪江流域暴雨洪涝预警分析

CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jul.2021·中国科技信息 2021 年第 14 期
行业曲线
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appraisement
industry
成都理工大学地球科学学院姜博涵（2000-），男（汉族），四川省绵阳市人，学生，学士，主要研究方向为空间信息技术。
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◎ 31 万～ 60 万
中国科技信息 2021 年第 14 期·CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jul.2021
图 1 绵阳地理位置
图 2 绵阳河流分布
物间的空间关联，以此能有效解决基于像素的分类方法的缺陷。（1）数据预处理：由于卫星接收地物电磁波的过程中
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CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jul.2021·中国科技信息 2021 年第 14 期
31 万～ 60 万◎
表 1 分类方法精度对比
精度
总体分类精度
Kappa 系数
错分误差
漏分误差
制图精度
用户精度Βιβλιοθήκη 分类方法%平行六面体 83.0254
研究区域及数据处理研究区域概况
绵阳市位于四川盆地西北部，介于北纬 30° 42′ ~33° 03′、东经 103° 45′ ~105° 43′之间，该地位于向四川盆地和龙门山前缘的过渡带，总面积达到 20248.4km2。本区属于四川盆地盆中丘陵区的北部，一般山顶标高均在 500m 以上。总地势呈北高南低，东西两面高中间低，其中河谷冲击平原主要位于中部，而涪江中上游地带主要为丘状台地或由侏罗纪地层组成的丘陵。图 1 所示为绵阳地理位置和绵阳河流分布如图 2 所示。

基于ArcGIS的洪水淹没分析与三维模拟

基于ArcGIS的洪水淹没分析与三维模拟孙君;奚赛英;尤迪;郑付涛【摘要】Determining flood inundation area is core of flood damage assessment and flood control ing ArcMap tool,natural flood prevention capacity of the analysis region is classified by non-source flood analysis method based on TIN data.The flood inundation area is extracted and statistical calculated with given water level condition,and the relation formula of flood level elevation and inundation area is also established,which is applied to flood inundation rapid prediction.3D simulation of non-source flood progressive inundation considering raising flood level is provided.%洪水淹没范围的确定是洪灾损失评估和防洪决策的核心环节。

基于TIN数据,运用ArcMap,采用＂无源淹没分析＂方法对区域天然防洪能力进行划分;实现了在给定水位条件下,对洪水淹没范围提取与统计计算,建立了洪水水位高程和淹没面积关系公式,并用于洪水淹没快速预测;运用ArcScene,对水位抬升的＂无源渐进淹没＂情况进行了三维模拟。

