基于GIS的罗定江连东堤段洪水影响范围计算

洪水淹没范围是洪水影响的直接反映,也是洪水影响评估的基础.利用GIS工具将河段洪水水位转换为三维栅格水位,与区域的DEM进行淹没分析,结合河岸堤防高程修正,便捷地得到洪水影响范围,可以作为超标准洪水预案、洪水淹没影响评估等的决策参考.     

涪江通口河流域河网提取及唐家山溃流洪水模拟分析

基于美国Global Land Cover Facility（GLCF）的2004．3 Arc Second SRTM Elevation全球90m精度的DEM数据源,采用作者开发的DEM凹陷区域识别与处理、河网自动生成与流域划分软件,提取了四川省唐家山堰塞湖所在涪江通口河流域河网相关信息。采用具有高分辨率及高稳定性能格式精度的二维水动力学模型,将两种估算的唐家山堰塞湖溃决流量过程作为输入,估算了唐家山堰塞湖以下涪江通口河流域的洪水过程与低洼地的洪水淹没过程。结果表明,从公开的高分辨率全球DEM数据自动提取指定流域信息,采用二维水动力学模型模拟流域尺度突发洪水淹没过程的模型系统,可以快速、便捷地模拟不同流域的洪水演进过程,可为国家的洪水灾害防治分析提供实用和可靠的技术工具和手段。     

基于高精度DEM的城市道路积水淹没计算方法研究

针对河南省郑州市城区道路微尺度场景的暴雨内涝积水计算问题,以车载LiDAR技术建立的积水路段高精度格网DEM为基础,按照有源淹没方式,采用种子蔓延法计算积水淹没范围;通过构建郑州市暴雨洪水模型获取暴雨时积水点溢流水量,运用二分法实现淹没水位与溢流水量间的快速逼近求解。以郑州市某积水路段进行实例应用,对比分析计算结果与电子水尺实测水深数据可知,Nash-Sutcliff确定性系数为0.94,RMSE为0.05,相对误差为10.3%,表明淹没计算结果具有较高精度,模拟淹没过程符合该积水区实际淹没过程,研究方法适用于城市街道区域的暴雨积水淹没范围和水深计算。     

基于GIS和数学形态学的洪水淹没研究

根据数学形态学原理,利用“膨胀算子”分析洪水淹没区域的连通性;运用GIS栅格数据格式建立淹没区内离散的高程数据,最后根据体积法原理,计算出洪水淹没区水深和淹没范围.     

分布式水文模型构建及在黄河区间流域的应用

选择位于黄河支流洛河中游的长水—宜阳区间流域作为研究对象,基于数字高程模型,计算栅格水流方向、集水面积和栅格演算次序,为产汇流计算打下基础。把1个栅格单元作为1个小子流域,基于栅格采用新安江模型进行产流计算,采用Muskingum-Cunge算法进行河道洪水演算。结果表明,基于DEM的分布式水文模型在洪峰误差控制和过程拟合等方面表现较好,洪水模拟具有较高的精度。     

二维非恒定流洪水演进模拟模型开发及应用

简要分析了目前二维洪水淹没模拟的研究进展,基于流域20 m DEM数据和实测流量资料,利用二维洪水淹没模拟模型对北京雁栖河下游河道在设定频率下洪水淹没情况进行了模拟,采用Nash-Sutcliffe系数对模型模拟水位结果进行了验证,结合GIS技术对模拟范围、模拟水深、淹没土地进行了分析.结果表明,模型模拟水位误差在0.235 m左右,Nash.Sutcliffe系数为0.78,模拟结果可靠.该模型系统能为洪水风险图绘制、洪泛区管理、洪灾损失评价等提供强有力的技术支撑.     

基于元胞自动机的分布式洪水预报研究

洪水预报是防洪减灾的重要技术手段,鉴于我国北方半干旱半湿润地区的特殊性,以栅格DEM为计算单元,将每个栅格作为一个子流域,对基于超渗产流机制的大伙房模型进行栅格化,构建栅格型大伙房水库流域产流模型。采用元胞自动机模型实现汇流模拟,把栅格产流计算结果作为每个元胞的产流输入,将二维圣维南方程作为转换规则,充分考虑地表径流、壤中流、地下径流三种水源之间的蓄渗关系,实现元胞之间的水量交换,最终构建基于元胞自动机和大伙房模型的分布式洪水预报模型。采用30场历史典型洪水对模型进行参数率定及精度验证,利用空间信息和粒子群算法进行参数优选。研究表明:新建模型与大伙房模型具有相同的预报趋势,而且新建模型各项指标的拟合程度均比大伙房模型有所提高,说明利用新建模型进行洪水预报是可行的。     

山区中小河流洪水淹没图编制研究

本文针对山区中小型河流洪水资料相对较少的情况,以地形数据DEM为基础,分析区域各典型频率洪水,计算淹没范围和淹没水深,并计算不同频率洪水淹没损失,以流域为单位绘制洪水淹没图,以试点县岫岩地区内河流为例,绘制各典型频率洪水淹没图,为洪灾损失评估和洪灾风险评价提供数据基础,为规划编制、监测预警提供信息支撑.     

