基于GIS的水库震害评估应用研究 ——以黄河上游水库群为例

论文摘要

本研究课题源自国家科技部公益项目——黄河上游水库群强震灾害链预测研究（批准号8-44）。研究在GIS技术支持下，利用建立的混凝土大坝震害评估模型，对黄河上游的混凝土大坝进行震害评估分析；利用相关水利模型，对黄河上游重要城镇进行灾害评估；并根据数字高程模型，圈定出洪水淹没范围以及模拟洪水发展过程，预报洪水起涨的时间和水位，结合数据库中淹没区的基础地理数据，对灾区受灾程度及损失快速做出评估，整个过程集合成一个系统，建立实用性强、可视化程度高的水库震害评估系统，为开展由地震导致的水库险情预估提供了基础平台，具有较强的实际应用和推广价值。论文首先对水库震害评估方法进行了系统的研究。接着分析和设计了相关的应用分析模型，包括混凝土大坝震害评估模型、黄河上游重要城镇评估模型和GIS淹没分析模型，并重点阐述了建立这些模型的理论基础。其次对系统进行总体分析和功能设计，选择了系统开发方式。然后采用空间数据模型对系统空间数据进行统一管理，探讨了数据处理的原则和方法，并在此基础上构建了水库震害数据库。最后以黄河上游流域为例，构建起一套较为完善的水库震害评估系统，并对系统进行了验证，研究结果初步表明该系统具有较好的可行性和实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 选题依据
• 1.2 课题研究现状
• 1.2.1 混凝土大坝震害评估的研究现状
• 1.2.2 GIS 在洪水灾害中的应用现状
• 1.2.3 洪水淹没方法的研究现状
• 1.3 本文的研究目的和内容
• 1.3.1 研究目的和意义
• 1.3.2 研究的内容
• 1.4 论文结构
• 第二章 水库震害评估方法及相关理论
• 2.1 土坝震害评估方法概述
• 2.1.1 多元线性回归方法介绍
• 2.1.2 经验统计回归模型
• 2.1.3 本文采用的方法介绍
• 2.2 溃坝水力计算相关理论
• 2.2.1 溃坝数学模型研究概述
• 2.2.2 按大坝瞬时部分溃决形式计算水坝处的最大流量
• 2.2.3 计算溃坝下游流量的经验公式——李斯特万公式
• 2.2.4 坝下游某处流速公式——谢才-曼宁公式
• 2.2.5 黄河水利委员会提供的下游某处洪水起涨时间计算公式
• 2.3 溃水淹没相关理论
• 2.3.1 数字高程模型数据结构的选择
• 2.3.2 洪水淹没的两种类型
• 2.3.3 有源淹没分析算法
• 2.3.4 生成洪水淹没范围线算法
• 第三章 应用模型的关键技术研究
• 3.1 混凝土大坝震害评估模型
• 3.1.1 混凝土大坝主要震害现象
• 3.1.2 混凝土大坝震害评估模型
• 3.1.3 汶川地震混凝土坝震害实例分析
• 3.2 黄河上游重要城镇评估模型
• 3.2.1 评价分析的整体思路
• 3.2.2 评价分析过程结构框架图
• 3.2.3 黄河上游重要城镇评估模型实例分析——以贵德县为例
• 3.3 GIS 淹没分析模型
• 3.3.1 基于 DEM 的淹没分析思想
• 3.3.2 连通性分析
• 3.3.3 给定洪水水位（H）条件下的淹没范围计算
• 第四章 系统实现与结果分析
• 4.1 系统设计与实现
• 4.1.1 系统概要设计
• 4.1.2 数据库设计
• 4.1.3 数据处理
• 4.2 重点模块展示及结果分析
• 4.2.1 大坝震害评估模块
• 4.2.2 溃坝淹没分析模块
• 4.2.3 三维动态仿真模拟模块
• 4.2.4 重要城镇评估模块
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 附录 1
• 附录 2
• 附录 3