山洪径流过程及洪水淹没数值模拟

气候变化背景下，极端天气导致的洪水事件将更加频发。快速城市化对流域下垫面的改变，及人类活动向洪泛区的扩张。二者共同使得全世界多数人类活动高度聚集区的洪水风险增加。洪水淹没危险性（各种年遇型洪水淹没）是洪水损失评估、风险评估及洪水应急和管理规划等工作的重要基础。当前开展洪水危险性研究工作中的主要困难之一是水文资料稀缺，尤其是径流资料稀缺，既包括径流观测资料在时间上的短缺，如观测年限较短和观测采样频率低；又包括水文站点在空间上的稀缺，如站点布设稀疏（站网密度偏低）和分布不均。除数据稀缺外，选用合适的数值模型开展流域洪水淹没模拟也是一个难点。

GIS水文分析（ArcHydro、Spatial Anlysist等模块）是流域水文模拟建模的重要工具，能够自动提取及计算流域边界、河网水系、流向、汇流时间和其它流域特征参数。美国陆军工程兵团开发的开源、免费Hec-RAS软件具有强大的空间数据分析与整合功能、科学的水文-水力学理论基础及友好的操作界面。Hec-RAS软件是一款典型的洪水淹没危险性分析模型，已在世界范围内被广泛应用在洪水风险管理的研究、规划和生产之中，具有广阔的前景。将ArcGIS与Hec-RAS软件相结合，能够很好地实现山洪径流过程及洪水淹没数值模拟。

将瞄准我国山洪降水径流模拟和洪水淹没危险性评价现状，针对我国资料水文稀缺地区，介绍并提出洪水资料增补方法，介绍区域洪水频率分析方法，应用ArcGIS与Hec-RAS软件，并结合实例系统讲解资料稀缺地区的山洪径流过程及洪水危险性评价工作方法。

1. 洪水淹没危险性评价方法及技术讲解

1.1 洪水淹没危险性评价工作步骤及方法

1.1.1 洪水灾害类型

1.1.2 洪水灾害：历史、现状及未来

1.1.3 洪水淹没危险性评价现状

1.2 洪水淹没水文-水力学模拟相关知识

1.2.1 洪水淹没危险性评价方法介绍、发展历史

1.2.2 基于观测、模型模拟的应用及对比

1.2.3 常用洪水淹没危险性模拟软件及Hec-RAS简介

2. GIS水文信息提取与分析(基于ArcGIS软件)

2.1 河流、流域提取

2.1.1 填洼

2.1.2 流向计算

2.1.3 汇（集）水面积计算

2.1.4 河流提取

2.1.5 河流分级（干流与支流分析）

2.1.6 流域划分

2.1.7 流域子流域拓扑

2.1.8 流域河网水系提取实例

2.2 流域汇流时间计算

2.2.1流程长度计算

2.2.2 河道、山坡流速设定

2.2.3 流域汇流时间计算

2.2.4流域汇流时间计算实例

3. 洪水淹没模拟水文分析：洪峰流量估算

3.1 山洪降水-径流模拟

3.1.1 地貌瞬时单位线原理

3.1.2 面雨量插值

3.1.3 暴雨-径流计算

3.1.4 山洪暴雨-径流过程模拟计算实例

3.2 洪峰流量序列建立

3.2.1 观测洪水资料获取途径

3.2.2 由径流观测资料推求洪水资料

3.2.3 年最大与超阈值序列构建

3.2.4水文站洪峰流量序列建立实例

3.3 单站洪水频率分析

3.3.1 常用洪水频率分布函数

3.3.2 洪水频率分布参数估计

3.3.3 单站典型年遇洪峰估算

3.3.4 洪水频率分析的基本假设与不确定性分析

3.3.5水文站洪水频率分析实例（推求典型年遇洪水）

3.4 区域洪水频率分析

3.4.1 区域洪水频率分析由来

3.4.2 常用区域洪水频率分析方法

3.4.3 基于回归方程的区域洪水频率分析

3.4.4区域洪水频率分析实例

4. 洪水淹没模拟水力学分析：Hec-RAS实例操作

4.1 Hec-GeoRAS模块简介

4.1.1 GeoRAS 软件概述

4.1.2 GeoRAS 软件界面基本操作

4.1.3 GeoRAS主要模块

4.2 Hec-RAS模块

4.2.1 RAS软件介绍

4.2.2 RAS软件界面基本操作

4.2.3 RAS稳定流和非稳定流模拟

4.3 山洪淹没数值模拟实例

实例，掌握以下内容：

4.3.1 利用观测径流资料进行洪水淹没模拟建模

4.3.2 确定洪水淹没模拟河段

4.3.3 收集模拟区地形数据、设定曼宁糙率系数

4.3.4 设置模拟河段边界及初始条件

4.3.5 稳定流和非稳定流模拟，模型识别和校正

4.3.6 HEC-RAS结果整饰与洪水淹没制图