基于动态临界雨量的山洪预警方法研究与应用

以新安江模型为基础,提出了考虑土壤含水量饱和度的动态临界雨量山洪预警方法。该方法采用新安江模型计算流域的土壤含水量饱和度,根据土壤含水量饱和度以及山洪发生前6、12和24 h等3个时间尺度的最大降雨量,应用基于最小均方差准则的W-H(Widrow-Hoff)算法分别建立3个时间尺度的山洪预警动态临界雨量判别函数。利用该方法,结合淠河流域2003—2009年地面雨量站降雨资料以及17次典型洪水过程资料,率定了新安江模型参数,并用10次历史个例对所建立的3个时间尺度的山洪预警动态临界雨量判别函数进行了应用检验,山洪预警合格率超过了70%,表明该方法用于山洪预警是可行的。     

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。     

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。     

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.     

流域洪涝预报研究

提出了一个应用水文上降水产生流量过程线的变化原理,仅用降水资料来推算流域洪涝指数,用量化指标来预报未来流域洪涝强度的研究思路和方法。利用流域内测站雨量计算出流域的有效综合面雨量(考虑了前一段时间内的逐日流域面雨量的不同贡献)。复核流量(或水位)等洪涝有关资料与流域有效综合面雨量的关系,最终确定出各级洪涝指数的流域有效综合面雨量的大小。在实际预报业务中,利用流域的实况面雨量和预报面雨量计算出未来流域某日的有效综合面雨量,对其值与已确定的各级洪涝指数的有效综合面雨量大小进行比较分析,最终判断未来流域可能出现的洪涝等级和强度。     

广西6～8月分级降水的气候特征

利用广西87个站1977~2006年6~8月逐日降水资料,研究广西分级降水雨日、降雨量的时空分布特征及变化趋势。指出,广西6~8月小雨雨日最多,暴雨雨量最大。雨日和雨量的空间分布特点是:河谷地区少,山地地区多。广西30年来6~8月有效降水总雨日是不明显的增加趋势,总降雨量是明显的增加趋势,平均每年增加5.6mm。微雨雨日数是明显的减少趋势;大雨雨日和雨量是明显的增加趋势;暴雨雨日和降雨量都是显著的增加趋势,增加趋势最明显的是桂中南的平原地区。有效降水总降雨量的增加趋势主要是由于大雨、暴雨雨日的增加趋势引起的。     

雷达定量降水估算在水文模式汛期洪水预报中的应用试验

通过雷达测雨技术获得高时空分辨率的降雨信息,作为水文模型的输入,用以提高水文预报的精度。文章以湖北省白莲河流域为例,利用分组Z-I关系转化雷达反射率为雨强,运用地面雨量站网实测雨量对其进行校准,将不同方法估算得到的雨量结果输入新安江模型进行洪水预报测试,结果表明未校准雷达估算降雨量直接输入水文模型,其结果是不理想的;利用校准后的雷达估算降雨量进行洪水预报,精度得到了很大提高。     

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。     

广西6-8月分级降水的气候特征

利用广西87个站1977-2006年6-8月逐日降水资料，研究广西分级降水雨日、降雨量的时空分布特征及变化趋势。指出，广西6-8月小雨雨日最多，暴雨雨量最大。雨日和雨量的空间分布特点是：河谷地区少，山地地区多。广西30年来6-8月有效降水总雨日是不明显的增加趋势，总降雨量是明显的增加趋势，平均每年增加5.6mm。微雨雨日数是明显的减少趋势；大雨雨日和雨量是明显的增加趋势；暴雨雨日和降雨量都是显著的增加趋势，增加趋势最明显的是桂中南的平原地区。有效降水总降雨量的增加趋势主要是由于大雨、暴雨雨日的增加趋势引起的。     

短期强降水面雨量预报与T213产品的天气学释用

通过对长江上游六大流域1971－200年50mm以上强降水面雨量100个个例进行天气分析，归纳总结了各流域24小时预报指标。将预报指标落实到T213产品对应时次、对应要素的预告场上，经计算机自动进行指标判别，从而作出六大流域24小时、48小时强降水面雨量预报。2002年6－10月进行了逐日业务试运行，结果表明，对强降水面雨量有较好的预报能力，T213产品的天气学释用是行之有效的。     

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。     

利用T213物理量“垂叠法”模型制作沙澧河上游关键区面雨量预报

利用沙澧河流域上游关键区2003-2006年6-8月降水资料和同时段T213产品中预报产品,分析了关键区强降水发生前24h T213产品中比湿、相对湿度、水汽通量、水汽通量散度、假相当位温、垂直速度等物理量垂直空间结构特征,并根据不同特征,构建T213物理量"垂叠法"暴雨和大雨预报模型,对沙澧河流域上游关键区分别作大雨以上(面雨量≥20mm)和暴雨以上(面雨量≥40mm)强降水预报。通过检验和试用,该预报模型对2007-2009年6-8月沙澧河流域上游关键区面雨量≥20mm强降水预报准确率平均达54.2%,对面雨量≥40mm强降水预报准确率平均为38.9%。     

