面向山洪预警的干旱半干旱区雨量站网优化方法——以河北省张家口市为例

山洪灾害已成为我国北方山区易发的自然灾害之一,雨量站网的合理布设和优化有利于剖析降水的真实影响和洪水情势变化的时空特征,提高中小河流域山洪预警(报)精度和防(减)灾能力.以河北省张家口市为例,考虑地形、河网、气象等因素,提出面向山洪预警的雨量站网优化方法;根据现代化水文建设要求,在综合分析区域降水时空分布特征、防(报)汛任务和山洪预警(报)要求的基础上,对张家口市雨量站网进行合理化布设研究.张家口市现有雨量站网监测控制面积约为62.9 km2/站,常年报汛站主要分布在干流地区,洪灾重点防治区内站点布设不足,预警(报)和防(减)灾能力较弱;对张家口市三大流域拟增5个雨量站,优化后站网密度可增加2％～5％.     

暴雨山洪灾害预警方法研究进展

暴雨山洪灾害预警是中小流域山洪灾害防控体系的薄弱环节,也是决定山洪灾害防控成败的关键。论文围绕山洪灾害预警的核心问题,从中国山洪灾害区域差异特征、山洪灾害预警技术方法、山洪灾害概率预警现状3个方面进行了综述。中国山洪灾害分布存在明显的时空差异,因此有必要根据山洪灾害的区域差异发展有针对性的预警方法。以临界雨量为指标的雨量预警是目前中国中小流域暴雨山洪灾害预警的主要技术手段,但常规方法仅给出一个(组)确定的临界雨量阈值,导致预警结果存在突出的不确定性问题。概率预警可以定量评估诸多不确定性,给出山洪灾害概率预警结果,因此具备很好的理论优势与潜在应用价值。论文展望了山洪灾害概率预警未来的研究重点与方向：(1)充分挖掘暴雨洪水样本信息,开展山洪灾害概率预警基础方法与技术集成研究;(2)加强非平稳性条件下的临界雨量阈值估算与山洪灾害概率预警研究;(3)综合考虑预警阈值发生概率及其致灾概率,优化“多级预警、多级响应”技术方法,推进山洪灾害综合预警业务系统建设与应用。     

河西走廊山洪灾害危险度区划

探究河西走廊山洪灾害危险性分布特征,可为该地区山洪灾害监测、预警和防治工程规划提供科学支持,对保障地区人民生命财产安全具有重要的社会意义。从河西走廊山洪灾害防治及预警角度出发,根据河西走廊山洪灾害发生的机制,选取高程标准差、坡度、植被覆盖度、降水、河网密度、泥石流沟密度6个影响因子,以Arc GIS和IDRISI为平台,构建河西走廊山洪灾害危险度区划多准则决策支持模型,完成了河西走廊山洪灾害危险度区划图。结果表明:河西走廊山洪灾害危险度与6个危险因子是函数关系。其中,高程标准差、坡度和植被覆盖度与危险度呈多项式分布,降水、河网密度和泥石流沟密度则与危险度成正相关性;河西走廊山洪灾害极高度危险区460 km~2,占研究区总面积的3.12%;高度危险区1383.76 km~2,占研究区总面积的7.54%;中度危险区2166.85 km~2,占研究区总面积的11.26%;低度危险区154 787.63 km~2,占研究区总面积的65.01%;极低度危险区33 847.89 km~2,占研究区总面积的13.07%。     

前期土壤湿度和降雨对小流域山洪预警指标的影响评估

山洪灾害临界雨量预警指标受多种因素影响,尤其是前期土壤湿度状况和降雨变化。基于分布式水文模型和情景分析法确定安徽省岳西流域的山洪灾害临界雨量集合,评估前期土壤湿度状况、雨型和预警时段对临界雨量变化的影响。研究表明：① 中国山洪水文模拟系统在研究区内具有较好的适用性,率定期和验证期的平均径流深和洪峰流量相对误差均在15%以内,平均峰现时间误差在1h以内,平均Nash-Sutcliffe系数为0.79和0.77;② 60种情景模式下,池墩组村的临界雨量集合为141~528 mm;③ 前期土湿状况和雨型均显著影响临界雨量变化,随着土壤饱和率从0.20分别增加到0.50和0.80,临界雨量分别减少13.7%~16.2%和26.8%~31.8%;短历时预警时,临界雨量由大到小的相应雨型分别为减弱雨型、中间雨型和增强雨型。研究可为山洪灾害预报和早期预警提供理论支持,也为中国山洪灾害防治提供参考和借鉴。     

