近年来气候变化与强人类活动增加了暴雨洪水等极端水文事件发生的概率,加之人类活动扩张与社会经济发展使得黄河下游滩区人口及资产密度均有所增长,二者导致滩区“人水争地”的矛盾愈发突出。尽管小浪底水库的运用减少了下游漫滩洪水发生的机遇,然而下游局部河段的过流能力仍然达不到4000 m~3/s,出现漫滩洪水的风险依然存在,尤其是在“二级悬河”河段。一旦发生漫滩洪水,不仅会严重危及黄河大堤安全,同时也会威胁下游滩区近190万群众的生命财产安全,因此洪水风险仍是影响滩区社会经济发展的主要制约因素。本文采用概化模型试验与数学模型计算等方法,研究生产堤溃口横向展宽过程的变化特点及力学机理,提出滩区群众避难逃生路线优选算法及滩区不同受淹对象洪水风险评估的指标参数与评价方法,建立基于力学过程的滩区洪水演进与风险评估二维综合模型,并初步应用于黄河下游兰考东明滩区。研究成果不仅可以丰富河流动力学的研究内容,还可以为黄河下游滩区治理及洪水风险管理提供技术支持。主要研究成果包括:（1）通过开展概化模型试验,研究生产堤溃口展宽过程的变化特点及力学机理,提出生产堤溃口展宽速率的计算关系。以黄河下游生产堤的黏性土体为试验材料,观测溃口堤前水深、流速、流量及溃口口门宽度的变化过程。试验结果显示:水流持续性冲刷堤身下层土体并引发上层悬臂土体发生间歇性绕轴崩塌是生产堤溃口展宽的力学机理;随着溃口口门的展宽,堤前水深持续下降但下降速率逐渐减小,溃口流速呈现先增大后减小的趋势;随着主槽进口流量增加,溃口处堤前水深、泄流流量、流速及展宽速率均有一定程度的增加;选取溃口处的平均流速和土体起动流速为基本物理量,分别代表水流冲刷强度和土体抗冲能力,提出生产堤溃口展宽速率的计算关系;利用试验数据率定式中参数,并采用率定后的关系式计算生产堤溃口口门宽度的变化过程,结果表明计算值与实测值符合较好。（2）将静态与动态寻优方法相结合,利用模糊层次分析法开展决策分析,提出了滩区群众避难逃生路线的优选算法。采用Dijkstra算法开展基于最短路径规划的静态寻优,推求受灾点至不同安全区的最短路径,并以此最短路径作为滩区群众避难逃生的备选路线;基于洪水中人体失稳的动力学机制,提出定量评估滩区群众洪水风险的方法;考虑洪水中人体的步行逃生速度,建立定量计算避难逃生路线的路权函数;将滩区群众与滩区洪水置于同一时空域中,利用二维水沙动力学模块计算滩区洪水的动态演进过程,同步模拟滩区群众通过备选路线开展避难逃生的动态迁移过程,确定滩区群众恰好安全避难逃生的最迟时间。以最迟时间为优选指标,确定特定洪水过程中滩区群众避难逃生的最优路线;采用模糊层次分析法综合考虑不同场次洪水条件,构建滩区洪水中群众避难逃生路线优选的递阶层次结构模型,确定滩区洪水中群众避难逃生路线的优选方案。（3）建立基于力学过程的滩区洪水演进与风险评估二维综合模型。模型耦合了二维水沙动力学模块、生产堤溃口展宽模块、滩区群众避难逃生路线优选模块、不同受淹对象的洪水风险评估模块。采用基于无结构三角形网格的有限体积法求解二维水沙动力学模块,同时考虑溃口水流对堤身下层土体的横向冲刷作用及其引发上层悬臂土体发生绕轴崩塌时的土力学条件。根据洪水中房屋与农作物损失率的调查资料等研究成果,采用回归分析的方法拟合损失率与各影响因素之间的关系,提出二次函数型洪水中房屋损失率的计算关系;然后讨论淹没水深和淹没历时对黄河下游滩区洪水中农作物损失率的影响,采用多元回归分析的方法,提出黄河下游滩区洪水中玉米损失率的计算关系。采用3个模型试验算例检验了二维水沙动力学模块及生产堤溃口展宽模块,结果表明:水流要素及溃口口门宽度的计算值与实测值符合较好。同时进一步定量分析不同模型房屋分布形成的综合局部阻力大小,结果表明:当模型房屋呈3×3、4×4、5×5及交错排列的情况下,形成的综合曼宁阻力分别为0.05、0.08、0.12和0.16。故在滩区洪水过程的数值模拟中,应考虑各类地貌类型形成的局部地形阻力。（4）将二维综合模型初步应用于黄河下游兰考东明滩区。分别计算2003年洪水及“1958年”型洪水条件下,兰考东明滩区的水流演进过程,确定滩区群众的最优避难逃生路线,并定量评估不同受淹对象的洪水风险。重点分析2003年生产堤的溃口展宽过程,结果表明:在生产堤溃口口门下方10～40 m处首先出现冲刷坑,最大冲刷坑深度达6 m,同时溃口处水深、流速、流量及溃口展宽速率均有所增加;至计算时段末,溃口口门宽度为61 m,与生产堤溃口口门的实际观测宽度58 m符合较好。以考虑小浪底水库运用情况下的“1958年”型洪水为计算条件,模拟滩区洪水的演进过程并评估洪水风险,结果表明:滩区洪水中群众和农作物的平均损失率均达到80%左右,房屋的平均损失率达到45%;通过模拟滩区3个受灾点（D1,D2,D3）群众的动态避难逃生过程,定量计算滩区群众恰好能够到达安全区的最迟时间,结果表明滩区群众选择最优路线可以比选择最差路线多获得约3 h的避难逃生时间。最后分别以每个受灾点的最优避难逃生路线为目标层,以2003年洪水及“1958年”型洪水为准则层,分别以每个受灾点的5条备选路线为方案层,构建滩区洪水中群众避难逃生路线优选的递阶层次结构模型,采用模糊层次分析法综合考虑2场洪水条件,确定滩区群众避难逃生路线的优选方案。