山洪灾害分析评价中人口—高程曲线的计算

□方彦舒何书会张晓烨

山洪灾害分析评价中人口—高程曲线的计算

□方彦舒何书会张晓烨

山洪灾害会冲毁房屋、田地、道路和桥梁，造成人身伤亡和财产损失。为减少山洪灾害造成的损失，2013年水利部、财政部联合启动了全国山洪灾害防治项目建设，在全国山洪灾害防治区开展山洪灾害调查评价工作，以Near-analysis工具计算人口—高程曲线，提高了工作效率和成果精度。

山洪灾害；人口—高程曲线；计算方法；河道

2013年水利部、财政部联合启动了全国山洪灾害防治项目建设，在全国山洪灾害防治区开展山洪灾害调查评价工作。国家防汛抗旱总指挥部办公室组织编写了《山洪灾害分析评价方法评价》和《山洪灾害分析评价方法指南》用于指导评价工作。根据上述文件，河北省全面开展了山洪灾害的调查与分析评价工作，根据工作中的具体情况和经验，山洪灾害分析评价的关键是要抓住人口-高程关系曲线以及水位-流量关系曲线等有关环节，其中人口-高程关系曲线，是分析防灾对象现状防洪能力、统计各级危险区人口分布以及计算山洪预警指标等山洪灾害分析评价的核心信息，是影响分析评价工作精度，分析确定山洪灾害预警指标的关键性因素。

1.计算难点

人口-高程关系曲线，是控制断面处发生洪水时，按照不同水位可以得到相应淹没人口的曲线，即需要把沿沟（河）道上下游调查户的高程按照坡度投影到控制断面处，并按照洪水实际淹没关系转换高程。该工作中的难点有以下几点：一是调查户和沟（河）道的关系如何转换并建立为调查户与控制断面的关系，二是调查户到控制断面处的坡度如何取值，三是调查户到控制断面处的距离如何取值，四是调查户的高程如何转换成洪水实际淹没时的高程，五是调查户数量庞大，空间布局分散无规律，如何批量计算。

2.计算方法

2.1 技术路线

图1为山洪灾害评价分析人口-高程的计算技术路线，其核心思想即把调查户按照河道的坡度投影到控制断面处。其中关键要素为调查户到控制断面的距离和相应的坡度。

图1 人口-高程计算技术路线

2.2 Near-analysis

Near-analysis是ArcToolbox中的一个常用工具，该工具在搜索半径范围内，确定输入要素中的每个要素与邻近要素中的最近要素之间的距离，其中点到直线的距离是点到直线的垂线或最近的折点的距离。在分析评价中，利用该工具可得到调查户在沟（河）上最近点的经纬度。

2.3 字段计算器编程

该程序能求得曲线上的点到端点的距离，即调查户在沟（河）上最近点到控制断面的距离。在ARCMAP中加载点图层和对应的线图层，在点图层属性表中添加字段jl，选中列jl，在field caculator中输入代码即可计算出点到端点的距离。

2.4 计算步骤

步骤1一是划分上下游。以控制断面为基准界线，把沟（河）道分为上游沟（河）道和下游沟（河）道，把沿沟（河）道深泓线（山谷线）布置的纵断面高程控制点分为上游控制点和下游控制点，把调查户分为上游调查户和下游调查户。二是划分河槽内外。根据控制断面的空间形态和调查户在沟（河）道断面上的位置，把调查户分为槽内调查户和槽外调查户，对于槽外调查户，记录控制断面处对应的河槽高程。

步骤2采用arcgis中Near-analysis，把调查户投影到最近河道上。

步骤3采用arcgis字段计算器编辑程序，批量求得河道上的调查户和纵段控制点沿河道到控制断面的距离。

步骤4根据不同纵段控制点到控制断面的距离，批量求出区间坡度表。

步骤5根据河道调查户到控制断面的距离，参照坡度表选择相应的坡度，求出调查户在控制断面处的投影高程。

步骤6槽内调查户投影高程不用转换，槽外调查户投影高程与河槽高程比较，选择两者大值作为调查户的最终高程。

3.结语

针对只有沟（河）道深泓线（山谷线）纵断面及调查户原始高程的情况下，采用Near-analysis和字段计算器编程，解决了调查户投影到河道控制断面处的技术问题；根据控制断面形态分布，对部分槽外调查户进行高程转换，最终提出符合实际情况的人口-高程关系曲线。在推求出人口-高程关系的基础上，根据调查户的位置坐标，通过洪水淹没范围，可直接在ArcGIS中画出各级危险区人口分布情况。全国山洪灾害分析评价涉及2058个县、54万个小流域、460多万km2以及数量巨大的调查户，通过程序化的操作，对人口-高程关系进行批量计算，提高工作效率和成果精度。□

2015-12-23

方彦舒，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院。

何书会，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，正高级工程师。

张晓烨，女，汉族，河北省水文水资源勘测局。