福建省山洪灾害危险性评价

福建省山洪灾害频发,造成的损失十分严重,开展山洪灾害危险性评价,对于防灾减灾具有重要意义。本文结合福建省山洪灾害的时空分布特征,从致灾因子和孕灾环境出发,选取多年年均降雨量、坡度、NDVI、土壤类型、土地利用类型等10类影响因子。利用CF模型和Logistic回归模型确定各因子与其分类级别的权重,应用皮尔逊相关系数法对因子间独立性进行检验。并利用历史山洪点与ROC曲线对评价结果进行验证。研究结果表明:(1) 100年一遇最大24 h降雨量、土地利用类型及地形起伏度是影响福建省山洪灾害的三个主要因素;(2)极低危险区、低危险区、中危险区、高危险区、极高危险区占全省总面积的比例分别为63. 1%、14. 2%、4. 5%、5. 9%、12. 3%;(3)福建省东部、南部、东南部的沿海地区以及北部、西部的个别低山地区处于高危险或极高危险区;(4)在仅占研究区面积12. 3%的"极高危险区"的较小范围内,实际发生山洪点数占山洪点总数的比例高达65. 8%,训练样本和验证样本的ROC曲线下面积AUC值也分别达到0. 876和0. 891,两种方式都说明山洪危险性评价结果较好。可为福建省山洪灾害防治提供科学依据和支持。     

基于GIS的山洪灾害风险区划

通过探讨应用地理信息系统技术编制山洪灾害风险区划图的方法。以1:25万地理底图为基础,对影响山洪形成与泛滥的地形坡度、暴雨天数、河网缓冲区、标准面积洪峰流量、泥石流分布密度和洪灾历史统计六项因子进行了分析和叠合评价,完成了红河流域的山洪灾害危险评价图。以人口密度、房屋资产、耕地百分比、单位面积工农业产值作为指标进行了易损性分析,并借助于GIS分析工具,将危险评价图与易损性图进行叠加分析,完成了红河流域的山洪灾害风险区划图。区划结果表明GIS方法能够有效地对影响山洪形成与泛滥的因子数据层进行空间集成分析。该风险区划图可通过对山洪易泛区的不同风险地带的土地利用规划的决策而减轻山洪灾害;此外,也为山洪易泛区的居民提供有关山洪风险信息。     

湘水流域山洪灾害成因机制分析与防治

流域山洪灾害成因机制分析与防治对区域经济可持续发展极其重要。从灾害系统的致灾因子、孕灾环境、承灾体等3方面分析探讨湘水流域山洪灾害的成因机制，主要结论是：下垫面因素对湘水流域山丘区洪灾的产生频率和强度有极大的影响，承灾体对灾害的形成有放大或缩小的作用。对流域山洪灾害实施防灾减灾首先需从下垫面因素着手采取措施；其次从承灾体本身着手，降低脆弱度，缩小洪水灾害对自身造成的损失。根据流域内地形、地貌、水文等自然条件及经济发展状况，湘水流域防灾减灾的主要措施有：加快坡地的改造、清扫河道。在河道边培植护岸林、加强承灾体自身的承灾能力。     

