二维GIS在坝堤溃决灾害评估与风险分析系统中的应用研究

论文摘要

近年来,全球气温呈上升趋势,极端气候不断出现,洪水灾害频繁发生。在我国,很多大坝存在着年久失修和管理不善等问题,而防洪大堤有的也存在质量较差和设计防洪标准偏低的问题,存在一定的溃坝、决堤隐患和风险。国内外很多学者都对坝堤溃决风险分析与洪灾评估做了大量的研究工作,本文研究课题来源于国家重点基础研究发展计划(973计划)课题《坝堤溃决风险分析理论与评估方法》,采用ESRI公司的ArcEngine(AE)开发控件,针对二维GIS在坝堤溃决灾害评估与风险分析系统中的应用做了一定的研究。本文在前人的研究基础之上,主要开展了以下几方面的研究:其一,基于AE,采用微软新一代图形系统WPF系统平台,设计并实现系统GIS功能模块系统,其系统能够克服当前大多数GIS平台的界面不丰富、可移植性差等不足;其二,分析了基于AE和二维浅水方程实现二维洪水动态演进的问题与难点,阐述了二维浅水方程及建模,解决了二维水动力模型结果数据转换为GIS数据的问题,实现了二维洪水动态演进;其三,本文分析、研究并实现了GIS信息查询、特征点水深流速过程查询、专题图与洪水风险图制作等功能,为风险分析、洪灾评估等系统各模块提供分析、查询、显示平台,并为不同模型计算的结果动态链接到矢量图层中制作成相应的专题图;其四,依据二维水动力学模型计算结果生成洪水风险图,可以为防洪减灾部门防汛调度、抢险救灾提供更为科学、直观的重要依据。最后,以二维洪水演进的动态展示和洪水风险图为参考,根据示范区内的道路网矢量数据、村镇人口经济数据和防洪安全区、救援点等数据,利用GIS的网络分析功能,实现最佳路径分析,为防洪减灾部门提供受灾人员撤离和救援的决策支持。本系统在荆江分洪区、漳河水库、佛山市禅城区得到示范应用;本文以荆江分洪区为例,在一定水文条件下,实行主动分洪,验证了GIS平台在系统中的实用性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 地理信息系统及发展概况
• 1.3 研究现状
• 1.4 论文总体思路与研究内容
• 2 基于 ArcEngine 和水动力学模型的二维洪水演进研究
• 2.1 ArcEngine 和WPF 简介
• 2.2 二维水动力学模型
• 2.3 水动力学模型计算结果的数据转换
• 2.4 基于AE 的二维洪水动态演进研究
• 2.5 本章小结
• 3 二维 GIS 在坝堤溃决灾害评估与风险分析系统中的应用研究
• 3.1 坝堤溃决灾害评估与风险分析系统综述
• 3.2 GIS 平台与各模块的关系
• 3.3 二维GIS 功能在系统各模块中的应用与研究
• 3.4 本章小结
• 4 二维 GIS 功能模块设计与实现
• 4.1 二维GIS 总体功能设计
• 4.2 GIS 基本功能实现
• 4.3 信息查询
• 4.4 专题图、洪水风险图制作
• 4.5 二维洪水演进功能实现
• 4.6 救灾和撤离最佳路径分析功能实现
• 4.7 GIS 图层数据动态链接数据表
• 4.8 本章小结
• 5 应用实例
• 5.1 荆江分洪区概况
• 5.2 数据准备与数据处理
• 5.3 在荆江分洪区的应用
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 附录2 攻读硕士学位期间发表的论文