基于DEM的山区小型水库设计洪水计算方法及应用

某小一型水库设计洪水分析计算发布时间：2023-02-20T08:37:46.060Z 来源：《新型城镇化》2022年24期作者：叶凤艳[导读] 当流域内缺乏实测水文资料和相关的水文成果是，可以结合邻近地区的雨量站实测数据，结合本流域的暴雨洪水特性，采用“暴雨洪水法”，推求水库的设计设计洪水及其过程线。

分析结果表明，某小一型水库坝址处300年一遇设计洪峰流量为48.88m3/s；30年一遇设计洪峰流量为31.97m3/s；5年一遇设计洪峰流量为17.62m3/s。

云南省设计院集团有限公司云南昆明 650118摘要：当流域内缺乏实测水文资料和相关的水文成果是，可以结合邻近地区的雨量站实测数据，结合本流域的暴雨洪水特性，采用“暴雨洪水法”，推求水库的设计设计洪水及其过程线。

分析结果表明，某小一型水库坝址处300年一遇设计洪峰流量为48.88m3/s；30年一遇设计洪峰流量为31.97m3/s；5年一遇设计洪峰流量为17.62m3/s。

关键词：暴雨洪水；设计洪水；小一型水库设计洪水是指符合工程设计中防洪标准要求的洪水，当地可能出现的洪水。

水库设计洪水分析是水库规划和工程设计的重要内容，对水库的工程规模具有决定性意义。

设计洪水三要素为设计洪峰流量、设计洪亮和设计洪水工程线。

目前常用的方法有：直接法和间接法、地区综合法等，本文以间接法推求某小一型水库设计洪水，为确立水库工程规模等提供支撑依据。

1 流域概况某小一型水库位于江西省丰城市白土镇杨坊村委会杨坊村，与丰城市城区相隔大约28km，距离白土镇5km，坝址以上控制的流域集水面积为2.42km2，主河长为1.4km，主河纵比降为7.76%。

水库周围自然环境良好，下垫面条件优越。

流域区地势低，属于低山丘陵区，山峦叠翠。

植被破坏率低，森林的覆盖率高达80%左右，河床中泥沙淤积量少，多为卵石或者卵石夹砂。

该水利工程开发运行的只要目的就是解决下游丘陵、平原区的灌溉用水问题，同时为减轻下游的水旱灾害提供条件，为水库去居民提供水产养殖等提供便利，其是一座以灌溉为主，兼防洪和养殖等的综合型利用水库。

基于DEM与遥感影像的水库库容快速估算许叙源【摘要】遥感技术周期性、宏观性、实时性等优点,使其在监测库容具有无可比拟的优势.为了给水库管理提供一种快速估算库容的方法,利用DEM建立新丰江水库"库面积-库容"模型,并从不同时相的中巴影像中提取库面积,再利用模型计算库容;继而获取每一时相的水库水位观测值,利用水库固有的"库容曲线"计算库容.最后将两个结果进行比较分析,发现前者与后者的相对误差最小只有0.47％,大部分不超过10％,且具有很好的相关性.模型估算精度虽达不到传统测量计算方法,但其快速性、周期性、低成本是传统方法无法比拟的.实验结论表明,利用DEM与遥感技术监测库容,具有较好的实用价值.【期刊名称】《广东水利水电》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】4页(P7-10)【关键词】DEM;遥感影像;库容;新丰江水库【作者】许叙源【作者单位】广东省水利电力勘测设计研究院, 广东广州 510635【正文语种】中文【中图分类】TP79;TV697.21 概述遥感技术具备周期性、宏观性、实时性等优点，使其在水库水资源监测方面，具有无可比拟的优势。

国内学者利用水文观测数据、中低分辨率遥感影像计算水库面积，从而建立库容模型，完成水库库容测算[1-3]。

库容是水库管理的基本依据，及时获得库容对水库管理具有重要意义。

而库容是随着水库周边建设变化、库底淤积而变化的，及时获得库容并不是简单的工作。

传统的库容求取方法依托于测绘手段，通过对水底地形成图，结合水位合成三维信息，并计算库容，生成库容曲线。

在水库库底地形变化不大，精度上不需要达到测绘手段的效果，且想快速获得库容，遥感技术则具有明显的优势。

特别对于某些地区，大多水库由电力公司承包，其水量调度由电力公司直接操控，政府部门较难及时、准确地获取库容。

实验利用DEM(数字高程模型)及较高分辨率遥感影像建立“库面积-库容”模型，能够实现库容快速、准确的获取。

科技成果——小型水库群实时洪水预报技术
技术开发单位
河海大学
成果简介
构建了融合遥感影像解译与支持向量机智能学习的地形地貌参数-水库库容定量关系模型，推算了水库资料缺失地区的小型水库库容信息，耦合集成了新安江-水库模型，解决了无小型水库资料或资料短缺的流域洪水预报难题；集成了一种全过程联合校正的洪水预报修正方法，建立雨量站网密度与洪水预报误差分配比例之间的定量关系，基于系统响应理论，实现了输入误差与模型误差的全过程联合校正，显著提升误差修正效果，提高洪水预报精度。

