开题报告基于数字地形分析技术的城市暴雨积水模拟.doc

2006级硕士研究生开题报告
基于数字地形分析技术的城市暴雨积水模拟
研究生姓名:
专业:地图学与地理信息系统
导师姓名:吴升
学位级别:硕士
福州大学
2008年1月9日
选题依据
城市暴雨洪涝损失严重
自然灾害是全人类的公敌,严重的自然灾害已经成为制约经济社会发展和威胁居民生命财产安全的一大障碍。《国家综合减灾“十一五”规划》指出,近15年来,我均每年因各类自然灾害造成约3亿人次受灾,倒塌房屋约300万间,紧急转移安置人口约800万人,直接经济损失近2000亿元。而根据联合国有关部门公布的1963-1992年全世界179个国家和地区所发生的5000多件重大自然灾害损失分类统计情况,由洪水所造成灾害经济损失、受灾人数、死亡人数各占5000多件重大自然灾害损失总数的32%、32%和25%。由此可见,洪水灾害是当今世界主要自然灾害之一,其造成的损失不可小觑。
城市暴雨洪涝,属于洪灾中的一种。城市暴雨短时间内雨量强度可能很大,由于城市地表多为楼房、路面等不透水区域,渗透性较差、蓄水能力较弱,因而降雨时期很容易形成地面径流并通过城市管网排入江河湖泊。当径流量超过管网排水能力时,雨水将在城市地表形成积水,甚至出现排水管道溢流现象,严重的话,积水还会流入地下车库、地下街道、地铁站等地下设施。由于城市人口密度和财产密度均比较大,洪灾一旦发生,将破坏建筑、交通设施、电力设施、通讯设施、厂房等,进而中断交通、电力、通讯,甚至造成居民生活断水断电,严重者还会造成不同程度的人员伤亡,预防疏导不当将带来更大的生命、财产损失。城市内涝灾害损失重、影响大、连发性强、灾害损失和城市发展同步增长[2]。近年来,由于城市化进程的加剧,城市人口和财产的增多,全球气候变化、土地利用情况及城市水文水利情况的改变,城市暴雨洪水发生频率、灾害程度日趋严重。2000年印度孟买城发生暴雨积水,17000条电话线被毁,电力供应也遭损坏,,并造成15人丧生;2002年2月,印度尼西亚雅加达市,暴雨洪涝夺取5人生命,市区近20万民众紧急转移;美国德克萨斯州休斯敦市,2001年6月“艾里逊”风暴带来大量降水造成位于哈里斯沟小流域的德州医学中心2亿元损失。
由此可见,城市暴雨洪灾一旦发生,其灾害损失将十分严重,这也让防洪工作变得更加艰巨。城市防洪工作包括防洪规划、洪水预报、洪水现场决策及灾后重建三部分。其中一项基础性的工作就是对洪水发生前、发生时和发生后的淹没范围进行模拟分析和淹没损失估算。城市暴雨积水模拟实质上是模拟各种降雨频率下洪水在地理空间上的蔓延过程及造成的淹没范围、淹没水深和受灾程度,利用得到的结果,我们可以对暴雨内涝重点受灾区重点预防并采取防洪措施,避免暴雨积水对城市民众及设施造成过多伤害,降低灾害损失。
福州市区进行城市暴雨积水模拟的必要性
福建省地处东南沿海,仅2006年一年,除热带气旋引发暴雨外,先后出现19次暴雨过程,雨量多,暴雨洪涝灾害严重,据不完全统计:,死亡46人,[3]。省会福州位于福建省东部闽江口,东经118°08'~120°31',北纬25°15'~26°29'之间,是全省政治、经济、文化中心。市区总面积1043平方公里,人口243万。其地貌属典型的河口盆地,城区位于盆区中央,境内地势自西向东倾斜。其气候属暖湿的亚热带季风气候,年均降水量为900~2100毫米,主导风向为东北风,夏季偏南风为主,7~9月是台风活动期,每年平均台风直接登陆市境有2次,每次均带来大强度降水。福州市区水道密布,闽江是其境内最大主河流,主城区内大小内河纵横交错,多达42条,南北向承担输送洪涝水入闽江的主干河道有晋安河、凤坂河、白马河、浦东河、磨洋河及光明港。
结合福州当前市政排水设施与基本地理气候资料,我们不难发现,受亚热带季风气候影响,福州降水相对集中,加上地处闽江下游,入境水量丰富,但是,由于降水时空分布不均,不仅给城市排水系统带来巨大压力,也导致50%左右的水量以洪水的形式流掉。同时福州雨水系统存在五大问题: 一是城区不透水面积加大。随着城市基本建设的加快和城市规模的扩大,城区的可渗水面积不断缩小,地表径流量加大从而加剧了排水管道的负担。 二是内河排水速度有限。当遇到暴雨时,内河水位上涨往往高于排水口,导致内涝,而当外江水位也上涨时,排涝站工作能力不够时更会加剧内涝。 三是地下管网系统尚不完善。雨水管道尚未完全覆盖城区,部分雨水管网已经老化,容易堵塞。 四是依赖山区水库存在危险隐患。山区水库蓄水调节确实在城市防洪防涝中发挥着重要作用,但这就像在城市头顶悬了一个“大水盆”,一旦水库被迫泄洪或发生决口,其隐藏的危险性不言而喻。 五是雨水利用基本空白。基本上以疏、