陽澄淀泖區(qū)動態(tài)洪水風險圖的編制及其管理系統(tǒng)的開發(fā)

鐘桂輝,劉曙光,張梟鳴,胡子琛,俞燕彥

(1.同濟大學土木工程學院,上海 200092; 2.北京艾森思科技有限公司,北京 100085)

陽澄淀泖區(qū)動態(tài)洪水風險圖的編制及其管理系統(tǒng)的開發(fā)

鐘桂輝1,劉曙光1,張梟鳴1,胡子琛1,俞燕彥2

(1.同濟大學土木工程學院,上海 200092; 2.北京艾森思科技有限公司,北京 100085)

基于大量的實測和調(diào)研資料,建立了能反映陽澄淀泖區(qū)現(xiàn)狀河網(wǎng)、圩區(qū)分布及水工建筑物調(diào)度的水動力模型,經(jīng)率定和驗證后能夠用于該區(qū)域的洪水模擬?；赪eb技術(shù)、GIS技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù),研發(fā)了嵌套水動力模型的動態(tài)洪水風險圖管理系統(tǒng)。針對任意降雨、邊界條件、水工建筑物參數(shù)及調(diào)度參數(shù),系統(tǒng)能快速調(diào)用模型進行模擬計算并生成動態(tài)洪水風險圖。與在線預(yù)報數(shù)據(jù)結(jié)合,可實現(xiàn)洪水預(yù)報預(yù)警,為洪水風險圖在防洪減災(zāi)、洪水管理、洪水預(yù)報等方面提供技術(shù)支撐和應(yīng)用借鑒。

洪水風險圖; 洪水管理系統(tǒng); 水動力模型； 陽澄淀泖區(qū)

1968年美國會通過《全國洪水保險法》推動洪水風險圖誕生以來,洪水風險圖在世界各國得到了廣泛的應(yīng)用[1-6]。我國自2004年開始洪水風險圖編制試點工作,至今已經(jīng)在全國很多地區(qū)編制了包括防洪保護區(qū)、中小流域、蓄滯洪區(qū)及城區(qū)等不同類型的洪水風險圖,為我國洪水風險圖的繪制和洪水風險管理探索出了經(jīng)驗、理論和方法[7-13]。洪水風險圖作為防洪減災(zāi)的重要技術(shù)支撐,是制定流域防洪規(guī)劃、規(guī)范和約束經(jīng)濟社會的發(fā)展行為、部署防洪工程及非工程措施、開展洪水保險和防汛搶險救災(zāi)等工作的重要依據(jù)。

隨著全球氣候變暖、海平面上升及城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展,洪水風險已經(jīng)并將繼續(xù)發(fā)生顯著變化,洪水風險圖的靈活運用及動態(tài)更新已成為流域及各級洪水管理部門重點關(guān)注的問題。特別是太湖流域,人口眾多、經(jīng)濟發(fā)達,特殊的地理環(huán)境和氣候特點,使得該地區(qū)洪澇災(zāi)害頻繁,損失嚴重。全球氣候變暖使得太湖流域臺風和暴雨趨勢增強,海平面的上升又降低了流域洪水外排的能力。人口、資產(chǎn)密度的急速增長,土地利用方式的急劇改變,流域內(nèi)水面率與河網(wǎng)通達率的下降,洪水風險的不確定性及危害性在不斷增加[14-16]。另外,太湖流域水系復(fù)雜,河湖密布,近50%的面積位于圩區(qū)或城市大包圍之中,圩區(qū)及城市大包圍是平原低洼地區(qū)防洪除澇的有效措施,但大量的澇水外排,導致圩外河網(wǎng)水位迅速大幅上漲,如2015年6月,太湖流域遭受3場強降雨侵襲,圩區(qū)及城市大包圍的澇水外排使得大運河水位迅速上升,大運河全線水位超警戒,無錫段水位達到5.18 m(1991年歷史高水位4.88 m),區(qū)域及流域防洪壓力大大增加。防洪減災(zāi)及洪水風險管理需要洪水風險圖的支撐,也需要探索動態(tài)和實時洪水風險圖,預(yù)見未來洪水風險,推廣洪水風險圖在其他領(lǐng)域的應(yīng)用,并從而提高洪水風險的管理能力[17]。

