一种基于DEM的洪水有源淹没算法的设计与实现

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,现已成为GIS在水利应用领域的研究前沿,洪水淹没模拟分为有源淹没和无源淹没两种情形,针对有源淹没的递归算法占用计算机资源较多,容易造成系统堆栈溢出,导致程序崩溃等缺陷,丈中提出了一种计算洪水有源淹没范围算法：堆栈节点遍历算法：其以．NET为编程基础平台,在GIS技术的基础上应用数字高程模型（DEM）的格网模型进行洪水淹没分析一通过与原有的递归算法对比,该算法在一定程度上提高了计算效率和稳定性,最后成功应用在“南昌洪水淹没分析系统”中,对促进防洪减灾的信息化建设有一定意义。     

基于ArcGIS的洪水淹没分析与三维模拟

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。     

基于二维浅水模拟的河道滩地洪水淹没研究

提出了一种河道滩地洪水淹没分析的多分辨率处理方法。该方法首先利用有限元数值求解二维浅水方程,模拟河道水流运动,并利用干湿判断处理河道动边界,获得不同流量情况下的河道水面线沿程变化;然后以水面线切割河道滩地高精度DEM(数字高程)地形,利用图像分割及区域生长法识别陆域和水域。该方法实际应用于南渡江下游河口段的滩地洪水淹没分析,有效将二维浅水模拟的低分辨率网格(10m精度)和局部滩地高分辨率地形(2m精度)结合,获得了高精度的淹没范围计算结果。     

GIS支持下的洪水淹没范围模拟

洪水淹没范围的确定是洪灾损失评估的核心环节。采用地理信息系统 (GIS)与水力演进模型,结合三维模拟技术和对象关系模型数据库,对浙江奉化江流域洪水淹没范围进行模拟。该方法能够准确地模拟洪水淹没范围,为快速评估洪灾损失和防洪决策服务提供了科学的依据。     

基于水文水动力耦合模型的山区小流域洪水预报

开展无资料地区洪水模拟研究具有重要意义。针对于无资料地区洪水预报的挑战性,以我国东南沿海典型山区小流域—梅溪流域为例,构建了山区水文-城区水动力耦合模型。山区水文模型经河道计算流量率定后,模拟了2016年"莫兰蒂"台风场景下的城区洪水淹没过程。结果表明,模拟最大淹没水深结果与城区17处洪水淹没痕迹吻合较好,验证了耦合模型的适用性。分析了"莫兰蒂"台风场景下重点区域的淹没水深与历时。此外,根据不同重现期的设计降雨,分析了城区淹没水深与淹没范围。同时,重现期越大,城中心区域洪水滞后时间越短。     

基于改进填洼模型的城市洪涝灾害计算方法

城市水文模型广泛应用于城市雨洪管理研究中,但由于它无法直接给出流域的淹没情况,制约了其在城市洪涝灾害评价中的应用,因此,有必要对其进行改进。本研究开发了考虑下游影响的填洼模型,并将其与较为成熟的城市水文模型相耦合,使改进后的模型可以模拟流域的淹没状况,并在北京市天堂河流域进行了试验研究。结果表明:改进后的模型可以快速模拟流域的淹没水深及淹没范围,其淹没水深结果与相关水动力学方法模拟结果较为一致。天堂河流域河道行洪能力低于20年一遇设计标准,流域洪水风险较大的区域集中在天堂河下游区域和田营沟与永北干渠的交汇处。若在下游区域进行开发,洪水风险还可能会继续增加。     

溃坝洪水特征及计算方法探析

溃坝的发生和溃坝洪水的形成属于非正常和难于预测的事件,计算溃坝洪水的大小可以大致确定水库下游影响范围和到达下游的时间,为溃坝洪水的防范提供依据。本文以甘肃某水库为研究对象,对溃坝洪水进行计算,可计算出下游各断面溃坝洪峰与溃坝水位,确定溃坝洪水淹没范围,并根据下游淹没的重要城镇的社会经济状况,估算下游溃坝淹没损失,最终发现溃坝后果比较严重,而水库实际抗洪能力略低于国家现行规范要求,需采取坝顶加高处理措施,使坝顶高程与溢洪道顶高程齐平,使水库防洪标准达到500 a,保证水库安全运行,为下游重点城市和人民群众提供安全保障。     

