古洪水水文學(xué)研究是全球變化研究領(lǐng)域的前沿科學(xué)。通過對近年來古洪水成果的整理發(fā)現(xiàn),漢江上游鄖縣段4個沉積剖面——晏家棚（YJP）、尚家河（SJH）、歸仙河口（GXHK）和彌陀寺（MTS）均記錄有北宋時(shí)期（960～1 127 CE）的古洪水事件。通過對4個沉積剖面所在河段的研究,根據(jù)實(shí)測的河槽斷面數(shù)據(jù)、水文參數(shù)以及設(shè)計(jì)推求的古洪水流量過程,采用HEC-RAS模型模擬了北宋古洪水的演進(jìn)過程及古洪水水面線。此外,采用2010年"7·18"洪水進(jìn)行了模型的可靠性驗(yàn)證。結(jié)果表明:與調(diào)查的古洪水水位相比,4個沉積剖面處的模擬水位誤差介于-0.31%～0.34%之間,說明這4個沉積剖面極有可能記錄一次古洪水事件;洪峰在研究河段內(nèi)演進(jìn)歷時(shí)約1.15 h且削減不足1%,這符合研究河段的洪水傳播特性。該研究對于認(rèn)識漢江上游特大洪水的演進(jìn)規(guī)律具有重要的科學(xué)意義,為流域的洪水設(shè)計(jì)、洪水預(yù)測及防洪減災(zāi)提供一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與科學(xué)支撐。 

【文章來源】：干旱區(qū)地理. 2020,43(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

漢江上游北宋時(shí)期4個古洪水沉積剖面的地層年代對比

準(zhǔn)確的掌握河道洪水的運(yùn)動規(guī)律，對于流域內(nèi)的洪水預(yù)報(bào)、防洪減災(zāi)以及洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)具有重要的實(shí)踐意義。在國外，古洪水水文學(xué)研究已廣泛應(yīng)用于洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估和洪水設(shè)計(jì)[35-36]。洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估是對未來可能發(fā)生的同等量級的洪水事件進(jìn)行模擬并預(yù)報(bào)，以此作為制定洪災(zāi)對策和減少洪災(zāi)損失的重要依據(jù)。BENITO等[35-36]在歐洲委員會基金項(xiàng)目（SPHERE）的資助下研究了一套基于水力學(xué)模型并聯(lián)合古洪水和歷史洪水?dāng)?shù)據(jù)的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法，可視化的淹沒范圍及淹沒水深為流域特大洪水的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。美國陸軍工程兵團(tuán)（USACE)[37]也指出在做出水文、水利決定時(shí)應(yīng)適當(dāng)應(yīng)用古洪水信息，而且可以采用一維/二維水力模型（HEC-RAS、MIKE系列模型等）對古洪水進(jìn)行水位/流量推算，或根據(jù)實(shí)測洪水過程線設(shè)計(jì)洪水過程，對古洪水進(jìn)行演進(jìn)模擬研究，以便將模擬結(jié)果應(yīng)用于洪水預(yù)測和洪水風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中。ALHO等[28]采用二維水力模型對米蘇拉（Missoula）特大洪水進(jìn)行了演進(jìn)模擬研究，并分析了在3種假設(shè)流量過程模式下的淹沒水深及流速分布情景。這些研究都為古洪水的演進(jìn)模擬研究提供了科學(xué)依據(jù)。圖5 基于HEC-RAS模型模擬的4個剖面處的古洪水水位過程線與流量過程線

由于實(shí)測洪水記錄中特大稀遇洪水事件在短期內(nèi)發(fā)生的概率較小，因此，其洪水水面線的計(jì)算和洪水運(yùn)動規(guī)律的研究也較少涉及。本文通過實(shí)地考察及地層對比研究，確定了4個沉積剖面中記錄的北宋古洪水事件。根據(jù)實(shí)測的地形數(shù)據(jù)及水文參數(shù)，基于HEC-RAS模型的恒定流模塊（Steady flow）反演了古洪水的水面線（圖4），并可視化顯示了古洪水的水深和流速（圖5）。通過HEC-RAS模型的多次試算與誤差校核，當(dāng)模擬洪峰水位與實(shí)地調(diào)查的古洪水洪峰水位達(dá)到最佳吻合時(shí)，洪峰流量的模擬值為57 500 m3·s-1[33-34]；該值介于4個沉積剖面洪峰流量的重建值之間[10-13]。由表1和圖4可知，4個沉積剖面處的模擬水位分別為：YJP剖面，178.10 m;SJH剖面，176.86 m;GXHK剖面，170.55m;MTS剖面，169.18 m。與實(shí)地調(diào)查的古洪水洪峰水位相對比，模擬誤差介于-0.31%～0.34%之間�；�于相同的地形數(shù)據(jù)及水文參數(shù)，采用白河水文站2010年“7·18”洪水的實(shí)測流量過程線對HEC-RAS模型進(jìn)行了可靠性驗(yàn)證。由圖4可知，2010年洪水的洪峰模擬水位與研究河段內(nèi)實(shí)地調(diào)查的9處洪痕所指示的洪峰水位較好吻合，其模擬水位誤差介于0.12～0.71 m之間，相對誤差在-0.18%～0.32%之間。此外，2010年“7·18”洪水水面線除在研究河段下游MST剖面附近略有雍水現(xiàn)象之外，其水面線與北宋古洪水水面線基本平行。經(jīng)實(shí)地考察得知，MTS剖面處的雍水現(xiàn)象主要受丹江口大壩的影響。丹江口大壩的修建及加高在一定程度上減弱了其上游河段（MTS剖面附近河段）的水動力環(huán)境，在抬高了河流水位的同時(shí)沉積了部分泥沙，以致研究河段下游出現(xiàn)雍水現(xiàn)象。經(jīng)驗(yàn)證，本文基于HEC-RAS模型模擬的鄖縣段北宋古洪水水面線是科學(xué)合理的；所選取的河槽斷面數(shù)據(jù)和水文參數(shù)較為可靠。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：2960412