有年无量历史洪水在设计洪水计算中的应用

内陆干旱区水文站网稀少,尤其是中小河流,连序、完整的洪水资料比较短缺,设计洪水计算的基本条件难以满足。为提高洪水系列代表性,基本途径是增加洪水系列的信息量。在已往的设计洪水计算中均采用已有连序系列加有年有量历史调查洪水值。但是,在历史洪水调查与考证中,既能查明洪水量级,也能考证出发生年份的历史洪水的资料极少,而只能调查出考证期而查不出洪水值的‘有年无量历史洪水’资料的较多,所以对这部分资料的合理、充分应用,是设计洪水计算中新的问题。本文针对有年无量历史洪水在设计洪水计算中的应用,进行了分析、探讨,其结果认为：采用,能增大对有年无量历史洪水资料的历史洪水信息量,提高洪水系列代表性,合理确定统计参数,提高设计洪水成果精度,对工程设计具有十分重要的作用。     

洪水风险认知研究综述与展望

中国是一个洪水多发国家,洪水灾害平均每年给中国造成约千亿元的直接经济损失。成功的洪水风险管理离不开公众的参与,了解公众对环境风险的认知是设计有效风险沟通策略的关键,也是促进公众认识提升与行为转变的重要环节。本研究回顾了公众对洪水风险的相关认知,系统梳理了风险认知研究范式、洪水风险认知的测量及其影响因素。现有研究表明,公众居住地的地理特征与洪水风险认知存在显著的相关关系:居住地距离洪水风险源越近,洪水风险认知越高;居住地相对洪水风险源海拔越高,洪水风险认知越低。女性、年龄较高的人群更关注洪水风险,而教育程度、收入水平与洪水风险认知则没有显著相关关系。受灾经历是影响洪水风险认知的重要因素,有过受灾经历的公众会有较高的洪水风险认知和较强的应对灾害的行为。公众对洪水风险管理的信任程度也将影响公众的洪水风险认知。本研究对洪水风险认知的测量指标和测量方法做了梳理和评述,并提出今后洪水风险认知研究可能拓展的方向,如探索公众洪水风险认知对行为改变的作用,以及对洪水风险管理的影响。     

叶尔羌河1987年洪水予报与未来洪水趋势予测

叶尔河是南疆最大河流,洪水问题十分突出,以冰雪融水洪水和冰川突发性洪水危害最大。本文分析了不同类型洪水特点,揭示了洪水发生规律,通过资料、航片解译分析结合野外实地考察测量,对叶尔羌河1987年洪水进行了予报,并对叶尔羌河未来洪水发展变化趋势作了初步予测。     

鄱阳湖流域洪水变化特征及气候影响研究

为探讨鄱阳湖流域洪水过程的变化特征和规律,系统分析流域洪水量级、频率、发生时间的变化特征,利用核密度估计分析洪水发生率的非平稳性,运用月频率法评价洪水集聚性特征,并探讨低频气候因子对洪水变化的影响。研究表明：① 鄱阳湖流域各水文站点年、秋季和冬季最大洪水及POT超阈值洪水以增加趋势为主。② 洪水发生率年内集聚性显著,主要集中在4~7月;年际洪水发生次数呈现非平稳泊松分布,洪水发生率出现明显的年际集聚性特征。③ ENSO、IOD对下年洪水量级及洪水发生次数有明显影响,洪水发生次数与年最大洪水量级异常现象通常是ENSO和IOD协同作用结果。     

黄河流域末次冰消期以来古洪水事件研究进展

近20多年来,黄河流域末次冰消期以来古洪水事件研究取得了丰硕成果。论文系统回顾了黄河流域有关古洪水事件识别、年代序列建立、气候成因揭示、古洪水洪峰水位和洪峰流量恢复以及古洪水事件社会影响探讨等方面的内容;提出了当前在古洪水悬移质泥沙沉积物精确断代、古洪水成因及古洪水水文重建等方面面临的主要问题和未来的发展建议;并在现有研究的基础上从加强有条件河段不同规模古洪水的重现期、不同河段古洪水沉积记录的对比研究及建立古洪水水文学数据库等方面对未来黄河流域古洪水研究进行了展望,以期为全球变化背景下黄河流域洪水的预测、防治及风险评估和黄河流域生态保护与高质量发展提供科学依据。     

西安北郊渭河河漫滩沉积与洪水事件

根据西安北郊相家巷河漫滩沉积剖面中180个样品的颗粒分析和历史文献资料记载,研究了西安北郊相家巷漫滩沉积代表的洪水事件。研究表明:西安北郊相家巷剖面洪水沉积分层明显,对洪水的发生和短期降水量变化反映清楚。相家巷剖面洪水沉积厚度约为5.40m,可划分为28个层,指示发生了28次大小不同的洪水事件。剖面中的洪水沉积以中、粗砂和细砂为主,指示当时的洪水规模比近120年来关中渭河洪水明显大。这28次洪水事件发生时高漫滩上的洪水深度均大于2.2m,剖面中的第12、14、19~28层代表特大洪水事件。西安北郊相家巷洪水沉积代表的大规模洪水主要是由当年降水量的明显增加引起的。     