技术特点
该实时洪水预报技术已应用于全国不同地貌区68个流域8176场次的洪水模拟及实时洪水预报，流域面积共计128552km2，共推算了3977个小型水库的库容数据；共有89.3%的流域洪水模拟/预报效果符合《水文情报预报规范》（GBT22482-2008）要求，其中47个流域应用结果很好（即：洪量相对误差和洪峰相对误差均值不超过20%，确定性系数大于0.70的场次比例达到70%以上），约占总流域数的69.12%。

适用范围
适用于流域洪水预报、中长期径流预报、山洪灾害预警、水资源评价、水土保持措施效果评价。

山区小流域分布式单位线计算方法应用程双虎;胡春歧;马存湖【摘要】基于GIS及DEM的分布式单位线分析方法为无资料小流域洪水汇流计算提供了有用工具.将分布式单位线法用于大阁流域,对5场洪水的模拟结果表明,洪峰相对误差均小于10％,洪量误差均小于20％,峰现时间误差均小于0.5h,确定性系数均在0.8以上,得到了很好的模拟结果.【期刊名称】《南水北调与水利科技》【年(卷),期】2015(013)001【总页数】4页(P189-192)【关键词】山区小流域;分布式单位线;洪水【作者】程双虎;胡春歧;马存湖【作者单位】河北省水文水资源勘测局,石家庄050031;河北省水文水资源勘测局,石家庄050031;河北省水文水资源勘测局,石家庄050031【正文语种】中文【中图分类】P333流域上的降雨径流必须经过流域汇流过程才能形成流域出口的流量过程。

由于流域汇流的复杂性，尚不能用水力学的方法求解水流的运动过程，因此，不得不对其进行概化，将流域作为一个动力系统,流域汇流则是系统将净雨输入转变成流量过程输出[1-5]。

单位线是对流域汇流概化的一个主要途径。

概化单位线方法简明易用，且具有一定的应用精度，在水文预报及水文计算中得到了广泛的应用。

但是采用出口断面的水文资料反推单位线的曲线形式，仅能反映流域水体分配沿流程的变化及一次洪水随时间变化的平均情况，而没有与流域上对汇流有影响的特性(流域形状、地形地貌特征、坡度等)直接联系起来，没有明确的产流场和传播场，因此只能停留在经验关系上[6-11]。

考虑到降雨和下垫面特征的空间分布不均匀性，特别是局部防洪的要求，需要对预报流域离散，而离散后的计算单元是没有实测水文资料的，难以利用传统的单位线分析方法，因此必须解决无实测资料地区单位线的分析问题[12-15]。

虽然对于参数单位线法和综合单位线来说，也可以利用流域特征分析出单位线，但只能得到单位线的特征值，还必须对单位线的形状进行概化才能得到完整的单位线。

附件：省小型水库洪水核算方法〔试行〕前言《省小型水库洪水核算方法》〔试行〕是为适应新形势下小型水库除险加固需要而制定的。

本方法依据水利部《水利水电工程等级划分与洪水标准》SL252-2000、《水利水电工程设计洪水计算规》〔SL44-2006〕、《碾压式土石坝设计规》〔SL274-2001〕和《省水文图集》的有关分析成果，在原省水利局暴雨洪水组1979年6月编印的《省小型水库洪水核算方法》根底上修订完成的。

在山丘区小型水库防洪平安复核、控制运用、加固设计等工作中应以本方法为主，其它各法可作验证参考。

本方法提供了洪峰流量、洪水总量以与调洪演算方法，适用我省流域面积在1到30平方千米的小型水库保平安洪水核算使用。

对有闸控制或流域面积大于30平方千米的小型水库，应使用《省大、中型水库防洪平安复核洪水计算方法》进展核算，设计洪水流量过程应采用瞬时单位线法，其中流域面积小于50平方千米的水库时段长建议取0.5小时，瞬时单位线参数M1与0.5小时单位线关系表可参考《省水文图集》。

