基于洪水数值模拟的堤防安全评价与对策研究

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洪涝灾害是我国发生最频繁的自然灾害之一,严重威胁着国民的生命安全并制约着社会经济的可持续发展。近年来,随着洪水灾害事件造成的各种损失不断增大,人们在总结经济发展与洪水灾害相互竞争的关系的基础上,提出了由“洪水控制”向“洪水管理”转变的新防洪减灾策略。其中对堤防的防洪风险管理研究便是洪水管理的重要工作之一。以往人们在防洪规划中,往往注重建设而忽视管理,导致堤防越修越高,而一旦溃口,造成的损失将更为严重。因此,非常有必要对堤防防洪过程中的风险进行识别和评估,提出应对办法,妥善地处理风险事件造成的不利后果,加强防洪非工程措施,从而提高洪水风险管理的能力。本文以辽河下游堤防及其保护区为研究实例,以洪水数值模拟为基础,对堤防防洪的失事风险率评价以及溃口应急对策展开了研究。论文的主要内容如下:(1)利用MIKE21二维数值模型对辽河下游河道洪水演进进行了模拟,得出了不同设计频率来水条件下河道的行洪水面线,并模拟和分析了不规则河道中生产堤对行洪能力的影响。通过与MIKE11一维洪水模拟结果对比表明,MIKE21的模拟结果较好,可以应用于堤防防洪安全评价中。(2)基于事故树的基本思想,建立了堤防漫堤失事模糊风险率评价模型,该模型以洪水数值模拟的河道洪水位为评价条件,考虑了河道行洪不确定性、风速随机性与漫堤失事模糊性。将建立的评价模型应用于辽河下游堤防安全评价实例中,对不同频率来水条件下不同堤防断面的漫堤失事风险率进行评价,同时还对影响风险率的因子如运行时间、河道整治与堤防管理水平进行了分析。结果表明,通过所建立的模型可以在洪水模拟的条件下预测堤防的易出险断面,并对堤防防洪风险不确定性进行分析,评价结果可以为提高堤防的防洪能力提供依据。(3)在辽河下游已有的防洪体系与洪水风险图编制成果的基础上,结合堤防防洪风险评价结果,提出了“裹、减、堵、撤、排、围、建”的辽河下游堤防溃口应急总体对策,并对具体实施方案进行了论述,然后以典型L99险工溃口为实例,展开了研究,通过实例分析可以看出,利用洪水风险图制定防洪应急对策,可操作性强,且具有针对性,可以将洪水风险管理措施更好地应用于实时防洪抢险中。最后对全文做了总结,并对有待于进一步研究的问题进行了展望。
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