[发明专利]一种平原水网地区内涝风险的模块化分析方法

说明书

本发明一种适用于平原水网地区不同尺度区域的内涝风险的模块化分析方法，通过该分析方法可建立分析对象区域与内涝风险相关的各个模块数据库，通过数据概化处理、模块耦合和多维模拟运行，可定量分析内涝风险区的积水深度和积水时间，并输出内涝风险等级区划。可为城市排水及内涝设施布局以及海绵基础设施布局提供基本依据。

技术领域

本发明为一种平原水网地区内涝风险的模块化分析方法，适用于平原水网地区不同尺度区域的内涝风险的模块化分析，属于城市排水防涝现状评估方法领域。

背景技术

随着全球气候变化的不断加剧以及城市化的快速发展，城市极端洪涝灾害发生的频次更加频繁，影响范围也逐渐扩大。近年来，随着我国城市化和工业化进程的加快，大量城市林地、湖泊等洪水调蓄空间被挤占，城市排水设施建设落后于城市发展速度以及不健全的城市灾害风险管理体制，使得我国城市内涝灾情呈现出复杂性、多样性和放大性的特点。如何在城市内涝灾害形成机理基础上对城市内涝灾害进行风险评估分析，并提出一套城市内涝灾害风险应对技术框架，已经成为城市灾害研究领域亟需解决的热点问题。

目前，城市内涝风险评估尚处在研究与探索中，评估的方法主要有：历史灾情数理统计评估法、指标体系评估法和情景模拟评估法。三种方法中情景模型评估方法能直观、高精度地反映一定概率的致灾因子导致的灾害事件的影响范围与程度，能高精度地反映灾害风险的空间分布特征。该方法是依据水利学原理，通过建立水文水力学模型，借助于GIS技术、计算机技术和通讯技术，建立地形模型、降雨模型、排水模型和地面特征模型，模拟内涝在发生的情景，是一种高精度、可视化的、动态的内涝风险评估方法。基于情景模拟内涝风险评估法能直观的、高精度地反映一定概率的致灾因子导致的灾害事件的影响范围与程度，能高精度地反映灾害风险的空间分布特征，非常适用于城市的内涝风险评估。此方法能够运用的基础在于采用成熟的水文和水力学模型，模型的模拟的过程是研究区域内雨水在时间和空间上的分布，涉及的因素包括城市暴雨强度、降雨雨型、下垫面数据、雨水管网及配套设施数据和受纳水体的数据。在模型的开发方面，目前较为成熟的模型有丹麦水力研究所开发的MIKE URBAN及MIKE FLOOD耦合模型，英国HR Wallingford公司的InfoWorksICM模型，美国环境保护署开发的SWMM模型，以及奔特力公司开发的SewerGEMS模型等等。

由于情景模拟评估法过程复杂多变，对基础资料的要求极高，并且针对不同特点的城市和区域，其分析方法也有千差万别。针对平原水网地区，也需要有一种针对性的创新的分析方法综合评估其发生内涝的风险性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平原水网地区内涝风险的模块化分析方法，针对平原水网地区，综合评估其发生内涝的风险性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种平原水网地区内涝风险的模块化分析方法，其特征在于该方法包括六个模块：

地形模块，所述地形模块由众多高程点数据的组合而形成；

水力模块，所述水力模块通过管线普查数据或管线规划数据，提取节点属性：编号、系统类型、坐标、井底高程，以及管线属性：拓扑关系、长度、形状、宽度高度、糙率；通过管线上下游节点编号建立空间拓扑关系，水流在管道内部以一维圣维南方程组为基础依据进行水动力学计算，精确模拟回水和溢流现象；

水文模块，反映子集水区特性、具有空间特征的属性信息，包括汇水区面积、不透水率、平均坡度以及漫流宽度；

水工模块，收集各类水工构筑物的信息资料，输入水工设施和设备的相关参数，首先确定其在坐标系中连接节点的坐标，确定连接关系，之后根据构筑物运行控制方式进行设施属性设置；

河网模块，通过河道中心线、横断面线、河岸线、坐标、拓扑关系的设置确定河网的基本属性、连接关系以及河道走向，来模拟复杂的河网和滞洪区，包括树枝状的、分叉的和回路河网，以及受堤坝或防洪堤保护的滞洪区，河网内的水可以通过连接方式与外界发生联通与交换；