GIS支持下中小流域洪水风险图系统研究

中国东南沿海中小流域经济发达,洪水灾害频繁发生,防洪减灾研究十分重要。洪水风险图综合自然、社会经济和洪水灾害等多种信息,在防洪减灾中可发挥重要参考作用。以中国东南沿海甬江流域为例,开展以地理信息系统为支持的洪水风险图信息系统研究,借助历史洪水数据库和社会经济数据库,结合流域空间信息动态分析,探讨流域洪水风险图快速编制的方法和途径。该研究为洪水风险图动态更新创造了条件,提高洪水风险图的准确性,为中小流域防洪减灾快速决策提供有力支持。     

基于GIS的复杂地形洪水淹没区计算方法

利用GIS技术计算洪水淹没区范围一直是灾害评估研究中的一个热点问题。通过给出两种情形下基于种子蔓延算法的淹没区计算方法，即有源 淹没和无源淹没。淹没区计算精度主要取决于空间数据精度的优劣；种子蔓延算法及探测分辨率决定了整个模型的效率。文中最后给出了该模型在“水利综合管理信息系统”中得到验证和实现的实例。     

城市山洪灾害风险评价——以云南省文山县城为例

山洪灾害风险评价对于减灾防灾决策和管理非常重要。本文介绍基于遥感和GIS方法的应用,探讨一种快速、简便而且较为准确的城市山洪灾害风险评价方法。以发生于1998年7月26日文山城20年一遇山洪灾害为实例,将GIS的数字高程模型与实测的山洪水位和洪峰流量结合进行淹没分析,研究表明采用该方法可以模拟准确山洪泛滥范围,并计算淹没水深分布。根据不同水深指标,应用GIS工具完成了山洪灾害危险分区。本研究利用高分辨率遥感影像提供承灾体类型的可靠和准确数据用于易损性分析和期望损失评估的价值计算。根据典型区财产损失的抽样调查,建立了不同承灾体类型与水深的关系,并确定其损失率;应用GIS空间数据处理和分析的集成方法完成了复杂的损失评估。在此基础上,按期望损失程度进行分区划分而完成山洪风险评价。研究结果表明基于GIS和RS方法进行山洪风险评价效果良好,值得推广应用于其他洪水泛滥区。     

自然灾害的灰色关联灾情评估模型及应用研究

关联度是事物之间、因素之间关联性的量度。本文基于计算自然灾害损失评价指标的参考序列U0和其比较序列Ui之间的关联度这一思路,建立灰色关联灾情评估模型,并以新疆“96.7”洪水灾害灾情评估为例进行实例分析,计算得出了新疆“96.7”洪水灾害中部分地州市灾害等级的归属及其等级序列。结果表明：应用灰色关联灾情评估模型进行自然灾害灾度等级划分,既避免了人为的主观任意性,又能够很好地与实际相吻和。因而,灰色关联灾情评估模型是一种科学、实用的灾度评价方法。     

基于ArcGIS的渭河下游洪水淹没面积的计算

计算洪水淹没面积一直是灾害评估研究中的一个热点问题以GIS技术为基础,运用Arc-GIS软件的特殊功能,以渭河为研究背景实现了无需编程即可完成对洪水淹没面积的提取及计算。在地形图数字化基础上,分别对有源淹没和无源淹没进行分析,并运用ArcMap和ArcView软件自身的功能,对洪水淹没面积进行统计计算,并以2003年渭河下游洪水淹没数据为依据进行对比验证,取得了良好的效果。     

