[發明專利]一種土石圍堰潰堰洪水風險圖編制方法

在審

• 申請號: 201510216979.0
• 申請日: 2015-04-29
• 公開（公告）號: CN104794753A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 胡志根;程毅;劉全;吳文洪;楊江光;楊虎;任金明;呂國軒;邱亞鋒
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06F17/50
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

技術領域

本發明屬于水利水電工程和防洪減災科學技術領域，是一種土石圍堰潰堰洪水風險圖編制方法。

背景技術

水利水電工程修筑土石圍堰較為常見。圍堰的風險評估、厘定風險損失與安全運行是水利水電工程設計、建設的重要組成部分，土石圍堰潰堰洪水風險圖編制方法為工程安全管理提供技術支持。

導流系統中存在諸如施工來流量的水文不確定性、影響施工導流能力的水力不確定性、壩體施工進度計劃的不確定性以及壩體結構不確定性等許多影響因素，各影響因素往往具有模糊及非正態性特點，同時施工導流系統失效的極限狀態方程十分復雜，具有高度非線性特點。目前風險測度方法主要有MFOSM法，AFOSM法，JC法，Monte-Carlo法，相比其他方法，Monte-Carlo法具有計算原理明晰，方法可靠的優點，通過建立一個施工洪水和導流泄水的隨機模型、導流系統隨機調洪模型和堰前水位的統計模型，實現圍堰運行風險測度的數值解；但無論哪種方法都是以數值解來刻畫潰堰風險度，不可避免地在直觀性及培育風險意識方面有著先天的不足。

可視化技術應用在洪水災害領域有些進展，目前主要是集中在常規洪水風險圖制作、洪水風險編制標準化的思考。洪水風險圖主要分類為：江河湖泊洪水風險圖、蓄滯洪區洪水風險圖、水庫洪水風險圖、城市洪水風險圖等四類，目前研究也有多種方法，但土石圍堰潰堰洪水風險圖編制研究卻是一片空白，目前還沒有出現土石圍堰潰堰洪水風險圖編制方法，直觀展現圍堰潰決損失的文獻和工程實例。

發明內容

針對上述潰堰洪水風險測度方法變現形式的局限，本發明旨在為編制潰堰洪水風險圖提供一種路徑，可制作洪水淹沒范圍圖，洪水淹沒水深圖，洪水淹沒歷時圖，洪水流速圖以及洪水到達時間圖等洪水風險圖。

本發明所采用的技術方案是：一種土石圍堰潰堰洪水風險圖編制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：數據提取，所述的數據包括潰堰洪水數據及庫區地形數據，是風險圖編制的基礎；

步驟2：數據耦合，是對提取數據的匹配分析；

步驟3：風險圖編制，是對數據匹配分析結果的可視化表達。

作為優選，步驟1中所述的潰堰洪水數據是計算得到的數據；所述的庫區地形數據是指地形等高線數據，為二維等高線數據或三維等高線數據。

作為優選，步驟1的具體實現包括以下子步驟：

步驟1.1：提取潰堰洪水水面信息，通過斷面高程屬性生成水面矢量模型；

步驟1.2：提取庫區地形數據，生成地面矢量模型；其中二維等高線數據添加高程屬性生成地面矢量模型，三維等高線數據自動生成地面矢量模型。

作為優選，步驟2的具體實現包括以下子步驟：

步驟2.1：根據水面矢量模型，建立水面柵格數據模型；

步驟2.2：根據地面矢量模型，建立地面柵格數據模型；

步驟2.3：利用水面柵格數據模型，耦合地面柵格數據模型，通過坐標位置系統匹配，對重疊覆蓋區域進行空間位置分析，建立以水深為屬性量值的柵格數據模型，實現水面與地形空間位置匹配，得到淹沒水深場。

作為優選，步驟2.3中所述的利用水面柵格數據模型耦合地面柵格數據模型，是以矩陣運算為運算法則。

作為優選，步驟2.3中所述的淹沒水深場有分辨率的區別，需要進行空間插值以形成連續柵格面，以量化和離散數據模擬逼近面狀分布對象，對柵格表面進行反距離插值以生成連續且規則的柵格面。

作為優選，步驟3的具體實現包括以下子步驟：

步驟3.1：分級所述的淹沒水深場；在淹沒水深場連續柵格面上根據淺點相近原則劃定等深線，依據等深線做水深區域分級判定，不同分級等深線將淹沒水深場分成不同等級的淹沒水深區域；

步驟3.2：通過數字對象的符號化，將潰堰洪水區域地形可視化以及淹沒水深場可視化，生成潰堰洪水風險圖。

作為優選，步驟3.2中所述的數字對象的符號化，其具體實現過程為直接給不同的地類賦以相應的編碼，通過地物屬性碼與相應符號編碼的匹配實現地形要素的符號化。

作為優選，步驟3.2中所述的數字對象的符號化，其具體實現過程為通過衛星照片或者是航拍照片與地形進行配準后針對不同的顯示比例，生成不同精度的光柵圖片。

作為優選，步驟3.2中所述的生成潰堰洪水風險圖，其具體實現過程為在等深線范圍內配置不同的面狀地圖符號，面狀地圖符號由邊界線和邊界線內填充圖形組成，以面狀地圖符號顏色明確淹沒區域間的水深定量差異，表達不同區域的水深分布。

本發明的優點及有益效果為：