山丘区小流域沟道洪水演进数值模拟研究

近年来,山丘区小流域山洪灾害频发,给当地经济社会造成了严重破坏和影响。为了山洪灾害防治,对山丘区小流域沟道洪水的准确预报预警尤为重要。但因缺乏沟道断面和洪水等基础资料使得山洪演进分析变得非常困难。为此,首先针对山丘区小流域地形数据缺失的问题,基于研究区域的DEM数据概化河道或沟道走向,并依据河道(网)分级理论和稳定河宽概念,提出了两种河宽计算公式的适用性选择指标,以此确定沟道河宽与河槽深度;其次,为了解决沟道因规模小、不规整容易发生漫滩和提高山洪演进中的模拟效率等问题,基于扩散波理论构建并开发了1、2维耦合的山洪模拟模型(1–2D)。为了验证该模型的预测精度和运行效率,以北京房山区漫水河流域作为研究对象,选取了该流域3场典型洪水进行数值模拟并将该1–2D模型的模拟结果与实测资料和2维浅水模型(2D)的模拟结果等进行了对比分析。结果表明:从流量、水位、洪水总量及峰现时间多角度分析,1–2D模型具有较高的模拟精度,模拟成果与2维浅水模型的结果也比较接近,且计算效率更高,适合山丘区小流域沟道洪水的数值模拟分析与预警预报。