【期刊名称】《城市地质》【年(卷),期】2012(007)003【总页数】4页(P31-33,37)【关键词】洪水;GIS;无源淹没;淹没范围;三维模拟【作者】孙君;奚赛英;尤迪;郑付涛【作者单位】常州市规划设计院,江苏常州213003;常州市规划设计院,江苏常州213003;常州市规划设计院,江苏常州213003;常州市规划设计院,江苏常州213003【正文语种】中文【中图分类】TP311.50 引言我国是一个洪水灾害频发的国家,大约2/3的国土面积有着不同类型和不同危害程度的洪水灾害[1].因此,快速、准确地模拟预测洪水淹没范围及面积,对防洪减灾具有重要意义.防洪减灾工作自20世纪90年代以来,在水动力-水文模型基础上,利用ArcGIS强有力的空间分析和可视化功能,模拟显示洪水淹没区,进行非工程措施防洪减灾,是研究热点.结合相关学术文献,发现ArcGIS在洪水淹没分析方面多有应用[2-6].但需要编制复杂程序或应用复杂算法,往往过于繁琐.本文提供了无需编程就可以简单迅速地计算出洪水淹没面积的方法.以ArcGIS为基本处理方法,以TIN数据为基础数据,运用ArcMap自身功能,对区域天然防洪能力进行划分,求得低于一定高程的洪水淹没范围,实现了洪水淹没面积的计算,进而建立洪水水位与淹没面积间的关系公式,并运用公式进行淹没面积快速预测.运用ArcScenen软件,简便建立了地形和洪水模型,并对洪水渐进情况下的淹没情况进行了三维模拟.1 洪水淹没范围分析1.1 确定洪水淹没分析方法洪水淹没是一个动态而至平衡的过程.确定洪水最终淹没范围,有2种概化模型:(1)基于水位的洪水淹没范围计算:给定某一洪水水位H,由此推算出洪水的淹没范围.该模型相对简便.(2)基于水量的洪水淹没范围计算:即在给定某一洪水水量Q的条件下,计算相应的洪水淹没范围.在应对非调度洪水灾情分析时,往往需要利用获取的淹没区洪水水位或水量[7].因洪水水位数据的获取较为容易,故采用基于水位的淹没分析.基于水位的淹没分析,分两种情形:(1)无源淹没:凡是高程值低于给定水位的点均为淹没区,相当于整个地区大面积均匀降水,所有低洼处都可能积水成灾;(2)有源淹没:考虑"流通"淹没的情况,即洪水只淹没它能流到的地方,相当于高发洪水流域泛滥,例如洪水决堤,或局部暴雨引起的暴涨水向四周扩散[8].对于洪水源头不易确定、地势相对平坦地区,无源淹没模型较为贴切.依据上述分析方法适用范围和本文研究对象的特点,采用基于水位的洪水淹没范围计算中的无源淹没模型进行分析计算与三维模拟.1.2 划分区域天然防洪能力防洪能力涉及因素较多,如地形地貌、地面高程、河道畅通性能、防洪排涝设施建设情况等.这里以某城市建成区为研究对象,根据地区防洪除涝水位控制标准,只考虑利用地面高程评价防洪适宜性,对其天然防洪能力作定性划分.研究区域内高程-9.1m～107.6m,利用ArcMap,结合地区防洪水位要求,以50年防洪设防水位黄海标高3.75m、200年防洪设防水位标高4.05m为界划分系统建设区内各区域天然防洪能力(图1),直观展示发生各种级别的洪灾时,可能淹没的区域,以便有针对性地进行规划、决策.1.3 洪水淹没范围分析与预测(1)数据预处理TIN to Raster:预先生成分析区数字高程模型TIN数据,由于基于栅格的计算比较简单,因此需要将TIN转换成Raster: ArcMap下单击【3D Analyst】,找到【Convert】的【TIN to Raster】项,Attribute选择Elevation;Cell Size输入100;在Output Raster中输入路径,单击OK.生成所需要的Raster,其属性值表示高程值. 面积因子提取:在【Spatial Analyst】菜单中选择【Raster Calculator】项,设置"Raster <3.75",洪水淹没的高程选择的是分析区内50年防洪设防水位高程.【Evaluate】生成Value值为0(代表Raster ≥3.75)和1 (代表Raster <3.75)区域.(2)淹没面积计算将所有value值为1的区域进行累加计算,即得出淹没区的面积.将Raster转化成Features:【Spatial Analyst】中选择【Convert】的【Rasterto Features】项,Input raster中选择上面求出的低于3.75m的栅格图像;在Output geometry type中选择Polygon,并在Output features中写入路径,单击OK,生成Features.