流域面积小于1平方千米的小〔2〕型水库，应按本方法计算的洪峰、洪量分别加大10%后，再进展调洪。

请各单位在使用过程中注意结合实际, 与时总结经历,如有问题请函告省水利厅。

1小型水库设计洪水标准小型水库设计洪水标准，按照水利部《水利水电工程等级划分与洪水标准》(SL252-2000)选取。

小型水库永久性水工建筑物的洪水标准，应按山区、丘陵区或平原、滨海区分别确定。

山区、丘陵区永久性水工建筑物洪水标准[重现期〔年〕]按表1选用。

平原、滨海区永久性水工建筑物洪水标准[重现期〔年〕]按表2选用。

当山区、丘陵区的小型水库坝上下于15m，上下游最大水头差小于10m时，且失事后对下游防洪影响不大时，其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定；当平原、滨海区的小型水库坝高高于15m，且上下游最大水头差大于10m时，其洪水标准宜按山区、丘陵区标准确定。

小〔1〕型、小〔2〕型水库的消能防冲建筑物洪水重现期分别取20年、10年。

基于DEM的资料短缺地区设计洪水推求张婷;冯平【摘要】In this paper, the northern mountainous area of Fuzhou City which is an ungauged basin has been taken for example to discuss the method of design flood calculation by means of combining the DEM ( digital elevation model) and the Xin' anjiang model (three components). The problem of estimating the parameters of the runoff model has been solved by using the parameters of the reference station. In the convergence calculation, the isochrones are obtained by DEM which helps to avoid the cumbersome work of drawing them on the map. With the establishment of the digital elevation model throughout the country, it is practically significant to use it in the hydro-logical estimation.%以缺少径流资料的福州市北部山区流域为例,通过数字高程模型(DEM)技术与新安江三水源模型相结合的方法,探讨了资料短缺地区设计洪水的计算方法.通过参证站水文模型参数的移用,解决了流域内其他子流域的产汇流参数的估算问题.在汇流计算中,通过DEM推求等流时线,避免了在地图上勾绘等流时线的繁琐工作.随着全国各地数字高程模型的建立,将其运用到水文计算当中有重要的现实意义.【期刊名称】《中国工程科学》【年(卷),期】2011(013)012【总页数】6页(P68-73)【关键词】资料短缺地区;设计洪水;数字高程模型(DEM);等流时线【作者】张婷;冯平【作者单位】天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TV122+.31 前言资料短缺地区的水文研究从20世纪90年代开始逐步被全球的水文工作者所重视［1］。

基于DEM的有源洪水淹没分析算法作者：成静来源：《科技经济市场》2015年第12期摘要：近年以来，基于数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM），将水动力模型与地理信息系统技术相结合，来计算、显示洪水淹没范围是水利应用领域的研究热点之一。

洪水淹没模拟分为有源淹没和无源淹没两种情形，针对有源淹没递归算法计算效率低和稳定性不高的缺点，本文基于“栈”数据结构的特点，提出了一种基于淹没区缓冲堆栈的有源洪水淹没分析种子蔓延算法，实现了更为高效的有源洪水淹没分析，最后在江西省遂川县洪水淹没分析系统中进行了实践与验证。

关键词：DEM；洪水淹没分析；GIS；算法我国是一个洪水灾害频繁发生的国家，近年来，随着中国社会经济的发展，洪水灾害造成的损失也日益严重，而准确的洪水预报与分析可以为防洪救灾方案的制定和指挥调度提供重要的科学依据。

因此，在地理信息系统等新技术的支持下，研究、计算与模拟洪水淹没范围，已成为当前极有意义的研究课题。

近年以来，基于数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM），将水动力模型与地理信息系统技术相结合，来计算、显示洪水淹没范围是水利应用领域的研究热点之一。

如刘仁义等人提出了“有源淹没”和“无源淹没”两种淹没区计算方法[1]；许多学者采用递归的方法来计算洪水有源淹没范围[2]，但是递归方法却具有计算效率低和稳定性不高的缺点；对此，本文基于“栈”数据结构的特点，提出了一种基于淹没区缓冲堆栈的有源洪水淹没分析种子蔓延算法，实现了更为高效的有源洪水淹没分析，最后在江西省遂川县洪水淹没分析与显示系统中进行了实践与验证。

1 基于DEM的洪水淹没分析算法（1）数字高程模型（DEM）数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）描述了地表形态的时空分布，是地学分析和过程模拟的基础数据，已广泛应用于全球变化、环境保护、自然灾害等科学领域。

