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一种多洪源遭遇条件洪水淹没特征的解耦方法


技术摘要:
本发明涉及一种多洪源遭遇条件洪水淹没特征的解耦方法,采用不同来源的洪水给定不同种类的标志示踪剂的方式,通过水力学模型模拟标志示踪剂的迁移范围,识别相应洪源的淹没区,并解析出淹没区内各种洪源对淹没水深的影响程度。具体步骤为:摸清研究区的洪水风险来源及  全部
背景技术:
洪水风险图是直观反映区域洪水风险的系列图件,包括淹没水深图、到达时间图、 淹没历时图、避险转移图等,是进行科学的洪水管理主要依据之一。洪水风险图编制以准确 的洪水分析结果为基础,一般通过水力学模型建模,以单一的或组合的洪水来源为风险源, 在设计防洪标准内或超标准洪水时,模拟特定区域内洪水淹没过程。在洪水来源单一、无内 水条件下,水力学模型计算获得的零水深包络范围即为洪水淹没范围;但是,在多种洪水来 源组合情景的洪水分析时,如溃堤洪水和内涝遭遇,不同来源的洪水淹没区会有空间重叠, 且由于内涝水淹没范围大,通过零水深包络范围提取获得的洪水淹没范围,不能细分出不 同来源洪水的影响范围和影响程度。通常,由于内涝水和溃堤洪水的流速、水深变化存在差 异,以此为判据来区分内涝水、溃堤洪水是多洪源模拟洪水分析的主要方法,但存在判据阈 值难以统一设置的难题。同时,不同洪源对特征点位的影响,通常是以单一洪源洪水分析结 果为基础,通过简单叠加的方式区分不同洪源的影响,该方式忽略了各种洪源在研究区内 演进过程的交互作用,解耦的结果与洪水实际的影响不符。
技术实现要素:
本发明针对现有技术存在的不足,提供了一种多洪源遭遇条件洪水淹没特征的解 耦方法,具体技术方案如下: 一种多洪源遭遇条件洪水淹没特征的解耦方法,包括以下步骤: 步骤一、查清洪水风险来源及组成,制定洪水遭遇分析方案; 调查研究区洪水风险源,分析洪水来源及量级、洪水遭遇组合情景,制定洪水遭遇 分析方案;调查、复核和处理研究区基础资料; 步骤二:构建洪水演进过程模拟模型; 构建洪水演进过程模拟模型,并通过典型洪水过程对模型参数进行率定、验证模 型适用性; 步骤三、构建示踪剂对流-扩散模型; 在洪水演进过程模拟模型的基础上,构建示踪剂对流-扩散模拟模型,模拟示踪剂 运移过程; 步骤四、特征洪源下的洪水淹没范围提取; 以示踪剂对流-扩散模拟模型模拟结果为基础,提取某时刻研究区内各种示踪剂 浓度的空间分布; 步骤五:解析淹没区多洪源作用下的淹没水深; 在洪源遭遇情景洪水分析时,淹没区水深变化是由多种洪源共同作用的结果。 4 CN 111597678 A 说 明 书 2/4 页 作为上述技术方案的改进,在步骤一中,所述基础资料包括高精度地形资料、数字 线划图,地形资料和数字线划图资料的比例尺不低于1:50000。 作为上述技术方案的改进,在步骤二中,将不同的洪水来源定量化为独立的边界, 构建一组或多组洪水演进过程模拟模型;洪水演进过程模拟模型选用研究区二维水动力学 模型模拟、河道一维水力学模型、研究区二维水力学模型计算、一/二维实时耦合水力学模 型中的一种。 作为上述技术方案的改进,所述洪水演进过程模拟模型,在分析暴雨内涝洪源时, 选择净雨过程作为边界条件,该边界在研究区内直接产生地表径流。 作为上述技术方案的改进,所述洪水演进过程模拟模型,在研究区内部有湖泊、水 库、河流时,将该研究区处理为水面,底高程为湖库低高程,初始高程处理为正常蓄水位或 典型洪水过程模拟时初始水位。 作为上述技术方案的改进,在步骤二的参数率定、模型适用性评估过程,以2-3场 次典型洪水过程进行率定;利用实测和计算的水位、流量差值最小为目标,通过自动和人工 两种方法参数率定,要求洪峰水位差小于0.2m、流量误差小于5%。 作为上述技术方案的改进,所述示踪剂对流-扩散模拟模型,研究区内初始示踪剂 浓度为零,每种边界分别给定一种示踪剂,边界处示踪剂浓度为恒定值,示踪剂无扩散、无 衰减、相互间无反应,仅跟随水流运动。 作为上述技术方案的改进,在步骤四中,将某种示踪剂浓度大于0的区域定义为相 应洪源的洪水影响区,该区域即为该时刻相应洪源的淹没范围;按照洪水风险分析要求,选 择多个时间点的淹没范围绘制在一张图件上,即获得洪水淹没范围图。 作为上述技术方案的改进,在步骤五中,提取淹没区内特征点位淹没水深过程线 和不同示踪剂的浓度时间过程线,按照示踪剂浓度占总浓度比例,将淹没水深过程线分解 为多个部分,分别表征每种洪源作用下的淹没区水深变化。 本发明的有益效果: 1、本发明实现了洪水遭遇组合情景下洪水到达时间的准确提取,提高洪水风险图 编制中到达时间图、淹没历时图等图件的精确度,提高洪水管理的科学性。 2、本发明实现了洪水遭遇组合情景下不同洪源对特征点位的影响,与单一洪源方 案的模拟结果的叠加方式,本发明分析了不同洪源在空间演进过程的交互作用,真实识别 特征点位受不同洪源的影响程度。 附图说明 图1为本发明所述基于示踪剂模拟的溃堤洪水淹没范围的计算方法的操作流程 图; 图2为某蓄洪区洪涝遭遇情景下的进洪到达时间图; 图3为某蓄洪区中心点淹没水深过程线。
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