一种基于高精度DEM的变电站积水淹没计算方法与流程

一种基于高精度dem的变电站积水淹没计算方法
技术领域
1.本发明涉及水利信息技术领域，具体来说，涉及一种基于高精度dem的变电站积水淹没计算方法。


背景技术：

2.在影响变电站安全运行的各类影响因素中，洪涝灾害是最不可控的因素之一，具有频繁的发作性与严重的破坏性，对变电站的风险干预程度非常高。
3.目前对于洪涝风险评估通常采用水文和水动力耦合模型进行洪水模拟研究，然而构建二维水动力模型需要大量详细的资料，如地形、管网、路网、建筑物资料等，这些资料往往难以收集，甚至无资料，导致在实际工作中由于缺乏资料而无法构建模型。
4.因此，如何在资料缺乏的情况下，通过容易获取的数据资料来完成变电站洪涝风险评估工作，成为本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种基于高精度dem的变电站积水淹没计算方法，能够克服现有技术方法的上述不足。
6.为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种基于高精度dem的变电站积水淹没计算方法，包括以下步骤：
8.s1：根据变电站周边的河流水系及dem地形，对变电站的积水淹没进行初步河流水系和局部地形的成因分析；
9.s2：对可能会有影响的河流进行洪水分析，计算设计洪水及洪水位，再根据局部dem地形，分析变电站是否会受到河道洪水淹没影响；
10.s3：若分析计算出变电站不受河道洪水淹没影响，则根据变电站周边dem地形分析低洼汇水区范围，计算出汇水区涝水量，再根据dem数据基于arcgis平台建立数字地形模型，利用gis软件的空间分析功能实现对地形表面蓄涝容积曲线的计算，再将不同历时涝水量与蓄涝容积曲线进行插值分析，得到不同历时水位，不同历时水位减去变电站围墙外侧最低高程，即计算出变电站最大积水深。
11.进一步地，步骤s1中，所述河流水系的分析是分析变电站周边河流水系，根据河道设计资料、防洪排涝规划的相关资料，初步分析河流对变电站的影响。
12.进一步地，步骤s1中，所述局部地形的分析是根据变电站周边dem地形分析变电站是否处于低洼汇水区范围内。
13.进一步地，步骤s2中，所述对河流进行洪水分析包括提取流域属性、构建流域水文模型和率定模型参数。
14.进一步地，所述提取流域属性是基于dem数据提取流域属性，包括基础数据收集整理、小流域划分、河流分级、小流域统一编码、空间拓扑关系建立、流域特征属性获取的过程。
15.进一步地，所述构建流域水文模型是基于水文响应单元划分小流域为计算单元，分别输入不同的降雨，根据各小流域内植被、土壤和高程的情势，对每个小流域采用不同的产流计算参数分别计算产流量；汇流采用地形地貌瞬时响应单位线得到不同降雨强度下的流域出口断面的径流过程，其中涉及降雨、蒸发、产流、汇流、河道演进和水库调蓄模型。
16.进一步地，所述率定模型参数是根据模型参数取值范围，通过试错法调整参数值，并驱动水文模型，将得到的模拟与实测序列对比，误差最小时的参数值即为率定得到的最优参数值。
17.进一步地，步骤s2中，所述计算设计洪水是根据当地暴雨图集或水文手册计算设计暴雨过程，将其输入流域水文模型计算出河道设计洪水过程及洪峰流量；计算设计水位是根据河道断面的资料，采用恒定均匀流量方程计算河道水位流量关系，得到洪水位流量关系曲线。
18.进一步地，步骤s2中，计算变电站是否会受河道洪水淹没，是根据dem数据找出变电站范围外侧最低高程，设计洪水位与变电站范围外侧最低高程之差即为变电站可能最大洪水淹没水深。
19.进一步地，步骤s3中，划分汇水区是根据dem数据并结合区域地形、河道走向以及建筑物围墙，对变电站周边区域进行汇水区划分。
20.本发明的有益效果：通过易于获取的dem数据进行变电站积水淹没计算，能够由降雨过程得到变电站积水深度过程，为变电站洪涝灾害预报预警提供有益支持。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是根据本发明实施例所述的基于高精度dem的变电站积水淹没计算方法的结构示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
24.如图1所示，根据本发明实施例所述的基于高精度dem的变电站积水淹没计算方法，首先根据变电站周边河流水系及dem地形数据，和河道设计资料、防洪排涝规划等相关资料，初步分析河流对变电站的影响做初步分析；根据变电站周边dem地形，分析变电站的局部地形是否处于低洼汇水区范围内。
25.然后对可能对变电站有影响的河流，计算设计洪水及洪水位，根据局部dem地形，分析变电站是否会受到河道洪水淹没的影响做进一步分析。
26.对可能对变电站有影响的河流分析，首先，基于dem数据进行提取流域的属性，包括基础数据收集整理、小流域划分、河流分级、小流域统一编码、空间拓扑关系建立、流域特征属性获取(包括下渗特性、汇流特性、小流域特征属性指标)等过程。然后，基于水文响应单元划分小流域为计算单元，分别输入不同的降雨，根据各小流域内植被、土壤和高程等情势，对每个小流域采用不同的产流计算参数分别计算产流量；汇流采用地形地貌瞬时响应单位线得到不同降雨强度下的流域出口断面的径流过程，其中涉及降雨、蒸发、产流、汇流、河道演进和水库调蓄模型。再根据模型参数取值范围，通过试错法调整参数值，并驱动水文模型，将得到的模拟与实测序列对比，误差最小时的参数值即为率定得到的最优参数值。
27.计算设计洪水及洪水位是根据当地暴雨图集或水文手册计算设计暴雨过程，将其输入流域水文模型计算出河道设计洪水过程及洪峰流量；根据河道断面资料，采用恒定均匀流量方程计算河道水位流量关系，得到设计洪水位。
28.分析计算变电站洪水淹没是根据dem数据，找出变电站范围外侧最低高程，设计洪水位与变电站范围外侧最低高程之差即为变电站可能最大洪水淹没水深。
29.若分析计算结果为变电站不受河道洪水淹没影响。则根据变电站周边dem地形，分析低洼汇水区范围，计算汇水区的涝水量及汇水区积水深。
30.首先划分汇水区是根据dem数据并结合区域地形、河道走向以及建筑物围墙等，对变电站周边区域进行汇水区划分。
31.所述计算汇水区的涝水量，通过以下公式进行计算，公式如下：
[0032][0033][0034]
式中：wp：设计洪水总量(万m3)；φ：径流系数；fi：各分块集水面积(km2)；φi：对应fi的径流系数；hp：设计面暴雨量(mm)。
[0035]
然后需要计算蓄涝容积曲线，根据dem数据，基于arcgis平台建立数字地形模型，利用gis软件的空间分析功能实现对地形表面进行分析。计算变电站涝水淹没，通过将不同历时涝水量与蓄涝容积曲线进行插值分析，得到不同历时水位；不同历时水位减去变电站围墙外侧最低高程，即为变电站可能最大积水深。
[0036]
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过易于获取的dem数据进行变电站积水淹没计算，能够由降雨过程得到变电站积水深度过程，为变电站洪涝灾害预报预警提供有益支持。
[0037]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。