三峡区间入库洪水实时预报系统研究

三峡区间的数字流域水系模型采用基于格网型的数字高程模型坡面流模拟方法和处理"洼地"的最短流程法构建,并以新安江模型为基础建立具有诸多特点的三峡区间流域水文模型;以水动力学理论为基础建立考虑水利工程影响的河川型水库洪水演进模型,并实现这两者的有机耦合。在GIS平台上,将三峡区间流域水文模型、库区洪水演进模型和流域水系生成模型在底层集成,研制了功能先进和完善的三峡水库实时洪水预报系统。该系统已安装在三峡总公司梯级水库调度中心,投入试运行。     

降水空间不均匀性对径流过程模拟的影响

应用数字高程流域水系模型，通过子流域和网格2种空间离散方式，采用传统的子流域法、雨量插值子流域法、逐个网格法3种雨量数据输入处理方法，分别作日流量模拟与洪水过程模拟，模拟过程与实测水文过程相比较表明：日模中3种雨量处理方法计算精度相当，次模中逐个网格法优于传统子流域法和雨量插值子流域法；降雨空间分布不均匀性考虑得越充分，水文过程模拟精度越高。     

基于水动力学模型的沿海城市洪水实时演进模拟

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。     

香港九龙大坑东地下蓄水方案数值研究

香港九龙大坑东地下蓄水方案(Tai Hang Tung Storage Scheme-THTSS)是香港西九龙渠道改善二期计划的一个重要组成部分,其目标是解决香港九龙繁华拥挤、人口稠密的商业中心旺角一带的洪水淹没问题。THTSS即是在经常洪水淹没区域(大坑东和界限街水渠交接处)上游足球场下面建立一个100 000 m3的地下蓄水池。本文建立了一个能处理明渠缓流和急流、封闭管道有压流、侧流堰和渠道汇合处过渡流于一体的一维水力数学模型,用1:22正态物理模型恒定流下的结果进行验证。数值模型计算了在50年一遇暴雨下,非恒定洪水在不同的侧流堰方案下的流动过程。结合物理模型试验结果,选择最佳的地下蓄水方案。计算结果表明,大坑东地下蓄水方案确实能加强旺角地区地洪水控制能力,并能通过50年一遇暴雨的洪水。     

聚合物驱油含水率变化及增加可采储量预测

根据试验区开发数据总结注聚合物驱油含水率变化规律。找到描述聚合物驱油见效后含水变化规律的数学模型。并根据该模型推导出预测和评价注聚合物驱油效果的方法，利用该方法得到的预测结果同后期实际生产数据之间误差很小，在对达到高含水期后的大庆油田进行提高剩余油采收率试验获得到成功，并在其他地区得到大规模地推广应用。     

基于MODIS影像的鄱阳湖湖面积与水位关系研究

利用统计分析的方法,根据2001年获取的13景鄱阳湖区无云MODIS影像中的9景提取的水体面积,并结合同步观测的水文数据分别采用线性、对数和指数3种模型模拟湖面积-水位之间关系。结果显示对数模型相关性最好（R²=0.918）,其次为线性和指数模型。利用另外4景MODIS影像对模型进行检验表明,该模型精度较高,模拟的最大误差为3.36%。本研究显示,可根据鄱阳湖水位观测值,利用该模型预测鄱阳湖洪涝期洪水淹没面积,以弥补云天状况下光学遥感难以监测到洪水淹没范围的不足。本研究为利用遥感影像实时监控鄱阳湖水情空间动态变化提供了可行的方法,对湖泊、水库的泛洪监测、调洪功能分析具有重要意义。     

红岩煤矿岩溶水对暴雨响应特征研究

岩溶地下水系统由于管道流和扩散流同时存在而非常复杂。岩溶区暴雨过程中矿井突水造成了生命与财产的重大损失，因此在这些地区掌握矿井突水对暴雨响应特征是极其关键的。本文在大量监测资料基础上研究了红岩煤矿岩溶地下水系统，利用时间序列频谱分析建立了突水与暴雨之间的响应模型，并利用该模型预测了矿井突水趋势。     

杭嘉湖地区洪水演进水动力学模型研究

杭嘉湖地区地势低洼,河网密布,圩洼众多,洪涝水组成复杂,洪水调度十分困难。根据杭嘉湖地区的下垫面条件,利用加拿大一维水动力模型(1-DM)对杭嘉湖地区河网洪水演进进行了探讨。经验证,1-DM计算结果满意,有较好的使用价值。     

HAND (height above nearest drainage) tool and satellite-based geospatial analysis of Hyderabad (India) urban floods,September 2016