基于FloodArea模型新疆山洪淹没模拟及致灾临界雨量阈值的研究——以皮里青河流域为例

以皮里青河流域为研究区,运用小时降水、土地利用类型、数字高程（DEM）、实测淹没深度等数据,基于FloodArea模型对研究区2010年5月2日、2012年6月3日、2016年5月9日、2016年6月17日洪水过程进行再现模拟,通过精度验证并建立了降水－淹没深度的关系,在此基础上确定了4个淹没等级对应的致灾临界雨量。相关分析得出喀拉亚尕奇乡累计8 h降雨量与模拟洪水淹没深度的相关性最好,达到了0.96,潘津乡降雨累计5 h的相关性最好,为0.99;通过实测数据对模拟淹没深度进行精度检验得出,喀拉亚尕奇乡和潘津乡两个考察点相对误差分别为0.47 m和0.1 m,误差率分别为31.33%和7.69%,FloodArea模型对研究区洪水过程模拟的效果较好,可以反映出该区域的洪水淹没情况,能为无水文资料的山区流域的山洪过程进行较为精准的模拟;按照山洪灾害等级划分标准和降水-淹没深度的关系得出,预警点累计5 h降水得到对应4个等级的致灾临界雨量阈值分别为：四级17.84 mm、三级32.39 mm、二级54.21 mm、一级76.04 mm。     

基于图聚类神经网络的江西省山洪灾害危险性区划研究

目前山洪灾害区划中常用的传统聚类方法大多仅考虑区划基础空间单元的属性特征,很少考虑基础空间单元的结构信息。该文同时考虑区划基础空间单元的属性和结构特征,提出基于图聚类神经网络的山洪灾害危险性区划方法,以江西省小流域为区划的基础空间单元,构建图聚类神经网络模型,根据聚类有效性指标确定最佳聚类数,并通过碎屑图斑合并获得16个山洪灾害危险性同质性区域,最后利用地理探测器和江西省历史山洪灾害点数据对区划结果进行验证和评价。结果显示：基于图聚类神经网络模型的江西省山洪灾害危险性区划结果与历史山洪灾害点的地理探测器q值达0.792,比传统的K-means和Ward聚类方法分别提高了0.386和0.104,能较好地刻画江西省山洪灾害危险性的空间分异格局。通过融合属性和结构特征有助于提升区划效果,可为江西省市县级政府部门制定因地制宜的山洪灾害防治管理措施提供辅助决策,同时也可为其他自然地理区划提供新的方法参考。     

中国山地灾害研究进展与未来应关注的科学问题

本文首先简要回顾了山地灾害研究与防治方面的新进展：认识了山地灾害的空间分布规律,建立了山洪、泥石流、滑坡危险性评价方法;发展了滑坡稳定性分析的原理和计算方法,建立了泥石流流体应力本构关系、泥石流流速流量和冲击力计算公式、粘性泥石流起动模型,提出了山洪和泥石流规模放大效应;基于降雨和地面成灾环境要素耦合分析,发展了山地灾害气象预报方法;基于对灾害物理特性的认识,研发了一系列灾害监测预警仪器、数字流域平台与智能手机网络相结合的山洪预警系统;发展了灾害治理工程技术,形成了适合欠发达地区特点的灾害治理技术体系。在此基础上,分析了在灾害形成、运动、预测预报、防治技术和风险管理等方面还需要进一步深化研究的问题,提出山地灾害学科今后面临的任务。最后,针对国家减灾需求和学科发展目标,提出灾害对生态的响应机制、气候变化对山地灾害的影响与巨灾预测、水—土耦合的细观结构力学、灾害风险的理论与方法、基于灾害形成理论的机理预报模式、灾害防治技术规程的健全等未来应该关注的科学技术问题。     

山洪泥石流灾害预报预警技术述评

山洪泥石流灾害一直都是山区人民的心头之患，严重威胁着山区人民的生命财产安全。山洪泥石流灾害预报预防，是21世纪我国山丘区防灾减灾的一个重要战略方向。文章通过对国内外大量文献资料的综合分析，评价了目前国内外最具典型的山洪泥石流灾害空间预报技术、时间预报技术以及预警系统开发等预报预警技术，并指出了未来山洪泥石流灾害预报预警技术的发展趋势。     

城市山洪灾害多目标评估方法探讨

本文针对目前城市山洪灾害的突出问题, 分析了国内外研究状况和发展趋势; 探讨了城市 山洪灾害多目标评估系统方法,包括山洪灾害泛滥范围的危险区划、城市易损性分析、城市山洪 灾害损失评估和风险评价四个主要内容。关于山洪孕灾环境、致灾因子和承灾体的社会经济状 况, 本研究提出一套基于GIS 的从数据采集→空间属性数据库建立→评价指标体系选择→预测 评价分析→山洪灾害危险性评价与风险区划的技术路线和方法体系。山洪灾害危险区划采用地 貌学和数值模拟方法; 以高分辨率遥感卫星影像为数据源, 分析了城市土地覆盖类型, 应用GIS 进行了山洪灾害损失评估和风险评价。山洪灾害多目标评估可用于指导城市洪泛区不同危险、风 险地带的土地利用规划与决策, 从而达到规避风险和减灾的目的, 并为山洪灾害影响区的居民提 供灾害风险信息, 以作为避难和防洪的依据。     

