基于GIS的洪水淹没范围模拟
第30卷第2期
2009年4月
华 北 水 利 水 电 学 院 学 报
Journal of North China I nstitute of W ater Conservancy and Hydr oelectric Power
Vol 130No 12Ap r .2009
收稿日期:2009-01-14
基金项目:国家自然科学重点基金项目(40730526);国家自然科学面上基金项目(40571006);上海市重大科技攻关项目
(05DZ12007).
作者简介:孙阿丽(1985—),女,河南周口人,在读硕士研究生,主要从事环境科学与自然灾害方面的研究.
文章编号:1002-5634(2009)02-0009-03
基于G IS 的洪水淹没范围模拟
孙阿丽,徐林山,石 勇,石 纯
(华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室,上海200062)
摘 要:洪水淹没范围的确定是洪灾损失评估的核心环节,洪灾损失评估是防洪减灾领域的一项基础工作.在给定水位条件下,运用GI S 和丹江口库区的相关图形数据平面模拟了大坝加高洪水淹没范围,并对其采用“无源淹没分析”方法进行统计计算,及时、准确、系统地掌握了洪水淹没信息,为洪水风险图制作、快速评估洪灾损失和防洪决策提供科学依据.关键词:淹没范围;GI S;丹江口大坝
中图分类号:T V222;X45 文献标识码:A
我国地域辽阔,自然地理条件复杂,洪水灾害频繁发生,大约2/3的国土面积有着不同类型和不同危害程度的洪水灾害.每年因洪水灾害造成的经济损失约占全部自然灾害损失的60%以上,其直接经济损失达百亿元,严重影响了我国国民经济的发展和人民生命财产的安全
[1]
.仅仅利用工程措施并不能完全抵御洪水,非工程措施也是防洪减灾的有效方法之一.RS 和GI S 的结合使非工程防洪措施的实施成为可能,它能快速、准确、科学地预测和模拟显示洪水淹没范围,使防洪工程发挥效益,并以非工程措施来减轻洪水危害,对防洪减灾和洪灾评估等具有重要意义.以数字高程模型DE M 为基础,运用GI S 的空间分析功能,根据水库调度的出库洪水过
程,配合数字化地图,利用淹没范围模拟算法统计计算丹江口库区大坝加高后洪水淹没面积,为后续进行的洪水灾害损失评估提供重要的实时数据信息
[2]
.
1 研究区概况
丹江口库区是南水北调中线工程的水源地,地处我国南北过渡、东西交替的秦巴山区,属亚热带季风气候区,四季分明,立体气候明显.其水利枢纽位
于汉江干流上,控制流域面积9.52万k m 2
.该工程于1958年动工兴建,分2期完成.初期工程正常蓄水位157m ,相应总库容量174.5亿m 3
,主要任务是防洪与发电,已于1974年竣工,淹没处理面积813k m
2[3]
.后期工程正在建设中,正常蓄水位
170m ,总库容量290.5亿m 3
,主要任务是防洪与引
水,大坝加高后,坝顶高程由162.0m 升到176.6m ,正常蓄水位由157.0m 上升到170.0m [4]
.湖北省十堰市、丹江口市、郧县、郧西县以及河南省淅川县
5个县(市、区)被纳入丹江口水库淹没区[5]
.以河南淅川县为研究对象进行淹没分析.淅川县位于河南西南边陲,豫鄂陕三省结合部,集山区、库区、边缘区于一体,是丹江口水库水利枢纽工程主要淹没县移民安置县,全县总面积2801.4km 2,其中耕地466.9k m 2
,水域400.2km 2
,荒山1934.3km 2
.
2 模拟分析
2.1 数据来源
原始数据主要包括两部分:①水库大坝加高工程的相关数据;②库区的基础地理数据和专题数据(比例尺为1∶500000),如遥感影像、地形图、行政区划图、土地利用图等各类空间数据.
2.2 模拟分析过程
数字高程模型(DE M )采用地形图以及专题图为底图进行屏幕数字化,高程点数据和等高线高程
数据两者分别保存在不同的图层中,属性数据则用
Table 中字段存储[6]
.基础地理数据和大坝加高相关的数据扫描矢量化后,形成点状、线状和面状图层,其中点状图层包括高程点图层和村镇居民点图层,线状图层包括等高线图层和边界图层,面状图层包括土地利用图层和丹江口水库水面图层,建立点、线、面图层的矢量数据库.最后矢量—栅格数据格式之间的转换、几何配准统一到相同的定位基础上,不同地物图层的提取等.
基于GI S 的洪水淹没分析涉及到两个关键问题:洪水水面的模拟和洪水淹没范围的计算.基于DE M 的水域淹没范围的确定主要有2种方法:平面
模拟和曲面模拟[7]
.文中的研究范围是丹江口库区其中一个水库的淹没范围,属于小范围地区,因此选择平面模拟方法.对于淹没面积的计算,基于DE M 求取给定水位条件下的淹没区,应当将淹没区分为“无源淹没”和“有源淹没”2种情形:①凡是高程值低于给定水位的点,皆计入淹没区;②需考虑“流通”淹没情形,即洪水只淹没它能流到的地方,采用“无源淹没”计算给定水位条件下的淹没范围[8-9]
.无源淹没区的淹没斑块间不必连通,程序判断比较简单,所有低于或等于预测水位高程的单元都将计入缓冲区,经累加形成淹没范围,最后与地形图上的行政区划层进行叠加分析,得出淹没区的实地位置.整个淹没模拟分析过程如图1所示
.
图1 水库淹没分析流程图
3 模拟结果
根据水库淹没分析流程方法,对高程点图层和等高线图层进行处理,生成数字高程模型(TI N ),然后由TI N 生成Grid 格式的数字高程模型,如图2所
示.再把数字高程模型进行重分类,使其中两类分别逼近水库原始水位和大坝加高后的水位,将大坝加高前后两水位线用稀疏的栅格表现出来,提取两水位线,形成新的线状图层,再转化成面状图层就形成了淹没区域的模拟显示图,如图3所示,以实现丹江口大坝加高淹没分析
.
