GIS技术在辽宁太子河左岸洪水风险图编制中的应用

2016-07-14张凌霄

水利技术监督 2016年2期

关键词：GIS技术

张凌霄

（大伙房水库输水工程建设局，辽宁沈阳110003）

GIS技术在辽宁太子河左岸洪水风险图编制中的应用

张凌霄

（大伙房水库输水工程建设局，辽宁沈阳110003）

摘要：洪水风险图对于预防和减少洪水灾害，保障流域区居民的生命财产安全具有重要意义。随着科技的发展，各种高科技手段也不断被应用到洪水风险图编制工作中，而GIS技术是其中的一个典型先进技术。文章以辽宁太子河左岸防洪保护区的洪水图编制工作为实例，介绍了GIS技术的特点及其在风险图编制中的应用步骤，以期为以后类似工作提供一些参考和借鉴。

关键词：GIS技术；辽宁太子河；洪水风险图

洪水风险图其本质是用图的形式表示出某一地区发生洪灾后可能会波及的区域、洪水深度及洪灾损失等参数，是指导防洪区规划、防洪减灾等工作的重要依据，对提升洪水风险管理具有重要意义。传统的洪水风险图编制是一项复杂、费事费力的工作，而GIS技术集合了数据采集、数据存储和数据分析等功能，具有强大的图形展现和处理能力，随着计算机技术的发展，GIS技术必将成为洪水风险图编制工作的重要支撑。

1 GIS技术的特点

GIS（地理信息系统）技术是多种学科的交叉产物，其基础为地理空间，采用地理模型分析法实时提供多种空间和动态的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。该技术的基本功能是将表格数据转换为地理图形显示出来，然后可以通过计算机对其进行操作分析，包含的对象非常丰富。GIS技术有以下几个突出特点：

（1）开放性。GIS系统具有开放式环境及很强的可扩充性和可连接性，支持多种数据库类型，包括ORACLE、SYBASE等；可以运行多种编程语言及开发工具；支持多种操作平台；有多种标准化接口，例如SCADA、EMS、MIS、OA等。

（2）先进性。GIS平台采用和世界同步的计算机技术、数据库技术和地理信息处理技术等。此外还支持远程图纸和数据查询，图标输出能力强大，还可对图纸进行分层控制，例如可分层显示山川、水系、道路、各类建筑等。地图精度高，省级地图比例尺可达1：5000或1：10000，市级地图比例尺可达1：500。

（3）发展性。GIS技术具有很强的可扩充性和可连接性，在应用和开发过程中，使用工具的种类也较多，一般为J2EE和XML等，扩展之后能和其他的应用系统很方便的整合在一起，因此该技术具有很强的发展性［1］。

2 工程概况

太子河左岸防洪保护区位于辽宁省中部，保护区上至太子河辽阳铁桥，下至三岔河口处，保护区面积约1781km2，保护区右边界轮廓线为太子河左岸。保护区内涉及辽阳市、辽阳县、鞍山市、海城市4个市县。太子河左岸防洪保护区涉及河流为太子河干流及其支流柳壕河、南沙河、运粮河、杨柳河、三通河、五道河和海城河。太子河左岸防洪保护区洪水风险图编制可采用上下游控制水文站，包括辽阳站、小林子站、唐马寨站、三岔河站。

3 GIS技术在保护区洪水风险图编制中的具体应用

洪水风险图可以反映出洪水的风险信息，包括洪水的淹没信息和决堤发生的概率、机理导致的后果等，所以洪水风险图编制的基础工作为洪水风险分析。洪水风险分析方法有实际水灾法、水文学法和水力学法3种，在本项目中应用一维和二维水力学法进行分析。而GIS技术可以将分析结果详细直观的显示在图形中。下面对该技术的应用进行详细介绍［2］。

3.1 风险面图层的建立

太子河左岸防洪保护区风险图洪水分析采用一维和二维水力学方法。其中主河道内计算采用一维模型，主河道外采用一维和二维耦合模型进行计算。其中一维模型采用MIKE模型系列中的MIKE11模块进行非恒定流计算；二维模型采用不规则网格进行计算，所用软件为名录中的 MIKE模型系列中的MIKE21FM模块。其中各个流域的具体特性见下表1［3］。

表1 辽阳以下各支流流域特性表

在GIS技术中，将事先配准好的太子河左岸区域的坐标信息录入到计算网格中，之后将网格信息图层作为模板，由GIS接口新建一个太子河左岸的洪水风险图层，该图层的主要任务是显示洪水风险的分析结果。

3.2 风险图层与洪水风险分析结果联系

经过前期的洪水风险分析和计算，可以得到各个网格区域的洪水风险信息，其中包括最大水深、洪水最大流速、预计洪水达到时间、淹没区域范围及时长等，将这些信息作为洪水风险图层的组成部分分类录入该图层属性表的特定位置。在本项目中，技术人员通过实地调查、遥感测绘等手段，较为准确的得到了研究范围内淹没水深和造成的各类损失率之间的关系［4］，具体见表2。

3.3 分级渲染

针对不同的洪水风险图，例如河道洪水风险图、溃堤洪水风险图，利用GIS技术与各种图层的描述接口、颜色方案接口进行对接，以之前完成的属性表中相应数值进行渲染该图层，这样就能实现洪水风险图层的自动绘制功能，注意在渲染之前一定要制定好分级方案。本项目共设有分级方案12个，以不同的颜色进行区分显示［5］。

3.4 地图叠加

在风险图图层渲染结束后，将其与其他空间数据进行合理叠加，在叠加时应注意位置的准确性，坐标正确后洪水风险图的制作已经接近完工，之后可以通过特定的应用程序对风险图进行查看，本项目的查看工具软件为ArcGIS［6］。

表2 研究范围内的水深—损失率/损失值关系（%）

太子河左岸防洪保护区风险图以地形图、防洪工程分布和行政区域划分为底图，之后又添加分洪口位置、分洪水位、灾民转移道路和安置点等信息，最终构成了一幅信息量具体的洪水风险图［7］。

4 结语

太子河左岸防洪保护区通过应用GIS技术绘制出了信息全面、形象直观的洪水风险图，这在应对洪水灾害和保障区域民众生命财产安全上具有很大的意义［8］。本项目除了对现有情况进行绘制外，还对假设情况进行了模拟绘制，一旦遇到一些突发事件，有关部门据此可以较快的采取应对措施，不至于到时出现缺乏经验、毫无准备等情况。

参考文献

［1］刘硕.可视化技术在洪水风险图编制中的应用研究［D］.大连理工大学，2009.

［2］李娜.GIS技术在洪水风险图编制中的应用［J］.中国水利，2005（17）：17-19.

［3］王宏，张文明.基于GIS技术的洪水风险图编制及应用研究［J］.广东水利水电，2011（12）：59-61.

［4］王军，梁忠民.基于GIS技术的江河洪水风险图编制［J］.中国防汛抗旱，2009（01）：54-57.

［5］包健杰，刘卓也.辽宁省洪水风险图系统建设探讨［J］.东北水利水电，2011（10）：52-53.

［6］向立云，徐宪彪.洪水风险图编制规划方法探讨［J］.中国防汛抗旱，2010（03）：56-59.

［7］费永法，张炎斋.淮河流域水资源问题及对策［J］.水利规划与设计，2005（01）：23-25.

［8］朱丽向.对城市河道治理规划问题的探讨［J］.水利规划与设计，2009（02）：6-7.

中图分类号：TV122

文献标识码：B

文章编号：1008-1305（2016）02-0036-02