Überschwemmungssimulation im komplexen Einzugsgebiet, das von hydraulischen Strukturen betroffen ist, unter Verwendung eines gekoppelten hydrologischen und hydrodynamischen Modells

Aufgrund der Komplexität des Geländes und des Klimas in der Übergangszone zwischen Gebirge und Ebene ist es schwierig, den Abfluss von Flusseinzugsgebieten genau zu simulieren und vorherzusagen. Die schlechte Regelmäßigkeit des Flusses führt somit zu unsicheren Überschwemmungskontrollzeitplänen. Inzwischen werden Stauseen und Überschwemmungsspeicherbereiche gebaut, um Wasser zu speichern und abzuleiten, wenn schwere Überschwemmungen die Sicherheit des Einzugsgebiets bedrohen. Um die Genauigkeit von Überschwemmungsvorhersagen und die Effektivität der Überschwemmungskontrolle zu verbessern, wurde ein hydrologisches und 1D/2D-hydrodynamisches Kopplungsmodell entwickelt, um die gemeinsame Berechnung mehrerer Objekte zu ermöglichen, einschließlich bergiger Bäche, Flüsse in der Ebene, hydraulische Kontrollstrukturen und Überschwemmungsspeicher. Für die hydrologische Komponente wird das Xin’anjiang-Modell mit dem Muskingum-Modul verwendet, um den Abfluss von Gebirgsflüssen zu simulieren. Für die hydrodynamische Komponente werden die Saint-Venant-Gleichungen und die Gleichungen für flaches Wasser angewendet, um die Überschwemmungsprozesse in Flüssen und auf Landoberflächen zu schätzen. Das Dongtiaoxi-Flusseinzugsgebiet in der Provinz Zhejiang, China, dient als Fallstudie, in der der Flussabfluss sowohl von Überschwemmungen im gebirgigen Oberlauf als auch von Rückstau-Effekten im Unterlauf beeinflusst wird. Mit dem integrierten Modell werden Überschwemmungsroutenführung und -zeitpläne simuliert und visualisiert. Sowohl das Xin’anjiang-Modell als auch das 1D-hydrodynamische Modell zeigen über 80 % Akzeptanz in der Kalibrierung und Validierung, was ihre Robustheit und Zuverlässigkeit bestätigt. Inzwischen kann die Überflutung in Überschwemmungsspeicherbereichen effektiv geschätzt werden, indem die 1D- und 2D-hydrodynamischen Modelle mit einem Modell für die Überschwemmungsumleitung gekoppelt werden. Das gekoppelte Modell erweist sich als fähig, die Überschwemmungsroutenführung in komplexen Flusseinzugsgebieten zu simulieren, die Berge, Ebenen und hydraulische Kontrollstrukturen umfassen und die Wechselwirkungen zwischen hydrologischen Elementen berücksichtigen. Diese Ergebnisse bieten eine neue Perspektive auf die Überschwemmungssimulation in anderen ähnlich komplexen Flusseinzugsgebieten.