哈尔滨城市洪水仿真与洪灾评估研究

摘要

哈尔滨城市洪水仿真和洪灾评估是哈尔滨城市防洪系统的重要组成部分,是哈尔滨城市防洪的重要非工程措施,是哈尔滨城市防洪辅助决策系统研发的关键.哈尔滨城市洪水仿真和洪灾评估研究根据哈尔滨市地域和水环境特点、城市和经济社会布局及防洪工作的需求,利用现代信息技术,在将城市防洪工作所需的水文信息、气象信息、防洪工程信息、经济社会信息、洪涝灾害信息、抢险救灾信息和地理信息进行全面整合和综合处理的基础上,建立适合哈尔滨特点的城市洪水仿真模型和城市洪灾评估模型;应用此模型,实现洪水过程的数值模拟和受灾全过程的灾情评估;仿真和评估的结果,从技术上对城市洪水管理和城市防洪指挥决策提供有力支持.本文建立了包含地理信息的哈尔滨城市防洪综合数据库,并在其支持下对城市防洪直接相关的城市洪水和城市洪灾进行定量研究.为了定量地分析洪水,描述洪水淹没时空分布的运动状态,本文采用二维浅水数值模型,建立了城市洪水仿真模型.在哈尔滨城市防洪范围内确定并剖分了模型计算域,生成了以网格空间信息、网格结构信息和网格参数信息表示的模型参数,确定了包括初始条件、边界条件和控制条件的仿真输入、以洪水流态和流势表示的仿真输出,并对模型进行了验证.为了定量地分析洪灾,描述洪灾时空分布的运动状态,本文按照经济社会数据空间展布思想建立了城市洪灾评估模型.在分析哈尔滨城市防洪范围的经济社会情况和历次洪灾损失情况的基础上,建立了空间展布经济社会数据库与洪灾损失率表和折算系数表作为模型参数,并确定了包括淹没范围和淹没历程的评估输入、以洪灾评估结果表示的评估输出.进一步在所确定的数据库和地理信息系统的支持下,以网络为硬件基础,应用Web和WebGIS技术,按照B/S结构实现了城市洪水仿真和城市洪灾评估.本研究及其成果体现了以洪水管理为核心的新的治水思想,为洪水管理提供了信息平台,更为新思想下城市防洪这个多目标复杂系统的决策提供了有力支持.研究在洪水管理思想的指导下,使城市防洪指挥在由定性决策向定量决策、由间接决策向直接决策的发展方面进行了探索性的实践并取得了一定的成果.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪 论

1.1课题背景

1.2哈尔滨城市防洪系统及其现状

1.3相关研究的进展

1.4本文的研究内容

第2章洪水仿真和洪灾评估综合数据库的建立

2.1建立综合数据库的基本思路

2.2数据管理工具的选择

2.2.1数据库管理系统的选择

2.2.2地理信息系统的选择

2.3综合数据库的建立

2.3.1综合数据库的总体结构

2.3.2现有数据资源的整合

2.3.3防洪工程基础数据库的建立

2.3.4城市防洪专用数据库的建立

2.3.5经济社会和洪灾评估数据库的建立

2.3.6地理信息数据库的建立

2.4本章小结

第3章哈尔滨城市洪水仿真的设计

3.1设计的基本思路和流程

3.2城市洪水仿真模型

3.2.1二维浅水微分方程

3.2.2模型的数值解法

3.3城市洪水仿真模型参数的确定

3.3.1模型计算域的确定

3.3.2模型计算网格的设计和生成

3.3.3计算网格拓扑关系的设计和生成

3.3.4网格参数的计算和获取

3.4城市洪水仿真的输入输出组织与处理

3.4.1初始条件

3.4.2边界条件

3.4.3控制条件

3.4.4数据输出

3.5模型验证

3.6本章小结

第4章哈尔滨城市洪灾评估的设计

4.1设计的基本思路和流程

4.2城市洪灾评估模型

4.2.1评估计算过程

4.2.2基于空间展布技术洪灾评估模型的建立

4.3城市洪灾评估模型参数的确定

4.3.1基于空间展布法的经济社会数据库的建立

4.3.2洪灾损失率及相关折算系数的确定

4.4城市洪灾评估的输入输出组织与处理

4.4.1评估范围的设定

4.4.2淹没历程的设定和处理

4.4.3数据输出

4.5本章小结

第5章哈尔滨城市洪水仿真和洪灾评估的实现

5.1实现的基本思路

5.2城市洪水仿真的实现

5.2.1城市洪水仿真的实现过程

5.2.2模型的图形化输入

5.2.3模型的图形化输出

5.3城市洪灾评估的实现

5.3.1城市洪灾评估的实现过程

5.3.2模型的图形化输入和输出

5.4应用算例

5.5本章小结

结 论

参考文献

附 录

攻读工程硕士学位期间所发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢

个人简历