基于GIS的沁河中游漫堤洪水模拟与风险研究

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我国是洪水灾害尤为严重的国家,严重威胁着国民的生命安全并制约着社会经济的发展,为了防御洪水和减少洪灾损失把某地区洪灾发生时的洪水淹没影响范围、洪水淹没水深、洪水历时、水流流速和洪灾经济损失和防洪工程的分布、洪水抢险通道和逃避地点等信息研制出来,并用地图直观的表示出来,这样的图称为洪水风险图,使决策者能够对洪水危害程度的空间分布、实时变化有全面的了解。本文通过对数值模拟技术在洪水风险图的编制中的研究,阐述了当前在洪水风险分析、洪水风险评价以及洪水风险图制作等方面的技术手段和做法。对基于GIS技术的洪涝灾害损失评估的技术方法和社会经济数据空间展布技术,进行进一步的探索研究,使之朝实用化的方向迈进。  本文以沁河中游(张峰-润城段)为研究对象,主要运用GIS空间分析和建模技术,以基础地理背景数据,降雨数据,社会经济统计数据为基础,分析当前洪水风险计算的方法,在分析历史存在洪水的基础上,应用水力学方法结合历史水灾法对特征洪水进行分析,得到洪水漫堤计算过程,为洪水风险图绘制及风险分析提供依据。根据沁河现有堤防条件,结合洪水淹没情况对受灾村庄进行区域划分,采用损失率模型建立沁河中游受灾地区风险评估模型,对受灾地区损失状况进行分析。本文主要进行了以下几方面的研究:  (1)二维模型建立及验证  计算二维洪泛区的控制方程采用二维非恒定流方程组。对于二维模型的离散求解,采用有限体积法求解,并验证参数及模型的准确性。结果表明所采用的模型合理,可以进行计算。  (2)洪泛区洪水淹没过程分析  根据现有防洪状况及洪水演进过程,确定容易发生溃堤或漫堤的地理位置,采用二维洪水淹没模型(MIKE21模型)对洪泛区洪水淹没过程进行深入分析,得到50年一遇和100年一遇洪水漫堤后,水流在洪泛区中的行进速度,水深大小、淹没范围、淹没程度、淹没历时等,为防洪抢险决策和灾后损失评估提供依据。  (3)洪灾损失模型建立  根据二维洪水计算结果,洪灾损失模型采用面上综合洪灾损失法,对于模型中的损失率采用洪灾损失率模型,结果表明模型合理可用。  (4)洪灾损失计算  根据二维模型计算结果,采用洪灾损失模型计算受灾村庄的洪灾损失,得到50年一遇和100年一遇洪水漫堤时洪泛区受灾村庄的损失情况,以保证洪泛区人员的合理撤退。
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