使淹没区域的模拟图层分别与其它专题图层进行叠加,便可生成不同地物的淹没区域.对村镇和土地利用进行了淹没统计.淹没区域模拟图与村镇图层叠加后如图4所示,土地利用情况及各类土地面积查询图如图5所示
.
经过以上淹没统计,该区域因丹江口大坝加高
被淹没的土地总面积为105.613km 2
、被淹没的村镇有5个,分别是王营、石桥、党子口、泉店和徐家沟.淹没各类土地利用面积中旱地淹没面积多,其次是疏林地、森林、森林草地.其统计结果见表1.
01 华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 2009年4月
表1 土地利用淹没统计
k m
2
种类
旱地森林疏林地森林草地面积22.08911.31812.6980.165
4 结 语
根据所提出的淹没区计算模型和方法,可以迅速准确地计算出淹没区范围,为洪水灾害的客观准确评估和预测分析提供了重要基础和依据.淹没区计算精度的准确性主要取决于空间数据精度的优劣,本次淹没分析,由于数据年代较早,仅对丹江口部分区域的部分地物进行了淹没分析统计,其分析精度可能较低,但经过与有关数据资料对比,本次分析统计数据基本与实际情况相符,这也充分证明了模拟淹没分析方法具有一定的科学性,可以较准确地计算出水库淹没面积及各种地物的淹没数量,为移民安置工作及经济损失评估提供了依据.
大坝加高导致部分村镇和土地面积的淹没,给淹没区人民的经济财产带来很大损失.因此,必须对该区相关村镇进行移民搬迁及对淹没区居民给予经济补贴,解决库区人民的生计问题,为以后的水库蓄水及南水北调中线工程打下基础.同时应根据淹没区域边缘坡度的不同,进行滑坡可能性分析,并对可能性较大的区域采取措施,杜绝蓄水后滑坡的发生.还有,库区水域面积的增大必将带来一些生态环境问题,因此,也必须对生态环境问题进行深入的研究
分析,使丹江口水库的优良水质得到保持,从而为北方提供优质水源.
参 考 文 献
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Flood Sub m erged Area S im ul a ti on Ba sed on G I S S UN A 2li,XU L in 2shan,SH I Yong,SH I Chun
(Key Laborat ory of Geographic I nf or mati on Science of M inistry of Educati on,East China Nor mal University,Shanghai 200062,China )Abstract:Deter m ining fl ood sub merged area is the core of fl ood da mage assess ment,fl ood da mage assess ment is a basic work in the fl ood p reventi on and disaster reducti on .According t o GI S and graphic data of Danjiangkou reservoir,the fl ood sub merged area is si m ula 2ted horizontally and calculated by the method of “non 2s ource sub merged analysis ”,which can gras p fl ood sub merged area inf or mati on ti m ely,accurately and syste matically,and can p r ovide a scientific basis f or mapp ing fl ood risk and rap id assess ment and decisi on 2mak 2ing .
Key words:sub merged area;GI S;Danjiangkou da m
1
1第30卷第2期孙阿丽等: 基于GI S 的洪水淹没范围模拟
GIS在洪水淹没模拟及灾害评估中的应用
导读：洪水灾害是最频发的自然灾害，严重影响国民经济发展危害人民生命财产安全，破坏生态环境。近几年来，将GIS技术与RS技术相结合，根据数字高程模型DEM提供的三维数据和遥感影象数据来预测、模拟显示洪水淹没场景，并进行洪水灾害评估，已成为GIS 在洪水方面主要研究领域。 1.前言 洪水灾害是最频发的自然灾害，严重影响国民经济发展危害人民生命财产安全，破坏生态环境。随着现代经济的高速发展和水利工程的增加，洪水灾害对人类的危害仍在加重。因此，快速、准确、科学地模拟、预测洪水淹没范围，对防洪减灾具有重要意义。特别是对于一些重点防洪城市和行蓄洪区，如果能够预先获知洪水的淹没范围和水深的分布情况，对于预先转移受灾区的生命财产，减少损失具有非常重要的价值，而且对于洪水造成的灾害损失进行评估也是非常有用的。 近几年来，将GIS技术与RS技术相结合，根据数字高程模型DEM提供的三维数据和遥感影象数据来预测、模拟显示洪水淹没场景，并进行洪水灾害评估，已成为GIS在洪水方面主要研究领域。本研究以数字高程模型DEM和RS影象为基础，运用GIS的空间分析功能，研究试验区洪水河流域的洪水淹没情况。 2.研究区域及数据简介 2.1 研究区域地理概括 红水河是珠江流域西江水系的中上游河段，发源于云南省沾益县马雄山，流经滇、黔、桂三省（区），上游主流称南盘江，流至庶香双江口与北盘江汇合后称红水河，到广西三江口与柳江相汇合后称黔江。红水河流域位于东经102°20′-109°30′，北纬23°04′-26°50′之间，流域四周为群山环绕，整个地势自西北向东南倾斜，平均海拔高程1450m。本次实验重点研究范围为红水河流域中的整个龙滩流域及其六个子流域（甲板、平腊、八茂、蔗香、这洞、高车）。 2.2 实验数据 本研究采用的基本数据分为空间数据和水文数据以及其他辅助数据。其中空间数据包括龙滩流域的DEM底图、modis遥感影象底图、省市县行政边界、城市分布图、站点分布图、河网、龙滩流域及其子流域分布图等。水文数据是各子流域水文站获取的降雨量数据，辅助数据是流域流经区域经济数据以及为实现真实三维场景所采集到的部分建筑物纹理数据。 3.研究的主要任务及思路 通过利用研究区域的数字高程模型（DEM）和遥感影象数据对其进行三维场景仿真，再通过给定洪水水位高程值，认为在水位以下则是淹没区域，反之则不属于淹没范围，并对淹没过程进行模拟，通过人工方法确定连通区域来计算洪水淹没面积。同时结合研究区域土地利用类型数据、降雨量情况以及辅助经济数据进行加权叠置生成洪水灾害风险图，为防洪抗灾做决策。 4.研究区域三维场景建立。 由于红水河流域覆盖面积广阔，短时间内不可能将整个流域的三维场景进行模拟，本次研究只对红水河流域某小山谷进行三维建模。为了真实的反映地物的纹理特征，我们采用的原始数据是quickbird遥感影象以及对应的DEM数据。 三维场景的制作是通过将数字地形模型（DEM）和遥感图像数据进行叠加，再将通过实地考察利用三维建模软件google sketchup建立好的建筑物模型和树木模型导入场景中，生成具有三维可视的地貌景观图。在此基础上可以进行红水河流域水资源的研究、洪涝灾害快速监测与评估及周边地表起伏形态特征等。
溃坝洪水演进的理论分析——读书报告
堤坝溃决洪水演进的理论分析 摘要：崩滑堵江事件在世界范围内，尤其在山区广泛存在。每年因为类似事件 的发生都会至少造成数以千万计人的生命财产受到不同程度的威胁及伤害，崩滑堵江事件及其灾害链已严重影响人类的工程经济活动。因此对于堤坝溃决洪水的演进分析便显得尤为紧迫。本文对洪水演进进行了理论分析，得出了相关结论，为日后的工程实际活动很好地提供了理论指导。 关键词：堤坝溃决；洪水演进；理论分析 Theoretical analysis of flood routing after dam break The natural damming of rivers by landslides is a significant hazard in many areas. Landslide damming is particularity common in mountainous regions.Every year,related events have caused at least tens of millions of people's life and property being threatened and damaged.Debris blocking river events and disasters chain has serious impact on human engineering activity.So it’s necessary to carry on theoretical analysis of flood routing after dam break.This paper has worked on the theoretical analysis,related conclusions have been drawn,which could well provide a theoretical guidance on further engineering practical activity. Key words: dam break;flood routing;theoretical analysis 1.研究目的与意义 崩滑堵江形成的天然堵江(堆石)坝高几米至几百米,其最大坝高比目前世界上已建、在建或拟建的人工土石坝均高;堰塞湖体积从几十万方至上百亿方,大者足以与人工水库相媲美;存在时间由几十分钟至上千年;溃坝后形成的洪水异常凶猛,洪峰高几米至几十米,演进过程中造成严重灾害[6]。 因此, 认识掌握堤坝溃决机理并对堤坝溃决过程进行模拟, 对于建立堤坝溃决的早期预警体系、人员紧急疏散预案和基于风险的堤坝设计方法等都具有重要意义.对于洪水演进进程作理论研究与分析，旨在了解整个发生过程，为实际发生的工程事件提供理论支撑。 2.国内外研究动态
