基于MIKE的上栗县主城区洪水模拟与风险分析

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上栗县地处江西省西部,属于中亚热带季风性气候。受季风影响,夏季暴雨频发,而境内以丘陵、山地为主,地势较低,一旦发生洪水将对城区人民生命造成严重威胁。作为非工程措施之一的洪水风险图,在上栗县面临洪灾时能够及时有效地提供避险转移以及灾情预估等信息,可为上栗县的防洪减灾工作提供直接的帮助。本文结合上栗县水文特征,对栗水河的洪水演进进行数值模拟,展示洪水在时间和空间上的变化。对洪水的模拟成果进行分析,获得洪水的淹没范围、水深等信息。具体方法为:利用MIKE11水动力模型建立栗水主河道一维模型,利用2019年测量的流量、水位、洪痕资料对模型进行率定,并分别模拟5、10、20年一遇的河道洪水演进过程;利用MIKE21模型建立流域的二维模型;利用MIKE FLOOD模型将一维、二维模型进行侧向耦合,模拟不同频率洪水从河道漫溢至岸边的演进过程;利用ARCMAP软件,将模拟成果与地理信息进行整合,得到洪灾信息并绘制洪水风险图与转移图。结论得出:(1)将一维模型的河道概化为9500km,并对一维河道模型进行不断调试,得到河道的糙率如下:佛岭村-菜场村糙率为0.04-0.041;菜场村-室门口的糙率为0.038-0.04;室门口-双板洲的糙率为0.038-0.04;双板洲-水源村的糙率为0.03-0.04。(2)采用2019年数据进行率定的模型,模拟得到的成果与实际调查的2019年淹没情况进行比较,表明了模拟成果是符合实际的,如:模拟栗水河的最高水位从上游沿下游依次为佛岭村90.4m、菜场村87.1m、新民村86.24m、双板洲水84.18m,与实际测量的水位差依次是-011m、-0.13m、+0.04m、+0.07m,小于0.2m是符合河道的基本规律的,并且随着洪水量级的不断增大,相应河段模拟的最高水位与洪峰也依次变高(大)。(3)将研究面积14.1km~2的范围进行模型的概化,并利用MIKE21的工具对模型范围进行剖分,共划分为12945块不规则的三角形,每个三角形的面积在30km~2-5967km~2之间,未加密区域三角形最大面积不大于5000m~2。(4)Mike Flood模型经模拟,得到5年一遇、10年一遇、20年一遇洪水的淹没面积分别为3.7km~2,4.94km~2,5.53km~2,其中以上栗镇和金山镇为主要洪灾区域;模拟得到出口处的最大流量分别为497.57m~3/s,803.67m~3/s,982.77m~3/s;模拟得到最大淹没处水深分别为4.26m,5.77m,5.93m。
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