[发明专利]一种山区大风灾害风险区划方法

说明书

本发明公开了一种山区大风灾害风险区划方法，属于气象防灾减灾领域。本发明利用流体动力学CFD仿真软件进行山体投影面地表风场模拟，获得山体投影面与地表面交线相交的每个栅格的风速；再利用计算获得山地的全域风场，最后根据所建立的风灾风险区划指标体系进行相应的风险区划。该技术方法有效地弥补了现有山区大风灾害风险区划方法的不足，充分考虑了山区地形对风场模拟的影响，合理地实现了对山区进行大风灾害风险区划。本发明方法使用方便，易于实现。

技术领域

本发明涉及气象防灾减灾领域，具体为一种山区大风灾害风险区划方法。

背景技术

数字高程模型(Digital Elevation Model)，简称DEM，是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟，它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，该数据可通过公开渠道得到，CFD(Computational Fluid Dynamics)是近代流体力学，数值数学和计算机结合的交叉科学。它将流体力学控制方程中积分、微分项近似地表示为离散的代数形式，使其成为代数方程组，然后通过计算机求解这些离散的代数方程组，获得离散的时间/空间点上的数值解，CFD相关计算通过现有公开软件完成。

目前的大风风险区划主要是针对平原地区进行划分，对山区大风进行风险区划的研究较少，主要是由于山区风场受地形因素影响较大，以及山区的气象站点分布较少且不均匀，导致山区大风的研究困难且结果不精确。

发明内容

为了弥补了现有山区大风灾害风险区划方法的不足，本发明提供了一种山区大风灾害风险区划方法。

所述方法包括以下步骤：

步骤1，建立山区地形的数字高程栅格模型DEM；

步骤2，对数字高程栅格模型中的山体划分出山体边界线和山脊线；

步骤3，获得山体边界线处的每个栅格的风速U_αi；其中αi代表山体边界线处的每个栅格的风向；

步骤4，获得山体的边界线内部每个栅格的风速其中为h_aij为和山体边界线处的栅格风向一致的第j个栅格的高程，H_ai为风向为αi的山体边界线处栅格的高程，λ为比例系数，对于h_aij-H_ai10米，λ取3.2；对于h_aij-H_ai≤10米，λ取1.4，完成对山体表面的风速计算；

步骤5：对整个数字高程模型DEM中山体表面进行风速计算，得到山区地形风速分布图；

步骤6：建立大风灾害风险区划指标体系：

令v为风速(单位米/秒)

a：5V≤10：低风险区；

b：10V≤15：中风险区；

c：15V：高风险区；

步骤7：山区大风灾害风险区划：

对数字高程模型DEM中每个栅格的风速与步骤6指标体系进行对照，确定风险等级；依次完成各风险等级一致的栅格融合，形成各等级大风灾害风险区，实现区域大风灾害风险区划。

优选的，利用流体动力学CFD仿真软件进行山体投影面地表风场模拟，获得山体边界线处的风速U_αi。

优选的，步骤4中山脊线两侧的栅格分别利用所在一侧山体投影面与地表面交线相交的每个栅格的风速进行风速计算。

优选的，步骤4中对于山脊线两侧有重复计算的栅格，取重复计算得到的风速的平均值。