利用HBV水文预报模型推算贺江流域洪水致灾临界雨量

利用逐日气象水文资料,针对贺江流域进行HBV水文模型率定与验证,获得降水-流量关系,结合广西贺州市信都水文站的水位-流量关系,推算得到3个洪水风险预警级别对应的临界雨量,并通过2次历史洪水过程,检验该临界雨量在暴雨洪涝灾害风险预警中的应用效果。结果表明:(1)由HBV水文模型确定的贺江流域3个不同洪水风险等级下24h、48h的致灾临界雨量,预警效果较好;(2)HBV模型能很好地反映降水对贺江水文过程的影响,可为贺江流域暴雨洪涝灾害防御工作提供决策参考。     

基于HBV水文模型的西拉木伦河流域洪水临界面雨量的应用分析

文章以内蒙古西拉木伦河巴林桥水文站以上流域为分析区,基于分布式水文模型HBV,利用1995—2005年逐日降水、气温、水位、流量等数据,对HBV模型进行参数率定和日径流过程的模拟,建立降水—流量—水位之间的关系,以河流设计的警戒、保证和漫堤水位为临界判别标准,确定不同洪水等级的致灾临界面雨量。通过历史灾情检验验证,说明HBV模型可以较好地反映该流域的洪水过程,具有较强的本地适用性,可为内蒙古中小河流洪水监测预警提供技术支撑。     

统计方法与淹没模型结合的山洪灾害风险评估方法及其应用

本文针对有水位资料,但没有流量观测的流域,同时又有历史罕见洪水记载、流域断面洪水警戒水位和自动站记载的近年几次小洪水过程,采用统计分析方法确定雨 洪关系,得到致灾临界雨量;再应用淹没模型模拟洪水淹没情况,得到洪水的风险等级评估。通过对历史特大山洪个例的淹没反演,可以看到由数理统计与淹没模型相结合的方法确定出的山洪风险等级,与实际情况基本相符。由于洪水记载和考察资料,往往对洪水淹没的高度记录准确,而对发生的具体时间通常是模糊的,本文得到的临界雨量指标是否能够预见洪水需要实例检验。通过2012年前汛期强降水过程的检验,虽然预警了低风险洪水事件,但是风险发生时间有差异,经过合理调整低风险临界雨量,满足了能够预见洪水的目的。对于其他等级的临界雨量的检验,有待于日后更多的实例,进行合理的调整,逐步完善翠江流域的山洪临界雨量指标。     

基于HBV模型的太子河流域致洪临界雨量的确定

以太子河流域为研究区域,基于流域内的气象水文数据、数字高程模型及土地利用等资料,采用HBV水文模型对流域的水文过程进行模拟,通过对模型参数的率定与验证,评估了HBV模型在该流域径流模拟的适用性,确定了适合太子河流域的最优化参数,结合水位-流量关系曲线,推算太子河流域不同等级洪水致洪临界雨量。结果表明: HBV模型对太子河流域的径流模拟效果较好,率定期与验证期Nash效率系数与确定性系数均超过0.60,模型中积雪和融雪模块(CFR)、土壤含水量计算模块(BETA)与响应模块(KUZ2、UZ1、PERC)中的这些参数最为敏感,模型基本模拟出了洪水对降水的响应过程。通过建立的HBV水文模型,结合小林子水文站的水位-流量关系曲线,以警戒水位、保证水位作为不同等级洪水的判别条件,推算得到了不同起始水位下太子河流域动态临界雨量指标,临界雨量随起始水位的升高而有所减小。     

一种基于水文模拟建立中小河流洪水气象风险等级指标的方法

提出一种基于水文模拟建立中小河流洪水气象风险等级临界累积面雨量指标（简称气象风险等级指标）的方法,由水位-流量曲线估计不同风险等级相应的临界参考流量,将2009年5月1日—9月30日綦江五岔、东溪、石角水文站的08：00BST报汛流量和雷达联合地面雨量计估测的流域面雨量作为TOPMODEL降水-径流模型率定时的流量和降水输入;在TOPMODEL水文模拟的基础上,选取2009年峰值流量过程,设计不同的小时面雨量序列进行水文模拟,得到峰值流量与流域累积面雨量的关系,根据临界参考流量,建立不同气象风险等级的临界累积面雨量指标;用2010年相应流域洪峰过程对所建立的指标进行检验。结果表明,利用气象风险等级指标推断的风险等级与实际洪峰对应的风险等级较为一致。     

