山區(qū)非靜態(tài)水體水位與淹沒影響人口關系評價方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及山區(qū)洪水預警領域，解決山區(qū)河道坡度大、水面坡降陡，評價河段水位落差大的非靜態(tài)水體水位與淹沒影響人口關系評價方法。
【背景技術】
[0002]山洪災害發(fā)生頻發(fā)，是威脅人類生存與發(fā)展的典型自然災害之一。山洪災害發(fā)生隨機性強、影響范圍廣，造成損失大，人員傷亡多，尤其是我國南部及西南地區(qū)，成為防御的重中之重，對山洪威脅區(qū)進行預警非常必要。
[0003]山區(qū)洪水預警必須知曉預警范圍，掌握預警對象基本情況，分析評價不同河流、不同村落受洪水影響的程度，此正是正在開展的《全國山洪災害調(diào)查評價》的目的之一。山區(qū)洪水影響調(diào)查評價需要分析不同等級洪水下(不同水位)影響人口分析，建立水位與淹沒影響人口關系，是山洪影響評價和實時預警的前期基礎工作，其在評價與實時預警作用如圖1所示。山洪災害調(diào)查評價依據(jù)的基礎資料有別于大江大河擁有長系列的水文資料，更多的只能依賴調(diào)查方式獲取，故分析手段與技術路線必須符合客觀條件。
[0004]就特定的典型洪水而言，理想的方法是獲得各個房屋實測淹沒水深，按照戶主關聯(lián)影響人口，并在指定代表斷面下，獲取該斷面水位與其相應的影響人口對應關系。現(xiàn)實是這種歷史情景無法再現(xiàn)，不可能獲取不同量級洪水詳細的淹沒信息，評價計算環(huán)節(jié)中村落內(nèi)各個房屋的基礎高程、坐標以及人口通過測繪調(diào)查獲取，或者直接共享屬地地形測繪成果，信息源容易采集。問題是洪水淹沒面上信息很難全面獲得，只能通過調(diào)查手段獲取典型洪水有限的洪痕調(diào)查數(shù)據(jù)，多數(shù)分布于沿河兩岸即呈線狀分布，以有限的線狀布局洪痕點實現(xiàn)村落區(qū)域等值分析很難實現(xiàn)，只能采取必要簡化手段。此外山區(qū)洪水水面坡度大，兩岸房屋建筑也是隨勢自上而下布局，不可能像水庫、湖泊那樣以靜態(tài)高程來分析淹沒影響，必須考慮斜坡水面，實質(zhì)上，山區(qū)洪水影響人口評價本質(zhì)是不同水面線下的影響人口評價，是一個特定河段(村落河段)的集總評價，在指定代表斷面后，以該代表斷面水位代表相應洪水規(guī)模的水面線，建立水位與淹沒影響人口關系。本發(fā)明的目標鏈路是以有限的信息源(如洪水調(diào)查點數(shù)量有限)，客觀的實際情況(如洪痕沿河線狀布局與沿河兩岸房屋布局之間線與面的銜接，以及斜坡面流動水體)，解決斜坡非靜態(tài)水體水位與淹沒影響人口關系分析的技術問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了彌補現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明提供一種山區(qū)非靜態(tài)水體水位與淹沒影響人口關系評價方法，本發(fā)明通過確定參照目標:標繪河流軌跡線，建立評價對比體系。通過將平面布局的洪痕點、房屋投影到軌跡線上，融合調(diào)查洪痕點水位、房屋宅基高程，建立沿河流軌跡方向垂向剖面坐標系統(tǒng):洪水水面、房屋宅基高程與起點距之間關系的坐標系統(tǒng)，關聯(lián)各個房屋人口，以達到快速評價淹沒人口的目的。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn):
[0007]山區(qū)非靜態(tài)水體水位與淹沒影響人口關系評價方法，包括:
[0008]步驟一:依據(jù)河流縱斷面實測點，結合影像，設定起算原點，標繪河流軌跡線，設定閾值，以標繪成果進行曲線擬合生成更精細的軌跡點系列。計算軌跡點距離起算原點的距離，存貯各個軌跡點坐標和起點距。
[0009]步驟二:將典型年洪水分布于河流兩岸的逐個調(diào)查洪痕點投影到河流軌跡線，即在平面坐標系內(nèi)，按照洪痕點坐標，逐一計算洪痕點與河流軌跡點的距離，以與洪痕點距離最短者的河流軌跡點作為投影目標，將其起點距賦值給該洪痕點在河流軌跡線上的起點距，以起點距為橫坐標，以調(diào)查洪痕點水位為縱坐標，繪制典型洪水沿著河流軌跡方向的水面線；在投影方法上，在投影對象如(洪痕點和房屋)、河流軌跡點之間，將由點向線投影的數(shù)學求解轉(zhuǎn)化為投影對象點與軌跡點距離的簡單比較。
[0010]步驟三:按照洪痕投影相同原理，將房屋投影到河流軌跡線上，以其在河流軌跡線上相對起算原點的起點距為橫坐標，房屋宅基高程為縱坐標，繪制沿河軌跡方向兩岸逐戶房屋宅基高程變化點群；
