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洪水风险图作为一种重要的防洪非工程措施,是实施洪水管理的重要手段和基础。近年来我国洪水风险图的编制工作进展迅速,全国重点地区相继完成了洪水风险图的编制。目前,国际上已经开发出许多较成熟的用于绘制洪水风险图的水力学模型,其中MIKE21 FM模型因其简单、快速、精确、可视性良好等优点,在我国得到广泛应用。但由于MIKE21 FM模型并非针对洪水风险图的制作研发,所以在应用过程中存在许多问题,如MIKE21 FM模型无法直接输出洪水前锋到达时间、线状构筑物应如何模拟、洪水淹没历时的水深阈值如何设定等。本文以滦河右堤防洪保护区洪水风险图编制为工程背景,重点针对上述问题进行研究,并将研究成果应用于滦河右堤防洪保护区洪水演进模型构建、洪水模拟计算和风险分析。主要研究成果如下: (1)总结和梳理洪水演进模型的构建的基本过程,探讨了模型构建过程中构筑物添加方式及适用条件、洪水淹没历时水深阈值的设定、网格剖分大小等问题。重点研究了MIKE21 FM模型无法直接输出洪水前锋到达时间的问题,提出利用MATLAB及DHI MABLAB Toolbox的自动提取方法。该方法利用循环筛选达到降低计算机内存占用,提高计算速度的目的,克服传统的手动提取方法难以同时保证洪水到达时间提取精度与效率的缺点,实现了洪水前锋到达时间的精确、快捷提取。 (2)构建滦河右堤防洪保护区二维洪水演进模型。首先根据滦河河道宽浅、具有大堤和小埝双重堤防的特点,选择采用二维模型对河道、保护区进行统一建模;然后在对建模基本过程和关键问题研究的基础上构建二维模拟模型,针对滦河右堤防洪保护区内道路、堤防等构筑物分布复杂、二维溃口模拟等建模难点,采用MIKE21 FM中的DIKE、GATE对阻水构筑物和溃口进行处理;最后通过2012年滦县站实测洪水过程及滦河洪痕资料对模型参数进行率定,率定结果基本满足洪水风险图编制要求。 (3)根据滦河右堤防洪保护区堤防特点、险工险段及保护对象,研究确定了溃口及洪水模拟计算方案;然后利用所建模型对各计算方案进行模拟,并进行结果的合理性分析。结果表明:①所建的模型应用于滦河右堤防洪保护区洪水演进模拟,模拟结果合理;②提出的洪水前锋到达时间自动提取方法能够精确快捷地实现到达时间的自动提取,与手动提取方法相比具有优越性,可应用于洪水风险图的编制;最后对滦河防洪保护区进行了单频率及多频率风险区划分析,得到必然淹没区和洪水淹没范围的空间扩展过程,为滦河右堤防洪保护区的汛期防汛指挥、避洪转移和灾情评估提供科学依据。