MIKE FLOOD城市内涝模型介绍
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mike11在防洪评价中的应用摘要:一、引言二、MIKE11模型简介1.模型背景2.模型原理3.模型应用领域三、MIKE11在防洪评价中的应用实例1.项目背景2.模型搭建与参数设置3.模拟结果与分析4.成果应用四、MIKE11模型在防洪评价中的优势与局限1.优势a.高度集成b.模拟精度高c.跨学科综合分析2.局限a.数据需求量大b.模型复杂度高,需专业技能支撑五、结论正文:一、引言随着全球气候变化和人类活动的影响,防洪减灾工作愈发重要。
防洪评价作为防洪减灾的基础,对于制定合理有效的防洪措施具有重要意义。
本文将以MIKE11模型为例,探讨其在防洪评价中的应用,以期为我国防洪工作提供有益参考。
二、MIKE11模型简介1.模型背景MIKE11是由丹麦水文气象研究所(Danish Hydrological Institute,简称DHI)开发的一款水文水资源模型。
自20世纪80年代问世以来,MIKE11在全球范围内得到了广泛应用,成为水文水资源领域的重要工具。
2.模型原理MIKE11采用动态分布式水文过程模拟方法,通过对地形、土壤、植被等下垫面因素的详细描述,模拟水文过程在水土系统中的演变。
模型主要包括土壤水、地表水、地下水三个部分,通过耦合方程实现水文过程的衔接。
3.模型应用领域MIKE11模型适用于各种水文水资源问题,包括防洪、水资源管理、生态环境评价等。
在水文领域,MIKE11可以用于洪水预测、洪水风险评估、水资源配置等;在生态环境领域,可以应用于土壤侵蚀、水源地保护等方面。
三、MIKE11在防洪评价中的应用实例1.项目背景某市位于平原地区,近年来频受洪水侵袭,导致经济损失和人员伤亡。
为提高防洪能力,该市开展了防洪评价工作,采用MIKE11模型进行洪水模拟和风险评估。
2.模型搭建与参数设置根据研究区域的地形、土壤、植被等资料,搭建MIKE11模型。
对模型参数进行设置,包括土壤类型、蒸发参数、植被覆盖等。
基于MIKE FLOOD的济南市雨洪模拟及其应用研究济南市是山东省省会所在地,也是山东省的重要社会经济文化中心,作为著名的泉水景观城市,济南拥有悠久的水文化。
近年来,随着城市的不断扩大,人口增多,环境不断恶化,水资源日趋紧张,同时,受城市地形及降雨分布特点的影响,城市强降雨事件屡有发生,且发生的频率不断增大,破坏力不断增强。
1987年,国家防汛总指挥部把济南定为全国二十五座重点防洪城市之一。
在1840年至1948年的109年中,共发生有记录的洪涝灾害16次,建国后的41年里共发生洪涝灾害27次,以1942年、1960年、1963年、1964年、1987、2007年六个年,份受灾最重,防洪压力较大。
对城市雨洪灾害的预防与治理离不开对市域内雨洪水运行规律及汇聚淹没区域的研究。
目前对于城市雨洪水的研究,最为科学、流行的方法是通过建模的模拟途径得以实现。
通过模型模拟能够重现历史洪水灾害的行灾过程,更能够对未来可能发生的灾害进行预防,并根据模拟结果提出减灾相关策略。
本研究经过对比诸多研究城市雨洪水的模型,选取了建立在对水动力学方程进行离散求解的MIKE相关模型,利用模型的一维、二维及其耦合建模对研究区内的主城区部分雨洪水进行了模拟。
并在模拟结果的基础上对区域的灾害风险进行了划分,对区域防洪减灾作了规划。
本研究在第一章主要介绍了选题的背景、意义和国内外城市雨洪水的研究进展。
第二章介绍了研究区的概况,包含自然地理状况和社会经济状况。
在获取研究区的地形、水文、气象资料的基础上,在第三章对研究区的河网及流域划分,摸清其水文、地形特征。
文章在第四章简要介绍了研究所选用的模型。
