基于GIS的城市暴雨积水模拟预测方法及应用研究

论文摘要

由于全球气候恶化,城市台风、暴雨等自然灾害频繁增加,城市防洪减灾日益成为关系人民生命财产安全和实施可持续发展的重要问题,随着城市化进程的加快,这种问题日益突出。国内外大中城市由暴雨积水引起的洪水灾害事件频发,使得城市洪水问题成为全世界关注的问题。因此,对城市暴雨积水问题进行研究,提高城市暴雨积水的预测预警能力,为决策者制定防灾减灾措施提供理论依据显得尤为重要。本文在引进美国城市雨洪管理模型SWMM的基础上,利用GIS技术对城市暴雨积水模拟与预测的方法及应用做了研究。首先综述了国内外在城市暴雨积水预测方面所做的相关工作,系统地阐述了GIS及SWMM在预测过程的应用情况。其次介绍了SWMM的相关情况,包括模型的分类、基本理论、数据需求及优势等。接着阐述了城市暴雨积水预测方法,提出了SWMM与GIS集成的框架,并提出了一种新的自动划分子流域的方法,探讨了利用OSGGIS通过读取SWMM模拟结果,结合地形数据、地物数据等生成三维地形及地物,配合以真实的三维场景从而实现地面水淹过程三维动态仿真的过程。最后在城市暴雨积水预测的理论和方法基础上,针对SZ市进行了实际应用。研究结果表明,GIS与SWMM的集成可大大提高计算的效率和计算结果的精度,而实现地面水淹过程的三维动态仿真提供了更为直观和有效的预测手段,可以提高快速反应和应急指挥能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.1.1 国内外水灾害防灾减灾领域的相关工作
• 1.1.2 城市排水管网模拟技术发展
• 1.1.3 GIS在城市暴雨积水预测中的应用
• 1.2 课题的研究意义
• 1.3 课题的研究目的
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 水文模型
• 2.1 水文模型简介
• 2.2 水文模型分类
• 2.3 水文模型理论
• 2.3.1 地面流域概化
• 2.3.2 地面流域产流
• 2.3.3 坡面流域汇流
• 2.3.4 排水管网汇流
• 2.4 SWMM
• 2.4.1 基本介绍
• 2.4.2 数据需求
• 2.4.3 模型函数
• 2.4.4 模型优势
• 2.5 本章小结
• 第三章 城市暴雨积水模拟预测
• 3.1 SWMM与GIS集成
• 3.1.1 集成的框架
• 3.1.2 集成的优势
• 3.2 SWMM模拟预测
• 3.2.1 子流域划分
• 3.2.2 参数设置
• 3.2.3 模型文件
• 3.2.4 结果表达
• 3.3 洪水演进三维动态仿真
• 3.3.1 OSGGIS基本介绍
• 3.3.2 OSGGIS预测方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 案例分析
• 4.1 研究区概况
• 4.1.1 地理概况
• 4.1.2 水文概况
• 4.2 模型数据生成
• 4.2.1 子流域划分
• 4.2.2 子流域数据
• 4.2.3 管网数据
• 4.2.4 节点数据
• 4.2.5 雨量数据
• 4.2.6 模型参数
• 4.3 SWMM模拟计算
• 4.4 三维动态仿真
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果