气候变化背景下,极端天气导致的洪水事件将更加频发。快速城市化对流域下垫面的改变,及人类活动向洪泛区的扩张。二者共同使得全世界多数人类活动高度聚集区的洪水风险增加。洪水淹没危险性(各种年遇型洪水淹没)是洪水损失评估、风险评估及洪水应急和管理规划等工作的重要基础。当前开展洪水危险性研究工作中的主要困难之一是水文资料稀缺,尤其是径流资料稀缺,既包括径流观测资料在时间上的短缺,如观测年限较短和观测采样频率低;又包括水文站点在空间上的稀缺,如站点布设稀疏(站网密度偏低)和分布不均。除数据稀缺外,选用合适的数值模型开展流域洪水淹没模拟也是一个难点。
GIS水文分析(ArcHydro、Spatial Anlysist等模块)是流域水文模拟建模的重要工具,能够自动提取及计算流域边界、河网水系、流向、汇流时间和其它流域特征参数。美国陆军工程兵团开发的开源、免费Hec-RAS软件具有强大的空间数据分析与整合功能、科学的水文-水力学理论基础及友好的操作界面。Hec-RAS软件是一款典型的洪水淹没危险性分析模型,已在世界范围内被广泛应用在洪水风险管理的研究、规划和生产之中,具有广阔的前景。将ArcGIS与Hec-RAS软件相结合,能够很好地实现山洪径流过程及洪水淹没数值模拟。
1. 洪水淹没危险性评价方法及技术 | 1.1 洪水淹没危险性评价工作步骤及方法 | 1.1.1 洪水灾害类型 1.1.2 洪水灾害:历史、现状及未来 1.1.3 洪水淹没危险性评价现状 |
1.2 洪水淹没水文-水力学模拟相关知识 | 1.2.1 洪水淹没危险性评价方法介绍、发展历史 1.2.2 基于观测、模型模拟的应用及对比 1.2.3 常用洪水淹没危险性模拟软件及Hec-RAS简介 | |
2. GIS水文信息提取与分析(基于ArcGIS软件) | 2.1 河流、流域提取 | 2.1.1 填洼 2.1.2 流向计算 2.1.3 汇(集)水面积计算 2.1.4 河流提取 2.1.5 河流分级(干流与支流分析) 2.1.6 流域划分 2.1.7 流域子流域拓扑 2.1.8 流域河网水系提取实例 |
2.2 流域汇流时间计算 | 2.2.1流程长度计算 2.2.2 河道、山坡流速设定 2.2.3 流域汇流时间计算 2.2.4流域汇流时间计算实例 | |
3. 洪水淹没模拟水文分析:洪峰流量估算 | 3.1 山洪降水-径流模拟 | 3.1.1 地貌瞬时单位线原理 3.1.2 面雨量插值 3.1.3 暴雨-径流计算 3.1.4 山洪暴雨-径流过程模拟计算实例
蓝色线条为降水过程,黑色线条为模拟径流过程,棕色线条为观测径流过程 |
3.2 洪峰流量序列建立 | 3.2.1 观测洪水资料获取途径 3.2.2 由径流观测资料推求洪水资料 3.2.3 年最大与超阈值序列构建 3.2.4水文站洪峰流量序列建立实例 | |
3.3 单站洪水频率分析 | 3.3.1 常用洪水频率分布函数 3.3.2 洪水频率分布参数估计 3.3.3 单站典型年遇洪峰估算 3.3.4 洪水频率分析的基本假设与不确定性分析 3.3.5水文站洪水频率分析实例(推求典型年遇洪水)
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3.4 区域洪水频率分析 | 3.4.1 区域洪水频率分析由来 3.4.2 常用区域洪水频率分析方法 3.4.3 基于回归方程的区域洪水频率分析 3.4.4区域洪水频率分析实例
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4. 洪水淹没模拟水力学分析:Hec-RAS实例 | 4.1 Hec-GeoRAS 模块简介 | 4.1.1 GeoRAS 软件概述 4.1.2 GeoRAS 软件界面基本操作 4.1.3 GeoRAS主要模块 |
4.2 Hec-RAS模块 | 4.2.1 RAS软件介绍 4.2.2 RAS软件界面基本操作 4.2.3 RAS稳定流和非稳定流模拟 | |
4.3 山洪淹没数值 模拟实例 | 实例, 4.3.1 利用观测径流资料进行洪水淹没模拟建模 4.3.2 确定洪水淹没模拟河段 4.3.3 收集模拟区地形数据、设定曼宁糙率系数 4.3.4 设置模拟河段边界及初始条件 4.3.5 稳定流和非稳定流模拟,模型识别和校正 4.3.6 HEC-RAS结果整饰与洪水淹没制图 |