在第五章建立了一维的降雨径流模型和非连续流模型,对区域内降雨产生的径流进行模拟,并进一步模拟了河道的水文状况。
在建立区域三维地形后,对区域内的二维漫流的产流过程进行了模拟,并与一维模型相耦合,较为真实的模拟了区域在较大降雨条件下,城市所面临的淹没状态。
基于MIKE的滨海城市内涝模拟及深隧工程排涝效果评估谈荫;涂新军;余红刚;林凯荣;刘梅先;马克【期刊名称】《人民珠江》【年(卷),期】2024(45)5【摘要】在暴雨及风暴潮等极端气象水文条件潮位影响下,快速城市化的滨海地区内涝问题日益凸显。
以粤港澳大湾区深圳市西部为研究区,耦合一维河道洪水模型及管网排水模型和二维地表漫流模型,模拟极端降水和典型风暴潮条件下城市内涝淹没过程,开展内涝风险分级,评估深隧工程排涝效果。
结果表明:MIKE多模型工具相结合能够较好地模拟城市内涝形成过程及淹没特征,引入概率矩阵法能够更清晰地揭示内涝风险等级之间的变化。
极端气象水文条件下的滨海城市内涝淹没呈现快涨缓退特征,设计50年和100年一遇2 h极端降水下的内涝风险区面积分别为4.24、5.04 km^(2),其中1级到4级风险区范围的相对比例分别约为0.9:37.5:28.5:33.0和4.0:33.7:26.8:35.5,考虑深隧工程排涝的淹没范围分别减少了17.0%和13.4%、内涝风险区面积分别减少了28.8%和30.2%、典型易涝点的淹没持续时间缩短了60.0%~80.8%。
大部分地区的内涝风险等级显著下降,深隧工程改善排涝效果明显。
【总页数】9页(P123-131)【作者】谈荫;涂新军;余红刚;林凯荣;刘梅先;马克【作者单位】中山大学水资源与环境研究中心;广东省华南地区水安全调控工程技术研究中心;南方海洋科学与工程广东省实验室【正文语种】中文【中图分类】TV122.4【相关文献】1.基于监测与模型的滨海地区海绵城市建设径流控制及内涝治理效果评估2.MIKE FLOOD模型在普宁市城市内涝风险评估中的模拟与应用3.基于MIKE21和MIKE Urban耦合的湖区平原城市内涝模拟应用研究4.基于MIKE URBAN的大亚湾澳头圆盘区域内涝模拟及排涝对策5.基于MIKE模型的城市内涝风险评估与整治方案效果研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
MIKE URBAN及MIKE 21软件在城市内涝及管网改造过程中的应用摘要:近年来随着城市“热岛效应”的发生及城市地面硬化面积的增加,城市内涝情况日益严重,为了减少内涝情况的发生,增加城市的抗洪能力,需要对原有管道进行重新评价,并依据评价结果重新布置城区的雨水管道系统,以达到减少内涝发生的目的。
关键词:MIKE URBAN;内涝;重现期;提标;近年来随着城市地面硬化面积的不断增加,城市“热岛效应”的加剧,整体气候环境的逐步变化,城市降雨量日益增加,内涝情况时有发生。
当暴雨强度较大时已经对城市的交通出行及人民财产安全造成了影响,而城区内原有雨水管道同时存在设计重现期偏小,布局不合理,雨水系统连接混乱的情况发生。
因此为了提高城区的防洪排涝能力,降低对人民出行及财产安全的影响,本文以西北某城市为例,利用MIKE URBAN软件对城区内现状雨水管网系统进行整体评价,查找不合格管段,对不合格管道进行提标扩容,并制定雨水管道改造方案,缩短雨水管道出路,减少管道所收集雨水的汇水面积,降低管道的负荷,使雨水的排出更加顺畅,减少内涝的发生。
1.管道模型的建立管道模型为内涝模型的最主要部分,管道模型的建立需要利用由业主单位提供的物探资料,作为建立模型的基础。
由于业主单位提供的物探资料为纯CAD文件,其管线自带z值为地面高程,管道埋深、管径等数据以文字形式标注,MIKE软件无法识别,因此借助鸿业市政管线9.0软件,将物探图管线转化并根据所标注高程及管径调整管线数据,使管道数据与物探资料完全一致,再利用鸿业导出管线数据高程表的功能,导出管线数据的所有信息至Excel表格中,再将表格中数据直接导入MIKE URBAN中,在URBAN软件中对管网进行优化及相关数据的检查修正。
