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洪灾是世界上造成损失最大的自然灾害之一,长江流域是我国发生洪灾最严重、频率最高、抗灾耗费最大的流域,而荆江是长江流域洪水灾害发生最为频繁的河段。为了处理荆江河段的超额洪水,国家在荆江两岸兴建了若干分蓄洪区,其中洪湖分蓄洪区是处理城陵矶附近地区超额洪水,保证荆江大堤及武汉市防洪安全的重要防洪工程。其特殊的地理位置,造就了它在长江中下游近期防洪整体方案中的重要地位。洪湖分蓄洪区的分块建设正在进行中,本文针对蓄洪区分块建设现状,对各分块的损失评估进行了深入而系统的研究,并对损失评估过程中的一些思路和技术进行了一定的改进。文章主要的研究内容和成果如下:
(1)损失评估基础数据处理方法探讨。在分析和总结现有DEM构建方法的基础上,针对现有地形数据的特点和水文应用需求,探讨新方法-ANUDEM法,并与传统的由TIN构建DEM方法,从构建的DEM、由构建的DEM提取的河网、等高线和光照模型几个方面进行深入比较,发现ANUDEM法充分考虑湖泊、水系等地理因素,并能进行地面伪下陷点的自动消除,更适合水文分析。利用RS技术,由ALOS影像提取蓄洪区土地利用现状数据。结合GIS技术,对统计部门以行政单元为单位的社会经济数据与洪水空间分布之间建立起转换关系,实现了社会经济数据的快速获取、处理和入库,且更加符合各社会经济指标真实的空间分布形态。
(2)分洪情景模拟及水流动向分析。针对洪湖分蓄洪区的分块建设现状,以长江防汛总指挥部制定的长江中下游防洪方案中对洪湖分蓄洪区的使用方略为依据,制定蓄洪区各分块在不同来水条件下的分洪方案,应用FloodArea软件(二维水动力学模型)进行洪湖分蓄洪区分洪情景模拟。模型将分洪过程中设定的时间点的淹没范围、各栅格点的水流方向和水流速度以栅格形式保存,利用这些结果可进一步分析各时间点的水流动向。
(3)展布式洪灾损失模型构建。本文利用VB+ArcObjects实现了展布式洪灾损失评估模型,模型拥有独立的可视化界面和运算模块,两者为松耦合的关系。模型针对国家对蓄洪区使用后的损失补偿条款,进行损失估算,将展布式损失估算思路集成在系统中,即将各类社会经济数据展布在可能产生社会经济指标的地类斑块上,由此得到的计算结果更加符合实际损失,具有较高的精度。该集成减少了社会经济数据库建设的人工干预和处理,实现了损失评估的智能化和快速化。另一方面模型中建立了洪损率确定算法,将淹没过程作为洪损率的影响因子,与淹没水深和洪水历时两个因素结合考虑,损失评估精度得到进一步提升。对实验结果进行分析发现,分洪损失与分洪时间和分洪总量成正相关,而在分洪总量一定时候,各类财产损失与分洪流量成反相关。
以上实验结果表明,FloodArea软件计算所得洪水演进动态过程和水流动向,可以为蓄洪区的规划、建设以及分洪过程中灾民转移等决策提供参考。本文构建的洪灾损失评估模型对实际分洪中的各项决策具有重要意义,决策者可对比相同蓄洪总量、不同分洪流量下的损失大小,以确定分洪最佳流量和分洪总量,将总损失降至最低。也可根据各类财产与蓄洪量的关系,从实际需求出发,在各类财产损失中寻找一个平衡点,确保某类财产的损失最小化。