当前世界环境

介绍

在所有城市和农村社会中，洪水是人们生活中不可或缺的自然组成部分。一些洪水是季节性的，主要发生在夏季或春季初，并迅速将降雨和融雪产生的大量径流转移到流域内的河流中。其他一些洪水是突然的，沿着河流上升，导致所有路障的冲刷和腐蚀。修建水库是控制洪水的结构性方法之一。修建水库的目的是控制或缓解洪水，减少洪峰流量。通过节约水库的洪水流量，这一目的实际上是可能的。防洪水库可分为蓄水水库和滞留水库两组（Mirmomen.，2007）。滞洪水库的防洪作用直接而迅速。如果地形允许创建一个具有适当体积的蓄水池，并且如果在距离研究地点不远的地方有可用的材料（取土源），则可以使用蓄水池，因为与分水岭方法相比，蓄水池对洪水缓解的影响很快（Kholghi.，2001）(Kholghi.，2001）研究了在实施纠正性水坝时的最佳流域管理。该研究旨在提供并引入一种策略，从洪水控制和纠正大坝施工的角度对子流域进行数学排序。为了优化内卡河流域的洪水控制，（Shabani Bazneshin等人，2013年）采用了建造拦水坝的结构方法。为此，他们首先在GIS中提取了该地区的数字高程图。然后，他们使用HECGeo HMS rider对内卡河流域进行了几何模拟，最后使用HEC-HMS进行了水力模拟和水库模拟(Behbahani等人，2006年）开始使用HS-AHP方法、几何信息系统（GIS）和HEC-HMS水力模型定位Lorestan水库。因此，在收集基本信息后，他们分三步实施HS-AHP方法。在第一步中，他们使用GIS软件提取水道网络并准备DEM模型。第二步，他们使用HEC-HMS水力模型对流域进行水力模拟，以估算流域的径流和水量平衡，并使用美国土壤保护局（SCS）方法估算该模型中的径流和损失量(Shokouhi等人，2006年）研究了两种不同的洪水控制方法。其中一种方法是在城市流域上游修建拦河坝，另一种方法是采取与城市流域河流工程相关的措施。对于流域水力模拟，采用HEC-HMS模型。他们的结果表明，通过修建水库，上述地区的输出流量以及城市流域河流工程措施的数量和成本将显著减少，安全系数将增加(Mirmahdi和Jahangiri，2008年）校准和评估了HEC-HMS模型，以响应胡泽斯坦省面积为3824平方公里的马龙河流域。为了计算径流，他们使用了SCS、Snyder和Clark三种方法，并将该地区三个水文站的模拟水文图与观测水文图进行了比较，发现SCS、Snyder和Clark方法在洪峰流量和到达时间方面的差异最小(Knebl等人，2005）提出了位于美国德克萨斯州的圣安东尼奥河流域（约10000平方公里）的洪水区域模型，并选择了2002年夏季的洪水事件。在该区域模型中，他们使用HEC-HMS软件将额外降水量转换为径流，并使用HEC-RAS软件对沿河的可变流量进行建模。结果表明，该模型可作为区域尺度洪水水文预报的工具(Perez Pedini等人，2005年）优化了进行防洪相关活动的有效位置。为此，他们开发了HRUs水文模型，并将其与遗传算法相结合，最终确定最佳位置(Tarvis和Mays，2008）优化滞留水库网络。在这项研究中，他们寻找了水库地质结构具有渗水和排水能力的位置来建造水库。这项研究旨在确定这些水库的位置和规模。为此，他们使用了动态规划（Tarvis和Mays.，2008）。在研究中，首先使用HECGeo HMS对内卡河流域进行几何模拟，在形成水道并提取所需的地形特征后，进行水文模拟n was done in HEC-HMS environment. For simulating detention reservoirs, first appropriate situations were determined in order to construct reservoirs based on the topography map, and after specifying the location of dam construction, level-height curves were extracted in GIS environment. Finally, by entering information to HEC-HMS, reservoirs were simulated.

材料和方法

正在研究的区域情况

正在研究的区域是Neka河流域，位于马赞达兰省的最东侧，沿着里海的南北一侧流动。内卡河从东南进入内卡市;然后，经过巨大的迷宫，它从城市的西面出口，平均坡度为0.365%，通过距离Ablo站约30公里的距离，进入里海。这个盆地大约位于53Ëš，东经17分钟到54Ëš，东经44分钟，北纬36Ëš， 28分钟到36Ëš，北纬42分钟(伊朗水资源管理组织，2008)。在图1中，使用谷歌Earth软件显示了正在研究的区域。

图1：使用谷歌地球在研究下的区域情况的表现 点击这里查看图

盆地的几何模拟

为了几何模拟NEKA盆地，首先在ARC View软件中输入具有1/50000刻度的区域的地形图，并在纠正缺陷之后，制备了三角不规网络（TIN）模型。然后，使用TIN的ARC View环境中的5米尺寸创建该区域的数字高度模型。通过使用创建的DEM，进行了流动方向图。该地图清楚地清楚地将各种细胞流中的水流在细胞附近。使用流量方向图和GIS功能，还进行了流量累积图。这些地图在创建主要水路网络和子酶标方面很有意义。在提取上述地图后，提取内卡河排水盆地的主要和二次水路网络并用于将盆地分成亚酶。最后，基于在HECGEO-HMS中输入的阈值数，将NEKA盆地分成9个子酶，如图2所示。