2013年松花江与嫩江交汇段洪水遥感监测

2013年夏季,东北地区降雨频繁,松花江、嫩江、黑龙江等江河水位暴涨,遭遇继1998年以来最为严重洪水灾害。应用遥感和地理信息系统技术,利用中国环境与灾害监测预报小卫星(简称HJ-1卫星)和Landsat 8卫星影像(HJ-1卫星影像可以弥补Landsat 8卫星重访周期较长、在洪水发生期间可用影像较少的缺陷),对松花江和嫩江交汇段水情进行实时监测,构建洪水监测遥感影像集;利用两种影像确定不同时相的洪水淹没范围,掌握洪水发展的过程,对淹没区的灾情进行快速评估。遥感监测结果表明,2013年6月17日至7月26日,洪水主要使主河道展宽,镇赉县局部河漫滩和低洼地被洪水淹没;7月26日至8月20日,洪水主要淹没了河漫滩和低洼地;8月20至9月8日,河流总体变化不大。截至9月8日,松花江、嫩江交汇段淹没面积为1 170.2 km2,其中吉林省境内的淹没面积为622.58 km2,黑龙江省境内的淹没面积为547.62 km2;淹没的土地覆盖类型以耕地和沼泽为主,其淹没面积分别为759.58 km2和348.25 km2,两者面积共占总淹没面积的94.67%;居住地淹没较为严重的为杜尔伯特蒙古族自治县和肇源县,两县淹没面积分别为0.43 km2和0.30 km2,其中,杜尔伯特他拉哈镇安平村、肇源县四合村受洪灾较重。     

中小流域暴雨洪水计算及参数地理综合研究进展

中小流域暴雨洪水计算及其参数综合在洪水灾害防治中起着关键作用。变化环境引发暴雨洪水等水文极值增加,中小流域暴雨洪水灾害面临严峻挑战。文章对中小流域暴雨洪水计算全过程及参数综合研究进展进行系统回顾、梳理和总结,并对目前常用的产汇流计算方法及其参数在实际应用中存在的问题和局限性进行探讨。流域下垫面和暴雨特性的空间异质性大,产流损失根据其地理特征形成以经验和半经验方法为主的计算方法;汇流计算以推理公式和单位线法为主,流域地形地貌汇流特征能基本反映,但流域形状和微地形在当前计算方法中反映甚少;当前使用的参数成果均由20世纪80年代前的数据得到,限于资料精度和技术水平,参数综合要素较为简单,多地出现不适用现象,亟需开展新一轮的暴雨洪水计算参数综合;在中小流域暴雨洪水过程模拟及实时预报上,结合雷达测雨、高分辨率遥感、高性能计算和深度学习等技术方法的研究已初具规模,建议加强利用新兴技术计算流域产汇流参数,推进其在暴雨洪水设计上的应用。     

飞云江流域洪涝灾害与减灾对策研究

从灾害系统的角度,采用地理学的综合性原则和区域性原则,对飞云江流域的洪涝灾害成因机理、灾害与灾情特征进行了较深入的研究,建立了系统的科学洪涝灾情评估指标体系,着重对洪水等级、洪涝灾度、灾损率三个综合指标进行了初步综合评估,最后深入地分析了该流域现有洪涝防治体系,并提出了全面的治理对策,尤其探讨了该流域洪涝防治规划,对珊溪水利枢纽工程进行了综合评价.     

洪水灾情评估信息系统研究

本文以黄河下游流域为试验区,分析研究洪水灾情评估信息系统的设计,建立与应用。首先,运用结构化设计原理,从用户调查、数据库设计、模型库设计和系统定义四方面论述了洪水灾情评估信息系统概念设计;然后,以ARC/INFO为主要支撑软件,建立了黄河下游洪水灾情评估实验型信息系统。其中专题数据库由11个专题要素构成;模型库包括基础数理模型、统计分析与空间分析模型和专业应用分析模型三个不同层次的模型。并开展了此系统的应用示范。     