基于HBV和ANN模型的沂河流域暴雨 洪涝临界雨量确定方法研究

以沂河流域临沂站以上区域作为研究对象,基于数字高程模型(DEM)及GIS技术提取流域并划分子流域,对流域内气象站的降水记录采用泰森多边形法建立研究时段内的逐日面雨量序列,构建人工神经网络(ANN)和HBV水文模型。利用模型寻求流域内面雨量与河流水文特征的定量关系,结合不同的特征水位推算研究流域内不同等级的致灾临界雨量。结果表明:1基于两种模型建立的降水-径流关系均能取得较好的模拟效果,在研究流域内具有很好的适用性;2HBV模型作为一种半分布式水文模型能够更好地反应出洪水过程的物理特征,故当ANN模型由于大洪峰样本不充分导致临界雨量值确定不准确时,HBV水文模型的计算值更宜作为风险预警指标;3对比分析两种模型的结果,确定出基于不同前期水位的一、二、三级风险致灾临界雨量分别为:257~310mm,152~247mm,100~203mm。精细化确定的临界阈值可以为开展灾害预警服务提供依据。     

基于HBV模型的淮河流域洪水致灾临界雨量研究

根据流域暴雨洪水致灾机制,文章提出了考虑前期基础水位的动态致灾临界雨量指标,并以淮河上游地区为例,基于HBV水文模型建立了降水-流量-水位关系,并根据这种关系确立了临界雨量确定的方法流程.首先基于历史水文数据率定和验证模型,得到适用于研究区的最优化模型参数,然后构建洪水上涨期水位流量关系,最后以是否达到致灾水位为标准,通过模型试算并结合水位流量关系曲线反推出致灾临界雨量值.在淮河上游地区的研究中,利用2002-2009年逐日气象水文数据对HBV模型进行了参数率定和检验,并针对洪水过程进行了参数优化,经过率定后HBV模型对王家坝以上流域具备较好的适用性,对典型洪水过程模拟的确定性系数和NASH效率系数均在0.8以上;根据王家坝站实测流量水位数据,构建了概化的单一关系曲线;结合HBV模型和水位流量关系得到了王家坝以上流域的动态致灾临界雨量指标,临界雨量值随前期基础水位升高而减小,并且随着前期水位的变化,临界雨量值呈现了明显的非线性响应特征.     

南渡江流域暴雨洪涝致灾临界面雨量的确定

基于海南省南渡江流域龙塘水文站1976—1987年和2009—2010年的逐日气象水文资料,采用HBV-D水文模型,通过对模型参数率定和验证,确定了适合南渡江流域的HBV-D水文模型最优化参数。结果表明:该模型在1976—1981年率定期、1982—1987年验证期和2009—2010年验证期的Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.891,0.831,0.953,相关系数分别为0.944,0.912,0.977,达到了0.01显著性水平。通过建立的南渡江流域HBV-D水文模型进行模型反演,确定了不同前期水位 (7 m,8 m,9 m,10 m,11 m) 的面雨量和水位关系,根据龙塘水文站的警戒水位、10年重现期水位、30年重现期水位、50年重现期水位作为不同等级预警的临界判别条件,最终确定了不同前期水位的致灾临界面雨量指标。     

乌鲁木齐河流域致灾洪水临界雨量分析

采用乌鲁木齐河流域的气象资料、水文资料以及地理信息数据和暴雨洪涝灾情数据,以乌鲁木齐河流域为研究对象,在了解其致灾降雨特征的基础上,利用统计模型和HBV水文模型分别分析其临界致灾雨量,评估模型计算过程和结果的优劣,讨论模型结果在天山山脉浅山地带中小河流域的合理性。在历史洪水过程的降雨量验证的基础上,通过对模型和计算过程及与实际情况的比较,HBV水文模型得到的二级和三级预警致灾临界雨量分别是40.6 mm和25.9 mm,而统计模型得到的二级和三级预警致灾临界雨量分别是47.5 mm和26.9 mm,两种方法模拟得到的致灾临界雨量均是合理并且实际可能出现的;从相关性上来看HBV水文模型模拟的结果要优于统计模型计算的结果,对西北地区有融雪性洪水补给的河流径流模拟具有借鉴意义。     

