洪水實時模擬與風險評估技術是防洪減災領域的關鍵技術之一。
《洪水實時模擬與風險評估技術研究及應用》圍繞流域洪災預報預警需求,分別介紹了河網洪水實時模擬技術、二維洪水演進高速模擬方法、多尺度耦合洪水演進數學模型、洪災評估與風險區(qū)劃方法,并以珠江流域西江潯江段防洪保護區(qū)為例,構建了洪水實時模擬與洪災動態(tài)評估平臺。
《洪水實時模擬與風險評估技術研究及應用》可供設計院、科研院所、高等院校等模型系統研發(fā)及應用人員研究和學習參考。
洪水災害是我國分布最廣泛、發(fā)生最頻繁的自然災害之一,是影響我國社會經濟發(fā)展的重要因素。準確、穩(wěn)定、快速地進行洪水實時模擬與風險評估,一直是國內外學術界和工程界的研究熱點與難點,也是我國防汛抗旱水利提升工程的重要工作內容。本書圍繞流域洪災預報預警需求,針對不同類型的流域洪水及其引發(fā)的災害,總結了作者近年來在洪水實時模擬與風險評估方面的最新研究成果,可為技術開發(fā)及應用人員提供參考,也可為流域防汛應急決策、水工程綜合調度等實際工作提供技術支撐,提高我國洪災風險動態(tài)識別和預報預警能力。
圍繞新時代水利改革發(fā)展總基調,水利部出臺了一系列文件,包括《智慧水利總體方案》《水利業(yè)務需求分析報告》《水利網信水平提升三年行動方案(2019-2021年)》等。這些文件圍繞水旱災害防御和洪水預警預報提出了很高的要求,多次提到要加強新技術應用,提高洪水預報、調度技術支撐能力和智能化水平,對洪水災害防御信息化、智慧化、時效性的需求很高。本書介紹的洪水實時模擬與風險評估技術可以對洪水災害進行快速實時模擬和風險動態(tài)識別,提升洪水預警和洪水災害防御的信息化、智慧化水平。因此,該技術非常契合當前水利改革發(fā)展需求,具有廣闊的推廣應用前景。
本書主要內容包括:洪水風險模擬與評估技術研究背景及現狀;復雜河網洪水實時模擬技術;高精度建模下洪水高速模擬方法;多尺度耦合洪水演進數學模型;洪災評估與風險區(qū)劃方法;洪水實時模擬與洪災動態(tài)評估平臺;珠江流域潯江防洪保護區(qū)洪水模擬與風險評估;結語。
前言
第1章 緒論
1.1 洪災預警研究的意義
1.2 洪水模擬與風險評估技術研究進展
1.2.1 基于水動力學的洪水演進模型
1.2.2 洪水災害評估方法
1.3 研究對象與目標
第2章 復雜河網洪水實時模擬技術
2.1 控制方程
2.1.1 單一河段控制方程
2.1.2 汊點連接方程
2.2 河網分級聯解法
2.2.1 Preissmann差分格式
2.2.2 三級聯解法
2.2.3 四級聯解法
2.3 全解耦數值方法
2.3.1 有限體積離散
2.3.2 河網解耦計算
2.4 閘泵工程調度模型
2.5 標準化建模數據
2.5.1 河流文件
2.5.2 斷面文件
2.5.3 斷面高程點文件
2.5.4 汊點文件
2.5.5 邊界文件
2.6 典型算例
2.6.1 一維潰壩模擬
2.6.2 急緩流態(tài)交替的陡坡河道水面線計算
2.6.3 逆坡河道洪水模擬
2.6.4 珠江三角洲復雜河網洪水模擬
2.6.5 具有間斷地形的閘泵工程調度模擬
第3章 高精度建模下洪水高速模擬方法
3.1 淺水方程高效求解算法
3.1.1 二維淺水方程
3.1.2 有限體積法求解
3.2 網格自適應調整方法
3.3 GPU并行計算
3.4 典型算例
3.4.1 松干防洪保護區(qū)洪水模擬
3.4.2 山區(qū)小流域暴雨洪水模擬
第4章 多尺度耦合洪水演進數學模型
4.1 側向耦合計算方法
4.2 縱向耦合計算方法
4.3 典型算例
4.3.1 側向耦合計算方法精度驗證
4.3.2 基于側向耦合的潰漫堤洪水模擬
4.3.3 縱向耦合計算方法精度驗證
……
第5章 洪災評估與風險區(qū)劃方法
第6章 洪水實時模擬與洪災動態(tài)評估平臺
第7章 珠江流域潯江防洪保護區(qū)洪水模擬與風險評估
第8章 結語
參考文獻