塔里木河流域突发性洪水初步研究

突发性洪水是干旱区河流重要的水文事件，塔里木河流域突发性洪水主要包括暴雨突发性洪水和冰川湖崩决洪水，本文例举了发生在上游支流的两种类型突发性洪水，对其发生、发展进行了比较分析，同时，分析了不同类型不同支流发生的突发性洪水对干流的影响。     

淮河中上游流域洪水主要类型及其时空分布特征

洪水过程相似性挖掘对流域雨洪资源利用、水库防洪调度以及河流生态修复等具有重要的现实意义。论文以淮河中上游流域16个水文站2006—2015年125场洪水过程数据为基础,采用洪水量、时间、变化率和形态等特征指标对完整洪水过程进行了全面刻画,以主成分分析和层次聚类等多元统计分析手段辨识了流域内代表性洪水类型,揭示了各洪水类型的时空分布特征。结果表明：① 淮河中上游流域主要有5类代表性洪水类型,分别为长历时且变化剧烈型、多峰长历时型、尖瘦短历时型、矮胖型以及常规型。② 从时间分布来看,2006—2015年间洪水类型数量呈现减少趋势,常规型洪水的比例逐渐增大;丰水年份(如2007年)、平水年份(如2006年)的洪水类型较多,而枯水年份(2011—2013年)洪水类型较少,以常规型和矮胖型洪水出现频率居多。③ 从空间分布来看,源头站点的洪水类型较多,中下游站点的洪水类型比较单一,主要从尖瘦型洪水过程逐渐转变为矮胖型,这与流域内水源涵养能力、工程调蓄能力以及降水多样性等有较大的关系。研究可为流域洪水信息挖掘和特征分析等提供参考借鉴,也可为淮河流域洪水的演变特征分析、水库防洪调控和雨洪资源利用等提供决策依据。     

湖泊沉积记录的古洪水事件识别及与气候关系

作为洪水灾害研究的延伸学科——古洪水研究,其所取得的大量研究成果基本都是基于河流古洪水水文学的研究。然而随着河流古洪水水文学科的发展,研究材料和方法的缺陷越来越凸显,而作为气候与环境变化信息重要收集器的湖泊沉积物在古洪水水文学上的研究可以弥补上述不足。本文重点综述了湖泊沉积物识别古洪水的方法以及古洪水与环境的耦合机制。主要分为两部分：其一,总结了湖泊洪水识别的4种方法,即湖泊沉积物岩性和粒径、地球化学指标、数学统计分析方法以及洪水与块体运动的甄别;其二,从成因上探讨了古洪水与大陆尺度大气环流变化、区域气候波动的遥相关性。最后,探讨了洪水事件和气候变化的具体物理机制,并对湖泊洪水与同区域河流洪水进行对比研究以及国内湖泊尤其高山地区湖泊洪水领域的研究等方面进行了展望。     

汉江上游沉积记录的东汉时期古洪水事件考证研究

总结近年来在汉江上游古洪水研究成果的基础之上,采用文献资料分析和洪水模拟计算方法,对汉江上游6个沉积剖面纪录的东汉时期古洪水事件进行了年代考证和洪水模拟计算。结果表明,通过分析文献记载的汉江上游东汉时期洪水影响范围、强度和程度,以及结合洪痕沉积规律,在时间上考证认为这6个沉积剖面记录的东汉时期古洪水事件可能是东汉建安二年（197年）九月的一次特大洪水事件。选取合适的河槽横断面和糙率系数,采用HEC-RAS模型对距离较近的4个沉积面记录的东汉时期古洪水事件进行洪水模拟计算,模拟洪水位与各剖面依据古洪水SWD恢复的洪水位误差在-0.18%~0.25%,而且模拟的1983年洪水位与剖面及其附近发现的1983年洪痕水位误差小于0.25%,说明洪水模拟计算选取的河槽横断面和水文参数准确、可靠,从洪水模拟计算的角度也说明了汉江上游沉积记录的东汉时期古洪水事件可能为一次特大洪水事件。该研究结果不仅延长了汉江上游洪水序列,而且也为汉江上游水利工程建设、水资源管理和防洪减灾等提供重要的水文资料。     

天山南坡昆马力克河冰川阻塞湖洪水研究

天山南坡昆马力克河几乎每年出现一次冰湖洪水,洪水的涨水过程可用自然对数或直线方程模拟,从洪水前三天过程求出涨率,预报洪峰处流量。模拟值与实测值的相对误差小于10%。预计未来该河5月出现的洪水次数将增多,6月次数减少,7、8月洪水规模扩大,冰湖洪水对河流水情影响增强。     