一种水动力与统计模型相结合的动态临界面雨量方法研究及应用

文章以内蒙古西部乌苏图勒河流域为范例,利用该流域2013—2014年逐小时降水和洪涝灾情资料,以及流域地形、土壤、土地利用等多源下垫面信息,构建了乌苏图勒河流域的径流—淹没模拟模型,并通过致灾过程的反演,建立了该流域不同气象风险预警等级(有一定风险、较高风险、高风险、很高风险)的动态临界面雨量方程。该方法的建立,对乌苏图勒河流域山洪灾害预警具有指导意义,也可为水文资料缺乏的流域确定致灾临界面雨量指标提供一种参考。     

水文模型在计算中小流域致汛临界面雨量中的应用

在设定致灾标准的前提下,运用水文模型模拟降水和流量关系,反推不同基础水位达到致灾标准所需要的雨量,探讨中小流域临界面雨量计算的新方法、新思路。以湖北省荆门漳河流域为例,选取控制流域3/4面积的漳河水库为控制站点,利用新安江水文模型,通过1956—2012年36场洪水的模拟率定水文模型的参数,在此基础上结合漳河水库防洪能力,利用水文模型反推计算漳河水库不同基准水位、不同雨量分布条件下的致汛临界面雨量(到达汛限水位所需的面雨量)。结果表明:利用水文模型反推计算中小流域临界面雨量,能直观给出漳河水库不同基准水位、不同降水分布条件下的洪水入库过程曲线、水位变化过程曲线以及流域致汛临界面雨量,意义明确,技术方法可行,能有效丰富中小流域临界面雨量的计算方法。     

基于FloodArea模型的龙须河流域暴雨洪涝淹没模拟研究

选取龙须河流域内及周边气象区域站和国家站的逐日降雨量资料,采用广义极值分布函数来进行拟合优度检验并计算出不同重现期的致洪面雨量。将不同重现期致洪面雨量、小时雨型分布、高程数据代入FloodArea模型进行洪水淹没模拟,得到不同重现期下面雨量淹没范围和水深。结果表明:龙须河流域中下游水位上涨明显,靠近龙须河中游的荣华水文站点模拟水淹最深,出现2次涨水,模拟水位上涨超过3m,通过和实际水文站数据对比,洪水发展过程、最高水淹深度要滞后于降水峰值5-7小时,且与实际的水文站的水位差较吻合,证明FloodArea模型在龙须河流域具有较好的洪水淹没模拟效果,为暴雨洪涝灾害风险评估和预警业务提供较好的技术支撑。     

沙、澧河流域面雨量计算及流量预报

讨论了适合沙、澧河流域的面雨量计算方法,分析了沙、澧河流域致洪暴雨特征、规律及底水、面雨量、强降水与洪水的关系,给出了沙、澧关键站的流量预报方法.     

一次特大暴雨诱发的山洪地质灾害淹没模拟分析

本文以四川省安县茶坪河流域2013年“7.9”特大暴雨过程为例,基于Flood Area模型模拟此次洪水的动态演进过程。通过对比5组不同试验结果,发现数字高程数据精度对模拟结果影响较大,采用经过填洼的DEM高程数据得到的模拟结果更为准确,粗糙度系数在取值范围内对模拟结果影响较小。模型最终采用经过填洼的DEM高程数据,反距离权重雨量栅格分布、泰森多边形计算的面雨量文件以及加入嵌入河道的粗糙度参数模拟茶坪河流域此次洪水过程,模型较好的模拟出了整个洪水的动态淹没过程。模拟结果与实地灾情对比:上游考察点附近河道最高淹没深度为5.8m,下游考察点最高淹没深度为3.83m,均与实际灾情较为吻合;对两个考察点逐小时淹没水深与1~8h累积面雨量求相关,得到上游千佛镇预警时效为2h,下游晓坝镇预警时效为6h。考察点位置不同,使得累积面雨量预警时效不同。      