[0011]步驟四:融合步驟二、三兩次投影的結果，逐戶按照起點距，以房屋起點距處水面線水位與其宅基高程之差，獲得“歷史典型洪水條件下各個房屋的淹沒水深計算成果”，累計淹沒水深大于零的戶數(shù)人口為對應典型洪水位的影響人口。指定代表斷面，建立指定代表斷面水位與該典型年調(diào)查洪水水面線關聯(lián)。
[0012]步驟五:假定不同等級洪水水面坡度不變，從代表斷面的最低水位到最高水位，設定水位步長，計算不同水位與典型洪水水位差，直接加上“歷史典型洪水條件下各個房屋的淹沒水深計算成果”的淹沒水深，計算對應水位的各戶淹沒水深(無需重復計算)，累計淹沒水深大于零的戶數(shù)人口為對應水位的影響人口，獲得水位與淹沒影響人口關系。若后續(xù)能實測到不同等級洪水的水面線，重復步驟二和步驟四，以求更高精度的評價成果。
[0013]進一步的，步驟一中點繪河流軌跡線，是為房屋與洪痕投影確定目標，軌跡點必須滿足河道走向形態(tài)要求。更細的節(jié)點軌跡通過曲線擬合插值獲取。
[0014]進一步的，步驟二中所利用的洪水調(diào)查成果，是為了獲取河道水面坡度，對于同一個調(diào)查點有多個場次調(diào)查洪水時，要考慮調(diào)查洪水水位的可信程度，選擇精度高的典型年調(diào)查成果。
[0015]進一步的，步驟四、五中水位與淹沒人口關系考慮了山區(qū)河道坡度大，水面坡降陡因素，即不同水位影響人口實質(zhì)是不同水面線下村落河段范圍內(nèi)的影響人口，在指定代表斷面后以該處水位作為指示標志，建立水位影響人口關系。
[0016]進一步的，步驟五完成后，在實時預警的時，以水位與淹沒人口關系中，人口 O的最低水位確定為致災水位，此為預警指標。
[0017]進一步的，步驟五完成后，與既有成熟的等值面分析技術銜接，以不同水位條件下，各戶淹沒水深以及各戶的經(jīng)瑋度坐標，勾繪不同水位條件下(不同重現(xiàn)期)淹沒水深大于零的淹沒范圍，實現(xiàn)山區(qū)村落洪水風險評價。
[0018]進一步的，當沿河兩岸因為修筑堤壩洪水不能自然漫溢的淹沒影響人口評價，通過區(qū)域剔除或設定水位閾值方法優(yōu)化。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020]山洪災害預警，無論是直接用水位預警還是由臨界雨量預警，核心點仍然落腳到水位上，盡管以臨界雨量預警在操作流程中不見水位要素，但是臨界雨量確定(前期工作)依然來自“三個關系”，即降水徑流關系、評價河段的水位流量關系、水位淹沒影響人口關系。山區(qū)河道坡度大，村落上下游落差有的達到10米以上，不可能沿用像水庫、湖泊淹沒范圍的分析方法來分析水位影響人口，必須考慮水面坡度，實質(zhì)上是解決山區(qū)河道不同水面線下沿河兩岸的淹沒影響人口評價問題，在指定代表斷面后，以代表斷面水位表示不同規(guī)模洪水的水面線，基此建立水位與淹沒影響人口關系。
[0021]本發(fā)明通過確定參照系:標繪河流軌跡線，建立評價對比基礎。通過以歷史洪水調(diào)查洪痕點、房屋的經(jīng)瑋度坐標，將洪痕點、房屋投影到軌跡線上，獲得起點距信息，融合洪痕點水位、房屋宅基高程，建立沿河流軌跡方向的洪水水面與房屋宅基高程垂向剖面坐標系統(tǒng)，分析不同洪水規(guī)模即不同水位條件下的淹沒水深，并關聯(lián)各個房屋人口，以達到快速評價洪水影響程度、快速預警決斷撤離轉(zhuǎn)移人口目的。
[0022]本發(fā)明通過融合歷史洪水調(diào)查信息，利用投影的方法，考慮村落河段水面落差，以水面而非水平線，實現(xiàn)山區(qū)非靜態(tài)水體水位與淹沒影響人口關系評價，基此確定致災水位，相較于靜態(tài)分析方法(高程人口關系)更反映實際，相較于多橫截面確定多預警水位更實用。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明背景示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明河流軌跡線標繪示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明洪痕點投影示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明房屋投影示意圖。
[0027]圖5為本發(fā)明典型調(diào)查洪水淹沒分析示意圖。
[0028]圖6為本發(fā)明不同等級洪水淹沒分析示意圖。
[0029]圖7?圖8為本發(fā)明的實施案例圖。
圖9為本發(fā)明實施例安徽省黃山市徽州區(qū)呈坎典型洪水淹沒分析成果圖。
圖10為本發(fā)明的實施案例圖。
圖11為本發(fā)明實施例軟件流程的定義流程圖。
圖12為本發(fā)明實施例軟件流程的繪制河流軌跡線流程圖。
圖13為本發(fā)明實施例軟件流程的調(diào)查典型洪水洪痕向河流軌跡線投影流程圖。
圖14為本發(fā)明實施例軟件