对洪水淹没分析的若干思考
内容摘要： 一、前言 我国是一个自然灾害十分频繁的国家，洪涝灾害一直严重威胁着人民生命财产安全和社会的稳定与发展。近几十年来，自然资源的开发利用不断扩大，城乡经济建设飞速发展，洪水出现的频率及其造成的损失也不断的增加。因此，快速、准确、科学地模拟、预测和显示洪水淹没范围，以便发挥防洪工程效益，并以非工程措施来减轻洪水危害，对防洪减灾具有重要意义。别是对于城市和蓄滞洪区，如果能够预先获知洪水的淹没范围和水深的分布情况，对于挽救人民的生命财产和减少洪涝灾害损失都具有十分重要的价值。获取洪涝灾害范围和该范围内相对准确的水深分布对洪涝灾害评估和经济损失评估也具有重要的意义。 二、洪水淹没分析方法及其与洪水模拟演进的比较 洪水淹没是一个很复杂的过程，受多种因素的影响，其中洪水特性和受淹区的地形地貌是影响洪水淹没的主要因素。对于一个特定防洪区域而言，洪水淹没可能有两种形式，一种是漫堤式淹没，即堤防并没有溃决，而是由于河流中洪水水位过高，超过堤防的高程，洪水漫过堤顶进入淹没区；另一种是决堤式淹没，即堤防溃决，洪水从堤防决口处流入淹没区。无论是漫堤式淹没还是决堤式淹没，洪水的淹没都是一个动态的变化的过程。 针对目前防洪减灾的应用需求，对于洪水淹没分析的要求可以概化为两种情况，一是在某一洪水水位条件下，它最终会造成多大的淹没范围和怎样的水深分布，这种情况比较适合于堤防漫顶式的淹没情况。另外一种情况是在给定某一洪量条件下，它会造成多大的淹没范围和怎样的水深分布，这种情况比较适合于溃口式淹没。对于第一种情况，需要有维持给定水位的洪水源，这在实际洪水过程中是不可能发生的，处理的办法是可以根据洪水水位的变化过程，取一个合适的洪水水位值作为淹没水位进行分析。对于第二种情况，当溃口洪水发生时，溃口大小是在变化的，导致分流比也在变化。另外一般都会采取防洪抢险措施，溃口大小与分流比在抢险过程中也在变化，洪水淹没并不能自然地发生和完成，往往有人为防洪抢险因素的作用，如溃口的堵绝，蓄滞洪区的启用等。这种情况下要直接测量溃口处进入淹没区的流量是不大可能的，因为堤防溃决的位置不确定，决口的大小也在变化，测流设施要现场架设是非常困难也是非常危险的。所以实际应用时，考虑使用河道流量的分流比来计算进入淹没区的洪量。 归根到底，洪水淹没的机理是由于水源区和被淹没区有通道（如溃口、开闸放水等）和存在水位差，就会产生淹没过程，洪水淹没最终的结果应该是水位达到平衡状态，这个时候的淹没区就应该是最终的淹没区。基于水动力学模型的洪水演进模型可以将这一洪水淹没过程模拟出来，即在不同时间的洪水淹没的范围，这对于分析洪水的淹没过程是非常有用的。洪水演进模型虽然能够较准确地模拟洪水演进的过程，但由于洪水演进模型建模过程复杂，建模费用高，通用性不好，一个地区的模型不能应用到另外一个地区。特别是对于江河两侧大范围的农村地区模型的边界很难确定。所以上述两种概化的处理方法也是常用的。
现行有效水利技术标准(2020年12月24日)
现行有效水利技术标准（2020年12月24日） 2014版体系表号标准名称英文名称标准编号专业门类功能序列发布日期实施日期主持机构 281灌区改造技术标准Technical code for renovation of irrigation districts GB/T50599-2020农村水利建设2020-6-92021-3-1 286微灌工程技术标准Technical code for microirrigation engineering GB/T50485-2020农村水利建设2020-6-92021-3-1 288渠道防渗衬砌工程技术标准"Technique specification for seepage control and lining engineering on canal" GB/T50600-2020农村水利建设2020-6-92021-3-1 318淤地坝技术规范Technical specification of check dams for farmland forming SL/T 804—2020水土保持建设2020-11-302021-2-28 675水利水电工程水泵基本技术条件 "Fundamental technical requirements for Pumpsof water and hydropower projects" SL/T 806-2020机电与金属结构建设2020-11-302021-2-28 500水工纤维混凝土应用技术规范Technical specification for fiber reinforced hydraulic concrete SL/T 805-2020水工建筑物建设2020-11-302021-2-28 523水工混凝土试验规程Test code for hydraulic concrete SL/T 352-2020水工建筑物建设2020-11-302021-2-28 448水利水电工程地质测绘规程Code for geological mapping of water and hydropower projects SL/T 299-2020水工建筑物建设2020-11-302021-2-28 475碾压土石坝设计规范Design code for rolled earth-rock fill dams SL 274—2020水工建筑物建设2020-11-302021-2-28 488水利水电工程进水口设计规范Design specification for intakes of water and hydropower projects SL 285—2020水工建筑物建设2020-11-302021-2-28 364绿色小水电评价标准Standard for evaluation of green small hydropower stations SL/T 752—2020农村水电综合2020-11-302021-2-28 776水利网络安全保护技术规范 Technical specification for cybersecurity of water resources SL/T 803—2020其它建设2020-11-302021-2-28 534水工建筑物水泥灌浆施工技术规范"Technical specification for cement groutingof hydraulic structures" SL/T 62-2020水工建筑物建设2020-11-302021-2-28 680水利水电工程压力钢管设计规范"Design specification for steel penstocks of water conservancyand hydropower engineering" SL/T 281-2020机电与金属结构建设2020-11-302021-2-28
洪水淹没分析
存档编号 华北水利水电学院North China University of Water Resources and Electric Power 课程设计 题目:基于GIS的洪水淹没分析 学院资源与环境学院 专业地理信息系统 姓名黄福想 学号200900931 指导教师李小根 完成时间2012年6月1日
