基于GIS的东南沿海中小流域洪灾风险分析研究——以奉化江流域为例

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就灾害发生的时空范围、时空强度以及对人类生存与发展的威胁程度而言,洪水灾害居各种自然灾害之首。中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发展与稳定。 我国东南沿海多为独流入海中小流域。流域面积小,调蓄能力差,随着近年来经济的快速增长和城市化过程,人口迅速增加,工业城镇规模不断扩大,资产密度增加,使得同等淹没条件下,水灾损失增加。东南沿海中小流域洪灾损失数据表明.中小流域防汛同样需要重视。中小流域的洪灾研究不仅仅可以弥补中小流域洪灾的研究不足,更是能够对大江大河防汛工作起到完善的作用。 本文以奉化江流域为例,首先对流域洪水成因与发生规律进行研究,对该区洪水特性进行分析研究.并以洪水灾害风险分析系统理论为基础,开展了对于奉化江流域洪灾风险因素因子识别分析,GIS支持下的洪水风险图编制研究与应用,基于DEM的洪水淹没模拟和灾情评估模型、奉化江流域洪灾风险区划分析这四项研究工作。最后,根据该流域防汛工作的实际需要,集成开发了基于GIS的中小流域洪灾风险管理系统。其主要研究成果有: 以奉化江流域为例,对其洪水特性进行了详细的分析,并分析了水利工程和城镇化等这些人类活动给流域洪水特性带来的新的影响。然后通过对洪灾系统及其特性的分析,对奉化江流域洪灾进行了风险识别,分析了反映奉化江流域暴雨洪水致灾因子和孕灾环境特性的洪水自然特征以及反映承灾体状况的洪水灾害社会特征.描述了本流域洪灾风险研究中选择的一些孕灾环境、致灾因子、承灾体因子指标,在此基础上进行了基于GIS的风险图编制、洪灾损失评估以及洪灾风险区划研究中建立相应的指标体系打下了良好的基础。 在GIS、水文数据库和社会经济数据库系统的支持下.开展了基于GIS的研究区不同频率洪水分析.结合实地调查分析,编制了实验区内各个单元不同等级的洪水风险图,并以此为基础,以9711洪水为模拟实例,开展了基于洪水淹没模拟的实时洪水风险图制作研究,很好的弥补了普通洪水风险图的应用局限性,从而为奉化江流域的灾情评估以及防洪减灾辅助决策提供了有力的支持。 以奉化江流域平原区为研究区.在DEM的支持下,根据二维非稳定流模型模拟计算出平原区可能的淹没流量与水深(可以是实测或给定预测水位值),采用分区平面模拟方法模拟确定洪水的淹没范围。然后在确定洪水淹没范围的条件下.根据基于GIS的洪灾损失评估的流程,结合社会经济数据库可以快速的计算统计可能的洪灾损失情况。根据本文提出的淹没区计算模型和方法,能够比较快速、准确地计算出淹没范围和水深分布,为洪涝灾害的客观、准确评估和预测分析提供了重要的基础和依据。 在奉化江流域洪灾风险识别的基础上选择以地形、降雨、径流等9个因子作为洪灾风险区划因子,对各项因素因子属性指标数据进行属性数据指标—因素因子影响度作用分值的指标值无量纲处理转换,在GIS的支持下生成共计9个单因子影响度作用分值图.采用“自下而上”的方法将各因素因子进行加权叠加得到综合作用分,并根据不同的权重组合以及分值的出现频率直方图寻找突变点得到洪水危险性区划、易损性区划和洪灾风险区划3幅成果图.并根据3幅成果图上风险区划的分布状况,分析评价奉化江流域洪灾风险区划各级别空间分布,并对奉化江流域各风险等级洪灾风险进行了详细的成因分析,为中小流域洪灾风险区划研究提供了经验模式,具有较强的实际意义。 以地理信息系统为支持,开展了我国东南沿海小流域洪灾风险管理系统的集成开发研究,该研究将洪灾风险区划、洪水风险图编制与管理、洪水灾情评估以及基础信息数据库等多个子系统模块集成于洪灾风险管理系统,实现了水工信息等基础信息的管理查询、洪灾风险区划研究、洪水风险图的编制应用和灾情评估等非工程措施的应用,有力地提高了流域防洪减灾水平,效益显著,应用价值大。
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