沿海城市潰堤洪水模擬技術(shù)研究進(jìn)展

龔 政，郭蘊(yùn)哲，杭俊成，王 培

(1.河海大學(xué)江蘇省海岸海洋資源開發(fā)與環(huán)境安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210098；2.江蘇省水文水資源勘測局，江蘇 南京 210029)

在海平面上升和氣候變化的背景下，洪水是當(dāng)今沿海城市面臨的最具挑戰(zhàn)的問題之一，其中對沿海城市影響最大、造成損失最嚴(yán)重的是風(fēng)暴潮洪水[1]。沿海城市是人口和經(jīng)濟(jì)的集中地帶，準(zhǔn)確快速地預(yù)測洪水可以減輕洪水的影響，這是城市抵御自然災(zāi)害的關(guān)鍵[2]。目前已經(jīng)開發(fā)了很多的風(fēng)暴潮計(jì)算模型[3-5]，但是對于風(fēng)暴期間的潰堤過程以及洪水在城市內(nèi)演進(jìn)過程的數(shù)值模擬還有待進(jìn)一步研究。城市洪水較為復(fù)雜，城市中的街道、建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施等會(huì)對洪水演進(jìn)造成一定的影響，特別是建筑物密集區(qū)域，水流會(huì)呈現(xiàn)復(fù)雜的水流特征[6]。因此，研究潰口演化過程以及洪水在建筑群密集城區(qū)演進(jìn)的數(shù)值計(jì)算方法，對于沿海城市防洪安全和決策分析具有重要的意義。

本文從潰堤機(jī)理模型、洪水淹沒模型和城市建筑物概化方法三方面對已有研究成果進(jìn)行分析和總結(jié)，并給出了今后值得進(jìn)一步研究的方向和內(nèi)容。

1 漫頂潰堤數(shù)值模擬

當(dāng)前的潰堤洪水?dāng)?shù)值模擬中大多采用假定潰口位置和寬度的方法[7-8]或采用潰堤越浪量閾值來判定發(fā)生潰決的堤段[9]，默認(rèn)潰堤形式為瞬時(shí)全潰，而在實(shí)際潰堤過程中，潰口是一個(gè)逐漸展寬的過程。如何模擬海堤潰口的演變過程是潰堤研究中的一個(gè)難點(diǎn)，相關(guān)研究較少，目前主要參考水庫、大壩的潰決研究方法。……