确定管网模型中的人孔及排出口。
管网布置情况详见图1.2.雨型的建立根据由当地气象局提供的暴雨强度公式及降雨雨量资料,结合芝加哥暴雨模型的框架,建立雨型资料,并与实际降雨量进行对比,确定雨型的合理性。
MIKE系列软件介绍MIKE系列软件是由丹麦水利工程和环境模拟公司(DHI)开发和推广的一套水力学和环境模拟软件。
这一系列软件具有强大的功能和广泛的应用范围,被广泛应用于水文水资源、水环境、海洋和渔业、城市防洪和水资源管理等领域。
首先介绍MIKE21模块,MIKE21是一种常用的水流、波浪和沿岸过程模拟软件。
它能够模拟海洋的潮汐、波浪、水流和海岸地貌等过程,可以用于海岸工程设计、海岸防护、港口规划和海洋能源开发等领域。
第二个模块是MIKE3,MIKE3是一种三维水动力学模拟软件,可以对海洋和湖泊等水体进行精确的三维模拟。
它可以模拟海洋的流动、溶质输运、波浪、溶解氧分布等过程,广泛应用于海洋环境保护、海洋工程和海洋资源研究。
第三个模块是MIKE11,MIKE11是一种河流水动力学模拟软件,可以模拟河流的水流、洪水、输沙和水质等过程。
它可以用于河流水资源管理、河道工程设计和洪水预警等领域。
第四个模块是MIKESHE,MIKESHE是一种集成了地表水和地下水模拟功能的软件,可以模拟地下水的流动和污染传输过程。
它能够用于水资源管理、地下水开采和防污染措施评估等应用。
最后一个模块是MIKEFLOOD,MIKEFLOOD是一种洪水模拟和预警软件,可以模拟河流和城市的洪水过程,并提供实时的洪水预警和决策支持。
它广泛应用于城市防洪规划、洪水风险评估和应急响应等领域。
除了以上介绍的几个主要模块,MIKE系列软件还包括MIKEURBAN(城市水资源管理和污水系统模拟)、MIKEHYDRO(集成河流水文和水资源管理的软件包)等模块,以及一系列辅助工具和接口,可以满足用户在水文水资源、水环境和城市水利等领域的模拟和决策需求。
(3)水动力学模型MIKE软件
MIKE软件是由丹麦水力研究所(Danish Hydraulic Institute,简称DHI)研究开发的,集降雨径流、地下水、河道乃至海洋,水体污染物物理、化学及生物模拟功能为一体的数学模拟软件。
其主要的模块包括:MIKE11(一维模型)、MIKE21(二维模型)、MIKE3(三维模型)、MIKE BASIN(流域管理模型),MIKE SHE(水文与地下水模型)、LITPACK(海岸线动力模型)、MIKE URBAN (城市给排水管网模型)、WEST(污水处理模型)等。
①MIKE11是一维河道、河网综合模拟软件,主要用于河口、河流、灌溉系统和其他内陆水域的水文学、水力学、水质和泥沙传输模拟,在防汛洪水预报、水资源水量水质管理、水利工程规划设计论证均可得到广泛应用。
图??MIKE 11模型主界面
②MIKE21是二维河口、海岸及海洋模拟软件,主要用于模拟河流、湖泊、河口、海湾、海岸及海洋的水流、波浪、泥沙及环境等。
图??MIKE 21模型主界面
③MIKE FLOOD是一、二维模型的耦合工具,为MIKE 11和MIKE 21提供不同的连接方式,实现一、二维模型的耦合计算,连接方式有:标准连接、侧向连接、水工建筑物连接、流量连接(X,Y)等。
图??MIKE FLOOD模型主界面。