計算機技術(shù)及信息化平臺的快速發(fā)展,使集成水文、氣象、模型計算、數(shù)據(jù)同化、GIS展示等為一體的動態(tài)洪水圖編制成為可能。本文以太湖流域陽澄淀泖區(qū)為研究對象,基于大量的基礎(chǔ)實測和調(diào)研資料,建立了高精度的一、二維耦合的水動力模型,結(jié)合計算機技術(shù),將模型嵌套于洪水風險圖管理系統(tǒng)中,實現(xiàn)了動態(tài)洪水風險圖的編制。洪水風險的增長是氣候變化和社會經(jīng)濟易損性增長共同作用的結(jié)果[16]。因此,開展針對氣候變化、人類活動和防洪工程體系綜合影響下的洪水模擬,動態(tài)生成洪水風險圖進行洪水風險分析和預(yù)測,能有效增強區(qū)域的洪水綜合管理與應(yīng)急響應(yīng)的能力。

1 水動力模型

1.1 區(qū)域概況

陽澄淀泖區(qū)位于太湖流域東北部,屬太湖下游的一個水利分區(qū),西至望虞河,北倚長江,南至太浦河,面積4 314 km2。區(qū)內(nèi)河網(wǎng)縱橫交錯,湖泊眾多,有大小河道2萬余條,湖蕩146個。

區(qū)域外圍有長江控制線、環(huán)太湖控制線、望虞河東岸控制線、太浦河北岸控制線、運河澹臺湖段東岸控制線、淀山湖昆山堤段控制線六大防洪工程。這些控制線沿線設(shè)有各種閘門及泵站,并按照聯(lián)合調(diào)度的控制規(guī)則來控制和調(diào)節(jié)外圍洪水。區(qū)域內(nèi)部除了有通江骨干河道、大小湖蕩進行洪水調(diào)節(jié)外,還建有大小聯(lián)圩366個,面積占總研究區(qū)域面積的50%。每個圩區(qū)都有多個泵站和節(jié)制閘進行調(diào)節(jié),實現(xiàn)各自圩區(qū)的防洪排澇。

陽澄淀泖區(qū)地勢低平,河道水面比降小,水流流速緩慢,上游受太湖洪水下泄影響,下游又受長江潮位頂托,排水難度大,洪澇滯蓄時間長。洪澇特點表現(xiàn)為:①洪澇災(zāi)害頻繁。根據(jù)歷史資料統(tǒng)計,平均每4～5 a發(fā)生一次洪澇災(zāi)害。新中國成立以來,相繼發(fā)生了1954、1991、1999年流域性大洪水。②平原河網(wǎng)地區(qū)洪澇不分。洪澇災(zāi)害主要以平原河網(wǎng)地區(qū)受災(zāi)為主,每遇大范圍持久降雨或局部大暴雨時,難以區(qū)分洪災(zāi)和澇災(zāi)。③洪澇災(zāi)害經(jīng)濟損失巨大。④城市化發(fā)展導致區(qū)域防洪形勢更趨嚴峻。城市基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)使不透水地面面積擴大、水面率減少,對產(chǎn)匯流特性產(chǎn)生了較大影響;城市防洪除澇能力的增強和區(qū)域大規(guī)模的圩區(qū)建設(shè),又造成地區(qū)排澇量進一步加大,致使圩外河道水位上漲加快,高水位持續(xù)時間延長,加重了流域區(qū)域防洪除澇壓力[17]。

1.2 水動力模型的建立與驗證

選擇丹麥水動力研究所開發(fā)的MIKE FLOOD軟件建立一、二維耦合模型。

一維水動力模型的基本方程是圣維南方程組,包括水流連續(xù)方程和動量方程:

(1)

(2)

