本文關(guān)鍵詞：基于空間信息多級網(wǎng)格的城市雨洪計(jì)算模型與方法研究

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【摘要】：隨著城市化進(jìn)程的加快,城市面積急劇膨脹,使得中心城區(qū)及周邊的自然、文化和生態(tài)系統(tǒng)都發(fā)生了顯著的改變,同時(shí)也對城市流域的水文過程造成了很大的影響。水文過程的變化使城市暴雨災(zāi)害帶來的威脅越來越大,由城市內(nèi)澇導(dǎo)致的交通、電力、生產(chǎn)以及人民生命財(cái)產(chǎn)損失也越來越嚴(yán)重。城市雨洪計(jì)算模型是描述城市雨洪水文過程、分析雨洪形成機(jī)理、評估雨洪災(zāi)害損失的重要手段,能夠?yàn)槌鞘信潘こ桃?guī)劃和設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持,現(xiàn)實(shí)意義重大。 近年來,國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)提出了一系列的城市雨洪計(jì)算模型,并不斷從水文學(xué)的角度改進(jìn)現(xiàn)有模型的原理與算法,使其更加適應(yīng)特定城市流域的特征。目前,城市雨洪計(jì)算方法和理論體系已比較成熟,但從實(shí)際應(yīng)用效果來看仍存在一些問題。比如,產(chǎn)匯流模擬計(jì)算單元的劃分缺乏合理性,各類模型參數(shù)的采集和率定方法沒有很好的結(jié)合城市流域水文信息的空間異構(gòu)性特點(diǎn)；積水模擬的計(jì)算方法代表性不足,難以反映城市暴雨積水過程的特征；在基礎(chǔ)水文資料相對匱乏的地區(qū),現(xiàn)有的雨洪計(jì)算模型缺少有效的建模手段。 本文將空間信息多級網(wǎng)格技術(shù)與城市雨洪計(jì)算模型進(jìn)行深度交叉和耦合,提出了基于雨水多級網(wǎng)格的城市雨洪計(jì)算模型與方法。該方法利用空間信息多級網(wǎng)格技術(shù)在流域水文信息時(shí)空分析、資源整合和充分利用方面的優(yōu)勢,旨在解決目前城市雨洪計(jì)算模型中存在的問題,同時(shí)擴(kuò)展空間信息多級網(wǎng)格思想在城市災(zāi)害防治研究中的應(yīng)用范圍。應(yīng)用結(jié)果表明,該方法能夠優(yōu)化現(xiàn)有雨洪計(jì)算模型的應(yīng)用效果,并對空間信息多級網(wǎng)格技術(shù)在小尺度空間范圍內(nèi)的專題型應(yīng)用研究進(jìn)行了補(bǔ)充,具有良好的理論創(chuàng)新和集成創(chuàng)新價(jià)值。本文主要研究內(nèi)容及特色和創(chuàng)新如下： (1)面向城市雨洪計(jì)算的專題型雨水多級網(wǎng)格的提出和構(gòu)建：根據(jù)城市流域匯流過程的特征,提出了面向城市雨洪計(jì)算的專題空間信息多級網(wǎng)格——雨水多級網(wǎng)格,并作為城市雨洪模型的計(jì)算單元。本文明確了雨水多級網(wǎng)格的理論框架與核心內(nèi)容,設(shè)計(jì)了多級網(wǎng)格體系的構(gòu)建方法和編碼方案,確立了各級網(wǎng)格的數(shù)據(jù)模型和存儲結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了以城市流域多層次產(chǎn)匯流過程為基礎(chǔ)的流域多級剖分,解決了目前城市雨洪模型中計(jì)算單元?jiǎng)澐秩狈茖W(xué)依據(jù)的缺陷。為城市流域水文信息采集與利用以及城市雨洪計(jì)算模型的構(gòu)建提供了有力支撐。 (2)基于雨水多級網(wǎng)格的城市產(chǎn)匯流計(jì)算改進(jìn)SWMM模型和方法：利用雨水多級網(wǎng)格在流域特征表達(dá)與水文信息利用等方面的優(yōu)勢,以網(wǎng)格為載體采集和管理城市流域多源異質(zhì)異構(gòu)信息,并作為計(jì)算單元與SWMM模型進(jìn)行深度耦合,改進(jìn)了以SWMM模型為代表的城市產(chǎn)匯流計(jì)算模型對水文資料組織方法落后、利用率低、模型參數(shù)采集和率定沒有合理的標(biāo)準(zhǔn)等問題,提出了基于雨水多級網(wǎng)格的產(chǎn)匯流計(jì)算改進(jìn)SWMM模型及構(gòu)建方法,實(shí)現(xiàn)了流域各類水文信息空間分布式、圖屬一體化的綜合管理和高效利用。 (3)基于雨水多級網(wǎng)格的城市暴雨積水“圖椎體”計(jì)算模型：根據(jù)城市暴雨積水淹沒與產(chǎn)匯流過程的相關(guān)性,結(jié)合雨水多級網(wǎng)格與城市產(chǎn)匯流特征的密切聯(lián)系,提出了依托于雨水多級網(wǎng)格的城市暴雨積水“圓錐體”計(jì)算模型。該模型將城市雨水二級、三級網(wǎng)格與暴雨積水計(jì)算原理耦合,全面反映了城市流域積水過程的特點(diǎn)。利用空間信息技術(shù)解決了傳統(tǒng)淹沒算法在城市流域適應(yīng)性差,地形數(shù)據(jù)精度要求高,計(jì)算效率低下等問題,為城市暴雨積水淹沒過程提供了高效率、低要求的模擬方法。 (4)基于雨水多級網(wǎng)格的城市雨洪計(jì)算應(yīng)用研究：選取了某城市流域作為試驗(yàn)區(qū)對城市雨水多級網(wǎng)格進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用,在流域水文實(shí)測資料相對不足的條件下,利用3S技術(shù)結(jié)合網(wǎng)格空間分布信息獲取了流域各類參數(shù),并以之為基礎(chǔ)完成了試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)匯流與積水計(jì)算模型的構(gòu)建和應(yīng)用,通過對試驗(yàn)區(qū)雨洪過程模擬結(jié)果的分析與對比,證明了雨水多級網(wǎng)格能夠使城市雨洪模型更具代表性,構(gòu)建方法更具合理性,在不同流域中更具適應(yīng)性。 城市雨水多級網(wǎng)格作為空間信息多級網(wǎng)格思想在城市雨洪計(jì)算中的專題應(yīng)用和擴(kuò)展研究,體現(xiàn)了空間信息技術(shù)和城市流域水文模擬之間的多學(xué)科交叉,為城市雨洪計(jì)算模型提供了全新的改進(jìn)思路,使模型計(jì)算結(jié)果在城市洪澇災(zāi)害應(yīng)急決策和標(biāo)準(zhǔn)制定過程中更具參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：空間信息多級網(wǎng)格 城市雨洪 雨水多級網(wǎng)格 改進(jìn)SWMM模型 暴雨積水“圓錐體”模型 地理信息系統(tǒng) 遙感技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P426.616;TU992.02
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 研究背景和意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3 存在的問題和難點(diǎn)17-19
• 1.4 本文的研究思路及章節(jié)安排19-22
• 2 城市雨水多級網(wǎng)格基礎(chǔ)理論及構(gòu)建方法22-53
• 2.1 城市雨洪計(jì)算單元構(gòu)建方法概述22-30
• 2.2 城市雨水多級網(wǎng)格基礎(chǔ)理論30-33
• 2.3 城市雨水多級網(wǎng)格構(gòu)建方法33-51
• 2.4 城市雨水多級網(wǎng)格的作用和意義51-52
• 2.5 本章小結(jié)52-53
• 3 基于雨水多級網(wǎng)格的城市產(chǎn)匯流計(jì)算模型與方法53-79
• 3.1 SWMM模型概述53-55
• 3.2 SWMM模型產(chǎn)匯流計(jì)算原理55-62
• 3.3 SWMM模型產(chǎn)匯流計(jì)算存在的不足62-63
• 3.4 基于雨水多級網(wǎng)格的改進(jìn)SWMM模型63-78
• 3.5 本章小結(jié)78-79
• 4 基于雨水多級網(wǎng)格的城市暴雨積水淹沒計(jì)算模型與方法79-106
• 4.1 暴雨積水淹沒計(jì)算概述79-83
• 4.2 城市暴雨積水形成機(jī)理與特點(diǎn)83-85
• 4.3 基于雨水多級網(wǎng)格的城市暴雨積水“圓錐體”計(jì)算模型85-102
• 4.4 基于雨水多級網(wǎng)格的城市暴雨積水淹沒計(jì)算方法102-104
• 4.5 城市暴雨積水“圓錐體”計(jì)算模型的優(yōu)勢與特點(diǎn)104-105
• 4.6 本章小結(jié)105-106
• 5 應(yīng)用實(shí)例研究106-151
• 5.1 試驗(yàn)區(qū)概況106-107
• 5.2 應(yīng)用環(huán)境和平臺107-108
• 5.3 試驗(yàn)區(qū)雨水多級網(wǎng)格的構(gòu)建108-122
• 5.4 基于雨水多級網(wǎng)格的試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)匯流計(jì)算122-136
• 5.5 基于雨水多級網(wǎng)格的試驗(yàn)區(qū)積水淹沒計(jì)算136-143
• 5.6 結(jié)果對比與分析143-150
• 5.7 本章小結(jié)150-151
• 6 總結(jié)與展望151-156
• 6.1 論文總結(jié)151-152
• 6.2 本文的特色與創(chuàng)新152-154
• 6.3 存在的主要問題及展望154-156
• 致謝156-157
• 參考文獻(xiàn)157-165
• 附錄1 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表/獲得的論文及專利165-166
• 附錄2 攻讀博士學(xué)位期間參與及完成的科研項(xiàng)目166

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 羅紅梅;車伍;李俊奇;汪宏玲;孟光輝;何建平;;雨水花園在雨洪控制與利用中的應(yīng)用[J];中國給水排水;2008年06期

2 漢京超;劉燕;王紅武;馬魯銘;高學(xué)瓏;陳奕;;農(nóng)村雨洪調(diào)蓄利用的辨析[J];復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年05期

3 吳海瑾;翟國方;;我國城市雨洪管理及資源化利用研究[J];現(xiàn)代城市研究;2012年01期

4 蔡q，

本文編號：621037