目录 摘要.................................................................................................................................................................................................... I 关键词：ARCSCENE；数字高程模型（DEM）；ARCGIS；TIN ................................................................................ I FLOOD ANALYS IS REPORT..................................................................................................................................................II ABSTRACT....................................................................................................................................................................................II 第1章绪论..................................................................................................................................................................................- 1 -1.1论文研究背景.................................................................................................................................................................- 1 -1.2系统研究的意义和内容...............................................................................................................................................- 1 - 1.2.1.系统研究的意义 (1) 1.2.2.系统研究的内容 (1) 第2章系统设计模块................................................................................................................................................................- 2 -2.1系统设计..........................................................................................................................................................................- 2 - 2.1.1.数据库设计 (2) 2.1.2.系统功能结构设计 (2) 2.1.3.系统功能实现关键技术 (3) 2.2系统实现..........................................................................................................................................................................- 3 - 2.2.1.三维场景中显示洪水范围 (4) 2.2.2.系统的界面 (6) 2.2.3.洪水淹没面积计算： (8) 2.2.4.系统计算功能模块如下图 (8) 第3章结束语 .............................................................................................................................................................................- 9 -3.1系统的不足 .....................................................................................................................................................................- 9 -第4章附件..................................................................................................................................................................................- 9 -4.1算法核心代码： ............................................................................................................................................................- 9 - i
基于GIS的洪水淹没范围模拟
第30卷第2期 2009年4月 华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 Journal of North China I nstitute of W ater Conservancy and Hydr oelectric Power Vol 130No 12Ap r .2009 收稿日期:2009-01-14 基金项目:国家自然科学重点基金项目(40730526);国家自然科学面上基金项目(40571006);上海市重大科技攻关项目 (05DZ12007). 作者简介:孙阿丽(1985—),女,河南周口人,在读硕士研究生,主要从事环境科学与自然灾害方面的研究. 文章编号:1002-5634(2009)02-0009-03 基于G IS 的洪水淹没范围模拟 孙阿丽,徐林山,石 勇,石 纯 (华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室,上海200062) 摘 要:洪水淹没范围的确定是洪灾损失评估的核心环节,洪灾损失评估是防洪减灾领域的一项基础工作.在给定水位条件下,运用GI S 和丹江口库区的相关图形数据平面模拟了大坝加高洪水淹没范围,并对其采用“无源淹没分析”方法进行统计计算,及时、准确、系统地掌握了洪水淹没信息,为洪水风险图制作、快速评估洪灾损失和防洪决策提供科学依据.关键词:淹没范围;GI S;丹江口大坝 中图分类号:T V222;X45 文献标识码:A 我国地域辽阔,自然地理条件复杂,洪水灾害频繁发生,大约2/3的国土面积有着不同类型和不同危害程度的洪水灾害.每年因洪水灾害造成的经济损失约占全部自然灾害损失的60%以上,其直接经济损失达百亿元,严重影响了我国国民经济的发展和人民生命财产的安全 [1] .仅仅利用工程措施并不能完全抵御洪水,非工程措施也是防洪减灾的有效方法之一.RS 和GI S 的结合使非工程防洪措施的实施成为可能,它能快速、准确、科学地预测和模拟显示洪水淹没范围,使防洪工程发挥效益,并以非工程措施来减轻洪水危害,对防洪减灾和洪灾评估等具有重要意义.以数字高程模型DE M 为基础,运用GI S 的空间分析功能,根据水库调度的出库洪水过 程,配合数字化地图,利用淹没范围模拟算法统计计算丹江口库区大坝加高后洪水淹没面积,为后续进行的洪水灾害损失评估提供重要的实时数据信息 [2] . 1 研究区概况 丹江口库区是南水北调中线工程的水源地,地处我国南北过渡、东西交替的秦巴山区,属亚热带季风气候区,四季分明,立体气候明显.其水利枢纽位 于汉江干流上,控制流域面积9.52万k m 2 .该工程于1958年动工兴建,分2期完成.初期工程正常蓄水位157m ,相应总库容量174.5亿m 3 ,主要任务是防洪与发电,已于1974年竣工,淹没处理面积813k m 2[3] .后期工程正在建设中,正常蓄水位 170m ,总库容量290.5亿m 3 ,主要任务是防洪与引 水,大坝加高后,坝顶高程由162.0m 升到176.6m ,正常蓄水位由157.0m 上升到170.0m [4] .湖北省十堰市、丹江口市、郧县、郧西县以及河南省淅川县 5个县(市、区)被纳入丹江口水库淹没区[5] .以河南淅川县为研究对象进行淹没分析.淅川县位于河南西南边陲,豫鄂陕三省结合部,集山区、库区、边缘区于一体,是丹江口水库水利枢纽工程主要淹没县移民安置县,全县总面积2801.4km 2,其中耕地466.9k m 2 ,水域400.2km 2 ,荒山1934.3km 2 . 2 模拟分析 2.1 数据来源 原始数据主要包括两部分:①水库大坝加高工程的相关数据;②库区的基础地理数据和专题数据(比例尺为1∶500000),如遥感影像、地形图、行政区划图、土地利用图等各类空间数据.
