GIS技術在遼寧太子河左岸洪水風險圖編制中的應用

張凌霄

（大伙房水庫輸水工程建設局，遼寧沈陽110003）

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GIS技術在遼寧太子河左岸洪水風險圖編制中的應用

張凌霄

（大伙房水庫輸水工程建設局，遼寧沈陽110003）

摘要：洪水風險圖對于預防和減少洪水災害，保障流域區居民的生命財產安全具有重要意義。隨著科技的發展，各種高科技手段也不斷被應用到洪水風險圖編制工作中，而GIS技術是其中的一個典型先進技術。文章以遼寧太子河左岸防洪保護區的洪水圖編制工作為實例，介紹了GIS技術的特點及其在風險圖編制中的應用步驟，以期為以后類似工作提供一些參考和借鑒。

關鍵詞：GIS技術；遼寧太子河；洪水風險圖

洪水風險圖其本質是用圖的形式表示出某一地區發生洪災后可能會波及的區域、洪水深度及洪災損失等參數，是指導防洪區規劃、防洪減災等工作的重要依據，對提升洪水風險管理具有重要意義。傳統的洪水風險圖編制是一項復雜、費事費力的工作，而GIS技術集合了數據采集、數據存儲和數據分析等功能，具有強大的圖形展現和處理能力，隨著計算機技術的發展，GIS技術必將成為洪水風險圖編制工作的重要支撐。

1 GIS技術的特點

GIS（地理信息系統）技術是多種學科的交叉產物，其基礎為地理空間，采用地理模型分析法實時提供多種空間和動態的地理信息，是一種為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統。該技術的基本功能是將表格數據轉換為地理圖形顯示出來，然后可以通過計算機對其進行操作分析，包含的對象非常豐富。GIS技術有以下幾個突出特點：

（1）開放性。GIS系統具有開放式環境及很強的可擴充性和可連接性，支持多種數據庫類型，包括ORACLE、SYBASE等；可以運行多種編程語言及開發工具；支持多種操作平臺；有多種標準化接口，例如SCADA、EMS、MIS、OA等。

（2）先進性。GIS平臺采用和世界同步的計算機技術、數據庫技術和地理信息處理技術等。此外還支持遠程圖紙和數據查詢，圖標輸出能力強大，還可對圖紙進行分層控制，例如可分層顯示山川、水系、道路、各類建筑等。地圖精度高，省級地圖比例尺可達1：5000或1：10000，市級地圖比例尺可達1：500。

（3）發展性。GIS技術具有很強的可擴充性和可連接性，在應用和開發過程中，使用工具的種類也較多，一般為J2EE和XML等，擴展之后能和其他的應用系統很方便的整合在一起，因此該技術具有很強的發展性［1］。

2 工程概況

太子河左岸防洪保護區位于遼寧省中部，保護區上至太子河遼陽鐵橋，下至三岔河口處，保護區面積約1781km2，保護區右邊界輪廓線為太子河左岸。保護區內涉及遼陽市、遼陽縣、鞍山市、海城市4個市縣。太子河左岸防洪保護區涉及河流為太子河干流及其支流柳壕河、南沙河、運糧河、楊柳河、三通河、五道河和海城河。太子河左岸防洪保護區洪水風險圖編制可采用上下游控制水文站，包括遼陽站、小林子站、唐馬寨站、三岔河站。

3 GIS技術在保護區洪水風險圖編制中的具體應用

洪水風險圖可以反映出洪水的風險信息，包括洪水的淹沒信息和決堤發生的概率、機理導致的后果等，所以洪水風險圖編制的基礎工作為洪水風險分析。洪水風險分析方法有實際水災法、水文學法和水力學法3種，在本項目中應用一維和二維水力學法進行分析。而GIS技術可以將分析結果詳細直觀的顯示在圖形中。下面對該技術的應用進行詳細介紹［2］。

