基于蒙特卡洛和GIS的堤防失效和洪水風(fēng)險的分析和模擬研究.pdf

1、在遍及全球的各種自然災(zāi)害中,洪澇災(zāi)害最為常見,且波及范圍廣,即使在科技高度發(fā)達(dá)的今天,洪澇災(zāi)害依然是威脅人類生命安全和財產(chǎn)安全最大的自然災(zāi)害。洪災(zāi)風(fēng)險是洪水風(fēng)險和洪水后果共同作用的結(jié)果,洪水風(fēng)險是某地區(qū)爆發(fā)洪水的可能性的大小是確定洪災(zāi)風(fēng)險的基礎(chǔ),由于洪水問題本身的復(fù)雜性,對于洪水風(fēng)險研究的基礎(chǔ)性研究,仍然缺乏系統(tǒng)的、深入的剖析,現(xiàn)在尚未建立洪水風(fēng)險分析和評估的完善的成熟的技術(shù)。本論文參考已有的研究成果,運(yùn)用蒙特卡羅模擬法模擬計算了堤防失

2、效概率,在GIS中模擬分析了洪水淹沒范圍并最終計算出洪水風(fēng)險范圍。主要研究內(nèi)容包括： 首先在有限的河流水位數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了河流水位分布的函數(shù)擬合,包括擬合函數(shù)的選擇和分布參數(shù)的確定； 然后對堤防的失穩(wěn)機(jī)理進(jìn)行了研究,在機(jī)理分析的基礎(chǔ)上,構(gòu)造了簡化的描述堤防失穩(wěn)的故障樹,針對求解故障樹得到的堤防失穩(wěn)模式,建立了相應(yīng)的極限狀態(tài)方程。在對各極限狀態(tài)方程的隨機(jī)變量的分布形態(tài)及其參數(shù)進(jìn)行了分析之后,利用Monte-Carlo模擬

3、技術(shù)計算了各失效模式下堤防的失效概率,并最終得到了堤防總的失穩(wěn)概率。接下來整合構(gòu)建了堤防漫頂失效模型和極限狀態(tài)方程；在對模型中參數(shù)的分布規(guī)律討論的基礎(chǔ)上,編程實(shí)現(xiàn)了堤防漫頂失效概率的蒙特卡羅模擬計算,最后通過一個簡單的例子說明了分析方法和計算步驟,并對參數(shù)的不確定性和模型的結(jié)果進(jìn)行了討論； 最后一部分在前兩部分的基礎(chǔ)上,首先在GIS中建立了河流地形的3D模型,然后運(yùn)用GIS的空間分析技術(shù)模擬分析了洪水范圍,并最終確定出洪水的風(fēng)險