文章编号:1006 2610(2019)05 0013 05利用DEM 计算水库库容曲线的实例分析董　闯,刘蕊蕊,李运龙(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安　710065)摘　要:水库的库容曲线是水利水电工程计算的重要基础数据,库容曲线获取的常用方法断面法㊁等高线法虽然简单实用,但是通过库区的概化㊁存在精度损失,在无实测地形图资料时存在失灵现象㊂通过分析利用DEM 计算水库库容曲线的原理,分别以有实测地形图和无实测地形图2种情况,完成了基于DEM 的水库库容曲线计算的实例分析㊂结果表明:通过实测地形图构建库区DEM 计算的水库库容曲线可以应用于工程设计,在无实测地形图的情况下,可利用DEM 计算库容曲线为项目前期设计或评估提供参考依据㊂关键词:数字高程模型;地形图;库容曲线中图分类号:TV62;TP79 文献标志码:A DOI :10.3969/j.issn.1006-2610.2019.05.004Case analysis of calculating reservoir storage capacity curve with DEMDONG Chuang ,LIU Ruirui ,LI Yunlong(PowerChina Northwest Engineering Corporation Limited ,Xi'an　710065,China )Abstract :The reservoir storage capacity curve is an important basic data in calculation of water conservancy and hydropower projects.The traditional method such as method of section and contouring method for calculating the reservoir capacity curve is simple and practi⁃cal ,but through the generalization of the reservoir area ,there is the loss of precision and the curve may not be obtained without measured topographic map.By analyzing the principle of using DEM to calculate the reservoir storage capacity curve ,the case analysis of reservoir storage capacity curve calculation based on DEM is carried out in two cases :with and without measured topographic map.The resultsshow that the reservoir storage capacity curve calculated by the DEM with measured topographic map can be applied to the engineering de⁃sign.In the absence of the measured topographic map ,the storage capacity curve calculated by the DEM can be used as a reference for the preliminary design or evaluation of the project.Key words :digital elevation model ;topographic map ;storage capacity curve 收稿日期:2019-04-26 作者简介:董闯(1985-),男,安徽省萧县人,工程师,主要从事水电和新能源发电设计工作.0　前　言水利水电工程设计中经常会用到水库的水位~库容~面积曲线(以下简称库容曲线),库容曲线通常基于实测地形图通过断面法或等高线法计算获得[1-3],断面法计算库容是将水库沿水流流程从库尾到坝址分割成多个梯形体或椎体,等高线法计算库容是将水库按不同等高线从下到上分割成多个梯形体或椎体,通过各梯形体或椎体体积求和得到水库库容㊂断面法㊁等高线法虽然简单实用,但精度与分割的断面个数或等高线间距密切相关,是一种库区的概化,同时,在无实测地形图资料时存在失灵的现象㊂随着地理信息系统(GIS)技术的不断发展,利用数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)计算水库库容得到应用[4-7]㊂本文选取有实测地形图和无实测地形图2种情况,进行基于DEM 的水库库容曲线计算的实例分析㊂1　利用DEM 计算水库库容曲线原理及流程1.1　DEM 简介DEM 是描述地形起伏特征信息的有序数值阵列,自从1956年美国麻省理工学院Miller [8]教授提31西北水电㊃2019年㊃第5期===============================================出来之后,历经几十年的发展,现在已经是GIS的重要组成㊂目前,随着水文模拟技术的发展,将分布式水文模型与GIS进行集成在数据管理㊁空间分析及可视化等方面有很大的优点,而其中很多的水文特征参数如流域水系㊁汇流路径㊁坡度㊁坡向等都是通过DEM进行提取的㊂另外,在防灾减灾㊁生态环境保护和治理㊁土地规划㊁水利工程规划设计㊁国防等各个领域DEM都有着广泛的应用㊂DEM的建模方法主要有:基于不规则三角网(TIN)的建模方法㊁基于格网(Grid)的建模方法和混合的建模方法[9]㊂其中,基于TIN和Grid的建模方法是2种常用的方法,由于格网DEM在生成㊁存储㊁管理㊁计算㊁分析㊁显示等多方面具有很大优点,而且还能方便地进行大区域集成和不同分辨率DEM的综合,因而应用最为广泛,本文也选用格网DEM进行研究㊂生成DEM的核心问题就是插值计算,插值方法的选择直接影响到DEM的精度㊁质量及其应用㊂DEM插值是由选定的若干已知点的高程求出未知点高程值的过程,原理是基于地形起伏的连续性,即空间自相关性(Spatial