3.1 風險面圖層的建立

太子河左岸防洪保護區風險圖洪水分析采用一維和二維水力學方法。其中主河道內計算采用一維模型，主河道外采用一維和二維耦合模型進行計算。其中一維模型采用MIKE模型系列中的MIKE11模塊進行非恒定流計算；二維模型采用不規則網格進行計算，所用軟件為名錄中的 MIKE模型系列中的MIKE21FM模塊。其中各個流域的具體特性見下表1［3］。

表1 遼陽以下各支流流域特性表

在GIS技術中，將事先配準好的太子河左岸區域的坐標信息錄入到計算網格中，之后將網格信息圖層作為模板，由GIS接口新建一個太子河左岸的洪水風險圖層，該圖層的主要任務是顯示洪水風險的分析結果。

3.2 風險圖層與洪水風險分析結果聯系

經過前期的洪水風險分析和計算，可以得到各個網格區域的洪水風險信息，其中包括最大水深、洪水最大流速、預計洪水達到時間、淹沒區域范圍及時長等，將這些信息作為洪水風險圖層的組成部分分類錄入該圖層屬性表的特定位置。在本項目中，技術人員通過實地調查、遙感測繪等手段，較為準確的得到了研究范圍內淹沒水深和造成的各類損失率之間的關系［4］，具體見表2。

3.3 分級渲染

針對不同的洪水風險圖，例如河道洪水風險圖、潰堤洪水風險圖，利用GIS技術與各種圖層的描述接口、顏色方案接口進行對接，以之前完成的屬性表中相應數值進行渲染該圖層，這樣就能實現洪水風險圖層的自動繪制功能，注意在渲染之前一定要制定好分級方案。本項目共設有分級方案12個，以不同的顏色進行區分顯示［5］。

3.4 地圖疊加

在風險圖圖層渲染結束后，將其與其他空間數據進行合理疊加，在疊加時應注意位置的準確性，坐標正確后洪水風險圖的制作已經接近完工，之后可以通過特定的應用程序對風險圖進行查看，本項目的查看工具軟件為ArcGIS［6］。

表2 研究范圍內的水深—損失率/損失值關系（%）

太子河左岸防洪保護區風險圖以地形圖、防洪工程分布和行政區域劃分為底圖，之后又添加分洪口位置、分洪水位、災民轉移道路和安置點等信息，最終構成了一幅信息量具體的洪水風險圖［7］。

4 結語

太子河左岸防洪保護區通過應用GIS技術繪制出了信息全面、形象直觀的洪水風險圖，這在應對洪水災害和保障區域民眾生命財產安全上具有很大的意義［8］。本項目除了對現有情況進行繪制外，還對假設情況進行了模擬繪制，一旦遇到一些突發事件，有關部門據此可以較快的采取應對措施，不至于到時出現缺乏經驗、毫無準備等情況。

參考文獻

［1］劉碩.可視化技術在洪水風險圖編制中的應用研究［D］.大連理工大學，2009.

［2］李娜.GIS技術在洪水風險圖編制中的應用［J］.中國水利，2005（17）：17-19.

［3］王宏，張文明.基于GIS技術的洪水風險圖編制及應用研究［J］.廣東水利水電，2011（12）：59-61.

［4］王軍，梁忠民.基于GIS技術的江河洪水風險圖編制［J］.中國防汛抗旱，2009（01）：54-57.

［5］包健杰，劉卓也.遼寧省洪水風險圖系統建設探討［J］.東北水利水電，2011（10）：52-53.

［6］向立云，徐憲彪.洪水風險圖編制規劃方法探討［J］.中國防汛抗旱，2010（03）：56-59.

［7］費永法，張炎齋.淮河流域水資源問題及對策［J］.水利規劃與設計，2005（01）：23-25.

［8］朱麗向.對城市河道治理規劃問題的探討［J］.水利規劃與設計，2009（02）：6-7.

中圖分類號：TV122

文獻標識碼：B

文章編號：1008-1305（2016）02-0036-02

DOI：10.3969/j.issn.1008-1305.2016.02.016

收稿日期：2015-09-09

作者簡介：張凌霄（1989年—），女，助理工程師。