《極端條件下城市山洪災害的形成機理與模擬方法研究》是依託清華大學，由傅旭東擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：極端條件下城市山洪災害的形成機理與模擬方法研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：傅旭東
- 項目類別：專項基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
全球變暖導致極端氣象事件頻繁發生，使我國洪水災害發生頻率、強度和區域分布規律愈加複雜和難以把握。隨著山地丘陵區城市（以下簡稱為城市）化進程的加快和地震等自然災害事件的發生，變化了的降雨特徵和地表環境將深刻改變城市山洪原有的形成與傳播特徵，為山洪災害防治帶來了前所未有的困難。本項目從山洪災害的直接誘發因素- - 暴雨出發，圍繞暴雨-山洪（滑坡土石流）-災害的致災過程，研究暴雨山洪和城市洪水的形成機理及預報方法、城區洪水傳播、淹沒的動力學規律及模擬方法、城市暴雨滑坡土石流形成的物理機制和臨界條件等關鍵科學問題，通過模型試驗、原型監測和數值模擬等綜合手段，研究揭示極端條件下城市山洪災害的新機理、新特徵，建立極端條件下的城市洪水預報方法、城市洪水的水動力學模型和滑坡土石流起動模型，將能為城市山洪災害預警和短臨預報提供基礎理論和模型，為山洪災害的預防和風險管理提供有效的科學和技術支撐。
結題摘要
全球變暖導致極端氣象事件頻繁發生，使我國洪水災害發生頻率、強度和區域分布規律愈加複雜和難以把握。隨著山地丘陵區城市（以下簡稱為城市）化進程的加快和地震等自然災害事件的發生，變化了的降雨特徵和地表環境將深刻改變城市山洪原有的形成與傳播特徵，為山洪災害防治帶來了前所未有的困難。本項目從山洪災害的直接誘發因素——暴雨出發，圍繞暴雨-山洪（滑坡土石流）-災害的致災過程，研究暴雨山洪和城市洪水的形成機理及預報方法、城區洪水傳播、淹沒的動力學規律及模擬方法、城市暴雨滑坡土石流形成的物理機制和臨界條件等關鍵科學問題。主要新進展包括：（1）針對城市水流傳輸的多層多系統特點，建立分散式立體化城市洪水模型；探討了改進雷達測雨數據精度的卡爾曼濾波方法和最佳化Z-R關係，為分散式城市洪水模型提供了高解析度降雨數據。建立了考慮場次降雨地表污染物殘餘的城市暴雨徑流非點源污染累積與沖刷模型，提高了傳統指數模型的模擬精度。（2）分析城市洪水的水動力學特徵和影響因素，提出了人工滲透法處理乾濕邊界、提出了單元內非守恆格式-界面守恆格式的組合方法處理複雜底坡源項，建立基於Godunov二階格式的平面二維水動力學模型；提出汊點水位疊代法，實現一、二維模型的高效耦合，耦合模型套用於城市防洪計算。（3）通過系列降雨離心模型試驗，探討了均質土坡、含軟弱夾層土坡、含裂縫土坡的變形和破壞規律，揭示了雨強、入滲流量和裂縫形式對邊坡變形過程和破壞的影響機制。基於塑性余能的結構穩定性理論，提出結構失穩程度的標量度量——余能範數，建立岩質邊坡穩定分析新方法——余能範數曲線法。（4）研究城市洪水和滑坡土石流災害的防治理論，提出了實時水庫防洪風險調度理論，揭示了階梯-深潭穩定河床、控制土石流發生的機制。提出了極端洪水條件下哈爾濱市防洪措施、汶川地震災區土石流運動的生態固源治理措施，總結了昆明東川城區土石流溝治理的經驗。總之，項目研究完成任務。發表期刊論文44篇，其中SCI論文21篇、EI論文16篇（不含SCI論文）、國核心心期刊22篇。傅旭東教授於2011年獲得第十二屆中國青年科技獎；培養博士生12名、碩士生10名。
