【摘要】：我國屬于世界上受洪水災害威脅最大的國家之一,廣西博白地區(qū)尤為嚴重,常常遭受洪水威脅。洪水災害一旦發(fā)生,將會造成巨大經(jīng)濟損失與人口傷亡。因此,在洪災到來之前,通過技術手段對洪水進行預報,從而劃定淹沒區(qū)范圍,預計淹沒情況,能夠預估可能造成的經(jīng)濟損失,預計可能造成的受災人口數(shù)目,圈定受洪水影響的重點地區(qū)(如工業(yè)基地、交通樞紐、軍事重地等)為政府決策提供相關依據(jù)。綠珠江屬于南流江一級支流,河流走向從北到南,于博白縣城中心匯入南流江,綠珠江下游即為博白縣城,人口眾多,擁有眾多工業(yè)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設施,如果發(fā)生稀遇洪水,下游的博白鎮(zhèn)將受到極大威脅,因此,對于綠珠江稀遇洪水的過程模擬具有相當重要的意義與實際應用價值。而GIS技術的發(fā)展,為洪水災害的模擬研究提供了可能。通過文獻閱讀與資料查閱相關研究,當前對洪水的模擬研究缺少洪水的預測性且模型多將水體視為靜態(tài)導致精度有限。因此本研究制訂了通過數(shù)字地形模型建立貼合真實地形的模型,再根據(jù)水文和水文工程學的洪水計算方法體現(xiàn)預測性,耦合符合水力學原理的模型保證模擬精度結合GIS技術進行洪水演進模擬研究,研究包含如下工作:1、從模型原理出發(fā),針對洪水模擬的原理來源和發(fā)展進行了總結,考慮到準確性與科學性選擇基于水力學的HEC-RAS模型和地理信息系統(tǒng)技術相結合的數(shù)值模擬方法作為本研究的方法。2、針對研究所使用的模型,說明HEC-RAS模型下一維恒定流與二維非恒定流計算的原理。3、通過實驗發(fā)現(xiàn)常用DEM建立河道模型時剖出河槽形態(tài)效果不佳,為解決該問題,建立真實可靠的綠珠江流域地形模型,利用資源三號測立體像對提取了綠珠江流域DEM數(shù)據(jù)并結合AW3D30 DSM數(shù)據(jù)剖取綠珠江河道,提高了模型剖取河槽形態(tài)的精度。4、運用Arcgis水文提取工具提取了綠珠江河網(wǎng)、流域面積等流域信息作為HEC-RAS模型幾何資料和洪水計算的基礎數(shù)據(jù)。并通過Python語言編寫制作了一鍵提取河流比降工具,簡化了基于DEM數(shù)據(jù)的河流比降提取操作,并提取綠珠江河流比降。5、為模擬使用的洪水數(shù)據(jù)科學可靠,搜集了廣西博白綠珠江區(qū)域水文資料,使用流量數(shù)據(jù)和暴雨資料兩種方法結合流域信息設計并計算了綠珠江50年一遇、100年一遇、1000年一遇三個頻率下洪水過程線,確保了洪水數(shù)值的準確性與模擬的實用性。6、利用土地利用類型,遙感影像,和地形數(shù)據(jù)建立了綠珠江一維恒定流與二維非恒定流模型并分別進行了洪水模擬,得到綠珠江相應頻率下的淹沒范圍圖和流速分布圖。7、對綠珠江流域的洪水模擬結果進行分析與探討,從全局對本文所進行的研究和工作進行了總結與展望。本文利用地理信息技術,結合HEC-RAS水力計算模型,HEC-geo RAS軟件,模擬了一維恒定流條件下綠珠江流域五十年一遇、百年一遇、千年一遇下的洪水淹沒情況。二維非恒定流條件下千年一遇洪水演進過程。本文相較其他同類研究進行了三點改進:首先,河道模型的創(chuàng)建基于多源地形數(shù)據(jù),其中通過立體像對提取了現(xiàn)勢性較高的綠珠江流域DEM,地形精度優(yōu)于常見模型;第二,洪水過程的流量資料通過水文工程學理論計算獲得,具備科學性和預測性,保證了模擬的指導意義與決策依據(jù);最后,洪水模擬模型基于水力學原理,保證了演算的高精度。通過模型運算表明:千年一遇水深最高值達24.18米、最高流速7.74m/s,百年一遇最大水深為23.49米、最高流速7.3m/s,五十年一遇最大水深23.23米、最高流速7.1m/s,三個頻率均對沿岸村落造成不同程度洪水威脅,流域中下游尤為嚴重。二維非恒定流結果表明千年一遇洪水進程呈現(xiàn)先慢后快的特點,主流與支流洪水匯合后,洪水逐漸發(fā)散后,在即將流出綠珠江處重新匯聚,此時流速達到整個洪水過程的峰值,最后沖出匯口,擴散淹沒沿岸居民點與博白縣諸多村落,對下游形成較大洪水威脅,在第17小時后洪水開始消退。通過本文的工作與研究,表明運用GIS技術結合HEC-RAS模型對洪水過程進行模擬可行,結果可為河道治理,洪水預警,災情估計,針對性布置防洪措施,制定人員撤離方案提供參考。
【學位授予單位】：廣西師范學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV122;P208
【圖文】：