2016 年太湖流域洪灾损失及骨干工程防洪减灾效益评估研究

为了评估 2016 年太湖流域梅雨期间骨干工程发挥的防洪减灾效益,利用流域一维河网水动力学数学模型,计算得到无骨干防洪工程情景下的河段水位过程,将其与河段设计水位比较,推算每个河段两岸的淹没水量。再与 DEM 和圩堤等阻水构筑物数据相结合,通过空间叠加分析和水量平衡计算,获得洪水淹没的空间分布。建立了流域洪灾损失评估模型,基于土地利用数据、洪水淹没分布和社会经济数据,对无骨干防洪工程情景下的洪灾直接经济损失进行了评估。将该损失与调查统计的实况洪灾损失数据进行对比,结果表明: 骨干工程在此次洪灾中发挥了约 116. 12 亿元的防洪减灾效益。其中,无锡市和苏州市防洪减灾效益最大,分别达到了 50. 08 亿元和 44. 11 亿元。研究成果定量论证了太湖流域骨干防洪工程在 2016 年洪灾中的经济效益,采用的评估方法对于其他流域或区域防洪工程效益评价具有一定的参考价值。     

考虑排水影响因素的城镇淹没仿真模型

城镇洪水淹没仿真模型的研究,是水利科学和计算机技术相结合的一个研究热点。针对城镇区域洪水淹没仿真课题,以高精度数字高程模型(DEM)与水流扩散的基本原理为基础,结合城镇淹没的特点,详细分析各种排水因子对淹没过程的影响;以“体积法”为基础,以“投石问路”算法为搜索方式,结合实际情况,设计出排水综合模型,并进行相关的算法设计和改进,以使排水综合模型应用到实际的仿真计算过程中。结合GIS平台,进行相关系统的开发和算法的实现,为城镇淹没仿真研究领域提供新的思路。     

GIS在洪水淹没灾害评估中的应用

洪水淹没灾害评估是一个十分广泛的课题,其中洪水淹没范围及水深的确定是核心。介绍了基于GIS的洪水淹没范围计算原理及算法实现,并利用数字高程模型DEM,模拟夯川水库洪泛区域内的淹没水深,从而为快速评估洪灾损失与防洪决策服务提供科学的依据。     

DEM分辨率对山洪淹没模拟影响

DEM是表征地形状况的重要指标,在山洪淹没模拟中起着重要作用。以2016年7月19日发生在河北省石家庄市井陉县西部山区的特大暴雨山洪事件为研究对象,利用HEC-HMS水文模型和FLO-2D水动力模型,设置5种DEM分辨率方案(30、20、15、10、5 m),从淹没范围和淹没水深两方面分析了DEM分辨率对山洪淹没模拟的影响,并从模型运行时间角度对其运行效率进行了评估。研究表明:DEM分辨率越高,则淹没范围越小,平均淹没水深越大,即模型模拟精度越高,山洪事件的淹没范围及水深越接近于实际调查情况(DEM分辨率为30和5 m时,淹没范围及淹没深度的模拟精度分别为0.56和0.41、0.76和0.79);随着DEM分辨率的提高,尤其从10 m提高至5 m时,模拟结果差异减少,模拟精度的增幅也减小,淹没范围和水深的精度增幅分别为2.70%和3.94%;DEM分辨率越高,则模型运行时间越长,模型运行效率越低,5 m DEM方案下的运行时间为30 m DEM方案的700倍。综合考虑模拟精度及模拟时间,10 m分辨率的DEM对山洪淹没模拟、风险评估及预警预报等更为适用。     

基于GIS格网模型的洪水淹没分析方法

在遥感与GIS技术的基础上，应用数字高程模型(DEM)生成的格网模型进行洪水的淹没分析。在给定洪水水位和洪量两种条件下，对基于三角形格网模型和任意多边形格网模型，分别得出洪水淹没结果。并对洪水遥感监测获得的淹没范围，利用格网模型进行水深分布计算。结果表明，以GIS技术为支持，采用平面模拟方法进行洪水淹没范围和水深分布的模拟是可行的，使遥感监测与一般洪涝灾害损失评估模型比较好地结合，得出更准确的灾情损失评估结果。     

梯级水库溃坝洪水对下游城市的淹没过程分析

溃坝洪水的演进过程及其对下游城市的淹没影响是大坝安全的重要研究内容之一。以我国南方某山区河流为例,采用数值计算方法,针对该流域上并(串)联的4座水库在多种溃坝模式下,对下游城市的淹没过程进行了计算和讨论分析。研究结果表明溃坝洪水在下游城市的淹没速度和最大淹没面积主要与最大溃坝流量相关,即与溃坝水头和溃口大小相关;最大淹没面积的达到时间主要与城市与水库间的行洪距离有关。梯级水库发生连溃时,溃坝洪水对下游城市的淹没速度和淹没面积都较单个水库溃坝更加严重,不过连溃洪水在下游城市呈现淹没快、退水也快的特征。城市洪水的淹没历时主要与溃坝水库的容积相关,与最大溃坝流量的关系不大。     

