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GIS集成模型中HEC-HMS和HEC-RAS模型的洪水模拟(以卡拉伊地区为例)

Amir Abbas Mosaddegh Khaghan1*和Barat Mojaradi2

1伊朗德黑兰谢里夫理工大学

2伊朗Elm-o-Sanat大学

DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.11.Special-Issue1.01

住宅和城市发展的背景是洪水平原和河流的水文和水力条件,无论流域和河流,洪水的风险增加和损失的另一边可以使这些地区的投资。本研究的目的是评估河流洪水的行为和卡拉伊在阿尔布尔斯省的蔓延。结合水文模型HEC-HMS和HEC-RAS水力模型,利用降雨数据和径流面积HEC-HMS模型对气象和水文站进行了标定,并在GIS中利用HEC-GeoRAS修正后,以Arc视图显示了10年、20年和50年的回复期的河流断面。


洪水模拟;HEC-HMS;HEC-RAS;地理信息系统

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[8]张建军,张建军,张建军,等。基于GIS的洪水模拟研究——基于GIS的洪水模拟研究[j]。当代世界环境杂志特刊2016;11(特刊2(2016))。DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.11.Special-Issue1.01

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[8]张建军,张建军,张建军,等。基于GIS的洪水模拟研究——基于GIS的洪水模拟研究[j]。当代世界环境杂志特刊2016;11(特刊2(2016))。可以从://www.a-i-l-s-a.com?p=922/


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收到: 2016-07-15
接受: 2016-08-19

介绍

洪水是主要的自然灾害之一,干旱和饥荒等灾害造成的破坏比其他灾害更人性化(Green et al.,2008)。各种研究表明,缺乏对隐私问题和河流的关注,导致洪水频率呈指数级增长,其损害是城市和半城市之间最大的潜在洪水风险模式。因为不可能完全避免洪水的风险(more et al.,2008),生活在洪水中,关于土地使用管理和河流地区发展的新政策,以减少其有害影响是必不可少的。分析河流的径流量,有利于考虑如何扩大。利用地理信息系统(GIS)来显示和分析一些研究中的空间数据,这些研究以一种在洪水管理和洪水保留工具中被接受的方式处理空间数据,是有效确定水位的方法。

研究中采用洪水模拟和水文模型来研究出水口地区径流的流向,以探索Radwan对约旦Petra模型的区域洪水分析,研究防洪措施对洪水泄洪的作用。De Hoo等(2007)也利用LISFLOOD模型研究了两个地区的土地利用变化对洪峰的影响。Benavides et al .(2006)利用HEC-HMS和HEC-RAS模型与GIS相结合,分析了各种防洪方案,并被优选。此外,Knebl等人(2005)将这些模型整合在圣安东尼奥地区提出的洪水模型和预测洪水的模型中也得到了注意。

在国内进一步研究利用水文模型确定洪水区域和利用水力模型进行洪水制图的研究有Fallah(2010)在Mohammad Abad省,Khosroshahi(2011)在Damavand流域,Jowkar(2012)对Shapur河HEC-HMS模型的研究,证实了该模型的有效性。此外,Sadeghi和同事(2013)从HEC-RAS模型和GIS集成分区河洪水Darabad使用的结果表明,该模型在洪水分区效率。Haji Gholizadeh(2012)在一项研究中调查了人为干预的作用,包括桥梁、涵洞、水粉碎机、粉碎机在德黑兰河中浸应支付的HEC-RAS模型。对研究区不同回潮期各防洪结构措施对深度的影响进行了不同的研究。

研究表明,我国结合水文和水力模型模拟居民区洪水的方法较少,未考虑利用这些模型管理下游土地利用。本研究采用水文水工模型与HEC-RAS、HEC-HM和GIS相结合的方法对卡拉伊河洪水中降雨和径流进行了模拟分析。

材料与方法

研究区域为75.87平方公里,位于阿尔博尔兹省以西10公里的卡拉伊市。平均坡面积为42.44%,气候条件为半干旱气候,年降雨量为381 mm为湿值(Mirzakhan, 2008)。

在本研究中,为了模拟降雨、径流和洪水的水流线输出来确定HEC-HMS模型的范围,根据该模型中选择的方法是识别模型输入。为此采用降水-径流曲线数转换法或在GIS软件Arc View 3.3中制作植被、土壤水文类群和土地利用 -[-] -[-]组合区域图。利用单一的全球降雨和径流事件在区域和选定的站点进行降水和径流事件的校准和验证,以调查GIS中降雨的空间分布,并使用IDW方法确定每个子集水区降水的时间模式,该模式是最近的站点使用。经过模型的标定和验证以及参数的提取,计算了Dvrhbazgshthay 10年、20年和50年降水量的曲线、强度、持续时间、频率,并以Karaj站为模型进行了洪水水文图的提取。确定了Cowan (Cowan, 2006)在多因素和粗糙度控制下的粗糙度系数(Haji gholizadeh, 2009; Sadeghi and Jalali Rad, 2008)。然后在GIS扩展中利用HEC-Geo的RAS地形的几何形状进行准备和数据输入,其中包括Msyrjryan、左右两侧、以新数据层的形式剖面图Arc View输入到HEC-RAS模型中,然后输入输出Hydrograph-Hay HEC-HMS模型并引入粗糙度系数;在Arcview中实现了汇聚发散河道HEC-RAS模型,并分别进行了10年、20年和50年的洪水区和洪水深度的水力分析和监测。

