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平原河网地区地势低洼,河湖密布,水位易涨难消。圩区作为一种防洪工程措施,在平原河网地区洪涝治理中扮演着重要角色。但近年来,随着经济的快速发展,受保护的对象越来越多,因此圩区面积不断增大,排涝能力不断加强,一方面圩内得到了保护,而圩外洪水位不断创下新高,“因涝致洪”的现象频频发生;另一方面,由于部分地方圩区管理标准不高、硬件设施没有全部到位、城市化发展导致的不透水层面积增加、地面沉降等,圩区的内涝风险引人关注。
太湖流域是典型的平原河网地区,三面依江靠海,受风、暴、潮以及梅雨等多种因素影响,洪涝频发。同时,太湖流域又是我国经济最发达、人口最集中、财富最密集的地区,它在国家经济社会发展中具有重要的战略地位,对防洪减灾客观上提出了“淹不得、淹不起”的要求。因此,开展太湖流域洪涝风险研究意义重大。本研究综合运用GIS、RS等技术手段,对太湖流域杭嘉湖区(江苏部分)洪涝风险特别是圩区内涝风险进行研究,判断风险发生的影响范围和程度,为采取有针对性的策略和行动提供参考依据。根据上述思路,主要开展了如下工作:
(1)在掌握杭嘉湖区(江苏部分)基本情况的基础上,运用水文学原理和GIS技术,综合考虑杭嘉湖区(江苏部分)圩区调度以及圩区排涝能力,采用Python语言进行基于ArcGIS的二次开发,完成了通过“体积法”来模拟圩区内涝下的洪水淹没水深情况,实现了对圩区内涝模拟方法的构建工作。
(2)采用欧洲太空局的对地观测卫星Sentinel-1拍摄的雷达遥感影像资料,获取了2016年7月2日在杭嘉湖区(江苏部分)暴雨期间的遥感影像,对其进行了辐射校正、斑点噪声抑制、几何校正和研究区域提取等工作,并将其与洪涝发生后的遥感影像进行比较,运用阈值分割法提取出具有较高精度的灾中洪水淹没情况,确定了洪水的淹没范围,并进行了基于ArcGIS技术的影像后处理及淹没范围展示。
(3)以遥感影像得到的解译结果作为基本依据,对圩区内涝模拟方法中的降雨径流系数进行了率定和验证。率定的方法是根据解译得到的研究区域2016年7月2日遥感影像图,将其中淹没严重的区域范围与运用圩区内涝模拟方法获得的圩区淹没范围进行对比,得到降雨径流系数。随后通过解译欧洲太空局在2016年10月22日杭嘉湖区(江苏部分)降雨期间的遥感影像所提取的洪水淹没范围,对选定的降雨径流系数进行验证,使得圩区内涝模拟程序在杭嘉湖区(江苏部分)圩区内涝模拟的准确性上得以提升。
(4)根据10年一遇、50年一遇、100年一遇多种设计工况,对可能出现的圩区内涝情形进行模拟。此外,针对特定圩区,对其洪水过程、淹没地物信息等进行了模拟分析和讨论。
作为拓展洪涝模拟研究视角和途径的新尝试,本研究综合运用ArcGIS、雷达遥感等技术,得到了一种圩区内涝模拟的方法,基本实现了对圩区内涝情形的模拟和展示,为平原河网地区圩区建设和管理提供了资讯,并以期在平原河网地区洪涝风险治理中发挥作用。
太湖流域是典型的平原河网地区,三面依江靠海,受风、暴、潮以及梅雨等多种因素影响,洪涝频发。同时,太湖流域又是我国经济最发达、人口最集中、财富最密集的地区,它在国家经济社会发展中具有重要的战略地位,对防洪减灾客观上提出了“淹不得、淹不起”的要求。因此,开展太湖流域洪涝风险研究意义重大。本研究综合运用GIS、RS等技术手段,对太湖流域杭嘉湖区(江苏部分)洪涝风险特别是圩区内涝风险进行研究,判断风险发生的影响范围和程度,为采取有针对性的策略和行动提供参考依据。根据上述思路,主要开展了如下工作:
(1)在掌握杭嘉湖区(江苏部分)基本情况的基础上,运用水文学原理和GIS技术,综合考虑杭嘉湖区(江苏部分)圩区调度以及圩区排涝能力,采用Python语言进行基于ArcGIS的二次开发,完成了通过“体积法”来模拟圩区内涝下的洪水淹没水深情况,实现了对圩区内涝模拟方法的构建工作。
(2)采用欧洲太空局的对地观测卫星Sentinel-1拍摄的雷达遥感影像资料,获取了2016年7月2日在杭嘉湖区(江苏部分)暴雨期间的遥感影像,对其进行了辐射校正、斑点噪声抑制、几何校正和研究区域提取等工作,并将其与洪涝发生后的遥感影像进行比较,运用阈值分割法提取出具有较高精度的灾中洪水淹没情况,确定了洪水的淹没范围,并进行了基于ArcGIS技术的影像后处理及淹没范围展示。
(3)以遥感影像得到的解译结果作为基本依据,对圩区内涝模拟方法中的降雨径流系数进行了率定和验证。率定的方法是根据解译得到的研究区域2016年7月2日遥感影像图,将其中淹没严重的区域范围与运用圩区内涝模拟方法获得的圩区淹没范围进行对比,得到降雨径流系数。随后通过解译欧洲太空局在2016年10月22日杭嘉湖区(江苏部分)降雨期间的遥感影像所提取的洪水淹没范围,对选定的降雨径流系数进行验证,使得圩区内涝模拟程序在杭嘉湖区(江苏部分)圩区内涝模拟的准确性上得以提升。
(4)根据10年一遇、50年一遇、100年一遇多种设计工况,对可能出现的圩区内涝情形进行模拟。此外,针对特定圩区,对其洪水过程、淹没地物信息等进行了模拟分析和讨论。
作为拓展洪涝模拟研究视角和途径的新尝试,本研究综合运用ArcGIS、雷达遥感等技术,得到了一种圩区内涝模拟的方法,基本实现了对圩区内涝情形的模拟和展示,为平原河网地区圩区建设和管理提供了资讯,并以期在平原河网地区洪涝风险治理中发挥作用。