洪水淹没动态分析系统设计与开发.pdfVIP

第 32卷第2期 灾 害 学 Vo1．32No2 2017年4月 JOURNALOFCATASTROPHOLOGY Apr．2017 刘强 ，秦毅，李国栋，等．洪水淹没动态分析系统设计与开发[J]．灾害学 ，2017，32(2)：72—76，116．[LIUQiang，QIN Yi，LIGuodong，eta1．DesignandDevelopmentofanOn—lineFloodSimulationSystem[J]．JournalofCatastrophology，2017，32 (2)：72—76，116．doi：10．3969／j．issn．1000—811X．2017．02．013．] 洪水淹没动态分析系统设计与开发 刘 强 ，秦 毅 ，李国栋 ，刘 哲2，程道君 ，赵英虎 (1．西安理工大学 水利水电学院，陕西 西安710048；2．天津市水务局，天津300074) 摘 要 ：针对复杂的实时水、雨 、工情条件，开展任意水文及溃 口条件下洪水淹没动态分析模型研究与应用系 统开发 ，对实际防汛减灾工作具有重要的作用。基于二维浅水方程，运用 Godunov型非结构有限体积法，建立 了适应复杂地形的洪水演进水动力学模型；针对溃堤洪水演进特点，通过优化模型算法，显著提高了程序计算 效率 ；采用面向服务架构，考虑模型一系统的松耦合性，开发了基于GIS平台的洪水淹没动态分析系统；卫河 右堤溃堤洪水模拟案例表明，本系统具有较好的计算稳定性和效率，在防汛应急决策支持方面具有较好的应用 前景。 关键词：洪水风险；动态分析 ；水动力学 ；溃堤 ；系统开发 中图分类号：X43 文献标志码：A 文章编号：1000—811X(2017)02—0072—06 doi：10．3969／j．issn．1000—811X．2017．02．013 洪水风险图编制是落实防汛工作从 “控制洪 项 目的完成 ，各编制区域资料齐全，为顺利开展 水”向 “洪水管理”转变的重要基础支撑，对降低洪 洪水演进实时计算系统建设提供了重要保障。 水灾害至关重要。中国在 2013—2015年度实施了 本文基于二维浅水方程 ，运用 Godunov型非结 全国重点地区洪水风险图编制项 目。在项 目实施 构有限体积法 ，建立了适应复杂地形的洪水演进 过程中，通过分析典型水文组合和溃 口位置，确 水动力学模型；针对溃堤洪水演进特点，通过优 定计算方案集，并针对这些特定的方案进行洪水 化模型算法，采用 自适应时间步长技术，显著提 分析计算。这些洪水分析方案具有较强的代表性， 高了程序计算效率；采用面向服务架构，考虑模 可为防汛工作提供参考。但在实际工作中，水、 型一系统的松耦合性，开发了基于GIS平台的洪水 雨、工情条件非常复杂且多变，实际汛情与已有 淹没动态分析系统。 的特定计算方案情景可能差别较大，极大制约了 洪水风险图的实际应用效果。 1 洪水淹没分析模型 自然灾害风险具有动态变化的特性，模型关 键约束条件、计算结果等随时间约束变化而产生 1．1 控制方程 明显变化 ¨J。近年来，针对洪涝灾害的业务与应 采用二维浅水方程作为控制方程 ： 用系统得到了大量研究 J。洪水淹没动态分析系 + + 统可针对任意水文及溃 口条件进行快速、滚动计 ——+—a—+—譬—=：S。 、((11)) 算，为防汛决策等提供动态、实时的洪水淹没信 式中： 为守恒 向量；E～、G础分别为 、_y方向 息，是洪水风险图编制项 目的重要补充 内容。然 的对流通量向量 ；S为源项 向量 。 而，受资料条件、计