融雪性洪水三維可視化系統(tǒng)研究與應(yīng)用.pdf

1、目的：
　　在全球氣候變化的大背景下，新疆洪水災(zāi)害尤其是春季融雪性洪水的頻次不斷增大，洪水災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間和演進(jìn)過(guò)程始終是關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。隨著我國(guó)水文信息化建設(shè)的深入以及數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展，及時(shí)、可靠、直觀的決策支持系統(tǒng)成為水資源調(diào)控、配置和管理的迫切需要，但新疆特殊的生態(tài)和地理?xiàng)l件給水文信息化建設(shè)帶來(lái)了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。如何利用遙感空間數(shù)據(jù)等手段為依托，以地理信息系統(tǒng)為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)無(wú)資料區(qū)的融雪性洪水監(jiān)測(cè)與模擬，對(duì)干旱區(qū)的水資源管理與調(diào)控

2、具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　方法：
　　本文結(jié)合新疆山區(qū)流域春季融雪性洪水的特點(diǎn)，基于能量平衡、水量平衡和河道洪水演算方程，采用遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)分布式融雪性洪水三維可視化系統(tǒng)，對(duì)2010年烏魯木齊河流域春季融雪期融雪性洪水三維可視化進(jìn)行了研究。
　　結(jié)果：
　?。?）集成和優(yōu)化了融雪產(chǎn)流模型?；谀芰科胶庠恚紤]積雪消融的物理過(guò)程并利用多種遙感數(shù)據(jù)反演模型中的部分參數(shù)，結(jié)合氣象常規(guī)觀測(cè)數(shù)

3、據(jù)獲取瞬時(shí)的能量平衡信息，有效改進(jìn)了融雪模型的算法。
　?。?）集成和優(yōu)化了流域匯流模型。首先以多源地理信息數(shù)據(jù)（氣象數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)）為基礎(chǔ)，重點(diǎn)考慮融雪物理過(guò)程并引入了截留損失模塊、蒸散損失模塊和匯流模塊，實(shí)現(xiàn)了流域整體性匯流分析。
　　（3）實(shí)現(xiàn)了洪水演進(jìn)三維可視化?；诓灰?guī)則三角網(wǎng)模型進(jìn)行三維地形建模，利用 ArcGIS Engine進(jìn)行環(huán)境搭建、高程因子轉(zhuǎn)換、紋理粘貼和色彩渲染，采用 Scen

4、eControl接口和Animation類庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了三維洪水演進(jìn)模擬。
　　（4）融雪性洪水三維可視化系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。系統(tǒng)采用C＃語(yǔ)言編譯系統(tǒng)界面，運(yùn)用IDL語(yǔ)言編譯核心算法，基于ArcGIS、ENVI的二次開發(fā)并以烏魯木齊河流域?yàn)榈湫脱芯繀^(qū)，實(shí)現(xiàn)了融雪性洪水三維可視化模擬。
　　結(jié)論：
　　從二維融雪模擬上看，融雪徑流深大值出現(xiàn)在北部，融雪徑流深小值出現(xiàn)在南部，這主要與地形因素有關(guān)，南部靠近天格爾Ⅱ峰，為高山區(qū)，氣

5、溫低并有常年積雪，不易融化，北部地勢(shì)相對(duì)平緩，溫度較高，積雪易大范圍融化；從三維洪水演進(jìn)模擬上看，根據(jù)Landsat7同期遙感影像對(duì)比驗(yàn)證，河道內(nèi)淹沒(méi)范圍與實(shí)際情況比較吻合，洪水演進(jìn)模擬比較準(zhǔn)確；從模擬精度上看，模擬徑流線的變化趨勢(shì)與實(shí)測(cè)徑流線比較一致，本次模擬的Nash-Stucliffe系數(shù)E為0.72，峰值相對(duì)誤差R為4.36％，可見(jiàn)本系統(tǒng)在烏魯木齊河流域的融雪性洪水模擬比較準(zhǔn)確，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流域水文過(guò)程的整體性分析，可以為融雪性洪