Autocorrelation),认为距离越近的事物越相似,插值时影响权重越大㊂因此, DEM的生成就转化为如何利用等高线等数据插值生成高精度㊁高质量的DEM㊂基于ArcGIS软件的3D Analyst工具中通用的基于矢量的建模方法TIN㊁IDW㊁Kriging和Natural Neighbors进行DEM的构建㊂(1)以TIN法构建DEM通过ArcGIS的3D Analyst工具栏中 Create TIN From Features”工具可以在原始等高线数据基础上建立TIN,再根据不规则三角网插值生成DEM,如图1所示㊂图1　TIN法构建DEM图 (2)以反距离加权法构建DEM反距离加权法(Inverse Distance Weighted, IDW)是一种比较简单而且广泛使用的空间插值方法,它以插值点与样本点之间的距离为权重,认为距离越近插值时贡献越大,是典型的基于空间自相关理论的方法㊂公式如下:Z=∑n1i/(d i)j×Z i∑n1i/(d i)j(1)式中:Z为估计值;Z i为第i(i=1, ,n)个样本点值;d i为待插值点与样本点i距离;j为距离幂权重,一般取2㊂(3)以克里格法构建DEM克里格法(Kriging)是以南非工程师Krige命名的一种最优插值法,它是利用变异函数考虑空间属性的分布情况,确定出待插值点的影响范围,然后在此范围内对待插值点进行最优㊁线性㊁无偏估计的一种方法,并被广泛地应用于地下水模拟㊁土壤制图㊁GIS等领域㊂插值公式如下:Z x=∑n1i l i×Z i(2)式中:Z x为估计值;Z i为第i(i=1, ,n)个样本点的值;l i为权值,并且和为1㊂41董闯,刘蕊蕊,李运龙.利用DEM计算水库库容曲线的实例分析===============================================(4)自然邻点法构建DEM自然邻点插值法(Natural Neighbor Interpola⁃tion,NNI),又称双次泰森多边形法㊁Voronoi 图内插法,是基于空间自相关性的面积权重线性内插法,其基本原理是先对所有样本点创建泰森多边形,当对未知点进行插值时,就会修改这些泰森多边形并对未知点生成一个新的泰森多边形㊂与待插值点泰森多边形相交的泰森多边形中的样本点被用来参与插值,它们对待插值点的影响权重和它们所处泰森多边形与待插值点新生成的泰森多边形相交的面积成正比,如图2所示,x 为待插值点,P i (i =1, ,n )为邻近已知样本点㊂图2　自然邻点插值法图计算公式如下:f (x )=∑ni =1w i (x )f i (3)式中:f (x )为待插值点x 处的插值结果;w i (x )为参与插值的样本点P i 关于插值点x 的权重;f i 为样本点P i (i =1, ,n )处的值㊂1.2　利用DEM 计算水库库容曲线的原理DEM 是地形表面简单的数字表示,描述地球表面形态的有序数值阵列,实质上是对地球表面地形地貌的一种离散的数学表示㊂规则格网的DEM 由于其数据结构简单,使用方便,所以在工程中使用较多㊂格网单元的高程为格网面积范围内的地形拟合高程h i ,假设用格网宽度为d 的DEM 来计算给定高程H 水位的库容,在给定高程水位的范围内形成三维立体表面,每个格网单元到给定高程水面的形状为四棱柱,分别计算出每个四棱柱单元的体积,然后累加即成为给定高程水位的总库容㊂如果分别用不同的高程面进行切割,便可计算出任意高程水位的库容㊂四棱柱体积计算公式为:V i =d 2×(H -h i )(4) 总库容计算公式为:V =∑V i(5) 水面面积计算公式为:S =d 2×n(6)式中:d 为DEM 格网间距;h i 为第i 个格网的高程;H 为水位高程;n 为水位高程H 以下的格网总数;V i 为第i 个格网与水位为H 的水面间四棱柱的体积;V 为水位H 对应的库容;S 为水位H 对应的面积㊂1.3　利用DEM 计算水库库容曲线的流程水库库容的计算主要分为以下步骤,见图3㊂(1)收集水库库区地形图,并利用地形图等高线(及高程点等数据)构建数字高程模型,如没有实测地形图,可获取库区DEM;(2)以水库的坝址作为出水口,提取出坝址以上的工程库区DEM;(3)计算不同水位高程对应蓄水位的淹没区域DEM;(4)以淹没区域DEM 为计算基础,计算出蓄水高程以下的库容㊂图3　基于流域数字高程模型的水库库容计算流程图2　利用DEM 计算水库库容曲线的实例分析2.1　无实测地形图时库容曲线计算初探同卡水电站是怒江上游西藏河段规划的第5座梯级电站,位于怒江上游河段中游,电站水库是河段控制性水库之一,具有年调节性能㊂在项目前期设计或项目策划时,还未进行库区地形图实地测量或购买相关地形图时,可利用DEM 数据计算水库库容曲线,为项目评估提供依据㊂鉴于DEM 建模方法的多样性,本次选取国际通用的ASTER GDEM (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer Global Digital Ele⁃vation Model)V2作为研究的基础数据㊂ASTER51西北水电㊃2019年㊃第5期===============================================GDEM即先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型,与SRTM一样为数字高程DEM,其全球空间分辨率为30m㊂该数据是根据NASA的新一代对地观测卫星Terra的详尽观测结果制作完成的㊂其数据覆盖范围为北纬83°到南纬83°之间的所有陆地区域,达到了地球陆地表面的99%㊂目前共有2版,第1版V1于2009年公布,第2版V2于2011年10月公布,本次采用第2版㊂2.1.1　