基于灰色关联与BP神经网络的台风非台风暴雨洪水分类模拟

为进一步研究BP神经网络模型在我国东南沿海地区不同类型暴雨洪水模拟的适用性,基于1956—2011年东南沿海西溪流域暴雨洪水实测资料,将洪水划分为台风和非台风暴雨洪水两类,选取并统计影响洪峰流量的7个要素,采用灰色关联法,分别分析洪水、台风暴雨洪水、非台风暴雨洪水的洪峰流量与各个要素之间的相关性,应用BP神经网络模型对三种系列洪水进行分类模拟。结果表明:(1)各个要素分别与台风和非台风暴雨洪水的洪峰流量的关联度大小、排序明显不同,不同类型洪水的洪峰流量与影响要素的之间相关程度存在较大的差异;(2)构建的多种BP神经网络模型结果都较为满意,可用于西溪流域洪峰流量的模拟预测,且进行台风与非台风暴雨洪水分类后的模型性能更优;(3)分别选取4个主要影响要素建立的台风与非台风暴雨洪水BP神经网络模型,模拟和预测的精度同样较高,能够有效地预测洪峰流量。     

沿淮湖泊洼地区域暴雨洪涝风险评估

根据自然灾害风险评估基本原理,从暴雨洪涝致灾因子危险性及承灾体易损性出发,以沿淮湖泊洼地区域为示范研究区,综合考虑降水量、径流量、地形与河网密度、土地利用数据、人口及经济数据等指标,利用GIS的数据处理功能,运用标准化方法对相关指标进行标准化处理,得到标准化的多源栅格数据;基于层次分析法确定各影响指标因子权重,采用ARCGIS9.2的ModelBuilder建模工具建立暴雨洪涝灾害风险评估模型;通过地理信息系统的地图代数功能及综合指数法,得出洪水灾害综合风险等级评价图;并利用2003年沿淮湖泊洼地区域暴雨洪涝淹没面积数据验证暴雨灾害综合风险评估结果;统计分析发现,洪涝淹没区有60.66%位于高风险区,33.29%位于中高风险区,6.05%位于中风险区;结果表明,沿淮湖泊洼地区域暴雨洪涝中高风险及高风险区的准确度达93.95%,洪涝灾害风险评估结果基本符合实际情况,风险评估精度较高。模型的建立及风险区划图的制作,对暴雨洪涝灾害宏观决策具有重要的参考价值。     

基于遥感的黄土高原林草植被变化对河川径流的影响分析

从黄土高原不同地貌区降雨产流机制入手,分析了林草植被影响流域水循环的可能环节;利用20世纪70年代以来不同时期的土地利用和植被盖度解译成果,以及同期实测的降雨和径流数据、供用水数据等,引入林草植被覆盖率、径流系数、产洪系数和基流系数等概念,从流域尺度上构建了林草植被覆盖率与河川径流的定量响应关系,结果发现,在半湿润或半干旱的黄土区,径流系数和产洪系数都将随林草植被的改善而减少,气候越干旱、径流或洪量减少越多;与同气候带的黄土区相比,盖沙黄土区林草植被改善所导致的减水量更大。不过,当林草植被覆盖率大于60%后,产洪系数变化减缓;最终河川径流将稳定在大于基流的某阈值附近。     

GIS‐based modeling of glacial hazards and their interactions using Landsat‐TM and IKONOS imagery

Hazard interactions in glacial and periglacial environments are of crucial importance due to their potential for causing major catastrophes. Nevertheless, glacial and periglacial hazards have usually been modeled separately to date. In this study, we therefore propose a methodological strategy for modeling and assessing glacial and periglacial hazard interactions on a regional scale, including ice avalanches, lake outbursts and periglacial debris flows. Due to climate‐related rapid changes in glacial and periglacial areas, methods which incorporate monitoring capacities are needed. Hence, the methods presented here are based on remote sensing data, which are particularly powerful for monitoring tasks, and GIS modeling. For ice avalanche and lake‐outburst hazard detection and modeling, we applied recently published methods based on Landsat‐TM imagery, terrain modeling and flow routing. For detection of potential debris‐flow initiation zones in steep debris reservoirs, we present a novel method based on image processing of IKONOS data and terrain modeling, followed by flow modeling. Using this method, we achieve the synthesis of the individual process modeling in order to assess the potential interactions. The modeling is applied to a study region in the central Swiss Alps. The results show that systematic modeling based on remote sensing and GIS is suitable for first‐order assessment of glacial and periglacial hazard interactions as well as assessments of possible consequences, including impacts on traffic routes and other infrastructure. Based on this, critical cases can be detected and analyzed by subsequent detailed studies.     