如何用ArcScene进行洪水淹没分析
如何用ArcScene进行洪水淹没分析 近几年来，将GIS技术与RS技术相结合，根据数字高程模型DEM提供的三维数据和遥感影象数据来预测、模拟显示洪水淹没场景，并进行洪水灾害评估，已成为GIS在洪水方面主要研究领域。这里分享一下如何使用ArcScene进行洪水淹没分析，希望能够对大家有所帮助。 步骤 第一步：下载高程DEM数据 打开水经注万能地图下载器，切换地图到谷歌地球高程地图，下载待分析区域的高程DEM数据，并导出为UTM坐标系（图1）。 图1 第二步：下载卫星影像 切换地图到谷歌地球，通过导入范围的方式下载和高程同一范围内的卫星影
像，同样是导出为UTM坐标系（图2）。 图2 第三步：获取“洪水”数据 在左侧的“矢量标注”工具栏内点击“导入”按钮，将之前生成的kml范围文件加载进来（图3），再选择导入的数据，点击右键，将其导出为UTM坐标系的shp文件（图4）。
图3 图4 第四步：影像处理
依次将下载的高程DEM数据和影像数据加载到ArcScene内，可以看到叠加的效果有重叠和遮挡（图5），这是因为没有指定卫星影像的高程。在卫星图图层上点击右键，选择“属性”，点击“基本高度”选项卡，在“从表面获取的高程”一栏选择“在定义的表面上浮动”，默认选择的是加载进来的高程DEM 数据（图6），修改后的效果如图7。 图5
图6 图7 第五步：进行淹没分析
将之前生成的shp文件加载进来，同样还是点击右键选择“属性”，在“基本高度”选项卡内，在“从表面获取的高程”处选择“没有从表面获取的高程值”，“图层偏移量”处“添加常量高程偏移”设置为1000（图8），表示洪水水位的海拔高度为1000（注：此处为海拔高度，不是洪水相对于地面的高度），设置好后可以看到整个地图被洪水的淹没状况（图9）。 图8
如何使用Erds进行洪水淹没分析
如何使用Erds进行洪水淹没分析 ERDAS IMAGINE可以生产数字高程模型，可以清楚的确定洪水威胁的地方，对于高程低的地方可以划为危险区域，无论对防灾减灾还是灾后处理都有着参考价值，甚至是经济开发选址方面都有一定的作用。 步骤 第一步：下载高程数据 打开水经注万能地图下载器，切换地图到高程地图，框选下载需要下载的范围并导出为tif格式（图1），将生成的数据放在一个英文目录下。 图1 第二步：下载卫星影像 切换地图到谷歌地球，下载同一范围内的卫星地图并导出为img格式（图2），将导出的卫星图放置在和高程数据一样的英文目录下。
图2 第三步：加载高程数据 在Erds主菜单上点击VirtualGIS，弹出VirtualGIS对话框，在对话框内点击VirtualGIS Viewer（图3）即可打开VirtualGIS Viewer对话框。在VirtualGIS Viewer对话框内点击“打开”按钮（图4），将下载的高程数据加载进来（图5）。 图3
图4
图5 第四步：叠加卫星图 同样点击“打开”按钮，将下载的卫星图加载进来形成三维地图（图6）。
图6 第五步：创建洪水层 点击File→New→Water Layer（图7），新建一个名为water的fld文件，新建完成后会在视窗菜单栏内新增加一项Water菜单（图8）。点击W ater→Creat Fill Areas（图9），弹出Water Properties对话框，在对话框内点击Select Point按钮（图10）并在三维地图上点击选择一个基准点，选择好后在Water Properties对话框内点击Apply（图11）程序会以此为基础为淹没的高度绘制淹没面（图12），如果想要精确的按照高度来绘制淹没面，也可以在
最全地城市洪涝、河道、水质模型模拟软件介绍
一、相关模型简介清单
二、城市内涝模型 1)MIKE URBAN城市排水模拟软件 MIKE URBAN 城市排水软件是顶级的排水管网模拟软件。它整合了ESRI 的ArcGIS 以及排水管网模拟软件，形成了一套城市排水模拟系统。该模型广泛应用于城市排水与防洪、分流制管网的入流或渗流、合流制管网的溢流、受水影响、在线模型、管流监控等方面, 可为水资源的可持续利用、污染控制、雨水和污水管网管理及城市防洪提供综合管理方案。 应用领域 ?雨污水泵站优化调度 ?排水管网溢流（CSO /SSO）分析 ?管网泥沙淤积评估 ?管网水质分析 ?城市降雨径流过程分析 ?城市内涝分析与风险评估 ?城市排水防涝规划 ?低影响开发（LID）的模拟 ?海绵城市的规划 2)MIKE FLOOD MIKE FLOOD 是迄今为止最完整的洪水模拟工具。它包括完整
的一维及二维的洪水模拟引擎，从河流洪水到平原洪泛，从城市雨洪到污水管流，从海洋风暴潮到堤坝决口，能够模拟所有实际的洪水问题。MIKE FLOOD 甚至可以模拟以上各种情况的组合。其它模拟软件所不具备的功能，都可在MIKE FLOOD 中找到 应用领域 ?洪水管理 ?快速的洪水评估 ?绘制洪泛图 ?工业区、居民区等的灾害分析 ?编制应急计划，如疏散路径及优先级等 ?气候变化的影响分析 ?防洪措施研究 ?城市排水与河流、海洋洪水的综合问题研究 ?溃坝及其他防洪设施垮塌的影响研究 3)InfoWorks ICM 完整模拟城市雨水循环系统，实现了城市排水管网系统模型与河道模型的整合，更为真实的模拟地下排水管网系统与地表受纳水体之间的相互作用。它在一个独立模拟引擎内，完整的将城市排水管网及河道的一维水力模型，同城市流域二维洪涝淹没模型结合在一起，是世界上第一款实现在单个模拟引擎内组合这些模型引擎及功能的软件
GIS洪水淹没模型建立