打开其属性表,新建Name为Area,Type为Double字段,Area上右击选择Calculate Geometry,计算各区块面积,选择所有Gridcode值为1的多边形,右击Area选择ΣStatistics项,显示淹没区总面积直方图,所求淹没区面积为181306884m2,即约181.3km2,如图2所示.表1 淹没面积统计洪水水位高程(m)淹没比例(%) 1.00 446.70 14.60 3.3 1.50 446.70 24.90 5.6 2.50 446.70 73.10 16.4 3.75 446.70 181.30 40.6 3.90 446.70 205.80 46.1 4.05 446.70 226.80 50.8 5.00 446.70 380.80 85.2总面积(km2)淹没面积(km2)对上述数据进行多项式回归分析,如图3所示,建立洪水水位高程Hf与淹没面积Af之间关系公式:值得一提的是,这里建立的洪水水位高程Hf与淹没面积Af之间的关系,与分析区域内高程分布情况密切相关,会因分析区域的不同而有所差异,只对特定的分析区具有一定的代表性,进行相关的淹没面积预测计算.(3)淹没面积预测基于洪水水位高程Hf与淹没面积Af间的关系,可直接对分析区不同洪水水位下的淹没面积进行预测,并与相应洪水水位下由ArcMap计算所得淹没面积进行误差分析,结果如表2所示:表2 淹没面积预测洪水水位高程(m)误差(%) 0.00 10.85 7.85 +38.1 0.50 9.73 9.97-2.4 1.80 35.98 34.87 +3.2 3.00 110.17 112.27-1.9 4.50 293.00 300.84-2.6 4.90 361.94 362.50-0.2 5.50 483.41 420.86 +14.9 6.00 602.31 432.54+39.2式(1)预测淹没面积(km2) ArcMap计算淹没面积(km2)通过以上公式预测淹没面积与软件计算淹没面积之间的误差比较,可见当洪水水位高程在0.5～5.0m之间时,公式预测淹没面积与软件计算淹没面积之间的误差较小,可控制在4%以内.当洪水水位高程在此范围外时,误差相对较大一些,建立的Hf与Af关系公式适用性略有欠缺,需作进一步调整.2 洪水渐进淹没三维模拟基于分析区TIN数据,采用ArcGIS 3D模块ArcScene建立了地形三维模型,叠加逐步抬深的洪水水位面,实现了洪水无源演进淹没三维模拟,可以直观比较不同水位的淹没区域分布情况,局部效果如图4所示:3 结语研究结果表明ArcGIS在洪水淹没面积计算中的应用为洪水灾害评估研究提供了一个有力的工具.根据本文提供的洪水淹没区面积计算方法,便捷地计算了淹没面积.根据洪水水位与淹没面积间的关系公式,预测某一水位高程下的淹没面积,为洪水灾害的快速预测提供了思路.基于ArcGIS的洪水渐进淹没三维模拟,直观表达了洪水淹没区的分布随水位抬深的变化情况,为防洪减灾决策,为进一步开展洪水治理提供了有效的服务.参考文献[1]孙阿丽,徐林山,石勇等.基于GIS的洪水淹没范围模拟[J].华北水利水电学院学报,2009,30(2):9～11.[2]杨军,贾鹏,周廷刚等.基于DEM的洪水淹没模拟分析及虚拟现实表达[J].西南大学学报,2011,33(10):143～148.[3]李发文,张行南,杜成旺.基于GIS和数学形态学的洪水淹没研究[J].水电水利科技进展,2005,25(6):14～17.[4]刘仁义,刘南.基于GIS的淹没区确定方法及虚拟现实的表达[J].浙江大学学报,2002(5):573～578.[5]郭利华,龙毅.基于DEM的洪水淹没分析[J].测绘通报, 2002(11):25-30.[6]胡瑞鹏,黄少华,王迅.GIS在洪水淹没灾害评估中的应用[J].水利水文自动化,2007,6(2):11～15.[7]甘郝新,邓抒豪,郑斌等.基于GIS的洪水淹没范围计算[J].人民珠江,2007(6):98～100.[8]刘仁义,刘南.基于GIS的复杂地形洪水淹没区计算方法[J].地理学报,2001,56 (1): 1～6.。

