基于蒙特卡洛和GIS的堤防失效和洪水風險的分析和模擬研究.pdf

1、在遍及全球的各種自然災害中,洪澇災害最為常見,且波及范圍廣,即使在科技高度發(fā)達的今天,洪澇災害依然是威脅人類生命安全和財產安全最大的自然災害。洪災風險是洪水風險和洪水后果共同作用的結果,洪水風險是某地區(qū)爆發(fā)洪水的可能性的大小是確定洪災風險的基礎,由于洪水問題本身的復雜性,對于洪水風險研究的基礎性研究,仍然缺乏系統(tǒng)的、深入的剖析,現(xiàn)在尚未建立洪水風險分析和評估的完善的成熟的技術。本論文參考已有的研究成果,運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險范圍。主要研究內容包括： 首先在有限的河流水位數(shù)據(jù)的基礎上實現(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)機理進行了研究,在機理分析的基礎上,構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,建立了相應的極限狀態(tài)方程。在對各極限狀態(tài)方程的隨機變量的分布形態(tài)及其參數(shù)進行了分析之后,利用Monte-Carlo模擬

3、技術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)律討論的基礎上,編程實現(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果進行了討論； 最后一部分在前兩部分的基礎上,首先在GIS中建立了河流地形的3D模型,然后運用GIS的空間分析技術模擬分析了洪水范圍,并最終確定出洪水的風險