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。     

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。     

基于FloodArea的三峡库区小流域山洪面雨量分析

以三峡库区普里河下游流域作为山洪灾害淹没模拟的研究区域,通过泰森多边形方法和算术平均方法分别计算流域面雨量,采用FloodArea模型对两种方法下的同一降水过程进行模拟,结合实地考察流域内淹没时间和淹没水深资料对比分析两者的模拟结果。结论表明:泰森多边形方法下的山洪灾害淹没模拟能较好地反映普里河下游流域内的因降水导致的山洪推进路线、淹没范围及淹没水深,且该方法下推算的山洪灾害致灾临界面雨量更具有实际应用价值。该方法可用于推算流域内的山洪灾害致灾临界面雨量。     

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。     

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。     

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。     

江西省小流域山洪灾害临界雨量计算分析

临界雨量是预报山洪灾害的重要指标。针对江西省山洪灾害特征,以小流域为基本单元研究了小时雨量与山洪灾害发生时间及小流域参数之间的关系,结果表明：山洪与小时雨量有很紧密的联系,流域面积、主沟长度和主沟比降等影响山洪的小流域参数与小时雨量之间存在着很大的相关性。结合1950--2002年全省小流域山洪灾害与气候统计数据,计算出资料完整的小流域1、3、6和24h的临界雨量,进而建立了流域面积、主沟长度和主沟比降等流域参数与对应小流域山洪临界雨量之间的统计模型,推算出全省1045个小流域的山洪灾害临界雨量,并对2009年7月23日赣州地区一次山洪过程进行模拟,能够准确预报出山洪风险等级,效果良好。     

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。     

基于分布式水文模型的小流域山洪预报方法与应用

无资料小流域山洪预报一直是流域洪水预报中面临的复杂难题。本文将引入基于新安江水文模型建立的分布式混合产流水文模型(Grid-and-Mixed-runoff-generation-and-Kinematic-wave-based Hydrological Model,GMKHM),研究无资料小流域山洪预报方法,并将GMKHM模型与DEM(Digital Elevation Model)、RS技术相结合,以DEM栅格为计算单元,在栅格内进行植被冠层截留、蒸(散)发、产流与分水源计算;流域产流采用混合产流模型计算,坡面汇流和河道汇流均采用基于栅格单元的分布式运动波模型水流演算,将GMKHM模型和分布式新安江水文模型同时应用于2009年汛期嘉陵江乔庄河支流大沟小流域山洪预报试验。结果表明,两个分布式水文模型的模拟预报精度较高,均可用于该流域山洪预报,其中GMKHM分布式水文模型在洪峰模拟上稍好于分布式新安江水文模型。     

基于隐马尔可夫模型的中小河流致灾雨量阈值研究

基于数字高程模型(digital elevation model,DEM)高程数据和D8算法实现了湖南中小河流流域子流域划分。利用洪水预报网络传播模型,构建中小河流各子流域径流拓扑结构并提出了空间子流域等效面雨量的概念。基于等效面雨量序列和径流观测序列,构建了基于时空概念的隐马尔可夫降水-径流模型,并利用该模型计算了中小河流各子流域不同时间尺度条件下暴雨致灾临界面雨量阈值,最后利用2010—2015年实况资料对阈值进行检验,结果证明相比传统统计法,新方法的计算结果与传统方法结果一致且具有很好的准确性和稳定性。基于2015年6月的一次暴雨灾害预报,证明了该方法适应于业务化运行。