Urban flooding needs to be understood holistically and addressed geospatially by all stakeholders. In the present study, an attempt is made to understand the problem of urban flooding in part of Hyderabad city (Zone-12) geospatially considering the satellite-based changes in land use/land cover between 1989 and 2016, identifying low-lying areas vulnerable to flooding using HAND (height above nearest drainage) model in conjunction with the analysis of high-resolution satellite images and ground based validation of affected locations during rains of September 2016. The study shows that Zone-12 has undergone significant increase in impervious cover by 42% between 1989 and 2016. The impact of urbanization has obliterated the footprints of stream network, significantly changing the hydrological landscape due to burial of channels and concretization of lake beds. The interconnected channel network and lake system acting as sinks to absorb high runoff during monsoons have been encroached upon aggravating the urban flooding problem. The study shows that HAND model can be an effective tool under data scarce environments, limited cloud-free high-resolution satellite data availability during floods to have first cut baseline information on flood vulnerable areas.     

三种插值方法在降水等值线绘制中的对比分析

为对比不同插值方法在宁夏回族自治区的适用性,基于宁夏及其周边地区77个气象台站1956—2016年平均降水量数据,运用泰森多边形法、距离平均反比法、克里金插值法对降雨量数据进行空间插值和交叉验证,从插值方法的稳健性和准确度出发进行对比分析,得出适用于宁夏回族自治区的插值方法。研究表明：（1）从准确度来看,克里金插值法与观测值走向、位置较为相似;从稳健性来看,克里金插值法MAE平均值为4.43 mm、RMSE平均值为10.36 mm,显著小于泰森多边形法和距离平均反比法。（2）整体来看,克里金插值法更为理想,可以用于宁夏回族自治区降水量空间插值分析。     

周期性弱凝胶调驱技术及应用

通过室内物理模拟实验,研究平面模型中周期性注入弱凝胶效果和提高采收率机理.研究证明,弱凝胶调驱可大幅改善水驱油藏平面和纵向上的非均质性,提高水驱波及系数.周期性注入凝胶段塞能取得调剖作用和驱替效果,前段弱凝胶、中间水和后续弱凝胶可组成一个有机灵活整体,使水驱效率大幅提高,可维持调驱效果长效性.在试验基础上,针对埕岛油田北区CB6B块非均质突出,水驱矛盾突出问题,现场实施周期性弱凝胶调驱.实施后注入剖面得到明显改善,含水下降,累增油量2.05×104 t,提高采油速度0.3%.     

储层非均质性影响空气泡沫驱注入效果研究——以鄂尔多斯盆地甘谷驿油田长6油层组为例

空气泡沫驱是重要三采技术,为了了解该技术适用储层类型,笔者等通过文献调研、机理分析、室内实验及油藏生产动态数据分析研究其注入效果与储层非均质性关系,结果表明：该技术通过泡沫体系产生阻力提高波及系数,泡沫中包含的表面活性剂降低界面张力提高驱油效率,泡沫特性“遇油消泡,遇水不变”可有效调剖堵水并改善流度比,非均质性强的储层具有大小不一的孔喉、较大的孔喉比和较强的贾敏效应,使上述增加波及系数、驱油及堵水效果更强,从而在水驱基础上可以进一步大幅提高采收率。实验和生产动态资料都说明,储层非均质性越强,表现为渗透率级差较大,增产和堵水效果越好,因此空气泡沫驱适用于储层非均质性较强的储层。该研究成果为空气泡沫驱的推广提供借鉴。     

基于AMSR-E的北疆地区积雪深度反演

利用北疆地区2007/2008-2009/2010年度积雪季(12月至次年2月)的AMSR-E降轨19 GHz与37 GHz波段的水平极化亮温数据, 结合北疆地区45个气象台站的实测雪深数据, 建立了北疆地区基于AMSR-E亮度温度数据的雪深反演模型, 并对模型的精度进行评价. 结果显示: 雪深在3~10 cm时, 模型反演的雪深值负向平均误差为-5.1 cm, RMSE值为6.1 cm; 雪深在11~30 cm时, 模型反演雪深值的平均误差仅为2.6 cm, RMSE、 正向平均误差、 绝对平均误差均较小; 雪深大于30 cm时, 模型反演的各项误差较大. 用合成方法反演北疆地区2006/2007-2010/2011年度5个积雪季的平均雪深分布和最大雪深分布, 结果显示北疆地区积雪主要分布于北部阿尔泰山和南部天山一带, 其中阿勒泰地区所占比重最大, 中部的准噶尔盆地腹地、 克拉玛依地区雪层较浅.