流域水文模型计算域离散方法

常用的概念性水文模型 ,能够很好地模拟水文时间变化过程 ,但没有考虑水文变量和水文参数的空间变化与空间不均匀性。随着空间数据的获取手段的增多以及空间离散技术的发展 ,考虑水文参数和水文变量空间变化的分布式水文模型得到了极大的发展。本文详细介绍了分布式流域水文模型中用到的几种不同计算域离散方法 ,并讨论了河道汇流模型中常用到的有结构网格和无结构离散网格。地理信息系统技术对计算域离散有辅助作用 ,其有利于无结构离散网格的自动生成和交互修改 ,并可结合遥感技术 ,使水文模型能获取精确的空间分布的水文参数和水文变量。     

遥感技术在洪涝灾害防治体系建设中的应用

本文综述了遥感技术在洪涝灾害防治体系建设中的应用 ,包括洪涝灾害背景数据的建设和更新、洪涝灾害承灾体的识别和信息提取、洪涝灾害相关模型计算以及灾害监测、减灾救灾应急系统等方面 ,并对目前应用中存在的主要问题和发展方向进行了探讨.     

洪涝灾害风险监测预警评估综述

随着全球气候变暖,洪涝灾害愈加频繁,灾害风险监测预警评估作为防灾减灾的重要基础成为当前灾害学研究的核心内容之一。本文在总结国内外灾害研究和应用的基础上,阐述了洪涝灾害风险监测预警评估的概念、 内容、评估的基本思路和监测预警的技术方法。本文提出：①应结合中国实际,加强洪涝灾害的基础研究,深入机理层面探索洪涝灾害的孕育、发生机制,以及减少洪涝危险性和承灾体脆弱性分析的不确定性。②以研究技术手段的进步促进洪涝灾害风险监测预警评估的发展,改进传感器性能,提高监测精度;综合多源遥感和各种基础数据;进一步发展“3S”集成技术。     

Comparison of flood hazard assessments on desert piedmonts and playas: A case study in Ivanpah Valley, Nevada

Accurate and realistic characterizations of flood hazards on desert piedmonts and playas are increasingly important given the rapid urbanization of arid regions. Flood behavior in arid fluvial systems differs greatly from that of the perennial rivers upon which most conventional flood hazard assessment methods are based. Additionally, hazard assessments may vary widely between studies or even contradict other maps. This study's chief objective was to compare and evaluate landscape interpretation and hazard assessment between types of maps depicting assessments of flood risk in Ivanpah Valley, NV, as a case study. As a secondary goal, we explain likely causes of discrepancy between data sets to ameliorate confusion for map users. Four maps, including three different flood hazard assessments of Ivanpah Valley, NV, were compared: (i) a regulatory map prepared by FEMA, (ii) a soil survey map prepared by NRCS, (iii) a surficial geologic map, and (iv) a flood hazard map derived from the surficial geologic map, both of which were prepared by NBMG. GIS comparisons revealed that only 3.4% (33.9 km²) of Ivanpah Valley was found to lie within a FEMA floodplain, while the geologic flood hazard map indicated that ~ 44% of Ivanpah Valley runs some risk of flooding (Fig. 2D). Due to differences in mapping methodology and scale, NRCS data could not be quantitatively compared, and other comparisons were complicated by differences in flood hazard class criteria and terminology between maps. Owing to its scale and scope of attribute data, the surficial geologic map provides the most useful information on flood hazards for land-use planning. This research has implications for future soil geomorphic mapping and flood risk mitigation on desert piedmonts and playas. The Ivanpah Valley study area also includes the location of a planned new international airport, thus this study has immediate implications for urban development and land-use planning near Las Vegas, NV.