珠江三角洲洪水变化及洪水风险与保险

珠江三角洲经济发达,河网密布,洪水问题一直比较突出。原因不仅在于这一区域内水系交错、堤围众多、洪水时空分布不均,还在于伴随该区域经济发展及受人类活动影响的洪水变化。人们对利益与洪水风险的取向直接决定了本区域洪水灾害损失的程度和抗御洪灾的能力。在各种防洪减灾的工程和非工程措施中,洪水保险是值得重视并应尽快开展的工作。     

多种机器学习模型对不同洪水类型特征指标模拟效果评估

洪水过程的特征指标不仅包括洪水量级,还包括时间、形态、动力学等指标。现有模型和方法重点关注洪水量级指标的模拟,对其他指标的模拟仍有待深入。如何实现对洪水过程所有特征指标的模拟已成为目前洪水预报的技术瓶颈。论文采用4种机器学习模型(多元线性回归、多层感知器、随机森林和支持向量机)对淮河上游长台关流域59场降雨—洪水场次7个特征指标(洪水总量、洪峰流量、洪水历时、洪峰时间偏度、高流量历时占比、涨洪和落洪速率)进行模拟,评估不同模型对不同洪水类型和特征指标的模拟效果。结果显示：① 长台关流域洪水过程可分为3类,第1类洪量中等、历时长且洪峰出现时间偏前(16场);第2类洪量低、形态矮胖且洪峰出现时间靠后(34场);第3类洪量大、涨落水迅速、形态尖瘦(9场)。② 时间指标模拟效果最优,动力学指标模拟效果最差。多元线性回归和随机森林模拟效果随所有特征指标数值的增加而增强;支持向量机的模拟效果随着洪水历时指标数值的增加而降低,随着其余特征指标数值的增加而增强;多层感知器模拟效果随着洪水总量、洪峰流量、高流量历时占比和涨洪速率等指标值的增加而增强。③ 从各类型洪水特征模拟精度来看,4种模型对第3类洪水特征模拟均为最佳,第2类最差;随机森林在第1类和第3类洪水特征模拟中效果最优,支持向量机对第2类洪水特征模拟效果最优。④ 从综合模拟精度来看,支持向量机效果最优,然后依次为随机森林、多层感知器和多元线性回归。上述4种模型率定和验证期相对误差分别为23%和98%、21%和109%、37%和75%、41%和102%。研究可为流域洪水过程深度挖掘和防洪措施制定提供参考和借鉴。     

日本洪水风险管理研究新进展及对中国的启示

日本是一个洪水灾害多发国家,因此对洪水灾害管理非常重视,经过100多年的不断探索和实践,取得了令人瞩目的成绩。本文主要对日本近10年来洪水风险管理研究的动态进行了综述。可以看出,日本在重视工程措施(如：河堤、城市下水道管网)研究的同时,非常重视非工程措施(如：公民防洪意识、实时预警系统、灾害保险等)的防灾研究;另外,还特别重视信息技术的在洪水风险管理中的应用,强调洪水风险沟通和洪灾保险的作用,注重洪水风险防范与城市区域发展的结合,强化洪水风险的综合管理,这些已成为日本洪水风险管理研究领域的潮流。日本的许多经验能为我国的洪水风险研究和管理提供有益的借鉴,如：增加洪水风险研究的资金投入,强化洪水风险形成机制和综合管理的跨学科研究;重视公众参与研究;重视和推进实施灾害保险制度的研究;加快防洪减灾高新技术的研究开发和应用,等等。     

秦岭南北河流不同尺度特大洪水对比研究

以秦岭南北的汉江上游、渭河为例,对比分析了万年以来洪水发生的时间、流量的差异,并探讨了气候变化与洪水发生的联系。结果表明:在长时间尺度上,秦岭南北的汉江上游、渭河均有古洪水事件的沉积记录,汉江上游的洪水流量远大于渭河流域的洪水流量,洪水发生时间主要集中在4 200~4 000 a BP和3 200~3 000 a BP这两个时间段内;对季风气候变化分析表明,4 200~4 000 a BP和3 200~3 000 a BP是季风突变气候恶化的两个转折期,气候突变使得秦岭南北河流在这个时间段均有古洪水事件记录,但因测年分辨率的限制,似乎秦岭南北洪水发生时间具有一致性。在短时间尺度上,对秦岭南北实测洪水分析发现,虽然大多数年份秦岭南北没有洪水同时发生,但在个别年份内秦岭南北还是有洪水同时发生情况;从华西秋雨角度分析表明,秦岭南北的汉江上游、渭河处于华西秋雨核心区,但因多种因素的影响,在多数情况下秦岭南北洪水发生的时间并不都是完全相同。研究成果有助于从水文学角度在长时间尺度上揭示秦岭南北地区主要河流洪水发生规律,深化特大洪水事件与季风气候的关系;同时也加深了对秦岭地理分界作用的认识,对秦岭南北因地制宜的进行防洪减灾和水资源的合理调度开发有重要的实践意义。     