式中:x為距離;t為時間;A為過水斷面面積;Q為流量;h為水位;q為旁側(cè)入流量;C為謝才系數(shù);R為水力半徑;g為重力加速度。

二維水動力模型基于三維不可壓縮的N-S(Navier-Stockes)方程,服從Bousinesq渦黏假定和靜水壓力假定,采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與蛙跳格式(leap frog)、通過控制體積法求解連續(xù)方程和動量方程。

耦合模型是將一維河網(wǎng)兩岸的堤防與二維地面進行側(cè)向連接,實現(xiàn)水量、動量的實時交換,保證數(shù)學模型在空間、時間上的計算精度[18-19]。

1.2.1 水動力模型的建立

a. 數(shù)據(jù)來源及處理。數(shù)據(jù)主要包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù) 、河道斷面數(shù)據(jù)。河流水系數(shù)據(jù)、DEM高程數(shù)據(jù)、道路交通及土地利用等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)來自江蘇省測繪局提供的2013年全要素矢量地圖,比尺為1∶10 000。水文數(shù)據(jù)為歷史觀測數(shù)據(jù),包括1951—2015年23個水文站點的降水資料,典型年主要測站的水位資料,水文數(shù)據(jù)進行了數(shù)據(jù)的檢驗和校正。骨干河道的斷面為實測數(shù)據(jù),測量間距為2 km,斷面變化較大及轉(zhuǎn)折點處進行了加密。其他河道斷面為全國水利普查數(shù)據(jù)。模型中的斷面進行了插值處理,一般每500 m一個計算斷面。

b. 河網(wǎng)概化。區(qū)域內(nèi)河網(wǎng)復(fù)雜,湖蕩連通,且50%的區(qū)域面積為圩區(qū)控制。為了保證模型的精度,建模時盡量真實再現(xiàn)原有河網(wǎng)狀況。將河道分為圩內(nèi)、圩外兩大類。圩外河道盡量按實際情況全面放入模型中,半高地和高地處的河道(主要集中在常熟、昆山和太倉地區(qū))按調(diào)蓄水面積進行概化。圩內(nèi)河道盡量保留與圩外河網(wǎng)直接由閘泵相連的骨干河道,考慮洪水期水閘基本關(guān)閉,模型只考慮泵站的布置和抽排能力。調(diào)查每個圩區(qū)的水面率,根據(jù)實際水面率對圩區(qū)增加了適量的調(diào)蓄水面。湖泊處理成虛擬河道加上調(diào)蓄水面,湖泊實際水面面積與虛擬河道水面面積的差作為附加調(diào)蓄面積添加在調(diào)蓄節(jié)點處。模型共概化河道949條(其中圩外河道483條,圩內(nèi)河道466條)，湖泊50個,計算水位點6 988個、計算流量點4 699個,模型河網(wǎng)如圖1所示。

圖1 陽澄淀泖區(qū)水系概化

c. 水工建筑物處理。區(qū)域內(nèi)水工建筑物主要包括水閘和泵站兩種。望虞河、太湖、長江、太浦河沿線閘門按照實際閘門的位置、規(guī)模及調(diào)度情況加入模型,邊界河道和澹臺湖以上(非城區(qū)包圍)沿運河東岸上的城區(qū)包圍的水工建筑物也按實際閘門的位置、規(guī)模及調(diào)度情況模擬。因圩區(qū)內(nèi)有大量的水閘和泵站,在保證圩區(qū)排澇總量不變的基礎(chǔ)上,根據(jù)圩區(qū)規(guī)模、圩區(qū)排澇能力和圩區(qū)實際泵站分布進行概化處理。洪水期間圩區(qū)水閘關(guān)閉。經(jīng)概化處理,模型包含泵站480個、水閘86個。

d. 城市大包圍的處理。城市大包圍相當于一個大圩區(qū),研究區(qū)域內(nèi)主要有蘇州城區(qū)、昆山城區(qū)、吳江城區(qū)、常熟城區(qū)和太倉城區(qū)。城市大包圩考慮了所有的水閘和泵站,水閘和泵站的位置、規(guī)模及調(diào)度按實際情況處理。

