【摘要】 防洪风险分析涵盖的内容很广，主要包括：洪水过程计算（通常包括：河道洪水演进计算、决堤溃口计算、城区洪水淹没范围模拟等）、灾害损失评估和防洪避难等三大部分。本文，系统的论述了整个洪水风险分析全部三个过程，并对其中每一个过程进行了分别论述，其中，本文把决堤溃口计算、城区洪水淹没范围模拟作为论述的重点。 防洪风险分析中一项基础性的工作是对洪水过程计算中的淹没范围进行模拟分析。洪水淹没范围模拟实质上是模拟各种设计水平下的洪水在地理空间上的蔓延过程及造成的淹没范围、淹没水深和受灾程度。 作为本文的重点和突破点，本文提出了基于GIS（Geographic Information System：地理信息系统）的“体积法”洪水淹没范围模拟模型。“体积法”的基本思想是，根据洪水由高向低流动的重力特性和地形起伏情况，用洪水的水量与洪水淹没范围内水量体积相等的原理来模拟洪水淹没范围。首先，本文提出了用“体积法”计算洪水淹没范围的理论公式，然后，通过离散的方法给出了该公式的数值解，从而最终推导得出了用“体积法”计算的数学模型。同时，本文通过编写计算机程序实现了整个计算过程。 “体积法”中需要准备的数据有：（1）洪水水量；（2）淹没区内离散的高程数据。在进行溃口计算过程中，本文采用无坎宽顶堰流公式来进行计算；另外，本文运用GIS里面的栅格数据格式来建立淹没区内离散的高程数据。 最后，本文把“体积法”初步应用于牡丹江市城区洪水淹没范围模拟分析，给出了百年一遇洪水发生溃堤时的洪水淹没范围模拟。

【关键词】 洪水风险分析； 洪水淹没范围模拟； 栅格格式； 堤防溃决； 洪水演进；



中文摘要 6-7
英文摘要 7
1 引言 8-16
    1．1 立项背景 8
        1．1．1 洪水灾害的严重性 8
        1．1．2 我国目前防洪建设的基本现状 8
    1．2 洪水风险 8-10
        1．2．1 风险的定义 8-9
        1．2．2 洪灾风险的定义和特征 9-10
    1．3 进行洪水风险研究的目的和意义 10-11
        1．3．1 进行洪水风险研究的目的 10
        1．3．2 进行洪水风险研究的意义 10-11
        1．3．3 进行城市洪水风险研究的重要性 11
    1．4 编制洪水风险图的目的与意义 11-12
        1．4．1 编制洪水风险图的目的 11
        1．4．2 编制洪水风险图的意义 11-12
        1．4．3 洪水风险图的分类及标识 12
    1．5 国内外动态和发展趋势 12-13
        1．5．1 国内动态和发展趋势 12
        1．5．2 国外动态和发展趋势 12-13
    1．6 研究的内容和方法 13-16
        1．6．1 研究的内容 13
        1．6．2 研究的方法 13-15
        1．6．3 研究的总体构思与技术路线 15-16
2 河道洪水演进模型 16-18
    2．1 河道非恒定渐变流基本方程 16
    2．2 河道非恒定流的解法 16-18
        2．2．1 圣维南方程组解法综述 16-17
        2．2．2 河道非恒定流的特征线法 17
        2．2．3 河道非恒定流的直接差分法 17-18
3 堤防溃决仿真模型 18-26
    3．1 堤防的种类 18
    3．2 研究堤防溃决的重要性 18
    3．3 堤防溃决的原因 18
    3．4 堤防溃决模型 18-20
        3．4．3 逐渐溃堤模型 19
        3．4．4 瞬时溃堤模型 19-20
    3．5 本论文采用的堤防溃决简化模型 20-26
        3．5．1 堤防决口计算条件的简化 20
        3．5．2 堤防模拟决口河道洪水标准的确定 20
        3．5．3 河道洪水非峰值流量相应水位的确定 20-21
        3．5．4 堤防决口发生时刻的模拟 21
        3．5．5 堤防决口处数及位置的模拟 21
        3．5．6 堤防决口口门过流断面的模拟 21
        3．5．7 决口口门流量计算公式 21-26
4 基于GIS技术的城区洪水淹没范围计算 26-34
    4．1 地理信息系统的图形特征及软件系统 26-27
        4．1．1 地理信息系统的特征 26
        4．1．2 地理信息系统的软件 26
        4．1．3 地理信息系统区别于其它计算机图形软件系统的特点 26-27
    4．2 地理信息系统在洪水模拟和防洪风险图的制作中应用的必要性和可行性 27
    4．3 基于GIS的城市洪水淹没模拟分析 27-34
        4．3．1 基本原理 27-28
        4．3．2 基于GIS的“体积法”洪水淹没范围模拟 28-34
5 洪水灾害损失评估与防洪避难系统 34-38
    5．1 洪水与洪水灾害 34
    5．2 洪水灾害的研究进展 34-35
    5．3 加强洪水灾害研究的重要性 35
    5．4 洪灾损失的分类 35-36
        5．4．1 洪水灾害非经济损失 35
        5．4．2 洪水灾害经济损失 35-36
    5．6 洪水灾害损失评估的基本概念 36
    5．7 防洪避难系统 36-38
        5．7．1 研究防洪避难系统的目的和意义 36
        5．7．2 防洪避难系统研究的主要内容和方法 36-38
            5．7．2．1 避难分区的划定 36
            5．7．2．2 避难方案的设计 36-38
6 洪水风险研究在牡丹江市城区的应用 38-53
    6．1 牡丹江市概况 38-53
        6．1．1 城市自然特征 38
        6．1．2 城市社会经济 38
        6．1．3 气象水文特征 38-39
        6．1．4 牡丹江历史洪水及城区灾害 39-42
        6．1．5 城区防洪工程 42-44
        6．1．6 工程实例（牡丹江市城区堤防模拟决口及城区淹没水位计算） 44-53
结 论 53-54
参考文献 54-56
附 录 56-64
    1 二分法计算流程框图（The flow chart of the computing of the dichotomy） 56-57
    2 溃口流量过程计算程序 57-60
    3 淹没范围、水深计算程序 60-64
致 谢 64