基于激光雷达数据的小流域暴雨山洪二维数值模拟研究

为精确分析小流域暴雨洪水坡面汇流过程,以湖南省宝盖寺小流域为研究对象,基于高精度激光雷达点云数据,构建二维水动力学模型,对2012年场次洪水过程进行模拟,并将模拟结果与分布式水文模型模拟结果和实测结果进行对比分析．同时为解决网格数量多、运算速度慢的问题,该模型采用GPU并行算法．研究结果表明:1）采用的高分辨率地形数据,可以较好地模拟小流域坡面降雨径流过程,且可得到整个流域上的洪水汇流过程;2）二维水动力学模型的计算结果和分布式水文模型计算结果与实测值吻合较好,水动力学模型计算洪峰出现的时间误差1 d,洪峰流量误差为23%,且可应用于高分辨率地形数据;3）采用的GPU并行算法,可使模型的计算效率提高近50倍,使得计算时间小于小流域汇流时间．该模型可用于暴雨山洪的预报预警和三维推演工作．      

基于随机森林回归算法的山洪灾害临界雨量预估模型

针对山洪灾害临界雨量影响因素众多、计算流程复杂的问题,以山东省临朐县山丘区237个沿河村落为研究对象,选取有实测资料、计算条件较好的沿河村落,采用水文水力学法,计算山洪灾害临界雨量作为原始数据集;选取降雨特征、流域特征、沿河村落特征、河道特征等参数,基于随机森林回归算法,构建山洪灾害临界雨量预估模型,利用网格搜索法及K折交叉验证法调整预估模型参数;确定无实测资料的沿河村落山洪灾害临界雨量指标,并验证预估模型精度,分析特征参数重要度。结果表明：所构建的预估模型具有较高的准确性与泛化性,训练集与测试集的决定系数均大于0.9,预估效果较好;流域面积、流域最长汇流路径比降、降雨均值、流域平均坡度等特征参数的重要度相对较高。     

湖北省柳林镇“8·12”山洪过程模拟分析

由极端暴雨引发的山洪灾害已成为阻碍社会经济发展的主要因素,为科学认识山洪形成过程,揭示山洪致灾机理,以湖北省柳林镇“8·12”重大山洪灾害为例,基于全国山洪灾害调查分析评价数据结合实地调查,采用自主研发的FFMS(Flash Flood Modelling System)分布式水文模型对柳林镇暴雨山洪过程进行反演模拟.从洪水来源、产流组分变化入手,深入剖析此次山洪灾变响应过程.结果表明：采用时空变源山洪模拟方法,可以准确分析山洪过程流域产流机理及组分变化,实现对暴雨山洪过程的精细刻画.柳林镇“8·12”重大山洪灾害成因主要在于该地区超历史极值暴雨导致上游3条支流所在流域超渗产流量激增,特殊的地形条件和地理位置造成主、支流洪峰几乎同时在柳林镇断面遭遇叠加,加之下游莲花溪洪水汇流浪河后形成顶托,共同作用下导致山洪灾害放大效应,给柳林镇造成重大人员伤亡.     

万家口子拱坝坝基渗流场有限元数值模拟分析

文章采用改进截止负压法对万家口子拱坝坝基渗流场进行了有限元计算分析,重点研究了帷幕和排水孔联合作用下拱坝坝基渗流场分布特性。经过多种工况计算结果比对和综合分析,评估了坝基渗流场的主要渗流特性、宏观渗控能力、局部渗控薄弱环节等,进一步明确了万家口子拱坝工程中的主要渗流特性和渗流问题,为大坝设计提供了依据。