e. 網(wǎng)格剖分及耦合連接。為保證模型的精度,將每個圩區(qū)單獨網(wǎng)格剖分,沿江的半高地與高地區(qū)域統(tǒng)一進行網(wǎng)格剖分,局部地區(qū)進行加密,共生成網(wǎng)格82 904個,平均網(wǎng)格面積0.04 km2。一、二維耦合采用側(cè)向連接,將一維河道的堤防與二維陸域進行連接。

f. 邊界條件、初始條件及參數(shù)選取。陽澄淀泖區(qū)是太湖流域一個獨立的水利分區(qū),南、北和西邊分別以長江、望虞河、太浦河和太湖口門為開邊界。東部邊界主要包括青松大包圍與嘉寶大包圍,根據(jù)調(diào)度實際,陽澄淀泖區(qū)難以向東泄洪,從區(qū)域防洪不利情況考慮,不考慮通過青松、嘉寶大包圍向下游排水,僅考慮淀山湖通過攔路港向下游泄洪以及吳淞江與鹽鐵塘與下游的水量交換,因此東部邊界基本為閉邊界,僅泖甸站與黃渡站為水位控制的開邊界。京杭運河參照2015年實測最大值,給定流量188 m3/s。初始流量設(shè)為零,初始水位設(shè)為河道多年平均高水位。河道糙率的初始值選擇文獻[20]中各河道的給定值,陸域的糙率按《洪水風險圖編制技術(shù)細則(試行)》賦予初值,率定時局部進行調(diào)整。

g. 設(shè)計暴雨。本文涉及的降雨有20年一遇、50年一遇、100年一遇最大24 h設(shè)計面暴雨;50年一遇、100年一遇最大15 d設(shè)計面暴雨;“91北”、“99南”最大30 d設(shè)計面暴雨。最大24 h設(shè)計暴雨選取了楓橋、平望、直塘、花橋30年以上長系列資料適線法計算,并進行點面折算,利用《江蘇省暴雨洪水圖集》[21]最大24 h設(shè)計暴雨概化雨型進行時段雨量分配,并同時控制1 h、6 h降雨量。蒸發(fā)和滲透的影響采用初損后損法扣損,不考慮初損,后損為1 mm/h。長歷時設(shè)計暴雨中,蒸發(fā)和滲透的影響較大,不能單純用扣損法。選擇區(qū)域內(nèi)23個雨量站1951—2012年長系列資料進行了長歷時設(shè)計暴雨的計算,并利用泰森多邊形進行點面關(guān)系折算,設(shè)計典型年為1999年型,最大15 d同頻控制。最后再利用文獻[20]的模型,按照土地類型進行蒸發(fā)和入滲計算,得到分片后的設(shè)計面凈雨。

1.2.2 模型率定和驗證

選取2009年7月21日至8月10日洪水進行率定,率定后各河道的曼寧系數(shù)介于0.0225～0.035之間。選取2012年8月6—15日、2013年10月6—13日兩場典型洪水進行驗證。湘城站、陳墓站和金家壩站是陽澄淀泖區(qū)最具代表性的水位站點,兩段驗證期內(nèi)各站點計算值與實測值相差較小(圖2),絕大部分水位誤差控制在5 cm以內(nèi), NASH確定性系數(shù)介于0.83～0.98之間(表1),表明模型精度良好。

圖2 部分水位站實測水位與計算水位對比

水位站名年份最高水位/m出現(xiàn)日期實測計算實測計算水位最大誤差/m確定性系數(shù)湘城陳墓巴城金家壩20123．673．6008-1008-100．070．8320133．843．7710-0910-090．070．9220123．753．6608-1008-100．090．9320133．823．8010-0910-100．020．9620123．593．5308-1008-100．060．8420133．843．7410-0910-090．100．9120123．763．6908-1008-100．070．9120134．023．9810-0910-100．040．98