GIS洪水淹没模拟及灾害评估中的应用导读：洪水灾害是最频发的自然灾害，严重影响国民经济发展危害人民生命财产安全，破坏生态环境。近几年来，将GIS技术与RS技术相结合，根据数字高程模型DEM提供的三维数据和遥感影象数据来预测、模拟显示洪水淹没场景，并进行洪水灾害评估，已成为GIS在洪水方面主要研究领域。 1.前言 洪水灾害是最频发的自然灾害，严重影响国民经济发展危害人民生命财产安全，破坏生态环境。随着现代经济的高速发展和水利工程的增加，洪水灾害对人类的危害仍在加重。因此，快速、准确、科学地模拟、预测洪水淹没范围，对防洪减灾具有重要意义。特别是对于一些重点防洪城市和行蓄洪区，如果能够预先获知洪水的淹没范围和水深的分布情况，对于预先转移受灾区的生命财产，减少损失具有非常重要的价值，而且对于洪水造成的灾害损失进行评估也是非常有用的。 近几年来，将GIS技术与RS技术相结合，根据数字高程模型DEM提供的三维数据和遥感影象数据来预测、模拟显示洪水淹没场景，并进行洪水灾害评估，已成为GIS在洪水方面主要研究领域。本研究以数字高程模型DEM和RS影象为基础，运用GIS的空间分析功能，研究试验区洪水河流域的洪水淹没情况。 2.研究区域及数据简介 2.1 研究区域地理概括 红水河是珠江流域西江水系的中上游河段，发源于云南省沾益县马雄山，流经滇、黔、桂三省（区），上游主流称南盘江，流至庶香双江口与北盘江汇合后称红水河，到广西三江口与柳江相汇合后称黔江。红水河流域位于东经102°20′-109°30′，北纬23°04′-26°50′之间，流域四周为群山环绕，整个地势自西北向东南倾斜，平均海拔高程1450m。本次实验重点研究范围为红水河流域中的整个龙滩流域及其六个子流域（甲 板、平腊、八茂、蔗香、这洞、高车）。 2.2 实验数据 本研究采用的基本数据分为空间数据和水文数据以及其他辅助数据。其中空间数据包括龙滩流域的DEM底图、modis遥感影象底图、省市县行政边界、城市分布图、站点分布图、河网、龙滩流域及其子流域分布图等。水文数据是各子流域水文站获取的降雨量数据，辅助数据是流域流经区域经济数据以及为实 现真实三维场景所采集到的部分建筑物纹理数据。 3.研究的主要任务及思路 通过利用研究区域的数字高程模型（DEM）和遥感影象数据对其进行三维场景仿真，再通过给定洪水水位高程值，认为在水位以下则是淹没区域，反之则不属于淹没范围，并对淹没过程进行模拟，通过人工方法确定连通区域来计算洪水淹没面积。同时结合研究区域土地利用类型数据、降雨量情况以及辅助经济 数据进行加权叠置生成洪水灾害风险图，为防洪抗灾做决策。
山洪风险图及中小河流洪水淹没图编制技术要求
山洪风险图及中小河流洪水淹没图编制技术要求 目录 1 基本约定 (1) 1.1 基本术语 (1) 1.2 编制对象 (2) 1.3 编制目标 (2) 1.4 工作内容 (2) 1.5 成果要求 (3) 2 技术路线 (4) 1.1 资料准备与评估 (4) 1.1.1 流域基础资料准备 (4) 1.1.2 保护对象资料准备 (4) 1.1.3 资料评估与方法选择 (4) 1.2 危险性分析 (4) 1.1.1 暴雨计算 (4) 1.1.2 洪水计算 (5) 1.3 易损性评价 (5) 1.4 山洪风险评价 (5) 1.5 风险图绘制 (5) 1.6 成果整（汇）编 (5) 3 山洪危险性分析 (6) 1.1 设计暴雨分析 (6) 1.1.1 暴雨历时确定 (6) 1.1.2 暴雨频率确定 (6) 1.1.3 设计雨型确定 (6) 1.1.4 计算方法选择 (7) 1.2 设计洪水分析 (7) 1.1.1 净雨分析 (7) 1.1.2 洪水频率确定 (8) 1.1.3 洪水计算方法 (8) 1.1.4 水位流量关系分析 (9) 1.1.5 合理性分析 (9) 1.3 山洪危险性计算 (10) 1.1.1 子要素权重确定 (10) 1.1.2 村落危险性阈值确定 (10) 1.1.3 小流域危险性综合评价 (11) 1.4 危险性成果要求 (11) 4 山洪承灾体易损性分析 (12) 1.1 易损性要素分析 (12) 1.1.1 承险人口及房屋分析 (12) 1.1.2 现状防洪能力分析 (12)
(12) 1.1.3 其他相关信息分析 (13) 1.1 易损性计算 (13) 1.1.4 子要素权重确定 (13) 1.1.5 村落易损性阈值确定 (13) 1.1.6 流域易损性综合评价 (14) 1.2 易损性成果要求 (14) 5 山洪风险评价 (15) 1.1 危险区范围确定 (15) 1.2 风险等级划分 (15) 1.3 风险等级修正 (16) 6 山洪风险图绘制 (17) 1.1 基础信息 (17) 1.2 核心信息 (17) 1.3 辅助信息 (17) 7 中小河流洪水淹没图编制 (18) 1.1 资料准备与评估 (18) 1.2 设计暴雨分析 (18) 1.3 设计洪水分析 (18) 1.4 洪水淹没分析 (18) 1.5 洪水淹没图绘制 (19) 8 成果整（汇）编 (20) 1.1 数据成果 (20) 1.2 编制报告 (20) 1.3 附表附图 (20) 1.1.1 附表 (20) 1.1.2 附图 (21) 附件 (22) 附表 (22) 附图 (32) 报告 (33)
GIS洪水淹没模拟与灾害评估中的应用
