一种山区大风灾害风险区划方法技术

本发明专利技术公开了一种山区大风灾害风险区划方法，属于气象防灾减灾领域。本发明专利技术利用流体动力学CFD仿真软件进行山体投影面地表风场模拟，获得山体投影面与地表面交线相交的每个栅格的风速；再利用计算获得山地的全域风场，最后根据所建立的风灾风险区划指标体系进行相应的风险区划。该技术方法有效地弥补了现有山区大风灾害风险区划方法的不足，充分考虑了山区地形对风场模拟的影响，合理地实现了对山区进行大风灾害风险区划。本发明专利技术方法使用方便，易于实现。易于实现。易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种山区大风灾害风险区划方法


[0001]本专利技术涉及气象防灾减灾领域，具体为一种山区大风灾害风险区划方法。

技术介绍

[0002]数字高程模型(Digital Elevation Model)，简称DEM，是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟，它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，该数据可通过公开渠道得到，CFD(Computational Fluid Dynamics)是近代流体力学，数值数学和计算机结合的交叉科学。它将流体力学控制方程中积分、微分项近似地表示为离散的代数形式，使其成为代数方程组，然后通过计算机求解这些离散的代数方程组，获得离散的时间/空间点上的数值解，CFD相关计算通过现有公开软件完成。
[0003]目前的大风风险区划主要是针对平原地区进行划分，对山区大风进行风险区划的研究较少，主要是由于山区风场受地形因素影响较大，以及山区的气象站点分布较少且不均匀，导致山区大风的研究困难且结果不精确。

技术实现思路

[0004]为了弥补了现有山区大风灾害风险区划方法的不足，本专利技术提供了一种山区大风灾害风险区划方法。
[0005]所述方法包括以下步骤：
[0006]步骤1，建立山区地形的数字高程栅格模型DEM；
[0007]步骤2，对数字高程栅格模型中的山体划分出山体边界线和山脊线；
[0008]步骤3，获得山体边界线处的每个栅格的风速U
αi
；其中αi代表山体边界线处的每个栅格的风向；
[0009]步骤4，获得山体的边界线内部每个栅格的风速其中为h
aij
为和山体边界线处的栅格风向一致的第j个栅格的高程，H
ai
为风向为αi的山体边界线处栅格的高程，λ为比例系数，对于h
aij
‑
H
ai
>10米，λ取3.2；对于h
aij
‑
H
ai
≤10米，λ取1.4，完成对山体表面的风速计算；
[0010]步骤5：对整个数字高程模型DEM中山体表面进行风速计算，得到山区地形风速分布图；
[0011]步骤6：建立大风灾害风险区划指标体系：
[0012]令v为风速(单位米/秒)
[0013]a：5<V≤10：低风险区；
[0014]b：10<V≤15：中风险区；
[0015]c：15<V：高风险区；
[0016]步骤7：山区大风灾害风险区划：
[0017]对数字高程模型DEM中每个栅格的风速与步骤6指标体系进行对照，确定风险等
级；依次完成各风险等级一致的栅格融合，形成各等级大风灾害风险区，实现区域大风灾害风险区划。
[0018]优选的，利用流体动力学CFD仿真软件进行山体投影面地表风场模拟，获得山体边界线处的风速U
αi
。
[0019]优选的，步骤4中山脊线两侧的栅格分别利用所在一侧山体投影面与地表面交线相交的每个栅格的风速进行风速计算。
[0020]优选的，步骤4中对于山脊线两侧有重复计算的栅格，取重复计算得到的风速的平均值。
[0021]有益效果：本专利技术有效地弥补了现有山区大风灾害风险区划方法的不足，充分考虑了山区地形对风场模拟的影响，合理地实现了对山区进行大风灾害风险区划。本专利技术方法使用方便，易于实现。
附图说明
[0022]图1为本专利技术截取的部分数字高程栅格模型；
[0023]图2为本专利技术山体投影面与地表面的交线示意图；
[0024]图3为本专利技术流体动力学CFD仿真软件模拟出的与交线所相交的栅格风速分布；
[0025]图4为本专利技术边界线内部每个栅格的风速分布；
[0026]图5为本专利技术山区风灾风险区划示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释，现选取某山区地形的部分数字高程栅格模型进行详细说明。
[0028]请参考附图1：该区域是一个典型的山区地形，它是一个5行5列的栅格图，其中每个栅格的数值代表着对应位置的高程，单位是米。
[0029]请参考附图2：为山体的投影面和地表面的交线(黑色加粗表示)，据此可以确定相交栅格，同时也划分出一条山脊线(虚线表示)。
[0030]请参考附图3：利用流体动力学CFD仿真软件模拟出相交栅格处的风速，此时的栅格数值代表着山体边界处的风速大小。
[0031]请参考附图4：获得山体的边界线内部每个栅格的风速其中为h
aij
为和山体边界线处的栅格风向一致的第j个栅格的高程，H
ai
为风向为αi的山体边界线处栅格的高程，λ为比例系数，对于h
aij
‑
H
ai
>10米，λ取3.2；对于h
aij
‑
H
ai
≤10米，λ取1.4，完成对山体表面的风速计算；
[0032]请参考附图5：将山区风速分布与山区大风灾害风险区划指标体系对照，从而确定风险等级。为简单说明，高、中、低依次代表大风灾害高风险区、中风险区、低风险区。
[0033]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种山区大风灾害风险区划方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，建立山区地形的数字高程栅格模型DEM；步骤2，对所述数字高程栅格模型DEM中的山体划分出山体边界线和山脊线；步骤3，获得所述山体边界线处的每个栅格的风速U
αi
；其中αi代表所述山体边界线处的每个栅格的风向；步骤4，获得所述山体边界线内部每个栅格的风速其中为h
aij
为和所述山体边界线处的栅格风向一致的第j个栅格的高程，H
ai
为风向为αi的山体边界线处栅格的高程，λ为比例系数，对于h
aij
‑
H
ai
>10米，λ取3.2；对于h
aij
‑
H
ai
≤10米，λ取1.4，完成对该部分山体表面的风速计算；步骤5：对整个数字高程模型DEM中的山体表面进行风速计算，得到山区地形风速分布图；步骤6：建...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈笑娟，薛丰昌，李婷，魏军，张静，彭相瑜，江健，
申请(专利权)人：南京信息工程大学南京宸象空间信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：