2 動態(tài)洪水風險圖

所謂動態(tài)洪水風險圖,是指能任意設(shè)置不同頻率的降雨,更改模型邊界條件、任意設(shè)置水工建筑物參數(shù)和調(diào)度規(guī)則、預(yù)設(shè)不同潰口位置和潰口發(fā)展過程,實現(xiàn)快速調(diào)用模型計算并生成洪水風險圖。同時,洪水風險的過程能動態(tài)展示;不同的方案可以調(diào)用對比;重點地區(qū)的水位和流量可以進行關(guān)注、預(yù)測并報警。

為完成上述目的,首先,基于Web技術(shù)、GIS技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)研發(fā)了B/S (Browser/Server)結(jié)構(gòu)動態(tài)洪水風險圖管理系統(tǒng)。考慮到該系統(tǒng)主要用于防洪規(guī)劃、風險分析、防洪決策,系統(tǒng)采用面向服務(wù)(SOA)的體系架構(gòu),將應(yīng)用程序的不同功能單元(數(shù)據(jù)庫、模型等)通過定義好的接口和契約進行鏈接,實現(xiàn)應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)交換和功能實現(xiàn)。然后,開發(fā)了MIKEF LOOD模型相關(guān)模塊數(shù)據(jù)交互組件的接口,包括降雨更改接口、在線數(shù)據(jù)調(diào)用接口、水工建筑物更改及調(diào)用接口,預(yù)設(shè)的潰口接口等。系統(tǒng)可以靈活調(diào)用模型模塊,更改相關(guān)參數(shù),從而實現(xiàn)動態(tài)洪水風險圖在系統(tǒng)中的編制。

2.1 動態(tài)洪水風險圖管理系統(tǒng)

系統(tǒng)的開發(fā)基于JAVAEE技術(shù)[22],將數(shù)據(jù)庫訪問、企業(yè)級Java組件、命名和目錄服務(wù)、動態(tài)頁面生成、XML、JSON、事務(wù)管理等有機集成在一起,并且提供集群等高級特性,使之特別適合構(gòu)建復(fù)雜的大型應(yīng)用系統(tǒng),并且保證系統(tǒng)具有很好的可擴展性。采用輕量級的構(gòu)建方法,在POJO的基礎(chǔ)上,封裝了Spring、Spring MVC和Hibernate,實現(xiàn)了簡單的構(gòu)架、強大的功能、良好的擴展性以及在不同的應(yīng)用服務(wù)器之間的高可移植性。系統(tǒng)建立的主要目標是實現(xiàn)在線數(shù)據(jù)的及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的存儲和傳遞、水動力模型的封裝和調(diào)用、洪水風險圖結(jié)果的動態(tài)展示、動態(tài)洪水風險圖的編制及部分關(guān)注點水位的預(yù)報預(yù)警。系統(tǒng)采用分層的設(shè)計架構(gòu),整個架構(gòu)分為4層:應(yīng)用層、認證層、組件層和數(shù)據(jù)層,各層都有一套定義好的接口和構(gòu)件,具體見圖3。

系統(tǒng)的主界面如圖4所示,主要由菜單欄,圖層區(qū)和顯示區(qū)。菜單欄顯示了系統(tǒng)的主要功能,包括區(qū)域概況、靜態(tài)風險圖、動態(tài)計算、實時預(yù)報及結(jié)果查看5個部分。

區(qū)域概況是區(qū)域的基本信息的概述,包括地理信息、社會經(jīng)濟、行政區(qū)劃及歷史洪水等。

圖3 系統(tǒng)架構(gòu)

