流域洪水演进方法研究与仿真实现

论文摘要

针对流域洪水演进的过程进行深入广泛的研究和探讨，分析整个过程中来自于各个方面的影响，将洪水演进过程中所涉及到的各个因素进行统一整合，开展深入的研究和分析，通过对各类影响因子的分析，数据的收集整理，利用能获得的各类条件，设计出流域洪水演进模型。并且结合GIS平台技术和系统集成方法，将整个模型的计算过程通过仿真模拟的形式实现出来，将水利信息化建设中涉及到的问题，如数据管理，自动化办公，辅助决策等进行整合，构建了洪水演进仿真信息管理系统，以信息平台的方式实现了系统仿真和信息管理的统一。本文的主要研究内容包括三个大的方面：1)流域洪水演进模型的研究和构建。流域洪水演进模型的研究主要包括影响因子分析，模型设计与模型解算三个大的部分，本文对此进行了深入的探讨和研究，并进行优化改进，使之能适用于系统的需要。2)在GIS平台上的洪水仿真算法的研究。主要是通过计算机技术，图像处理技术与三维仿真技术，在GIS平台上对洪水演进过程进行可视化模拟，将综合模型的计算结果充分的反映到信息平台上。3)信息化系统平台的设计与实现。通过信息化技术，设计和构建洪水演进仿真信息管理平台，通过系统集成的方式将洪水演进仿真和信息化管理进行结合，发挥GIS系统的特点，将理论模型应用到实际工作中去。本文的主要创新成果：1)研究区域特定地形因素研究对所研究区域的河道，地形，降雨量，汇流情况进行调研研究，确定河道洪水演进的各类影响因子。2)圣维南方程的研究与改进，构建洪水演进模型对圣维南方程进行简化和改进，确定区域洪水影响因子的影响，从理论上描述该区域内洪水演进的过程。3)数据反演，获取当前模型合理参数，构建实际模型根据实际观测参数，使用极大似然法，马斯京根法等算法，对修改后的圣维南方程进行数学反演，获取当前模型合理参数，完成洪水演进模型的构建。由于圣维南方程组目前在数学上尚无解析解法，因此在实践运用中则会进行一些简化处理，用近似法求解。4)建立三维可视化平台通过洪水演进模型的计算结果，在三维平台中，构建三维洪水演进系统，将洪水演进过程实现可视化。总的来说，本文的工作是对洪水发生过程的一次全方位的研究和探讨，将洪水仿真理论和实际应用相结合的一次新的尝试。结果证明，本研究对洪水演进过程的仿真，洪水预警决策，防洪信息系统的构建是成功和具有一定实用价值的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 背景与意义
• 1.2 目标和内容
• 1.3 研究现状
• 2 洪水演进研究基础
• 2.1 数字高程模型
• 2.2 数字河网提取
• 2.3 地形单元面积划分
• 2.4 地形特征值对比分析
• 2.5 本章小结
• 3 洪水演进模型
• 3.1 流域洪水演进建模方法
• 3.2 马斯京根解法的研究
• 3.3 本章小结
• 4 洪水仿真算法
• 4.1 河道边界搜索模型与算法
• 4.2 种子填充算法
• 4.3 本章小结
• 5 系统设计与仿真技术
• 5.1 图像处理技术
• 5.2 基于DEM模型的三维建模技术
• 5.3 数据准备和数据库技术
• 5.4 本章小结
• 6 系统实现
• 6.1 二维信息查询模块
• 6.2 三维演示模块
• 6.3 洪水分析模块
• 6.4 权限管理
• 7 结论与展望
• 7.1 总结
• 7.2 创新点
• 7.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 1 攻读博士学位期间发表/接收的论文