本文關鍵詞：基于空間信息多級網格的城市雨洪計算模型與方法研究

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【摘要】：隨著城市化進程的加快,城市面積急劇膨脹,使得中心城區(qū)及周邊的自然、文化和生態(tài)系統都發(fā)生了顯著的改變,同時也對城市流域的水文過程造成了很大的影響。水文過程的變化使城市暴雨災害帶來的威脅越來越大,由城市內澇導致的交通、電力、生產以及人民生命財產損失也越來越嚴重。城市雨洪計算模型是描述城市雨洪水文過程、分析雨洪形成機理、評估雨洪災害損失的重要手段,能夠為城市排水工程規(guī)劃和設計提供數據支持,現實意義重大。 近年來,國內外學者已經提出了一系列的城市雨洪計算模型,并不斷從水文學的角度改進現有模型的原理與算法,使其更加適應特定城市流域的特征。目前,城市雨洪計算方法和理論體系已比較成熟,但從實際應用效果來看仍存在一些問題。比如,產匯流模擬計算單元的劃分缺乏合理性,各類模型參數的采集和率定方法沒有很好的結合城市流域水文信息的空間異構性特點；積水模擬的計算方法代表性不足,難以反映城市暴雨積水過程的特征；在基礎水文資料相對匱乏的地區(qū),現有的雨洪計算模型缺少有效的建模手段。 本文將空間信息多級網格技術與城市雨洪計算模型進行深度交叉和耦合,提出了基于雨水多級網格的城市雨洪計算模型與方法。該方法利用空間信息多級網格技術在流域水文信息時空分析、資源整合和充分利用方面的優(yōu)勢,旨在解決目前城市雨洪計算模型中存在的問題,同時擴展空間信息多級網格思想在城市災害防治研究中的應用范圍。應用結果表明,該方法能夠優(yōu)化現有雨洪計算模型的應用效果,并對空間信息多級網格技術在小尺度空間范圍內的專題型應用研究進行了補充,具有良好的理論創(chuàng)新和集成創(chuàng)新價值。本文主要研究內容及特色和創(chuàng)新如下： (1)面向城市雨洪計算的專題型雨水多級網格的提出和構建：根據城市流域匯流過程的特征,提出了面向城市雨洪計算的專題空間信息多級網格——雨水多級網格,并作為城市雨洪模型的計算單元。本文明確了雨水多級網格的理論框架與核心內容,設計了多級網格體系的構建方法和編碼方案,確立了各級網格的數據模型和存儲結構,實現了以城市流域多層次產匯流過程為基礎的流域多級剖分,解決了目前城市雨洪模型中計算單元劃分缺乏科學依據的缺陷。為城市流域水文信息采集與利用以及城市雨洪計算模型的構建提供了有力支撐。 (2)基于雨水多級網格的城市產匯流計算改進SWMM模型和方法：利用雨水多級網格在流域特征表達與水文信息利用等方面的優(yōu)勢,以網格為載體采集和管理城市流域多源異質異構信息,并作為計算單元與SWMM模型進行深度耦合,改進了以SWMM模型為代表的城市產匯流計算模型對水文資料組織方法落后、利用率低、模型參數采集和率定沒有合理的標準等問題,提出了基于雨水多級網格的產匯流計算改進SWMM模型及構建方法,實現了流域各類水文信息空間分布式、圖屬一體化的綜合管理和高效利用。 (3)基于雨水多級網格的城市暴雨積水“圖椎體”計算模型：根據城市暴雨積水淹沒與產匯流過程的相關性,結合雨水多級網格與城市產匯流特征的密切聯系,提出了依托于雨水多級網格的城市暴雨積水“圓錐體”計算模型。該模型將城市雨水二級、三級網格與暴雨積水計算原理耦合,全面反映了城市流域積水過程的特點。利用空間信息技術解決了傳統淹沒算法在城市流域適應性差,地形數據精度要求高,計算效率低下等問題,為城市暴雨積水淹沒過程提供了高效率、低要求的模擬方法。 (4)基于雨水多級網格的城市雨洪計算應用研究：選取了某城市流域作為試驗區(qū)對城市雨水多級網格進行了實際應用,在流域水文實測資料相對不足的條件下,利用3S技術結合網格空間分布信息獲取了流域各類參數,并以之為基礎完成了試驗區(qū)產匯流與積水計算模型的構建和應用,通過對試驗區(qū)雨洪過程模擬結果的分析與對比,證明了雨水多級網格能夠使城市雨洪模型更具代表性,構建方法更具合理性,在不同流域中更具適應性。 城市雨水多級網格作為空間信息多級網格思想在城市雨洪計算中的專題應用和擴展研究,體現了空間信息技術和城市流域水文模擬之間的多學科交叉,為城市雨洪計算模型提供了全新的改進思路,使模型計算結果在城市洪澇災害應急決策和標準制定過程中更具參考價值。
【關鍵詞】：空間信息多級網格 城市雨洪 雨水多級網格 改進SWMM模型 暴雨積水“圓錐體”模型 地理信息系統 遙感技術
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P426.616;TU992.02
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 研究背景和意義11-13
• 1.2 國內外研究現狀13-17
• 1.3 存在的問題和難點17-19
• 1.4 本文的研究思路及章節(jié)安排19-22
• 2 城市雨水多級網格基礎理論及構建方法22-53
• 2.1 城市雨洪計算單元構建方法概述22-30
• 2.2 城市雨水多級網格基礎理論30-33
• 2.3 城市雨水多級網格構建方法33-51
• 2.4 城市雨水多級網格的作用和意義51-52
• 2.5 本章小結52-53
• 3 基于雨水多級網格的城市產匯流計算模型與方法53-79
• 3.1 SWMM模型概述53-55
• 3.2 SWMM模型產匯流計算原理55-62
• 3.3 SWMM模型產匯流計算存在的不足62-63
• 3.4 基于雨水多級網格的改進SWMM模型63-78
• 3.5 本章小結78-79
• 4 基于雨水多級網格的城市暴雨積水淹沒計算模型與方法79-106
• 4.1 暴雨積水淹沒計算概述79-83
• 4.2 城市暴雨積水形成機理與特點83-85
• 4.3 基于雨水多級網格的城市暴雨積水“圓錐體”計算模型85-102
• 4.4 基于雨水多級網格的城市暴雨積水淹沒計算方法102-104
• 4.5 城市暴雨積水“圓錐體”計算模型的優(yōu)勢與特點104-105
• 4.6 本章小結105-106
• 5 應用實例研究106-151
• 5.1 試驗區(qū)概況106-107
• 5.2 應用環(huán)境和平臺107-108
• 5.3 試驗區(qū)雨水多級網格的構建108-122
• 5.4 基于雨水多級網格的試驗區(qū)產匯流計算122-136
• 5.5 基于雨水多級網格的試驗區(qū)積水淹沒計算136-143
• 5.6 結果對比與分析143-150
• 5.7 本章小結150-151
• 6 總結與展望151-156
• 6.1 論文總結151-152
• 6.2 本文的特色與創(chuàng)新152-154
• 6.3 存在的主要問題及展望154-156
• 致謝156-157
• 參考文獻157-165
• 附錄1 攻讀博士學位期間發(fā)表/獲得的論文及專利165-166
• 附錄2 攻讀博士學位期間參與及完成的科研項目166

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中國期刊全文數據庫 前10條

1 羅紅梅;車伍;李俊奇;汪宏玲;孟光輝;何建平;;雨水花園在雨洪控制與利用中的應用[J];中國給水排水;2008年06期

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4 蔡q，

本文編號：621037