圖 2-1 研究區(qū)范圍示意圖自治區(qū)東南部沿海的南流江流域是北部灣經(jīng)濟區(qū)的一沿海諸江河之中獨流入海的最大河流，其河流源頭始，一路朝西南向依次流經(jīng)玉林市、博白縣城、浦北縣鄉(xiāng)入海口出匯入北部灣。對于北部灣地區(qū)經(jīng)濟、政治。江右岸的一條較大的一級支流，流域位于東經(jīng) 109°4，屬于南流江的一級支流，是南流江流域內(nèi)的主要支上游部分，綠珠江發(fā)源于浦北、博白、福綿三縣交界藍沖屯西北 2 公里處[27]，河源高程約 643.7m。自北村鎮(zhèn)流至離博白縣城西南方于大概四千米處匯入南流廣西六萬大山，下臨博白盆地，主流貫穿雙鳳鎮(zhèn)、浪部分總長約 45 千米，集雨面積經(jīng)過測算約為 345.39 ，主流多年平均流量達到每秒 11.4 立方米，年均徑流

來源于中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心提供的 2遙感解譯數(shù)據(jù)產(chǎn)品，覆蓋范圍為廣西博白綠珠江流域范圍。壯族自治區(qū)矢量圖。來源于課題組。村級政區(qū)圖。數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)絡。江流域居民、耕地分布數(shù)據(jù)。通過 GoogleEarth 底圖矢量化而理鑲嵌上互相相鄰的多景影像拼接成一個大范圍的目標數(shù)據(jù)稱之為影域范圍包含 4 景相鄰影像，且分幅存儲，所以需要對下載的 4 ，以獲得整個南流江流域的 AW3D30 數(shù)據(jù)。柵格數(shù)據(jù)的鑲嵌用中的數(shù)據(jù)管理工具→柵格→柵格數(shù)據(jù)集→鑲嵌至新柵格。因提取，若鑲嵌時取整，會對數(shù)據(jù)值進行四舍五入操作，會導致，而水文分析是基于 D8 單流向算法進行，即使小數(shù)點后的數(shù)值以改變流向，因此，在鑲嵌至新柵格步驟中輸出數(shù)據(jù)類型選擇伏特征。

圖 3-2 數(shù)據(jù)裁剪建模，精確提取出研究流域的流域信息是必要的前提展進步、地理信息系統(tǒng)技術的快速發(fā)展以及各種精度快捷，運用地理信息系統(tǒng)技術從地形數(shù)據(jù)中獲取江河邊界條件等等地形地貌特征受到了廣泛的關注，目前研究的重點。分析行設計洪水計算，需要獲取研究河段坡降、河長、流來提取算法的優(yōu)化和修正，利用Arcgis平臺和數(shù)字地地貌地形特征的數(shù)字地形模型中對流域信息進行提取礎數(shù)據(jù)為無凹陷的地形柵格數(shù)據(jù)。

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本文編號：2779625