洪水风险图快速制作及其三维可视化研究

发布时间：2017-10-20 08:21

  本文关键词：洪水风险图快速制作及其三维可视化研究

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【摘要】：洪水灾害是影响世界各国的严重自然灾害,每年洪灾都会引起重大的人员伤亡和经济损失,严重影响了世界经济的平衡和稳定发展。传统的“水来土掩”洪水治理方式已经不能满足现代社会治洪的需求,需要综合运用工程措施和非工程措施进行治洪。洪水风险图作为洪灾治理的非工程措施,为防汛抢险工作提供了全面的洪灾信息,为领导制定防洪决策提供科学依据。目前我国在洪水风险图编制方面的研究取得了一定的成效,已经建立了基本的洪水风险防御体系。但是在洪水风险图时效性方面研究的还比较少,比如在洪水到来时,如何根据上游水库来水量的大小快速做出洪水的淹没范围,为抢险决策提供依据,还是一个难题。本文以现有的洪水风险图制作原理为基础,以卧龙水库下游淹没区为研究对象,提出水文学与水力学结合的方法,快速完成洪水风险图的制作,并对其进行三维可视化显示,为灾民撤离争取更多的逃生时间。本文首先研究了地形资料快速获取的方法,在研究区域地形资料短缺的情况下,运用谷地地理信息系统(GoodyGIS)软件提取高程数据来获取研究区域地形资料,在此基础上研究了水文学与水力学相结合快速制作洪水风险图的方法。首先使用MIKE 11软件推算河道洪水水面线,并选用谷地地理信息系统软件得到的地形资料作为DEM高程数据,然后在ArcGIS中结合水面线与DEM高程数据,利用栅格计算器的运算功能对DEM高程数据和河道断面水位进行减法运算,得到研究区域洪水淹没范围,从而快速绘制了卧龙水库四个频率(0.1%、0.2%、1%和2%)的洪水风险图。最后利用水力学法对水文学与水力学结合法进行效果评价。结果表明水文学与水力学结合法制作速度快、精度好、能较好满足防洪减灾的目的。该方法已经应用于大连市大中型水库洪水风险图的制作。其次,运用ArcGIS软件中三维网络空间分析和管理功能,研究了洪水风险图三维可视化方法。利用ArcScene模块中三维空间分析功能,建立研究区域三维可视化场景,对洪水淹没过程进行动态淹没模拟,并利用ArcScene模块中强大的三维动画功能,实现卧龙水库全局三维动态浏览。最后,研究了避险逃生路径的制作及其三维可视化。在ArcGIS软件中手动绘制研究区域的道路网,继而建立道路网络数据集,根据“点-线-点”的最短路径选取思想,合理选取避难安置点以及避险迁移路径；并将二维防洪避险体系进行三维可视化显示。分析洪灾避险图,考虑洪泛区的淹没面积、水深、历时等因素,制定卧龙水库流域应急转移方案,为防洪抢险提供科学依据。
【关键词】：洪水风险图快速制作 避险迁移 三维可视化 水文学与水力学
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV122
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究进展11-15
• 1.2.1 国外研究进展11-13
• 1.2.2 国内研究进展13-15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 2 洪水风险图制作原理与方法17-22
• 2.1 洪水风险图简介17
• 2.2 洪水风险图制作方法17-19
• 2.2.1 水文学数值模拟法18
• 2.2.2 水力学数值模拟法18-19
• 2.2.3 实际洪水调查法19
• 2.3 洪水风险图的可视化方法19-22
• 2.3.1 洪水淹没的可视化方法20
• 2.3.2 避险逃生的可视化方法20-22
• 3 洪水风险图快速制作22-45
• 3.1 MIKE ZERO系列软件概述22-25
• 3.1.1 MIKE11简介22-24
• 3.1.2 MIKE21简介24-25
• 3.1.3 MIKE FLOOD简介25
• 3.2 研究区域概况25-27
• 3.2.1 区域基本概况25
• 3.2.2 工程基本概况25-27
• 3.2.3 水文基本概况27
• 3.3 地形处理27-30
• 3.3.1 谷地地理信息系统(GoodyGIS)软件获取地形27-28
• 3.3.2 处理万分之一地形图获取地形28-30
• 3.4 水文学与水力学结合法快速制作洪水风险图30-36
• 3.4.1 MIKE11模型构建30-32
• 3.4.2 水面线计算结果32
• 3.4.3 洪水淹没范围绘制32-36
• 3.5 水力学法制作洪水风险图36-41
• 3.5.1 MIKE21建模36-37
• 3.5.2 一维、二维水动力模型耦合37-38
• 3.5.3 淹没范围的显示38-41
• 3.6 两种方法制作结果的比较41-45
• 4 洪水风险图三维可视化显示45-55
• 4.1 ArcGIS软件概述45-46
• 4.1.1 ArcMap简介46
• 4.1.2 ArcScene简介46
• 4.2 卧龙水库流域三维可视化46-51
• 4.2.1 DEM高程数据处理46-47
• 4.2.2 叠加遥感图像47-49
• 4.2.3 叠加地物49-51
• 4.3 卧龙水库流域三维动态实时可视化实现51-55
• 4.3.1 洪水淹没过程的动态模拟51-53
• 4.3.2 卧龙水库流域三维动态浏览53-55
• 5 洪灾避险迁移方案的研究55-65
• 5.1 洪灾避险迁移方案概述55-56
• 5.2 洪灾避难方案56-62
• 5.2.1 淹没区避难单元的划分原则56-57
• 5.2.2 淹没区避难安置点的选取原则57-58
• 5.2.3 洪灾避难路径选取58-62
• 5.3 研究区洪灾避险对策62-65
• 5.3.1 研究区影响范围内有关情况62-63
• 5.3.2 研究区抢险调度63
• 5.3.3 应急转移方案63-65
• 结论65-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况71-72
• 致谢72-73

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 温家兴;基于MIKE11洪水演进数学模型编制洪水风险图的研究[D];西北农林科技大学;2016年

2 连阳阳;基于MIKE一二维耦合的安康城市洪水风险图编制研究[D];西北农林科技大学;2016年

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本文编号：1066229