库容曲线计算基于ArcGIS软件,数据处理及主要计算过程如下: (1)DEM拼接,挑选出工程区域的DEM,进行数据拼接㊂(2)流域边界提取,通过Hydrology模块中的工具依次计算提取㊂(3)流域DEM裁剪㊂(4)淹没区域的计算,基于流域DEM,可进行不同蓄水位淹没区域的计算㊂通过Map Algebra(地图代数)模块实现㊂(5)库容和淹没面积计算,可通过3D Analyst Tools中的Surface Volume进行计算㊂2.1.2　计算结果对比分析根据‘西藏同卡水电站预可行性研究阶段库容曲线计算书“[10](以下简称计算书),西藏同卡水电站预可行性研究设计阶段库容曲线的量测采用由西北勘测设计研究院测绘大队提供的1∶10000电子地形图,地形图航摄时间为2006年4月,2006年7月调绘,2006年10月出版,1993年版图式,1954年北京坐标系,1956年黄海高程系,等高距为10m㊂计算书中,采用下列公式计算不同水位对应的库容(山区型水库),其中,面积量测采用CAD辅助功能㊂ΔV=13(F1+F1F2+F2)ΔZ(7)式中:F1㊁F2分别为对应高程的面积;ΔZ为高程差㊂采用数字流域高程模型计算的水位-库容-面积曲线与预可研成果对比如图4㊂图4　基于DEM计算的库容曲线与预可研成果对比图 可见,基于ASTER GDEM V2计算的同卡水库库容和面积均小于预可研计算成果,如水位3260.00m时,基于DEM计算的库容比预可研成果偏小18%㊂初步分析,认为是2种数据的精度不一致等原因导致㊂ASTER GDEM V2的全球空间分辨率为30m㊁垂直精度20m㊁水平精度30m㊁其大致相当于1∶50000的比例尺,而预可研阶段库容曲线的量测采用的是1∶10000电子地形图,两者精度差别较大㊂2.2　以实测地形图为基础生成DEM模型计算水库库容曲线 新疆阜康抽水蓄能电站位于新疆昌吉回族自治州阜康市境内,上水库位于白杨河左岸的西岔沟,下水库位于白杨河干流㊂阜康抽水蓄能电站运行灵活㊁启动速度快,在电网中主要承担调峰㊁填谷任务,同时也具有调频㊁调相及紧急事故备用等功能,投入运行后可提高乌昌电力系统运行安全性和供电质量㊂本文收集到2016年测量的新疆阜康抽水蓄能电站下库1∶10000枢纽区地形图,等高距为2m㊂2.2.1　库容曲线计算本次研究选用常见的TIN法构建DEM㊂基于ArcGIS软件,数据处理及主要计算如下:(1)由DWG格式地形图数据转换成ArcGIS识别的shp格式文件,利用3D分析模块,由矢量等高线(点)文件构造TIN文件㊂(2)由TIN文件生产格网DEM,由于1∶10000地形图对应DEM分别率约5m,因此,本次生成的格网DEM栅格大小为5m×5m㊂61董闯,刘蕊蕊,李运龙.利用DEM计算水库库容曲线的实例分析===============================================(3)库区DEM 生成,进行不同蓄水位淹没区域的计算㊂(4)库容和淹没面积计算㊂2.2.2　计算结果对比分析根据收集到的2016年测量的新疆阜康抽水蓄能电站下库1∶10000枢纽区地形图,等高距为2m㊂分别采用基于CAD 辅助功能的库容曲线测量和基于构建DEM 数据的三维库容计算,相应库容曲线成果对比如图5㊂图5　库容曲线成果对比图 可见,基于DEM 三维计算的阜康水库库容和面积均与施工阶段基于地形图量算成果相近,如水位1776.00m 时,基于DEM 计算的库容比基于地形图量算成果仅小0.9%,在误差允许范围内㊂这也验证了基于DEM 计算同卡水库库容较预可研阶段偏小是由于两者基础数据精度不一致导致㊂3　结　语(1)针对无实测地形图的情况,本文对数字高程模型的构建以及基于流域数字高程模型的水库库容曲线的计算进行了研究㊂并以西藏怒江同卡水库作为实例,对其库容曲线进行了计算,计算结果显示,与同卡预可研阶段的水库库容曲线成果相比有一定误差,初步分析,误差是两者基础数据精度不一致导致㊂(2)针对已有测量地形图的情况,本文以新疆阜康抽水蓄能电站下水库作为实例,利用实测地形图构建了库区DEM,对其库容曲线进行了计算,结果显示,与基于CAD 辅助功能量算库容曲线成果很接近,仅偏小0.9%,在误差范围内㊂这也验证了基于DEM 计算同卡水库库容较预可研阶段偏小是由于两者基础数据精度不一致导致㊂(3)基于实测地形图构建DEM 计算的库容曲线可以应用于工程设计㊂在无实测地形图的情况下,可利用DEM 计算库容曲线为项目前期设计或策划提供参考依据㊂(4)基于DEM 计算的库容曲线与实测地形图量算的库容曲线对比分析时,需保持两者原始数据精度一致㊂参考文献:[1]　李书杰.水库库容的量算精度[J].东北水利水电,1997(07):34-36.[2]　高圣益,李成国.水库库容测量技术研究[J].人民长江,2007(10):98-99.[3]　李成家,马强理,韩凤娟.水电站设计死水位及汛限水位的合理性分析[J].电网与清洁能源,2008(10):76-78.[4]　来丽芳,方剑强,张岳.利用DEM 模型进行水库库容计算的方法探讨[J].江西测绘,2009(01):41-42.[5]　谭德宝,申邵洪.基于规则格网DEM 的库容计算与精度分析[J].长江科学院院报,2009(03):49-52.[6]　王媛媛,段建刚.基于规则格网DEM 计算水库库容方法研究[J].吉林水利,2013(11):9-10.[7]　武金慧,刘娜.基于HEC-RAS 模型的萨莫拉河水位流量关系设计[J].西北水电,2016(01):92-95.[8]　柯正谊,何建邦,池天河.数字地面模型[M].北京:中国科学技术出版社,1993.[9]　汤国安,刘学军,闾国年.数字高程模型及地学分析的原理与方法[M].北京:科学出版社,2005.[10]　中国水电顾问集团西北勘测设计研究院.西藏同卡水电站预可行性研究阶段库容曲线计算书[R].西安:2012.71西北水电㊃2019年㊃第5期===============================================。