圖4 系統(tǒng)主界面

靜態(tài)洪水風險圖是對洪水風險圖成果進行分類展示,任意計算方案的洪水風險圖都可以保存入庫并顯示。點擊“靜態(tài)風險圖”菜單,系統(tǒng)會以分類表格的形式羅列出該區(qū)域的風險圖研究成果,包括名稱、類型、相關(guān)的說明以及風險圖圖件(圖4)。已完成的靜態(tài)洪水風險圖有3類:①歷史洪水風險圖,主要是2009年、2012年、2013年典型年洪水風險圖。②不同頻率設(shè)計暴雨下內(nèi)澇洪水風險圖,包括20年、50年、100年一遇最大24 h設(shè)計暴雨;50年、100年一遇最大15 d設(shè)計暴雨;“91北”、“99南”最大30 d設(shè)計暴雨下的洪水風險圖。③潰堤洪水風險圖,經(jīng)調(diào)研和論證后假定部分堤防發(fā)生潰堤,從而編制的潰堤洪水風險圖。

動態(tài)計算即為改變降雨及邊界等參數(shù)的動態(tài)洪水風險方案計算,計算結(jié)果保存在“結(jié)果查看”中,并能生成動態(tài)洪水風險圖。

實時預(yù)報是動態(tài)計算的延伸,將降雨和邊界條件與實時水雨情數(shù)據(jù)庫連接,系統(tǒng)一方面能對實時的降雨、水文站點水位、河道流量等數(shù)據(jù)進行查詢分析;另外一方面,可以用實時水雨情為變動參數(shù)調(diào)用模型滾動計算,展現(xiàn)當前水雨情下水動力模型模擬預(yù)測的洪水風險信息。系統(tǒng)還設(shè)置了研究區(qū)域重要關(guān)注點(斷面、河道水位、流量),并給關(guān)注點設(shè)置預(yù)警閥值,當模型滾動計算中關(guān)注點出現(xiàn)超出預(yù)警閥值時,能進行洪水預(yù)報預(yù)警。

結(jié)果查看是以模型計算的結(jié)果為依據(jù),動態(tài)展示一維水位流量變化過程、二維洪水演進過程,自動生成洪水淹沒風險圖、洪水淹沒歷時風險圖及洪水到達時間洪水風險圖。

2.2 動態(tài)洪水風險圖編制

動態(tài)洪水風險圖通過調(diào)用系統(tǒng)中的水動力模型,進行降雨條件的任意更改,如改變成其他設(shè)計頻率的降雨,或者依據(jù)天氣預(yù)報情況更改區(qū)域內(nèi)水文站點的降雨,同時還可以改變其他邊界條件,如改變邊界的水位過程、潮位過程、水閘泵站的參數(shù)、潰口的位置等,實現(xiàn)對任意洪水方案的快速模擬,圖5為動態(tài)洪水風險圖更改參數(shù)設(shè)置的界面。

動態(tài)風險圖參數(shù)的更改包括5個部分:方案信息、降雨條件、邊界條件、泵站、水閘及潰口。“方案信息”是對新計算方案基本信息的設(shè)置和保存,方案信息包括:方案名稱、計算開始時間、計算結(jié)束時間、輸出步長和方案描述信息?！敖涤陾l件”提供降雨時序數(shù)據(jù)的查看及批量修改,降雨時序數(shù)據(jù)柱狀圖展示,雨量站的地圖定位?！斑吔鐥l件”提供水位時序數(shù)據(jù)的查看和批量修改,水位過程線展示,邊界點的地圖定位?！氨谜尽碧峁┍谜緟?shù)的更改和設(shè)置,包括:泵站的起排水位、終排水位和排水能力,可分別按行政區(qū)劃分片批量設(shè)置,也可以單獨設(shè)置每個泵站的參數(shù)?！八l”提供水閘參數(shù)的更改和設(shè)置,與泵站類似,可以批量修改也可以單獨設(shè)置?！皾⒖凇笨梢约僭O(shè)潰口,進行潰口、漫堤的動態(tài)洪水分析計算。