山洪灾害建筑物脆弱性曲线研究进展

山洪灾害会给受灾区带来巨大的人员伤亡和经济损失.房屋脆弱性分析是山洪风险研究的关键部分,而现有山洪灾害建筑物脆弱性曲线研究在数据来源、脆弱性量化、指标选择和曲线精度等方面仍缺少规范和标准.因此,本研究分别从脆弱性曲线的建立方法和多种致灾强度指标两个角度进行总结,为山洪脆弱性研究前景和中国山洪灾害防治提供参考.主要结论如...     

城市山洪灾害风险评价——以云南省文山县城为例

山洪灾害风险评价对于减灾防灾决策和管理非常重要。本文介绍基于遥感和GIS方法的应用,探讨一种快速、简便而且较为准确的城市山洪灾害风险评价方法。以发生于1998年7月26日文山城20年一遇山洪灾害为实例,将GIS的数字高程模型与实测的山洪水位和洪峰流量结合进行淹没分析,研究表明采用该方法可以模拟准确山洪泛滥范围,并计算淹没水深分布。根据不同水深指标,应用GIS工具完成了山洪灾害危险分区。本研究利用高分辨率遥感影像提供承灾体类型的可靠和准确数据用于易损性分析和期望损失评估的价值计算。根据典型区财产损失的抽样调查,建立了不同承灾体类型与水深的关系,并确定其损失率;应用GIS空间数据处理和分析的集成方法完成了复杂的损失评估。在此基础上,按期望损失程度进行分区划分而完成山洪风险评价。研究结果表明基于GIS和RS方法进行山洪风险评价效果良好,值得推广应用于其他洪水泛滥区。     

基于参数最优地理探测器的江西省山洪灾害时空格局与驱动力研究

江西省是我国山洪灾害严重的省份之一,但目前缺乏对该省山洪灾害时空格局和驱动因子全面系统的研究.该文根据全国山洪灾害调查项目江西省1950-2015年山洪灾害数据集,对江西省山洪灾害时间分布特征、空间分布规律、主要影响因子分布趋势与灾害重心迁移格局进行挖掘;在此基础上,运用参数最优地理探测器对降雨和地形两种连续型因子生成最优离散化因子,分别探测江西省全域范围和流域范围山洪灾害的主要驱动因子及作用机制.结果表明:全域范围江西省降雨因子解释力明显强于地形因子,其中历时短、重现期长的10 min强降雨对山洪灾害的解释力最强,且在特定地形条件与降雨交互作用后呈非线性增强;流域范围降雨多为山洪灾害的主导因子,但各流域的降雨主导因子差异明显,地形因子解释力更强,多数流域最大交互作用的双因子为降雨与地形因子,表明流域内因降雨和地形产生明显的山洪灾害空间分异特征.研究结果可为山洪灾害区划、防治等研究提供科学依据.     

新疆哈密2018·7·31特大暴雨山洪汇水量估算与应用研究

在干旱少雨的山区开展小流域的暴雨山洪预报预警关键技术研究,对防灾减灾意义重大。2018年7月31日新疆哈密北部山区出现特大暴雨,发生罕见的山洪灾害,致使射月沟流域水库漫坝溃口,下游受灾严重。射月沟流域气象观测站点少且缺乏水文监测资料,为客观定量分析射月沟流域大暴雨面雨量、形成的洪水汇水量以及致灾水库过程。通过采用空间插值法和多源融合逐时降水资料（CMPAS）计算了射月沟水库上游面雨量并进行检验分析。根据不同面雨量驱动Floodarea模型得出射月沟水库上游累计汇水量,结果表明：多源融合降水产品估算所得最大洪峰流量和累计汇水量与水利部门事后调查数据较吻合,最大洪峰量为1 756 m³·s^-1,精确性达到调查值的95%,射月沟水库上游暴雨山洪总量为2.64×10⁷ m³,远超该水库的防洪库容和溢洪道承载能力。     

