[發明專利]無資料、多礙洪構筑物的山區性河流洪水過程模擬方法

有效

• 申請號: 202011300216.1
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112507419B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 李昌文;黃艷
• 申請（專利權）人: 長江勘測規劃設計研究有限責任公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安;田輝云

本發明涉及一種無資料、多礙洪構筑物的山區性河流洪水過程模擬方法，方法，包括如下步驟：步驟1：構建山區河流一維水動力學模型；步驟2：推求區間洪水過程；步驟3：率定與驗證模型。通過構建水動力學模型，創新性提供一種無資料、多礙洪構筑物的山區性河流洪水過程模擬方法，為解決山區性河流的洪水推求問題提供借鑒，對提高山區河流洪水預報水平，指導災后洪水復盤、防洪規劃和工程設計工作具有重要的現實意義。目前，本發明已成功用于重慶市綦江區主城區防洪規劃方案研究、歙縣城區防洪規劃、湄公河上游未控區間洪水推求等。

技術領域

本發明涉及防洪減災技術領域，具體涉及一種無資料、多礙洪構筑物的山區性河流洪水過程模擬方法。

背景技術

準確的洪水信息既是開展防洪減災的“參謀”與“耳目”，亦是開展防洪規劃中防洪水文分析計算、現狀防洪能力復核等工作的基礎依據。近年來，隨著水文氣象監測、水文氣象耦合等方面的快速發展，洪水推求技術取得了長足的進步。目前，各大江大河已建成集衛星、雷達、水文氣象報汛站、水利工程站等空天地于一體的流域全覆蓋水雨情立體監測體系。多年的應用實踐證明，大江大河及主要支流干流洪水預報、洪水過程模擬具有較高的精度，但在中小河流尤其是山區性河流的精度隨著水文氣象監測站點的減少不斷下降。山區性河流普遍存在水文站網密度不夠，未控區間大，造成無水文觀測站點的城鎮重要河段無法進行有效洪水作業預報，對防洪決策形成了阻礙，洪水過后，亦無法對洪水進行很好的復演，對今后的災后重建及防洪工程補短板工作帶來了困難。此外，許多山區性河流徑流年內分配極不均勻，為滿足非汛期灌溉、供水、航運和景觀等需求，往往在河道上建有大量堰壩，產生一定阻洪或滯洪作用；在城鎮河段，為滿足交通需要，往往修建了許多跨河橋梁，這些橋梁也在一定程度上存在礙洪影響，洪水推演必須考慮這些工程的影響。山區性河流防洪問題一直是我國防洪的短板地區，近年來，極端暴雨洪水問題逐漸凸顯，由極端天氣引起的大洪水發生概率也隨之加大，防洪風險暴露度亦隨之增大。因此，開展無資料、多礙洪構筑物的山區性河流洪水過程模擬方法研究對保障山區性河流沿線城鎮及大片農田防洪安全具有重要現實意義。

傳統的無資料地區洪水推求主要有兩種技術途徑：一是結合已有水文站點的洪水資料，按照面積比的2/3次方推求干流無測站斷面的洪水或支流的入匯洪水，但該法主要用于洪峰流量的推求，且推求值一般偏大，無法真實反映歷史洪水的實際演進過程，對于洪水演進模型的率定驗證幫助不大，無法指導規劃水庫等調蓄工程的規模論證(這些工程需要洪水過程資料進行調洪計算)；二是結合降雨資料按照分布式水文學模型推求，但該法需要要求有準確的未控區間降雨資料及下墊面資料，然而山區性河流降雨站點一般較少，由于強降雨時空分布不均勻，部分地區代表性仍顯不足，且模型對下墊面資料的要求較高，然多數河流的下墊面信息一般掌握不足，模型概化處理上往往需要過多簡化或參照其他河流情況，推求洪水過程準確度存在較大不確定性。如再考慮山區性河流阻水構筑物的影響，上述方法模擬精度將更低。

發明內容

為解決以上問題，本發明提供一種無資料、多礙洪構筑物的山區性河流洪水過程模擬方法，解決傳統面積比縮放技術基于已有測站洪峰流量推求未控區間洪峰流量偏大、無法模擬洪水過程問題；避免基于水文學模型和降雨資料推流存在的因降雨和下墊面資料不足、涉河建筑物礙洪而造成的模擬誤差問題。

本發明采用的技術方案是：一種無資料、多礙洪構筑物的山區性河流洪水過程模擬方法，包括如下步驟：

步驟1：構建山區河流一維水動力學模型；

步驟2：推求區間洪水過程；

步驟3：率定與驗證模型。

作為優選，步驟1中，所述山區河流一維水動力學模型構建，包括河網模塊、斷面模塊、參數模塊和邊界模塊四部分內容。

進一步的，河網模塊包括河道里程、計算范圍和河道流向信息，根據防洪保護對象、水文站網的分布情況，確定模型計算范圍，從防洪保護對象的上游水文站演算至下游水文站；