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Vereinfachtes Hochwasser-„Modell“ / Schätzung aus Höhendaten

Vereinfachtes Hochwasser-„Modell“ / Schätzung aus Höhendaten


Ziel ist es, eine Abschätzung des potentiellen Überschwemmungsgebiets vorzulegen. Aber trotzdem einfach halten.

Ich weiß, dass dies nicht korrekt sein wird. Die Frage ist:

  • Wird es gut genug sein für eine grobe Richtschnur? Mir ist bewusst, dass dies eine grobe Methode ist.

Ich verwende QGIS.

Ausgabe

Ich möchte Überschwemmungsgebietspolygone von n m^3 Wasser erstellen. z.B. Polygone, die die max. Bereich, der überflutet wird, wenn xx m^3 Wasser freigesetzt wird.

Eingang

  • Raster-DEM
  • m^3 Wasser freigesetzt werden

Verfahren

  1. Konvertieren von DEM-Raster-Layern in Polygone basierend auf der Höhe (in Schritten von 1 m wegen der DEM-Auflösung).
  2. Legen Sie die Fläche der Polygone als Attribut fest
  3. Erstellen Sie ein Volumenattribut (Fläche * 1m^3), um eine Schätzung zu erhalten, wie viel Wasser die Fläche aufnehmen wird.
  4. optionales Reskalieren der Polygone, um Schätzungen für Volumina zu erhalten, die kleiner als das Polygon, aber größer als das "innere" kleinere Polygon sind (z. B. in Bruchteilen von 10).

Ich kann mir eine sehr einfache iterative Lösung vorstellen.

Verwenden Sie bei einem DHM und einem "Seed"-Punkt den Flutfüllalgorithmus, um Pixel unterhalb einer willkürlich ausgewählten Starthöhe zu füllen. Ändern Sie den Algorithmus, um das überflutete Volumen über jedem Pixel zu berechnen und die Summe dieser Volumen zurückzugeben. Dies ist (ungefähr) das gesamte geflutete Volumen auf dieser Höhe. Wenn das Volumen geringer als das Eingabevolumen ist, füllen Sie erneut in einer höheren Höhe, bis Sie das Ziel erreichen. Sie können den Prozess verfeinern (die Stufenhöhe reduzieren), sodass er sich dem Zielvolumen innerhalb einer gewissen Toleranz nähert.

Polygonisieren Sie den überfluteten Bereich, um ein Polygon zu erstellen, und ordnen Sie ihm das Volumen als Attribut zu.

Es scheint eine kleine Rube-Goldberg-Lösung zu sein, aber Flutfüllung ist so einfach und effizient, dass es in der Praxis nur wenig Zeit in Anspruch nehmen würde, um Ergebnisse zu erzielen, es sei denn, Sie füllen die Großen Seen mit einer Auflösung von 2 m. Ich habe dafür eine ähnliche Strategie verwendet.

Schließlich: Ich habe Surfer noch nie benutzt, aber meine Hydrologen-Freunde scheinen es für alles zu verwenden. Dies kann wahrscheinlich problemlos erfolgen.


Danke, dass du diese Idee geteilt hast. Ich habe vor einigen Monaten über einen ähnlichen Fall nachgedacht, aber bis jetzt ruhen lassen, weil ich auch keine Ahnung hatte (wobei ich eher darauf abzielte, die Abflussmenge eines Flusses als Eingabeparameter zu verwenden). Ich denke, Ihr Ansatz ist ziemlich interessant, weil er sehr allgemein gehalten ist.

Nur ein paar Gedanken von meiner Seite:

  • Wenn Ihr Modell ein zuvor überflutetes Gebiet wie einen Fluss überflutet, möchten Sie möglicherweise eine klare Vorstellung davon haben, auf welchem ​​​​Referenzniveau Sie Wasser einfüllen. Wenn Ihr Modell es Ihnen sagt, führt die Freisetzung einer Wassermenge x dazu, dass der Wasserspiegel auf die DEM-Höhe y ansteigt. Dann ist dies in der Natur nicht der Fall, wenn sich Ihr aktueller Wasserstand im Vergleich zu Ihrem Modell geändert hat.
  • Die Neigung Ihres Geländes ist ein entscheidender Faktor, der in Bezug auf die Modellabweichung berücksichtigt werden muss. Z.B. Stellen Sie sich vor, Ihr Gelände ist ein leerer Kegel von oben nach unten (zB Senke, Karst, was auch immer) mit 45 Grad Neigung. Wenn Sie den Inhalt Ihres ersten Polygons in 1m Höhe berechnen, erhalten Sie eine (Polygon-)Fläche von PI m^2. Sie verwenden es, um das Volumen zu schätzen, das Ihre Fläche aufnehmen wird, das dann gemäß Ihrer Annahme (Ihr Schritt 3) PI m^3 beträgt. Der tatsächliche Inhalt Ihres Kegels beträgt tatsächlich nur PI/3 m^3. Dies führt in diesem speziellen Fall zu einer Unterschätzung Ihres Modells um 66%! In Worten: Sie gehen davon aus, dass das Einbringen von PI m^3 Wasser zu einem Wasserstand von 1 m führt. Tatsächlich wird der Wasserstand viel höher sein, da Sie nur PI/3 m^3 benötigen, um einen Wasserstand von 1 m in Ihrem Kegel zu erreichen. Was ich sagen möchte, ist, dass Sie die Intervalle, in denen Zwischenpolygone berechnet werden (ich denke, Ihr Schritt 4), von der Geländeneigung abhängen, um eine genauere Annäherung zu erreichen.