Flood Hazards Mitigation Analysis Using Remote Sensing and GIS: Correspondence with Town Planning Scheme

Flood is an overflow of water that submerges land and the inflow of tide onto land. Floods usually cause large-scale loss of human life and wide spread damage to properties. In this study, integration of the satellite and GIS datasets are carried out to prepare the flood zonation mapping of Surat district, Gujarat, India. High resolution remote sensing images from Google-earth, IRS-1D, 1:50000 topographical maps are combined with hydraulic analysis and digital elevation model (DEM) to identify the flood susceptible area of the various zones divided as North, South, East, West, Central, South-East and South-West validated with the field surveys. The work is extended up to the Town Planning Scheme (TPS), to detect the most vulnerable areas in terms of submergence. Overall analysis indicates that more than 90–95 % of the area would be submerged if the flood of the same frequency happened over this flood plain in the near future. To mitigate the floods hazards, various remedial measures are suggested to lower the degree of danger owing to future flood events.     

基于SWMM和InfoWorks ICM的城市街区洪涝模拟与分析

针对我国城市日益突出的洪涝问题,以福州市主城区某街区为例,基于SWMM与InfoWorks ICM构建了城市街区尺度洪涝模拟模型,基于差分进化算法率定SWMM关键参数,并在不同的降雨情景下,模拟了城市街区地表内涝淹没与危险性分布,并对比评估了模拟结果的可靠性。结果表明：基于差分进化算法率定得到的SWMM参数具有较好的效果,两次洪峰的模拟水位和实测水位误差均在1%以内;10 a、20 a、50 a和100 a 4种重现期降雨驱动下,研究区淹没面积分别为3.14 hm²、3.37 hm²、3.61 hm²和3.72 hm²,重现期从10 a到100 a,总淹没面积占比由27.40%上升到32.46%;基于SWMM与ICM耦合的模拟方式在研究区具有较好的适用性。     

十三围防洪保护区洪水风险分析

十三围防洪保护区位于珠江河网区域的西江和北江交汇后的西江右岸,西江洪水峰高量大,洪水威胁严重,进行洪水风险分析十分必要。考虑到珠江河网区域水流运动复杂,基于一维水动力学模型构建了珠江河网一维模型,并根据历史洪水资料验证了模型的可靠性。为了反映保护区内的河道、堤防、道路等对洪水传播的影响,采用精细化的非结构网格构建了十三围保护区二维水动力学模型进行洪水演进模拟。通过一、二维耦合模型,分别对江根段、西头窦段溃口进行了西江50,100,200 a一遇设计洪水下的洪水淹没方案计算,并对计算成果进行了合理性分析,包括水量平衡分析、局部流场分析、溃口流量水位过程分析等。结合社会经济数据进行了受淹面积、受影响人口、淹没损失等方面的洪水影响分析,可为防汛抢险、避洪转移等提供重要信息参考。     

溃堤山洪淹没风险评估水动力耦合模型及应用

建立山洪沟道溃堤洪水演进一、二维水动力耦合数值模拟模型,分析评估溃堤山洪淹没风险。针对阻水道路和灌渠渠堤等特殊边界,将其概化处理为宽顶堰并利用非结构化网格加密剖分技术耦联特殊边界,同时采用干湿水深理论提高模型计算效率,使溃堤山洪耦合模型能够准确反映计算区真实地形以及水流的动态演进过程。将模型应用于宁夏大武口沟城区段100年一遇溃堤山洪演进计算,模拟了沟道与溃口分流洪水运动以及两者动态交互传递过程,并分析了洪水淹没风险分布特征及影响情况,研究成果可为山洪沟道溃堤洪水风险评价及防洪规划等提供技术支持。     

洪灾损失评估系统的研究开发及应用

我国是世界上洪涝灾害多发频发的国家之一,每次大的洪涝灾害都造成了巨大的经济损失。开展洪涝灾害损失评估对防洪减灾具有重要意义。本文在对洪灾损失评估方法进行研究的基础上,建立地物空间叠加分析和洪灾损失评估模型,在GIS平台上集成土地利用、社会经济和洪水淹没数据,开发完成独立的洪灾损失评估系统,实现了受淹对象分析和损失评估的通用功能,可实时地对洪水淹没范围内人口和资产的受淹及损失情况进行快速而精细的评估。并在杭嘉湖区(沪)开展了应用实例研究,与实测调查统计数据对比结果表明:利用本文模型和方法评估的洪灾损失与实际相符,开发的相关系统具有较好的推广应用价值,能够为防洪减灾决策提供技术支撑。