GIS洪水淹没模拟及灾害评估中的应用 导读：洪水灾害是最频发的自然灾害，严重影响国民经济发展危害人民生命财产安全，破坏生态环境。近几年来，将GIS技术与RS技术相结合，根据数字高程模型DEM提供的三维数据和遥感影象数据来预测、模拟显示洪水淹没场景，并进行洪水灾害评估，已成为GIS在洪水方面主要研究领域。 1.前言 洪水灾害是最频发的自然灾害，严重影响国民经济发展危害人民生命财产安全，破坏生态环境。随着现代经济的高速发展和水利工程的增加，洪水灾害对人类的危害仍在加重。因此，快速、准确、科学地模拟、预测洪水淹没范围，对防洪减灾具有重要意义。特别是对于一些重点防洪城市和行蓄洪区，如果能够预先获知洪水的淹没范围和水深的分布情况，对于预先转移受灾区的生命财产，减少损失具有非常重要的价值，而且对于洪水造成的灾害损失进行评估也是非常有用的。 近几年来，将GIS技术与RS技术相结合，根据数字高程模型DEM提供的三维数据和遥感影象数据来预测、模拟显示洪水淹没场景，并进行洪水灾害评估，已成为GIS在洪水方面主要研究领域。本研究以数字高程模型DEM和RS影象为基础，运用GIS的空间分析功能，研究试验区洪水河流域的洪水淹没情 况。 2.研究区域及数据简介 2.1 研究区域地理概括 红水河是珠江流域西江水系的中上游河段，发源于云南省沾益县马雄山，流经滇、黔、桂三省（区），上游主流称南盘江，流至庶香双江口与北盘江汇合后称红水河，到广西三江口与柳江相汇合后称黔江。红水河流域位于东经102°20′-109°30′，北纬23°04′-26°50′之间，流域四周为群山环绕，整个地势自西北向东南倾斜，平均海拔高程1450m。本次实验重点研究范围为红水河流域中的整个龙滩流域 及其六个子流域（甲板、平腊、八茂、蔗香、这洞、高车）。 2.2 实验数据 本研究采用的基本数据分为空间数据和水文数据以及其他辅助数据。其中空间数据包括龙滩流域的DEM底图、modis遥感影象底图、省市县行政边界、城市分布图、站点分布图、河网、龙滩流域及其子流域分布图等。水文数据是各子流域水文站获取的降雨量数据，辅助数据是流域流经区域经济数据以及为 实现真实三维场景所采集到的部分建筑物纹理数据。 3.研究的主要任务及思路 通过利用研究区域的数字高程模型（DEM）和遥感影象数据对其进行三维场景仿真，再通过给定洪水水位高程值，认为在水位以下则是淹没区域，反之则不属于淹没范围，并对淹没过程进行模拟，通过人工
基于ArcGIS的东平湖洪水淹没场景三维可视化_张成才
2008年 3月郑州大学学报(工学版) M a r . 2008 第29卷 第1期J o u r n a l o f Z h e n g z h o uU n i v e r s i t y (E n g i n e e r i n g S c i e n c e )V o l .29 N o .1 收稿日期:2007-10-31;修订日期:2007-12-24 基金项目:水利部黄河泥沙重点实验室2007年度开放课题(2007005) 作者简介:张成才(1964-),男,河南郸城人,郑州大学教授,博士后,博士生导师,主要从事遥感与地理信息系统方 面的研究,E -m a i l :Z h a n g c c @z z u .e d u .c n . 文章编号:1671-6833(2008)01-0088-03 基于A r c G I S 的东平湖洪水淹没场景三维可视化 张成才1 ,刘丹丹1 ,余 欣2 ,梁国亭 2 (1.郑州大学环境与水利学院,河南郑州450001;2.黄河水利科学研究院,河南郑州450003)摘 要:对实现洪水淹没场景模拟的三维可视化方法进行研究,以东平湖的洪水淹没演进为例,以A r c -G I S 9.0为开发平台,利用A r c G I S 的3D 扩展模块,在A r c S c e n e 中由地形图构建东平湖的数字高程模型(D E M ),使用A r c S c e n e 实现了各个时刻东平湖的洪水淹没演进过程和周边场景的动态模拟.该方法所有操作都在A r c G I S 中进行,自动化程度高,方便,快捷;同时在研究洪水淹没分析方面,具有一定的借鉴意义. 关键词:三维可视化;地理信息系统;洪水淹没;数字高程模型中图分类号:T P 311.5 文献标识码:A 0 引言 由于可视化技术使人能够在三维虚拟世界中对洪水演进的现象和规律进行观察、操作和分析,更好的了解洪水发生的过程,因此它是开展洪水 演进研究工作的自然选择[1] .当前实现洪水淹没场景模拟的三维可视化的技术方式主要有3种:应用三维图形动画绘制软件(3D M A X ,M a y a 等),基于三维可视化工具包(O p e n G L ,D i r e c t X ,V R M L 等)的开发,应用具有三维可视化功能的软件(A R C /I N F O 等地理信息系统软件). 3D M A X 等主要侧重于三维地物实体造型及三维动画的显示及浏览.O p e n G L 等适合于空间信息的三维构建、操作、分析和模拟 [2-3] .A R C / I N F O 等主要G I S 软件中的三维功能主要是针对地形的三维可视化及其三维分析[4] . 笔者是运用A r c G I S 9.0中的3D 扩展模块,在东平湖数字高程模型(D E M )的基础上,在A r c S -c e n e 中实现了东平湖各个时刻洪水淹没演进过程和周边场景的动态模拟. 1 东平湖三维可视化 1.1 构建东平湖D E M 笔者使用A r c S c e n e 中3DA n a l y s t 生成东平湖T I N 和G r i d . 