浙江沿海山地丘陵地区环境评估与研究--以温州龙湾区为例(十五)

第3章基于情景模拟的暴雨洪水风险危险性评价

3.1国内外洪水淹没模拟和洪水风险危险性评价研究进展

3.1.1国外研究现状和发展趋势

    目前，1维和2维洪水水力学模型的出现加强了洪水管理的实践，由于两种模型各有优缺点，因此，一些科学家试图综合两者的优点建立更加完善的洪水水力学模型。在1维水力学模型中，选用一系列垂直于河流流向的横断面用来描绘地形特征(Alkema D., and H. Middelkoop, 2005)，在每一个横断面都可以计算出水深和流速，通过对己知的横断面水深和流速进行插值可以得到不同横断面的水深和流速。实际上，在1维水力学模型中水流方向被假设为沿着河槽的纵方向，而不考虑横向流，这是1维水力学模型的主要缺陷。这种模型适用于洪水在河槽中流动的情景模拟。毫无疑问，在决策支持系统中洪水淹没模拟计算时间的长短非常关键。通常情况下，由于2维水力学模型比1维水力学模型模拟计算需要更长的时间，因此，1维水力学模型更具有吸引力(Werner, 2001)。当今世界上最流行的1维水力学模型有:美国工程兵团开发的HEC-RAS模型和丹麦水力研究院(DHI )开发的MIKE 11模型(Muhammad Zulkarnain Bin Abdul Rahman, 2006)。洪水淹没图对于显示洪水淹没范围和洪水淹没空间分析是至关重要的。基于1维水力学演进模型运用插值法可以生成洪水淹没图，而且，1维水力学演进模型还能与GIS结合对洪水淹没进行深入的空间分析，更好地为决策支持服务。运用1维水力学演进模型生成洪水淹没图的准确度取决于每一个淹没计算单元的准确性和适用性。1维水力学模型不适用于非常蜿蜒的河道洪水淹没模拟(Werner, 2001)。同时，当发生洪水漫堤事件时，1维水力学模型在模拟洪水水深和流速时会出现严重问题(Tennakoon,2004)。

    通常2维水力学模型能够提供具有连续地形起伏变化的洪水淹没深度、淹没范围、流速和历时等信息。因此在复杂的泛滥平原区域进行洪水淹没模拟时，2维水力学模型使用更加普遍。而且，2维洪水淹没图的编制也促进了2维水力学模型的使tlJ。通常情况F，2维水力学模型需要输入地形数据、水力学参数和边界条件等信息。并目.假设在每个栅格单元中，2维水力学模型输入和输出的参数值是致的。因此选择合适的DTM(数字地面模型)输出结果对J飞真实的模拟研究区地形特征非常重要。Bishop and Catalano (Bishop and Catalano, 2001)建议DTM最小栅格单位应接近在洪水淹没模拟中研究区最小地形特征单元的尺度。另一方面，由于随着输出结果的增多，计算时间也会增加，所以在选择DTM输出结果时也应该考虑计算时间。当今，在城市洪水淹没模拟中DTM输出结果的栅格单元尺度通常为Zm-lOm之间，DTM栅格单元尺度应根据研究区的大小和所需精度来确定。当今世界上最流行的2维水力学模型有:Delft-FLS (SOBEK) tMIKE21，LISFLOOD2D和Telemac2D (Muhammad Zulkarnain Bin Abdul Rahman,2006)。此外，Werner(Werner, 2001; Werner, 2002)指出2维水力学模型在进行洪灾快速评价时的一个主要缺陷是需要较长的计算时间。另外，2维水力学模型要求数据的一致性有时是不可行的。

    1999年11月来自西欧9个国家的35位学者在意大利的Ravello市组成了由北大西洋公约组织发起的关于处理山洪问题的高级研讨会，共同讨论预防洪水损失的IG1题，并提出了一个处理洪水的议程(Montz BE和Gruntfest E, 2002)。议程中的主要建议有:1)特别强调在响应阶段加强对包括山洪预警在内的社会过程的理解;2)需要减小社会脆弱度，并使其持续发展方式与长期的社会经济目标相一致。气象学、水文学和社会科学之间的相互关系被认为是提高处理山洪问题的关键环节。当前洪水事件分析方法是将水文—水动力学模型和GIS结合起来使用，不仅扩展了这方面的研究领域，而且使洪水分析有了更多的实验机会。使分析结果更加动态可视化，这对于处于洪水风险区的一般公民特别有用，对于政府决策者来说更加重要。