基于DEM的新疆无资料地区设计洪水计算
王春阳;王起峰;卢晓东;李致家
【期刊名称】《电力勘测设计》
【年(卷),期】2016(0)S2
【摘要】受新疆地区自然和人文条件的限制,时间与空间上的资料匮乏一直是项目设计洪水计算的难点。

为解决新疆设计洪水计算无资料的限制,本文对新疆地区水文一致区、基于数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)提取流域特征参数进行了研究,并采用分区经验公式与调蓄经验单位线两种方法以计算出不同频率的设计洪水,并依托编制的自动化计算软件可以便捷地完成流域参数特征提取及计算研究区域的设计洪水,提高计算效率与精度。

【总页数】6页(P83-88)
【关键词】无资料地区;流域信息提取;水文分区;经验公式;调蓄单位线
【作者】王春阳;王起峰;卢晓东;李致家
【作者单位】山东电力工程咨询院;河海大学
【正文语种】中文
【中图分类】P208;TV122.3
【相关文献】
1.基于无资料地区设计洪水及排涝流量计算探析 [J], 张颖
2.基于无资料地区设计暴雨洪水计算的研究 [J], 姜明伟
3.调查洪水在无资料地区设计洪水计算中的应用 [J], 刘玉生;朱海滨;朱丹
4.新疆无资料地区小流域设计洪水计算方法探讨 [J], 何向东
5.基于HEC-HMS模型的四川省无资料地区设计洪水计算 [J], 刘刚;袁鹏;黄克威;李江洪
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技术创新中文核心期刊《微计算机信息》（管控一体化）２００７年第２３卷第１－３期３６０元／年邮局订阅号：８２－９４６《现场总线技术应用２００例》软件时空基于DEM的洪水淹没计算机算法优化研究ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｆｌｏｏｄｓｕｂｍｅｒｇｅｎｃｅｂａｓｅｄｏｎＤＥＭ（１．中国科学院广州地球化学研究所地理信息中心；２．中山大学；３．广州中科盛博信息技术有限公司）周品１，３李勇１，２谭建军１孙芹芹１ＺＨＯＵＰＩＮＬＩＹＯＮＧＴＡＮＪＩＡＮＪＵＮＳＵＮＱＩＮＱＩＮ摘要：本文以数字高程模型（ＤＥＭ）为基础，在给定水位条件下进行洪水淹没分析的计算机算法研究，着重介绍了计算机算法的优化过程，包括从递归算法到迭代算法的演变以及两种算法的综合比较。