1.1.1 T I N 的构建 (1)点击3D A n a l y s t ※C r e a t e /M o d i f y T I N ※ C r e a t e T I NF r o mF e a t u r e s ; (2)在“C r e a t e T I NF r o m F e a t u r e s ”对话框中点击“b r o w s e (浏览)”按钮加载等高线层、高程点层、湖泊层和边界层,分别设置所选择图层的H e i g h t s o u r c e 、T r i a n g u l a t ea s 、T a gv a l u ef i e l d ,在O u t p u t T I N 中选择所创建T I N 的存放路径;(3)点击O K 即生成T I N .1.1.2 T I N 转化为G r i d (1)点击3DA n a l y s t ※C o n v e r t ※T I Nt o R a s -t e r ; (2)在C o n v e r t T I Nt o R a s t e r 对话框I n p u t T I N 中输入T I N ,然后在O u t p u t r a s t e r 中选择保存路径并命名,点击O K 即生成G r i d ,如图1所示. 图1 东平湖G r i d F i g .1 G r i do f D o n g p i n g l a k e 1.2 生成三维可视化东平湖 利用A r c G I S 的三维扩展模块,即在A r c S c e n e
基于GIS的洪水淹没范围模拟_孙阿丽
第30卷第2期2009年4月 华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 J o u r n a l o f N o r t h C h i n a I n s t i t u t e o f Wa t e r C o n s e r v a n c y a n dH y d r o e l e c t r i c P o w e r V o l .30N o .2A p r .2009 收稿日期:2009-01-14 基金项目:国家自然科学重点基金项目(40730526);国家自然科学面上基金项目(40571006);上海市重大科技攻关项目 (05D Z 12007). 作者简介:孙阿丽(1985—),女,河南周口人,在读硕士研究生,主要从事环境科学与自然灾害方面的研究. 文章编号:1002-5634(2009)02-0009-03 基于G I S 的洪水淹没范围模拟 孙阿丽,徐林山,石 勇,石 纯 (华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室,上海200062) 摘 要:洪水淹没范围的确定是洪灾损失评估的核心环节,洪灾损失评估是防洪减灾领域的一项基础工作.在给定水位条件下,运用G I S 和丹江口库区的相关图形数据平面模拟了大坝加高洪水淹没范围,并对其采用“无源淹没分析”方法进行统计计算,及时、准确、系统地掌握了洪水淹没信息,为洪水风险图制作、快速评估洪灾损失和防洪决策提供科学依据.关键词:淹没范围;G I S ;丹江口大坝 中图分类号:T V 222;X 45 文献标识码:A 我国地域辽阔,自然地理条件复杂,洪水灾害频 繁发生,大约2/3的国土面积有着不同类型和不同危害程度的洪水灾害.每年因洪水灾害造成的经济损失约占全部自然灾害损失的60%以上,其直接经济损失达百亿元,严重影响了我国国民经济的发展和人民生命财产的安全 [1] .仅仅利用工程措施并不 能完全抵御洪水,非工程措施也是防洪减灾的有效方法之一.R S 和G I S 的结合使非工程防洪措施的实施成为可能,它能快速、准确、科学地预测和模拟显示洪水淹没范围,使防洪工程发挥效益,并以非工程措施来减轻洪水危害,对防洪减灾和洪灾评估等具有重要意义.以数字高程模型D E M 为基础,运用G I S 的空间分析功能,根据水库调度的出库洪水过程,配合数字化地图,利用淹没范围模拟算法统计计算丹江口库区大坝加高后洪水淹没面积,为后续进行的洪水灾害损失评估提供重要的实时数据信息 [2] . 1 研究区概况 丹江口库区是南水北调中线工程的水源地,地处我国南北过渡、东西交替的秦巴山区,属亚热带季风气候区,四季分明,立体气候明显.其水利枢纽位 于汉江干流上,控制流域面积9.52万k m 2 .该工程于1958年动工兴建,分2期完成.初期工程正常蓄水位157m ,相应总库容量174.5亿m 3 ,主要任务是防洪与发电,已于1974年竣工,淹没处理面积813k m 2[3] .后期工程正在建设中,正常蓄水位 170m ,总库容量290.5亿m 3 ,主要任务是防洪与引水,大坝加高后,坝顶高程由162.0m 升到176.6m ,正常蓄水位由157.0m 上升到170.0m [4] .湖北省十堰市、丹江口市、郧县、郧西县以及河南省淅川县5个县(市、区)被纳入丹江口水库淹没区 [5].以河 南淅川县为研究对象进行淹没分析.淅川县位于河南西南边陲,豫鄂陕三省结合部,集山区、库区、边缘区于一体,是丹江口水库水利枢纽工程主要淹没县 移民安置县,全县总面积2801.4k m 2 ,其中耕地466.9k m 2 ,水域400.2k m 2 ,荒山1934.3k m 2 . 2 模拟分析 2.1 数据来源 原始数据主要包括两部分:①水库大坝加高工程的相关数据;②库区的基础地理数据和专题数据(比例尺为1∶500000),如遥感影像、地形图、行政区划图、土地利用图等各类空间数据.