沙、澧河流域面雨量计算及流量预报

讨论了适合沙、澧河流域的面雨量计算方法，分析了沙、澧河流域致洪暴雨特征、规律及底水、面雨量、强降水与洪水的关系，给出了沙、澧河关键站的流量预报方法。     

基于水文模拟的中小流域不同时间尺度临界面雨量计算分析

以湖北省香溪河古洞口水库为例,首先,结合1997—2016年近20 a降水资料,计算分析不同时间尺度(3、6、12、24 h)强降水分布特征;然后,选取新安江水文模型,通过40场洪水的模拟率定水文模型的参数;最后,结合古洞口水库防洪能力,利用水文模型模拟计算该水库不同基准水位和时间尺度条件下的致汛临界面雨量(到达汛限水位所需的面雨量)。模拟试验表明:利用水文模型计算中小流域临界面雨量能模拟计算并直观给出水库不同基准水位和时间尺度条件下的洪水入库过程曲线、水位变化过程曲线与流域致汛临界面雨量,其意义明确,技术方法可行;在初始条件(基准水位)相同时,时间尺度越小,临界面雨量越小。     

关键技术在江西气象灾害风险预警业务中的应用与体会

针对暴雨诱发的中小河流洪水、山洪地质灾害气象风险预警的业务工作要求,江西省气象台开展了雷达定量降水估测、山洪沟等小流域提取、小流域临界雨量确定、基于SWAN山洪版的二次开发等关键技术研究并完成了业务化运行,实现了从典型区域的风险预警服务向全省所有中小河流、山洪沟、地质灾害隐患点的气象灾害风险预警业务的扩展,为气象灾害风险预警服务提供了重要的技术支撑。     

2005年汉江秋汛气象水文特征分析

利用气象卫星、常规气象观测资料和水文部门提供的中尺度水情观测资料对2005年汉江秋汛进行气象水文特征分析。得出如下结论:汉江秋汛与西太平洋副热带高压的位置、强弱密切相关;在汉江上游整个流域累计面雨量达到100mm以上,如果汉江上游地区再出现一场强暴雨,将造成汉江流域发生较大的洪水;汉江上游强降水是由中尺度系统造成的,中β暴雨云团存在合并-加强-分裂的过程,其合并加强的方式有气旋式和追赶式两种;2005年汉江秋汛是仅次于1983年的大洪水,洪水的形成与降水和地质条件密切相关;汉江上游洪水的流量差与区域降水的累积值有很好的相关,洪峰由区域性的强降水造成;汉江上游洪水传播的时间具有一定的规律,由石泉到丹江口水库洪水传播的时间为36～48h,其中石泉到白河平均传播时间为24 h,白河到丹江口传播时间为12～18 h;根据降水预报,运用库容和水位的统计关系,按照一定的算法可以预测水库水位。     

基于FloodArea模型的大通河流域暴雨洪涝灾害风险评估

利用流域内所有国家气象站及区域自动站共39站逐小时降水实况、过程降水量和降水落区预报、数字高程模型(DEM)、土地利用、土壤类型以及实地灾情调查等资料,采用Flood Area模型的暴雨淹没情景,对2013年7月5日20时—6日20时大通河流域出现的历史罕见强降水时段进行洪水淹没模拟及效果检验。模拟结果表明:大通河流域中上游水位上涨明显,大部地区涨水超过1 m,部分支流水位上涨超过3 m,竹阳乡、酉华乡和乔木乡的局部地区涨水超过6 m。灾情调查检验表明,对于洪水淹没范围和淹没水深,Flood Area模拟值与实况值均较为吻合,表明Flood Area模型在大通河流域具有较好的洪水淹没模拟效果,可用于暴雨洪涝灾害风险评估与预警业务。     

山洪灾害气象风险预警指标确定方法研究

气象风险预警指标的确定是山洪灾害气象风险预报预警业务中的关键技术问题。采用前期影响雨量表征流域前期土壤含水量饱和度,并用四分位数法划分为4个等级;采用P-Ⅲ型频率分析法求得4个重现期(5、≥5、≥20、≥50a)的洪峰流量以及山洪发生前5个时间尺度(1、3、6、12、24 h)降雨量;以洪峰流量的4个重现期分别表征山洪灾害气象风险预警4个等级(Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ级),基于信息扩散技术建立气象风险等级与流域前期土壤含水量饱和度、不同时间尺度降雨量的信息矩阵,即气象风险预警组合指标。利用淠河流域历史降水与流量极值资料,以及2003—2012年17次典型洪水过程气象水文资料,建立5个时间尺度的山洪灾害气象风险4个等级预警组合指标,并利用40组独立洪水样本,对不同时间尺度气象风险预警组合指标进行应用检验,总体预警合格率达到70%,表明该方法应用于山洪灾害气象风险预警是可行的。