关键词：洪水淹没；算法优化；数字高程模型；ＤＥＭ中图分类号：ＴＰ３０１．６文献标识码：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎＤＥＭ，ｓｔｕｄｙｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｆｌｏｏｄｓｕｂｍｅｒｇｅｎｃｅｕｎｄｅｒｇｉｖｅｎｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｅｍｐｈａｓｉｚｅｔｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｏｐｔｉ－ｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏｍｐｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｎｄｉｎｃｌｕｄｅｔｈｅｅｖｏｌｖｅｍｅｎｔｆｒｏｍｒｅｃｕｒｓｉｖｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｉｔｅｒａｔｉｖｅａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌｏｏｄｓｕｂｍｅｒｇｅｎｃｅ，ＡｌｇｏｒｉｔｈｍＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＤＥＭ文章编号：１００８－０５７０（２００７）０１－３－０１９６－０３在人类的发展史上，洪水可能是造成损失最大的自然灾害，随着社会经济的发展，灾害造成的经济损失也愈加严重，防洪在很多国家的江河治理中都被列为首要或主要任务。

实践表明，在建设防洪工程措施的同时，必须配套建设完善的非工程措施体系，才能有效地减少灾害造成的损失。

浅谈DEM在洪水灾害中的运用作者：王永飞张娟来源：《数字技术与应用》2010年第09期摘要:DEM是国家基础空间数据中的一个重要组成部分,随着当代信息技术和计算机技术的快速发展,DEM在国民经济和国防建设以及人文、自然科学领域的应用越来越广泛。

运用DEM进行流域水文分析和淹没面积分析,可以对洪水淹没范围模拟和洪水灾害评估,为防洪减灾工作提供辅助决策。

关键词:数字高程模型(DEM) 水淹分析 4D产品 GIS中图分类号:TP399 文献标识码:A 文章编号:1007-0916(2010)09-0149-010 引言我国是一个洪涝灾害频繁的国家,每年都给国家和人民生命财产造成巨大损失,同时影响社会的稳定和发展。

另外洪水灾害危害严重且具有突发性,因此快速、准确、科学的对洪水灾害进行模拟、预测对防洪减灾和实施救援意义重大。

数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM)是基础地理信息4D产品之一,在国民经济建设及规划等各部门有泛的应用。

DEM是进行水文分析(如汇水区分析、河网水系分析、降雨分析等)、淹没面积分析、洪水灾害评估等的基础,DEM在防洪减灾中也发挥着越来越重要的作用。

1 DEM的定义及特点1.1 DEM定义DEM是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型,是数字地形模型(Digital Terrain Model,简称DTM)的一个分支,是DTM中最基本的部分,它是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达[1]。

数字高程模型DEM是表示特定区域D上的三维向量有限序列,用表达式可以表示为:式中:是地面点的平面坐标;是对应点的高程值。

当DEM表示为规则格网时,将高程值按每行网格顺序存储,则地面点的坐标值可以省略,这样DEM表示为一维的有序序列,节省了大量的存储空间。

1.2 DEM的特点通过对原始数据(DWG等)的验证和重建可以生成DEM 表面,结合具体的应用生成DEM产品,生成的DEM产品以数字形式存储在磁盘等存储介质上。

基于高精度DEM的城市洪水风险图编制应用案例分析
苏德慧;赵杨;毛叶丰;刘昊;林甬梁;林翔
【期刊名称】《中国防汛抗旱》
【年(卷),期】2023(33)2
【摘要】简要总结洪水风险图的应用及其编制技术和方法,以深圳市坪山区为例,基于0.5 m网格的高精度地形数据,建立了水文学模型和二维水力学模型,对地形数字高程模型(DEM)的精度、地形处理方法、模型方法、设计降雨、计算网格、模拟尺度等做了深入探讨,并且对区域内在不同降雨条件下的地表汇流过程进行了详细模拟,提炼出洪涝风险分布信息,包括淹没深度、范围,流速,洪水发生、退水时间过程等。

基于模拟结果,绘制了该流域在不同设计降雨条件下(2年一遇至100年一遇)城市
高精度洪涝风险图。

高精度DEM与二维水力学模型是提高城市洪水风险图精度和质量的关键要素。

【总页数】6页(P40-45)
【作者】苏德慧;赵杨;毛叶丰;刘昊;林甬梁;林翔
【作者单位】海绵城市雨水收集利用技术有限公司;北京雨人润科生态技术有限公
司
【正文语种】中文
【中图分类】TV122;TV87
【相关文献】
1.湖南省洪水风险分析防洪风险图编制及其应用
2.城市洪水模型在东莞城区洪水风险图编制中的应用
3.IFMS Urban软件在城市洪水风险图编制中的应用
4.我国洪水风险图编制概况及推进洪水风险图应用的思考
5.洪水分析软件在洪水风险图编制中的应用
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