第5期2017年10月水利水运工程学报HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERINGNo.5Oct. 2017D O I:10.16198/ k i.1009-640X.2017.05.010王欣,王玮琦,黄国如.基于M IK E F LO O D的城区溃坝洪水模拟研究[J].水利水运工程学报,2017(5):67-73.(W A N G X i n,WANG W eiqi, HUANG Guoru. Simulation research of urban dam break flood based on MIKE FLOOD m o d e l[J]. Hydro-Science and Engineering,2017(5) :67-73. (in C hinese))基于M IK E FLOOD的城区溃坝洪水模拟研究王欣\王玮琦\黄国如u(1.华南理工大学土木与交通学院,广东广州510640; 2.华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广东广州510640)摘要:大坝安全不仅影响工程效益,还影响人民的生命和财产安全,溃坝洪水模拟可以对水库大坝的失事影响做出评估,对制定应急预案和防洪减灾具有重要意义。
以深圳市龙华新区民治水库及下游片区为研究对象,基于MIKE FLOOD将M IKE11模型和M IKE21模型进行动态耦合,对溃坝洪水在下游的演进过程进行仿真模拟。
模型采用瞬间溃(瞬间部分溃和瞬间全溃)以及逐渐溃两种溃决方式,分别模拟4种工况下的溃口流量过程线以及下游洪水演进过程。
结果表明:瞬间溃的洪峰流量较大,出现在溃坝开始时刻,而逐渐溃的洪峰流量相对较小,出现在渗透破坏变形发展至上部坝体坍塌时刻,之后均随库区水位逐渐降低,下泄流量变小,直至库区水体排空。
溃坝洪水对上游地区横岭村附近破坏较大,淹没水深较深。
民治河中游段居民和商业区附近洪水流速接近5 m/s,对建筑物有一定破坏力,左侧向南村地势较低,淹没情况最为严重,并且在洪水消退后仍有3 m左右积水。
MIKE URBAN 介绍城市管网模型MIKE URBAN 整合了ESRI 的ArcGIS 、排水管网系统CS 和给水管网WD 形成了一套城市水模拟系统。
MIKE URBAN 建立在AO(ArcObject的构架基础上,工程文件采取Geodatabase 数据库作为存储格式,这使得urban 与GIS 具有天然的联系,可以提供强大的GIS 功能。
该模型广泛应用于城市排水与防洪、分流制管网的入流/渗流、合流制管网的溢流、受水影响、在线模型、管流监控等方面。
IMike Urban 除了管理方便、界面操作简单、帮助功能强大外,还具有以下优势:图1 Mike Urban 操作界面1、同时模型具备在同一平台上进行给水排水管网同时建模的功能,并且可以利用同一个GIS 数据库,可以方便有效的管理管网数据库信息;2、与Arc GIS 相类似的操作界面; 平面图编辑器纵断面时间序列图图2 Mike Urban 与Arc GIS相似的显示界面3、根据DEM自动划分集水区;根据DEM可以自动提取节点高程;自动检查管网拓扑关系;4、用户还可以自定义管网元素的属性字段和属性表,添加自定义的属性数据,即使这种数据和建模毫无关联;5、在输入输出方面,URBAN可以读取和输出ESRI的SHP文件,SDE数据库,OLEDB,以及MAPINFO的文件格式数据,并能够通过ODBC和大型数据库相连接;6、URBAN中计算结果的动态充分使用的GIS强大的显示功能,并能和GIS数据在同一个用户界面中显示的。
与GIS的高度整合以及灵活的选择工具(例如,通过位置,属性和图形的选择使得用户可以得到详细的结果分析。
图3 用ArcScene 表现城市管网一、MIKE Urban模块及功能简介1 . MIKE URBAN模块管理器(MMMIKE URBAN模块管理器(Model Manager不仅仅是GIS和时间序列数据处理的管理软件包,它还包括一个完整的模拟环境。