结果与讨论

洪水模拟为Karaj地区被居民区提供的输入数据结果如表1所示。HEC-HMS模型定标和卡拉伊水文流域模拟验证表明,其洪水平均差值为64/6%,体积平均差值为08/29%。结果表明,校正参数对CN的重要性,以及早期采用Khosroshahi(2007)、Razavi(2005)和Knebl等人(2005)基于SCS模型校正的结果对CN值变化的响应。实施模型对降雨回归期分别为10年、20年和50年,导致峰值流量的发生分别为38.43、17.61和4.85立方米/秒,这在图2和图3中分别呈现了其他研究(East Water Engineers, 2009)和研究(Mirzakhan, 2009)在不同领域的研究结果没有显著差异。因此,对模型进行了HEC-HMS研究比较,利用洪峰、洪水水文基准时间和认可形成的研究结果(2004),Khosroshahi(2010)、Jowkar(2011)和Knebl(2005)认可了使用标准洪峰的模型的性能是完全符合的。

表1:输入数据对于模型HEC-HMS

盆地

区(公里2

CN(我)

(毫米)

初始吸引力(mm)

浓缩时间(min)

延时(min)

1

6.96

73

93.9

18.8

29.2

17.5

2

7.38

72

98.8

19.8

12.2

12.7

3.

9.45

72

98.8

19.8

18

10.8

4

8.46

72

98.8

19.8

42.2

25.3

5

8.15

72

98.8

19.8

47.7

28.6

6

3.40

72

98.8

19.8

32

19.2

7

8.19

70

108.9

21.8

48

28.8

8

1.96

73

93.9

18.8

33.4

20.

9

8.08

68

119.5

23.9

45.2

27.1

10

13.85

70

149.2

29.8

75.1

45.1

图1。模型HEC-HMS的回归周期为10年和20年


图1:模型HEC-HMS海线10年和20年的回归期输出
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图2。HEC-HMS模式50年回归期的海线输出


图2:HEC-HMS模式50年回归期的海线输出
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该区间是应用HEC-GeoRAS的延伸,作为HEC-RAS地块的限制茎几何特征如图1所示。HEC-RAS模型的结果和输出在稳定的流动条件下,以面图形和表格提供。这些包括横截面,轮廓,曲线,水文和图表旁边的每个部分和输出接头的液压系统。这是一项协议,考虑到多层次的多样性,不包括在内。HEC-RAS模型的结果表明,已经研究了确定范围内流动模式的能力。根据地理信息系统提供的初始几何信息,HEC-RAS和GIS结合应用在Karaj具有很高的流域管理、洪水潜力,这也导致et al (2002), Sadeghi和Jalai Rad(2004)的水力模型HEC-RAS和Arc View GIS的成功集成是一致的。它还显示了HEC-RAS输出GIS,以便更好地了解洪水发生时的条件,表明Sadiq(2007)的结果是一致的。例如,在图2中,洪水地图的深度是50年前的。

图3。在研究过程中获得的横截面以及GIS中的位置


图3:
同时在GIS中占有一席之地

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图4。外滩游乐区的景观为不同回潮期的洪水。


数字4:外滩游乐区的景观
针对不同回潮期的洪水。

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图5。查看50年汛期洪水深度范围


数字5:查看洪水深度范围
汛期为50年

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结论

结果表明,HEC-HMS和HEC-RAS模型能较好地模拟喀喇河流域的水文和水力特征。能够使用地理信息系统提供的输入,以模型和视图的准确性,结合性能显示。如果在现有的水文组成和降雨资料的配合下,能方便准确地模拟洪水,另一方面则能准确地测量河床和居民区洪泛平原的地图,从而提高地图的效率和精度,增加地图的产量。因此,研究了洪水管理和洪水保险方面的治疗方法,并计划为类似地区开发住宅区,特别是吞吐量建议的城市地区。

具有一定

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  2. 呼!。A., Odijk, M., Koster。E.和Lucieer, A., 2001。评估默兹河和奥德河流域土地利用变化对洪水的影响理论物理。化学。地球(B), 26岁(7 - 8):593 - 599。
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