黔南山洪灾害天气监测预警工作之思考

黔南州地处云贵高原东南部向广西丘陵过渡的斜坡地带,地势以山地为主,山脉、山谷、河流纵横交错,复杂的地形地貌形成了多变的气候,山洪、冰雹、干旱、低温等灾害性天气频繁发生,特别是山洪灾害来势迅猛,常使人们防不胜防,造成了极其严重的灾害。作为将预测预报视为"生命线"的气象部门,如何搞好山洪预测,如何在山洪灾害来临前及时将预警信息告知领导和群众,使其采取有效防范措施,以减少灾害造成的损失,这是气象服务工作的重点和认真思考之问题。     

山洪灾情评估的系统集成方法研究

山洪灾害系统是地球表层系统的异常或突变组分之一,对其通过冲毁、淹没、淤埋等致灾过程所产生的灾情进行准确评估是救灾、减灾和防灾的基础。本文针对山洪灾害系统的特点和目前的条件,提出了山洪灾情评估的系统集成策略。即山洪灾情评估集成系统必须集地理信息系统、专家系统和应用分析模型为一体,采用基于公共接口模块的外连式结构进行集成,同时应具有友好的用户界面和构造特定的应用框架为用户导航。这样,山洪灾情评估集成系统实施的中心环节就是组分软件的优选、各组分间转换、访问函数的实现和特定应用框架的构造。转换访问函数实现为动态链接库形式,以便应用程序共享:应用框架用逐步输入-处理-输出图(SIPO)来表示,用程序管理器和具有OLE接口的多文本编辑器来构造。集成系统应用于山洪损失评估、山洪风险评估的功能分别以北京北部山区孙胡沟流域、闽江上游地区为例进行了验证。最后以综合分析的原则、发生的原则和为减灾服务的原则为基础,将我国分为六个山洪灾害危险度特征一致性区域即西北区、内蒙区、青藏区、中部平原区和东南区。在这六个区域中,中部区山洪灾害危险度最高,东南区次之,西北区和青藏区较低,东部平原区和内蒙区最低。     

青藏铁路沿线自然灾害地理组合特征分析

根据青藏铁路沿线26个行政单元自然灾害的历史记录,对沿线的洪水、山洪、地震、雪灾、风灾以及滑坡、泥石流和崩塌等自然灾害进行量化分析,通过自然灾害灾种、频次的统计和聚类分析将青藏铁路沿线划分为6个自然灾害组合分区,其中,拉萨河谷路段主要以洪水、滑坡灾害为主;羌塘高原路段主要以雪灾、风灾为主,青南高原路段以雪灾、地震灾害为主;柴达木盆地路段以风灾、地震等灾害为主;青海湖盆地路段以洪水、雪灾为主;湟水谷地路段以洪水、山洪、滑坡灾害为主。拉萨河谷路段和湟水谷地路段的自然灾害类型组合具有相似性。     

区域洪水灾害风险格局演变分析——以马来西亚吉兰丹州为例

准确了解区域洪水灾害风险演变状况及规律,对于洪水灾害预警与管理具有重要意义。本文利用1990年和2000年洪水灾害风险等级数据和风险指数数据,分析了10年来区域洪水灾害风险演变规律。研究表明:(1)1990~2000年10年之间,研究区的洪水灾害风险在空间分布格局及时间演变过程上都发生了显著变化。(2)高风险区与较高风险区的面积在增加,较低风险区、中等风险区的面积在逐渐减少,这是区域洪水灾害风险等级结构变化最突出的特征。(3)区域洪水灾害风险等级之间的不对等转化是各种风险等级结构特征发生实质性变化的主要原因。(4)2000年区域洪水灾害风险较1990年高,整个区域洪水灾害风险在增加,但局部地区洪水灾害风险变化不一。(5)区域洪水灾害风险演变的本质就是风险等级类型结构和功能的自组织,对于揭示洪水灾害演变的普遍现象和机制具有重要意义。