基于流溪河模型的任河流域城口段暴雨洪水模拟

基于流溪河模型的任河流域城口段暴雨洪水模拟谢向东;林孝松;李宏伟;张吉祥;涂荣誉;程宏莉【期刊名称】《水电能源科学》【年(卷),期】2024(42)3【摘要】为准确、有效地预报任河流域城口段暴雨洪水,以DEM、土地利用和土壤类型数据为基础,利用流溪河模型构建任河流域3级河道模型,选取20190627暴雨洪水手动优选模型参数,借助20170923、20180919暴雨洪水验证模型适用性;考虑降雨移动方向,利用优选模型模拟12 h降雨量为30、60、90、120、150 mm等5种情景洪水流量,分析各情景模拟特征。

结果表明,参数优选后,20190627暴雨洪水洪峰误差减至2.79%,峰现时间提前5 h,模型模拟效果显著提升。

20170923、20180919两次暴雨洪水洪峰误差小于20%、峰现误差小于3 h,满足模拟精度要求,流溪河模型可用于研究区暴雨洪水模拟。

多情景下,30、60 mm降雨洪峰流量均小于150 m3/s;从90 mm降雨开始,洪峰流量急剧增加,增长率高达94.17%;降雨由上游往下游移动时洪水曲线至少出现1次峰值,反之洪水曲线仅有1次峰值,降雨量每增加30 mm,峰现时间提前1 h。

流溪河模型在任河流域具有较好适用性,多情景模拟结果可为城口县设置暴雨洪水防治措施提供多视角支持。

【总页数】5页(P15-19)【作者】谢向东;林孝松;李宏伟;张吉祥;涂荣誉;程宏莉【作者单位】重庆交通大学智慧城市学院;重庆交通大学建筑与城市规划学院;重庆市城口县气象局;重庆市云阳县气象局【正文语种】中文【中图分类】TV122.1【相关文献】1.基于流溪河模型的连江流域洪水模拟2.基于流溪河模型的湘水流域洪水预报方案研究3.田头水流域暴雨洪水预报的流溪河模型研究4.暴雨随机模型研究：暴雨洪水流域系统随机模拟研究之五5.河南鲁山县鸡冢河小流域典型暴雨洪水过程模拟分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于水文模型与DEM 3维可视化在洪水淹没中的模拟研究

ｍｄｌｓｈｏｅｏｔｅｒｓａｃｎｖｕｌａｏｆｏｄｐｏｃｏ．ｈｓｍｔｏａｐｅｅｔａｉｇＪｊｎｉｓａｘｍｌ，ｏｅｉｔｅｃｒｆｈｅｅｒｈｏｉａｚｔｎｏｏｒｔｔｎＴｉｅｄｗｓｒｓｎｅｔｋｉｉｇｃｙａｎｅａｐｅｓｉｉｌｆｅｉｈｄｎｕａｔｗｉｏｇＹｎｔｉｒ３ｒｉｓｅｅｏｉｉｇｃｙｗｓｏｓｕｔ．ｎｅｉｓｕａｏｃｎ，ｎｌｓｆｏｄｒｕｎｈｃｉａｎａｇｅＲｖ．ＤｔｒｎｃｎｆｕａｉａｃｎｔｃｄＵｄｒｈｉｌｉｓｅｅａａｉｏｏｔｇｈｓｌｚｅｅａＪｊｎｔｒｅｔｓｍｔｎｙｓｆｌｏｉ
０引言
我国是自然灾害频繁发生的国家，是世界上灾害也
最严重、灾历史最早、灾种类最多的少数国家之一。受成
值计算方法，态模拟洪泛区洪水淹没变化。经过三动
四十年的探索应用和实践，渐形成了贯穿灾前、中和逐灾
淹没中的模拟研究
王克刚
（津市测绘院．津３０８）天天０３１
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘
要：究了如何构建３维可视化虚拟场景和洪水演进的动态模拟及其实现方法。基于水文模型和ＤＭ为核研Ｅ
心计算方法，３维洪水淹没构建过程中的技术进行了探讨和研究，究表明，可视化技术与水力学模型结对研３维