长江上游全新世特大洪水对西南 季风变化的响应

利用24次全新世特大洪水序列与川渝地区近两千年的洪灾史料,对长江上游特大洪水事件和气候变化的响应机制进行了分析。从长江上游特大洪水序列与阿拉伯海记录的西南季风气候变化对比分析来看,特大洪水事件与西南季风变化具有很好的响应关系,特大洪水事件多发生于西南季风较弱的阶段,这些阶段以西南季风气候快速变化为特征,是气候剧烈波动期或气候的转型期。与北大西洋、贵州董歌洞石笋所记录的气候变化比较,特大洪水有的与全新世气候突变一致,有的则不一致,可能特大洪水事件更多表现为地方事件。与文献记载的历史洪灾事件相比,长江上游低频高量级的特大洪水事件对西南季风的变化具有更好的响应关系,而高频低量级的洪灾事件具有更高的随机性,由于历史文献记载的洪水量级差异较大,如果将他们笼统地放在一起分析,可能会掩盖洪水事件对气候变化响应机制。     

洪水成因研究进展

近年来,科学家们已把更多的注意力放在洪水遥相关因素的研究上,扩大了洪水成因的研究范围,取得了一定的进展。但由于洪水的影响因素多而复杂,故这些研究往往侧重于单因素分析,洪水成因研究进展缓慢。文章对洪水成因的研究成果、研究进展及存在的问题作了评述和前景展望。     

汉江上游郧县段北宋时期古洪水事件研究

古洪水水文学研究是全球变化研究领域的前沿科学。通过对近年来古洪水成果的整理发现,汉江上游郧县段4个沉积剖面——晏家棚（YJP） 、尚家河（SJH） 、归仙河口（GXHK） 和弥陀寺（MTS） 均记录有北宋时期（960~1 127 CE） 的古洪水事件。通过对4个沉积剖面所在河段的研究,根据实测的河槽断面数据、水文参数以及设计推求的古洪水流量过程,采用HEC–RAS模型模拟了北宋古洪水的演进过程及古洪水水面线。此外,采用2010年“7·18”洪水进行了模型的可靠性验证。结果表明：与调查的古洪水水位相比,4个沉积剖面处的模拟水位误差介于- 0.31%~0.34 %之间,说明这4个沉积剖面极有可能记录一次古洪水事件;洪峰在研究河段内演进历时约1.15 h且削减不足1%,这符合研究河段的洪水传播特性。该研究对于认识汉江上游特大洪水的演进规律具有重要的科学意义,为流域的洪水设计、洪水预测及防洪减灾提供一定的基础数据与科学支撑。     

江汉平原近3000年来古洪水事件的沉积记录

洪水发生规律是洪灾预报的前提,已有的历史洪水记录时间尺度不足以认识和把握洪水的出现规律。因此,利用地质记录延长洪水时间序列,从地质记录中认识洪水的发生规律,显得非常重要和必要。江汉平原江陵地区的洪水地质记录表明,近3000年来,该区共发生了18次特大洪水漫滩事件。这些古洪水的频发与湿冷气候相对应。功率谱分析发现古洪水漫滩事件包含26、31、36、43、52、79、110年这样的周期。分析表明江陵地区古洪水发生的驱动因子可能是太阳活动。     

基于灰色关联与BP神经网络的台风非台风暴雨洪水分类模拟

为进一步研究BP神经网络模型在我国东南沿海地区不同类型暴雨洪水模拟的适用性,基于1956—2011年东南沿海西溪流域暴雨洪水实测资料,将洪水划分为台风和非台风暴雨洪水两类,选取并统计影响洪峰流量的7个要素,采用灰色关联法,分别分析洪水、台风暴雨洪水、非台风暴雨洪水的洪峰流量与各个要素之间的相关性,应用BP神经网络模型对三种系列洪水进行分类模拟。结果表明:(1)各个要素分别与台风和非台风暴雨洪水的洪峰流量的关联度大小、排序明显不同,不同类型洪水的洪峰流量与影响要素的之间相关程度存在较大的差异;(2)构建的多种BP神经网络模型结果都较为满意,可用于西溪流域洪峰流量的模拟预测,且进行台风与非台风暴雨洪水分类后的模型性能更优;(3)分别选取4个主要影响要素建立的台风与非台风暴雨洪水BP神经网络模型,模拟和预测的精度同样较高,能够有效地预测洪峰流量。