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水 利 学 报

2021 年 10 月 SHUILI XUEBAO 第 52 卷 第 10 期

文章编号：0559-9350（2021）10-1137-14

山区流域洪涝预报水文与水动力耦合模型研究进展

江春波 ，周 琦 ，申言霞 ，柳高飞 ，张 帝 2
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（1. 清华大学 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084；
2. 大连理工大学 建设工程学部水利工程学院，辽宁 大连 116024）
摘要：受人类活动及气候变化的影响，我国山区流域洪涝灾害频发，研制洪涝模拟及预报模型对于流域洪涝灾害
防治及水环境综合整治具有重要的理论意义和应用价值。论文评述了洪涝模拟与预报使用的水文及水动力模型的
优缺点，指出单一的水文或水动力模型的局限性。基于此，分析并比较了国内外已有的水文模型与水动力模型的
不同耦合方式，包括水文模型与水动力模型的串联耦合、水文模型与一维水动力模型的动态单向耦合、水文模型
与二维水动力模型的动态单向耦合。总结了各类耦合模型的优势和适用性，评价了已有耦合模型在计算精度、数
值格式稳定性和计算效率等方面所取得的创新。论文探讨了流域洪涝发生和发展的水文过程与水动力过程的互馈
机制，分析了水文模型与水动力模型新的耦合方法及可行性，介绍了水文与二维及一维水动力的动态双向耦合模
型。动态双向耦合模型预期能更加真实地反映流域洪涝发生及发展物理机制，具有提高洪涝模拟预报精度和计算
效率的潜力。各类耦合模型各有其自身优势，可以根据流域及城市防洪实际，选取合适的水文与水动力耦合模
型，为山区流域洪涝模拟和预报提供技术支持。
关键词：洪涝预报；流域模型；水文模型；水动力模型；耦合模型
中图分类号：TV122 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20210003

1 研究背景

洪涝灾害受自然环境变化和人类高强度活动双重影响，是全球影响范围较广、对人类生存和发
展危害较为显著的自然灾害之一。随着全球气候变化引发的极端暴雨事件增加，洪涝灾害呈现出突
发性强、峰高量大和危害面积广等特征。近年来我国诸多流域尤其是中小流域洪涝灾害频发，给当
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地人民生命安全和财产带来严重的损失。根据文献［1］，全国山洪灾害防治区面积 386 万 km ，涉及
受威胁村庄 57 万个，人口 3 亿人，其中直接受威胁人口近 7000 万人。2010 年以来，水利部在全国 29
个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团的 305 个地（市）、2076 个县（市、区、旗、团场等）持续
开展山洪灾害防治工作，共投入项目建设资金 352 亿元；非工程措施建设资金 269 亿元，重点山洪沟
防洪治理资金 83 亿元。我国洪涝灾害防治取得了显著的效果，2011—2019 年因山洪灾害平均死亡
353 人，较项目实施前的 2000—2010 年平均死亡 1179 人大幅减少 7 成。其中 2018 年死亡人口 129
人，为历史最低。而在刚刚过去的 2020 年，我国再次遭受严重洪涝灾害。据应急管理部统计 ［2］ ，

2020 年 7 月份全国洪涝灾害造成 3817.3 万人次受灾，56 人死亡失踪，299.6 万人次紧急转移安置；2.7
万间房屋倒塌，24 万间不同程度损坏；农作物受灾面积 3868.7 千公顷；直接经济损失 1097.4 亿元。
与近 5 年同期均值相比，7 月份洪涝灾害因灾死亡失踪人数、倒塌房屋数量分别下降 74.2%和 67.3%，
但受灾人次、紧急转移安置人次分别上升 62.5%、88.6%。因此，尽管我国洪涝风险管理取得了显著

收稿日期：2021-01-04；网络首发时间：2021-06-01
网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20210528.1600.001.html
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基金项目：水沙科学与水利水电工程国家重点实验室资助项目（2021-KY-04）；国家自然科学基金项目（51679121，51909024）
作者简介：江春波（1960-），博士，教授，主要从事水力学及水灾害治理研究。E-mail：jcb@tsinghua.edu.cn
通讯作者：申言霞（1995-），博士生，主要从事水文及洪涝灾害治理研究。E-mail：1924153047@qq.com
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