夏季开城地区的降水预报方法

本文分析了1964—1972年6—9月份在开城出现的80多次暴雨和大雨过程,得出降水前12—24小时的降水预报因子和12小时雨量的关系,并在12小时雨量预报的基础上,为预报过程总雨量,指出了可能性。一、降雨因子及其选择1.空气的上升运动速度用绝热法估计空气的上升速度(?)。摩擦层以上很少受地表面的影响,因此,将空气运动在12小时内近似看作绝热过程,从     

花林流域面雨量监测分析

以花林流域发生的2次洪水过程为例,对雨量计观测记录插值得到的降水分析场(P_s)和雷达联合雨量计估计的降水分析场(P_r)进行了对比,分析了不同来源降水场对流域面雨量计算和流域水文响应的影响。结果表明:雨量计稀疏或分布不均匀,可能会漏测强降水中心,导致不同降水场计算的面雨量存在较大偏差;不同来源降水分析场的差值场(P_r-P_s)能够直观地显示出无雨量计观测的地区是否发生了强降水,有助于判断这些地区的山洪地质灾害气象风险等级;导致一次洪峰的所有强降水风暴的发生位置、演变和移动情况,在很大程度上决定着流域的水文响应,需要重点监测强降水雨团沿流域汇流方向的移动。     

铜仁地区滑坡临界雨量研究

利用铜仁地区2010—2014年以来61起滑坡事件对应的区域气象站以及气象台站逐小时降水资料,采用统计分析的方法分析了滑坡发生前后的降水类型,建立了不同时效的有效雨量和激发雨量组合的预报模型。结果表明:滑坡前期3天累积雨量与滑坡暴发当日3h最大雨量组合预报模型的准确率最大,空报率最小,滑坡暴发当日24h雨量与滑坡暴发当日3h最大雨量组合预报模型的准确率次之,并分别得到这两种情况下判断滑坡是否发生的判别曲线,根据判别曲线和24h及3h降水预报,可以制作铜仁地区的滑坡预报。     

基于HBV模型的开都河致灾洪水临界雨量分析

本文应用HBV水文模型对开都河流域焉耆站以上段进行了模拟,通过对模型的率定和校正,表明模型模拟的径流过程基本与实测值吻合,能够反映出年、月、日径流量的变化趋势,但是对峰值的模拟存在一定误差。通过HBV模型的应用,计算了不同流量和水位所对应的临界致灾面雨量,同时与历史上发生洪水的24小时和120小时的实际降水量进行对比分析,发现通过HBV水文模型推算的临界面雨量大于实际24小时降水量,可能与模型对洪峰的模拟效果有关。     

流域面雨量估算技术综述

面雨量是水文气象中一个重要参量。面雨量的估算直接关系到洪水预报精度和洪水调度决策的科学性。由于降水空间分布的复杂性,如何准确估算流域面雨量一直是个科学难题。传统方法根据常规降水观测,应用空间分析技术来估算面雨量。随着非常规观测技术的发展,以雷达、卫星估测降水资料为主并结合自动气象站降水观测资料,通过资料融合来进行估算已成为流域面雨量估算技术的发展趋势。而以GIS为平台,实现数据分析和显示一体化管理则代表了面雨量业务系统的发展方向。通过水文模拟与水文观测的比较,可以对面雨量估算结果进行间接检验。     

江西致洪暴雨天气特征分析与流域洪涝预报研究

在对1959～1990年的资料进行大量普查分析和统计的基础上,指出对流层中低层形势特征在江西致洪暴雨中的特殊重要性,分析了各个天气系统对形成致洪暴雨的作用,并根据中低层天气形势特征来分型建立致洪暴雨的预报模式。应用水文上降水产生流量过程线的变化原理,提出了仅用降水资料来推算流域洪涝指数,用量化指标来预报未来流域洪涝强度的研究思路和方法。该方法思路是利用流域内测站雨量计算出流域的有效综合面雨量(考虑了前一段时间内的逐日流域面雨量的不同贡献)。复核流量(或水位)等洪涝资料与流域有效综合面雨量的关系,最终确定出各级洪涝指数的流域有效综合面雨量的大小,确定洪涝等级。     

太湖流域雷达雨量数据水平尺度的选取

由于雷达局部雨量位置存在误差,使得高分辨的雷达雨量数据在实际应用(如水文模拟)中效果不一定更好。因此,在空间邻域内而不是网格尺度上,分析雷达雨量数据与雨量站雨量数据的接近程度,选取合适的水平尺度可降低雷达雨量及其位置误差对水文模拟的影响,在改善雷达雨量数据的应用效果方面具有重要意义。采用FSS(Fraction Score Skill)方法,以太湖流域2007—2010年5个时次的雷达雨量数据为研究对象,以FSS技能得分作为评估指标,研究雷达雨量数据水平尺度的选取。结果表明,在水平尺度为5~70 km范围内,雷达雨量数据与雨量站数据较接近,雷达估测降雨量的技能得分FSS值可达到目标精度FSSuniform,这对雷达估测降雨应用于流域洪水预报等方面有重要意义。