基于ArcGIS水文分析、HEC-RAS模拟技术在洪水危险性及风险评估实践应用

气候变化背景下,极端天气导致的洪水事件将更加频发。快速城市化对流域下垫面的改变,及人类活动向洪泛区的扩张。二者共同使得全世界多数人类活动高度聚集区的洪水风险增加。洪水淹没危险性(各种年遇型洪水淹没)是洪水损失评估、风险评估及洪水应急和管理规划等工作的重要基础。当前开展洪水危险性研究工作中的主要困难之一是水文资料稀缺,尤其是径流资料稀缺,既包括径流观测资料在时间上的短缺,如观测年限较短和观测采样频率低;又包括水文站点在空间上的稀缺,如站点布设稀疏(站网密度偏低)和分布不均。除数据稀缺外,选用合适的数值模型开展流域洪水淹没模拟也是一个难点。

GIS水文分析(ArcHydro、Spatial Anlysist等模块)是流域水文模拟建模的重要工具,能够自动提取及计算流域边界、河网水系、流向、汇流时间和其它流域特征参数。美国陆军工程兵团开发的开源、免费Hec-RAS软件具有强大的空间数据分析与整合功能、科学的水文-水力学理论基础及友好的操作界面。Hec-RAS软件是一款典型的洪水淹没危险性分析模型,已在世界范围内被广泛应用在洪水风险管理的研究、规划和生产之中,具有广阔的前景。将ArcGIS与Hec-RAS软件相结合,能够很好地实现山洪径流过程及洪水淹没数值模拟。

本课程将瞄准我国山洪降水径流模拟和洪水淹没危险性评价现状,针对我国资料水文稀缺地区,介绍并提出洪水资料增补方法,介绍区域洪水频率分析方法,应用ArcGIS与Hec-RAS软件,并结合实例系统讲解资料稀缺地区的山洪径流过程及洪水危险性评价工作方法。通过本培训的学习,可掌握基于ArcGIS的数字流域分析、山洪降水径流建模、Hec-RAS建模及洪水危险性评价技能,并具备将其应用于解决实际问题的能力。

第一章、洪水淹没危险性评价方法及技术介绍

1.1 洪水危险性及风险评价工作步骤及方法

1.1.1 洪水灾害类型、特点

1.1.2 洪水灾害:历史、现状及未来

1.1.3 洪水危险性评价现重点内容

1.1.4 洪水风险评价现状及重点内容

1.2 洪水淹没水文-水力学模拟相关知识讲解

1.2.1 洪水危险性评价方法讲解

1.2.2 基于观测、模型模拟的应用及对比

1.2.3 常用洪水危险性模拟软件及Hec-RAS

1.2.4 洪水风险评价方法讲解

第二章、基于ArcGIS的水文分析

2.1河流、流域提取【讲解+实操】

2.1.1 填洼

2.1.2 流向计算

2.1.3 汇(集)水面积计算

2.1.4 河流提取

2.1.5 河流分级(干流与支流分析)

2.1.6 流域划分

2.1.7 流域子流域拓扑

2.1.8 流域河网水系提取实例

第三章、基于HecRAS淹没模拟的洪水危险性评价

3.1 Hec-GeoRAS模块【讲解+实操】

3.1.1 GeoRAS 软件讲解

3.1.2 GeoRAS 操作方法及流程

3.1.3 GeoRAS主要模块功能及案例操作

3.2 Hec-RAS模块应用【讲解+实操】

3.2.1 RAS软件讲解

3.2.2 RAS软件操作方法及流程

3.2.3 RAS稳定流和非稳定流模拟

3.3 洪水淹没数值模拟实例【讲解+实操】

实例,掌握以下内容:

3.3.1 利用观测径流资料进行洪水淹没模拟

3.3.2 确定洪水淹没模拟河段

3.3.3 收集模拟区地形数据、设定曼宁系数

3.3.4 设置模拟河段边界及初始条件

3.3.5 稳定流和非稳定流模拟、模型校正

3.3.6 HEC-RAS结果整饰与洪水淹没制图

3.3.7 洪水危险性评估及等级划分

基于HecRAS评估的洪水危险性(蓝色由浅到深一次表示20,50,100年一遇)

3.4 基于GIS技术的洪水危险性评价

3.4.1 基于水文学的洪水淹没制图技术基础

3.4.2 一键式基于水文学方法的洪水危险性评价自动化工具使用方法

3.4.3 一键式洪水危险性评价应用实例

第四章、洪水风险评价综合案例分析应用

基于GIS及淹没模拟的洪水风险评价【讲解+实操】

4.4.1 洪水风险评估数据来源

4.4.2 洪水淹没区内的人口、房屋等统计

4.4.3 洪水风险评估报告撰写

一键式基于水文学方法的洪水淹没村庄评估

第五章、洪水危险性及风险评估研讨

答疑、讨论

结合培训内容进行提问

平时工作中遇到的问题探讨

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