西安城市内涝灾害预报预警系统设计实现及区划

论文摘要

近年来,陕西省西安、咸阳、宝鸡等市因强降水造成的城市内涝灾害日益突出,对城市运行和市民生活造成很大影响。为了改善和提高城市气象保障服务水平,为开展城市内涝气象服务提供技术支撑,很有必要建立适合于西安市城市地形地貌及排水特征的基于GIS的内涝仿真模型系统,在此基础上,基于仿真系统,采用VB、FORTRAN等语言进行混合编程,建成适宜业务化应用的内涝灾害预报预警系统,开展内涝灾害模拟及评估,为城市防灾减灾气象服务提供技术支撑。本论文研究设计的《西安城市内涝灾害预报预警系统》首先用VB程序化实现西安市区近年来建设的城市区域自动气象站雨量监测资料、数值天气预报、多普勒雷达资料与仿真模型的接口,其次利用FORTRAN语言,基于ARCview实现水动力模型在西安的本地化,最后研究开发西安城市强降水内涝预报自动化交互式业务系统,实现内涝系统在西安的业务化,并开展内涝灾害的模拟、预警及灾害评估等气象服务。本文主要成果是城市强降水内涝预报自动化交互式的业务系统软件,包括西安城市内涝仿真模型、西安内涝灾害预报预警系统两部分。西安城市内涝灾害区划分析使用西安城市内涝灾害预报预警系统进行。采用2006-2009年西安城区区域自动气象站降水资料、城区1:1万GIS资料、主城区6个行政区的人口、GDP等社会经济资料,并使用西安1995年以来的重大内涝灾害天气过程降水、内涝观测实况等资料进行临界值制定和综合分析,对内涝灾害的区划,主要从孕灾环境、致灾因子、承载体、防灾减灾能力这4个方面进行考察,分别进行内涝灾害的敏感性区划、危险性区划、易损性区划、防灾减灾能力区划,在此基础上,经过综合分析,形成西安内涝灾害的风险区划。西安城市内涝灾害预报预警系统具有仿真监测或预测强降水过程的最大积水分布情况,还可以给出达到或超过某一水深值的地区占全市的面积和位置,同时提供城市中各部位逐小时积水过程演进情况。用市区2011年8月25日的几个代表站点的雨量实况值,模拟出西安市区积水区域,与实况比较后,效果较好,能够满足西安城市内涝灾害预报预警需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 城市内涝预警系统需求分析
• 2.1 城市内涝预报预警系统需求气候背景分析
• 2.1.1 西安城市内涝的气候特征
• 2.1.2 西安城市内涝天气形势
• 2.2 系统功能需求分析
• 2.2.1 资料采集模块
• 2.2.2 面雨量计算模块
• 2.2.3 内涝仿真计算模块
• 2.2.4 内涝仿真显示模块
• 2.3 内涝灾害预警系统需求分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 西安内涝预报预警系统软件的设计
• 3.1 系统运行环境和开发工具的选择
• 3.1.1 系统运行的网络拓扑结构
• 3.1.2 系统开发运行环境
• 3.1.3 系统开发工具选择
• 3.2 系统功能设计
• 3.2.1 软件功能框架
• 3.3 本章小结
• 第四章 西安内涝预报预警系统软件的实现
• 4.1 西安内涝预报预警系统主界面
• 4.2 系统主要模块实现
• 4.2.1 资料加工处理模块
• 4.2.2 多普勒雷达资料的转换处理
• 4.2.3 面雨量计算
• 4.2.4 西安内涝数学模型实现
• 4.2.5 内涝积水仿真模拟
• 4.2.6 模拟仿真结果的显示
• 4.2.7 模型后处理
• 4.3 本章小结
• 第五章 西安内涝预报预警系统软件测试与发布
• 5.1 软件测试
• 5.1.1 软件测试方法
• 5.1.2 代码级测试
• 5.1.3 功能级调试
• 5.2 软件的发布
• 5.3 本章小结
• 第六章 城市内涝灾害预警系统在风险区划中的应用
• 6.1 资料
• 6.2 主要技术路线
• 6.3 内涝灾害风险区划
• 6.3.1 敏感性区划
• 6.3.2 危险性区划分析
• 6.3.3 易损性区划分析
• 6.3.4 防灾减灾能力区划
• 6.3.5 内涝灾害综合区划分析
• 第七章 结论和展望
• 7.1 本论文研究总结
• 7.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果