山洪災(zāi)害分析評價中人口—高程曲線的計(jì)算

□方彥舒何書會張曉燁

山洪災(zāi)害分析評價中人口—高程曲線的計(jì)算

□方彥舒何書會張曉燁

山洪災(zāi)害會沖毀房屋、田地、道路和橋梁，造成人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。為減少山洪災(zāi)害造成的損失，2013年水利部、財(cái)政部聯(lián)合啟動了全國山洪災(zāi)害防治項(xiàng)目建設(shè)，在全國山洪災(zāi)害防治區(qū)開展山洪災(zāi)害調(diào)查評價工作，以Near-analysis工具計(jì)算人口—高程曲線，提高了工作效率和成果精度。

山洪災(zāi)害；人口—高程曲線；計(jì)算方法；河道

2013年水利部、財(cái)政部聯(lián)合啟動了全國山洪災(zāi)害防治項(xiàng)目建設(shè)，在全國山洪災(zāi)害防治區(qū)開展山洪災(zāi)害調(diào)查評價工作。國家防汛抗旱總指揮部辦公室組織編寫了《山洪災(zāi)害分析評價方法評價》和《山洪災(zāi)害分析評價方法指南》用于指導(dǎo)評價工作。根據(jù)上述文件，河北省全面開展了山洪災(zāi)害的調(diào)查與分析評價工作，根據(jù)工作中的具體情況和經(jīng)驗(yàn)，山洪災(zāi)害分析評價的關(guān)鍵是要抓住人口-高程關(guān)系曲線以及水位-流量關(guān)系曲線等有關(guān)環(huán)節(jié)，其中人口-高程關(guān)系曲線，是分析防災(zāi)對象現(xiàn)狀防洪能力、統(tǒng)計(jì)各級危險(xiǎn)區(qū)人口分布以及計(jì)算山洪預(yù)警指標(biāo)等山洪災(zāi)害分析評價的核心信息，是影響分析評價工作精度，分析確定山洪災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)的關(guān)鍵性因素。

1.計(jì)算難點(diǎn)

人口-高程關(guān)系曲線，是控制斷面處發(fā)生洪水時，按照不同水位可以得到相應(yīng)淹沒人口的曲線，即需要把沿溝（河）道上下游調(diào)查戶的高程按照坡度投影到控制斷面處，并按照洪水實(shí)際淹沒關(guān)系轉(zhuǎn)換高程。該工作中的難點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：一是調(diào)查戶和溝（河）道的關(guān)系如何轉(zhuǎn)換并建立為調(diào)查戶與控制斷面的關(guān)系，二是調(diào)查戶到控制斷面處的坡度如何取值，三是調(diào)查戶到控制斷面處的距離如何取值，四是調(diào)查戶的高程如何轉(zhuǎn)換成洪水實(shí)際淹沒時的高程，五是調(diào)查戶數(shù)量龐大，空間布局分散無規(guī)律，如何批量計(jì)算。

2.計(jì)算方法

2.1 技術(shù)路線

圖1為山洪災(zāi)害評價分析人口-高程的計(jì)算技術(shù)路線，其核心思想即把調(diào)查戶按照河道的坡度投影到控制斷面處。其中關(guān)鍵要素為調(diào)查戶到控制斷面的距離和相應(yīng)的坡度。

圖1 人口-高程計(jì)算技術(shù)路線

2.2 Near-analysis

Near-analysis是ArcToolbox中的一個常用工具，該工具在搜索半徑范圍內(nèi)，確定輸入要素中的每個要素與鄰近要素中的最近要素之間的距離，其中點(diǎn)到直線的距離是點(diǎn)到直線的垂線或最近的折點(diǎn)的距離。在分析評價中，利用該工具可得到調(diào)查戶在溝（河）上最近點(diǎn)的經(jīng)緯度。

2.3 字段計(jì)算器編程

該程序能求得曲線上的點(diǎn)到端點(diǎn)的距離，即調(diào)查戶在溝（河）上最近點(diǎn)到控制斷面的距離。在ARCMAP中加載點(diǎn)圖層和對應(yīng)的線圖層，在點(diǎn)圖層屬性表中添加字段jl，選中列jl，在field caculator中輸入代碼即可計(jì)算出點(diǎn)到端點(diǎn)的距離。

2.4 計(jì)算步驟

步驟1一是劃分上下游。以控制斷面為基準(zhǔn)界線，把溝（河）道分為上游溝（河）道和下游溝（河）道，把沿溝（河）道深泓線（山谷線）布置的縱斷面高程控制點(diǎn)分為上游控制點(diǎn)和下游控制點(diǎn)，把調(diào)查戶分為上游調(diào)查戶和下游調(diào)查戶。二是劃分河槽內(nèi)外。根據(jù)控制斷面的空間形態(tài)和調(diào)查戶在溝（河）道斷面上的位置，把調(diào)查戶分為槽內(nèi)調(diào)查戶和槽外調(diào)查戶，對于槽外調(diào)查戶，記錄控制斷面處對應(yīng)的河槽高程。

步驟2采用arcgis中Near-analysis，把調(diào)查戶投影到最近河道上。

步驟3采用arcgis字段計(jì)算器編輯程序，批量求得河道上的調(diào)查戶和縱段控制點(diǎn)沿河道到控制斷面的距離。

步驟4根據(jù)不同縱段控制點(diǎn)到控制斷面的距離，批量求出區(qū)間坡度表。

步驟5根據(jù)河道調(diào)查戶到控制斷面的距離，參照坡度表選擇相應(yīng)的坡度，求出調(diào)查戶在控制斷面處的投影高程。

步驟6槽內(nèi)調(diào)查戶投影高程不用轉(zhuǎn)換，槽外調(diào)查戶投影高程與河槽高程比較，選擇兩者大值作為調(diào)查戶的最終高程。

3.結(jié)語

針對只有溝（河）道深泓線（山谷線）縱斷面及調(diào)查戶原始高程的情況下，采用Near-analysis和字段計(jì)算器編程，解決了調(diào)查戶投影到河道控制斷面處的技術(shù)問題；根據(jù)控制斷面形態(tài)分布，對部分槽外調(diào)查戶進(jìn)行高程轉(zhuǎn)換，最終提出符合實(shí)際情況的人口-高程關(guān)系曲線。在推求出人口-高程關(guān)系的基礎(chǔ)上，根據(jù)調(diào)查戶的位置坐標(biāo)，通過洪水淹沒范圍，可直接在ArcGIS中畫出各級危險(xiǎn)區(qū)人口分布情況。全國山洪災(zāi)害分析評價涉及2058個縣、54萬個小流域、460多萬km2以及數(shù)量巨大的調(diào)查戶，通過程序化的操作，對人口-高程關(guān)系進(jìn)行批量計(jì)算，提高工作效率和成果精度?！?/p>

2015-12-23

方彥舒，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計(jì)研究院。

何書會，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計(jì)研究院，正高級工程師。

張曉燁，女，漢族，河北省水文水資源勘測局。