图2内卡河流域各子流域展示图 点击这里查看图

在确定尼卡河流排水盆地的亚剩余的范围后，提取研究中所需的每种物理学特征，包括渗透曲线，浓度和滞留时间的数量，最终和最低点的最高和最低点等。最后，制备了基于HEC-HMS的水文模拟所需的亚缺失和水路网络的文件。

流域水文模拟

对于Neka河流域水文模拟，输入HECGeo-HMS提取的流域几何信息后，降雨时间序列与不同的返回时间24小时雨量的长期统计分析计算了在软件和呈现SCS单元的自记水位计方法计算洪水水位图和CN曲线数计算方法降雨损失以及确定图纸的时间步采用HEC-HMS模型，提取不同重现期的洪水过程线。基于现有的标准设计拘留水库,观察到在小城市和农村盆地,重现期的15年,在大型城市流域和重要的商业和工业地区,100或1000年重现期的用于计算设计洪水。在本研究中，对于滞洪水库的模拟，采用了复发期为15年的洪水。

滞洪水库模拟

根据Neka河流域的研究，R70W70、R80W80和R60W60子流域在洪水离开流域的形成中所占比例最大，是关键子流域(Shabani Bazneshin et al.， 2014)。因此，在这三个子流域采取防洪措施和修建滞洪水库是必要的。建设滞洪水库，首先要确定滞洪水库的建设位置。建设控制洪水效果最大的滞洪水库的最佳经济区位有以下特点:

1. 在地形图上可以辨认出有狭窄山谷的位置。事实上，地形线相互接近的2个位置是建造水库的最佳位置。
2. 拘留储层具有最大效率，减少峰值放电，并在更接近盆地出口时增加时间延迟。
3. 为储库的坝轴上产生适当的存储体积。

大坝建设的位置是在主要水道。

在图3中，提出了R70W70子巴西R70W70亚稳态的位置。

图3:R70W70子盆地的储层建设位置 点击这里查看图

在取决于上述特性定位水坝施工后，它们的水平高度曲线在GIS中提取并在模型中进入。对于储层的水力模拟，基于HEC-HMS软件中定义的出口结构的类型使用路由方法。该研究中拘留坝的出口结构的类型是广阔的堰。在进入与大坝有关的几何信息之后，包括大坝嵴，高度等的长度，进行了模型，并比较了坝输入和输出水文。

结果

盆地几何模拟结果

对于盆地的几何模拟，首先使用图4中所示的地形图1/50000提取盆地的数字高度图。

图4 Neka盆地DEM图 点击这里查看图

在盆地的几何模拟之后，将盆地分成子酶，通过图5所示的软件提取盆地的水路网络。

图5：创建的子缩放和水道网络的介绍 点击这里查看图

最后，提取在表1中提取的每个子比素蛋白的地质特征。

表1内卡河流域各子流域的地形特征 点击此处查看表格

流域水文模拟结果

提取子流域的地形特征后，在软件中输入流域水文模拟所需的信息，确定流域和子流域的洪水水文曲线，模拟不同重现期的洪水水文曲线。各子流域输出洪水峰值流量见表2。

表2：尼卡河流排水亚碳缩具产量洪水水电站的峰值放电值

基于土地利用的滞洪水库设计，采用复发期为15年的洪水，图6 - 8为所研究子流域的输出洪水水文图。

图6：R60W60亚巴巴辛的输出泛流 点击这里查看图

图7 R80W80子流域输出洪水线 点击这里查看图

图8 R70W70子流域输出洪水线 点击这里查看图

水库模拟结果

在从洪水潜力角度对Neka河流域子流域进行优先排序的研究中，确定了R70W70、R80W80和R60W60子流域在流域出口形成洪水的比例最大(Shabani Bazneshin et al.，2014)。为此，对上述子盆地进行了储层模拟。为了确定大坝轴线的长度，利用GIS测量了河谷的宽度，并选择了宽顶堰作为所有大坝的出口结构类型。

表3:关键子盆地的储层规格

图9：R60W60坝水库 点击这里查看图

图10：R70W70坝水库 点击这里查看图

图11：R80W80坝水库 点击这里查看图

通过HEC-HMS软件对水库进行模拟并实现模型，发现R70W70、R80W80和R60W60子流域的水库建设对流域输出峰值流量的降低有显著作用。上述子盆地的储层建设成果如图12 - 14所示。

图12：水库建设前后R70W70亚巴斯素输出泛流子程的比较 点击这里查看图

图13 R60W60子流域建库前后输出洪水线对比 点击这里查看图

图14：水库建设前后R80W80亚巴斯的产量泛流子程的比较 点击这里查看图

在表4中，洪水水文的比较是在大坝建设之前和之后的两个状态中呈现。

表4：峰值放电的比较和储层在临界亚缺课中建设前后峰值放电的发生时间

结论

峰值放电的减少和其发生时间的增加是防洪项目的目标，这对洪水造成的伤亡和金融损失的减少产生了重大影响。为了控制Neka盆地的洪水，选择了影响该盆地洪水增加的三个亚亚替代蛋白，并研究了拘留坝施工的效果。研究结果表明，拘留坝施工减少了约101立方米每秒的峰值放电，平均延迟时间增加3.6小时。因此，HEC-HMS软件可作为几何和液压仿真和拘留坝设计的强大工具。

参考

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