參數(shù)更改設(shè)置完成后,通過模型模擬計算接口驅(qū)動MIKE11水動力模塊、MIKE21水動力模塊和MIKE FLOOD耦合模型,迅速進行洪水風險分析計算,計算結(jié)果導出到數(shù)據(jù)庫接口,并按照一定的表結(jié)構(gòu)導入到數(shù)據(jù)庫中,形成一個新方案洪水風險圖數(shù)據(jù),本文模型較為精細,82 904個計算網(wǎng)格,模擬24 h暴雨內(nèi)澇的時間約為20 min。以新方案計算數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),通過風險圖配圖、添加輔助信息、說明信息和洪水風險統(tǒng)計信息,在結(jié)果查看模塊中生成新的洪水風險圖,從而完成一個動態(tài)洪水風險圖的編制。洪水風險的時空模擬結(jié)果可以在“結(jié)果查看”中進行回放、暫停及動畫展示。動態(tài)洪水風險圖可以用JPG等不同格式的不同圖幅、比例尺和分辨率查看和輸出。

3 結(jié) 語

本文基于大量實測數(shù)據(jù),采用一、二維耦合技術(shù)建立了陽澄淀泖區(qū)平原河網(wǎng)水動力模型,該模型包括河道949條,泵站480個,水閘86個,計算網(wǎng)格82 904個。模型的建立充分考慮了平原復(fù)雜河網(wǎng)間水量的交換、水工建筑物的影響及調(diào)度、圩區(qū)及城市大包圍的影響等。采用歷史洪澇數(shù)據(jù)對模型進行了率定和驗證,絕大部分水位誤差小于5 cm,精度較高,能夠用于該地區(qū)其他洪水方案的洪水風險分析和洪水風險圖的編制。

通過多學科交叉、多模型耦合及先進的計算機軟件,研發(fā)了基于Web技術(shù)、GIS技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的動態(tài)洪水風險圖編制系統(tǒng)。該系統(tǒng)將水動力模型通過接口嵌入其中,實現(xiàn)已完成方案的洪水風險圖查詢及動態(tài)展示;對任意組合洪水方案進行快速模擬計算,生成動態(tài)洪澇風險圖;與實時水雨工情數(shù)據(jù)庫連接,滾動計算并預(yù)報預(yù)警。系統(tǒng)能為防洪減災(zāi)、洪水管理、城市規(guī)劃避洪搶險提供決策依據(jù)。當然,該系統(tǒng)還需要進一步完善,如需要進一步提高模型的運行速度,今后考慮將其他水文模型及水動力模型入庫,實現(xiàn)任意模型的選擇、模擬及洪水預(yù)報預(yù)警。

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DynamicfloodriskmappinganddevelopmentofamanagementsystemforYangcheng&DianmaoDistrict//

ZHONG Guihui1, LIU Shuguang1, ZHANG Xiaoming1,HU Zicheng1,YU Yanyan2

(1.CollegeofCivilEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China; 2.BeijingAisensiScienceandTechnologyCo.,Ltd.,Beijing100085,China)

A hydrodynamic model integrated with river networks, ponler areas and the controlling of hydraulic structures was established. After validation and calibration with sufficient measured data and current situation investigation, this numerical model can successfully simulate the flood. Based on Web, GIS and database technology, the management system of dynamic flood risk maps coupledwith the hydrodynamic model was developed. Dynamic flood risk mapping can be produced after the employment of the hydrodynamic model,which can deal with multiple customized data, including precipitation, boundary conditions, parameters of hydraulic structuresand scheduling disciplines. Combined with online forecasting data, the management system can provide technical support and references for the application of flood risk maps on flood control and disaster relief, as well as flood management and forecasting in China.

dynamic flood risk mapping; flood management system; hydrodynamic model; Yangcheng & Dianmao District

“十二五”國家科技支撐計劃 (2014BAL05B02)

鐘桂輝(1971—),女,副教授,博士研究生,主要從事防洪減災(zāi)研究。E-mail:guihui_zhong@#edu.cn

劉曙光(1962—),男,教授,博士,主要從事防洪減災(zāi)研究。E-mail:liusgliu@#edu.cn

10.3880/j.issn.1006-7647.2017.06.011

TV877

A

1006-7647(2017)06-0062-07

2017-01-09 編輯：鄭孝宇)