乌鲁木齐地区小流域设计山洪推理公式的参数规律

设计山洪计算是山洪灾害防治规划的一项重要内容,推理公式法是无资料地区小流域设计山洪计算的一种常用方法,但参数选取是否合适将直接影响到计算结果的精度。对推理公式法的参数规律进行了研究,提出了确定产汇流参数地理分布规律和暴雨参数空间分布规律的方法,并将其应用于乌鲁木齐地区,计算了无资料小流域的设计山洪,为制定山洪灾害风险区划提供了设计依据。     

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。     

试析小流域土力类粘性泥石流的汇流过程——以滇东北大凹子沟为例

在分析土力类泥石流的产流特征和规律，尤其是土源与水源关系的基础上，将水文学上常用的等流时线法的基本原理应用于小流域土力类粘性泥石流的汇流计算。在具体的计算中，以滇东北蒋家沟的一支沟－大凹子沟1994－06－16的泥石流为例进行泥石流汇流流量过程的试算。计算的结果应用观测的一些数值及现象和弯道超高的最大流量计算值检验，结果表明此计算大体可以定量地反映该流域流量的过程。通过此汇流计算还可以了解阵性泥石流与连续泥石流的产生关系和机理，也可以了解降雨时段与产流时段及汇流过程时段的差别。该研究的结果也存在主客观的局限性，这一局限性反映了进一步探讨流域的产流量规律、流域等流时区划分的规律、大流域汇流计算和泥石流的波坦化规律的必然性。     

东南沿海中小流域平原区洪水淹没模拟

我国东南沿海中小流域洪水过程短,调节能力差,洪水灾害严重。而该区洪水灾害主要发生在流域中下游冲洪积平原上,为此本文以我国东南沿海甬江流域奉化江下游为实验区,探讨了将遥感和地理信息系统应用于中小流域洪水淹没模拟研究的方法和途径。开展了基于遥感和GIS的流域降雨径流和洪水演进模型的研究,建立了基于数字高程模型的洪水淹没范围和灾情评估模型。最后利用遥感、遥测和GIS信息,对实验区洪水淹没和灾情评估进行了验证分析,并取得了较满意的成果,从而为中小流域防洪减灾决策研究提供了经验。     

黄土区人类活动影响下的 产汇流模拟研究

日益频繁的人类活动改变了流域下垫面条件,对流域产汇流产生很大的影响。本文以黄河中游典型支流岔巴沟为研究区域,提出利用基于DEM的分布式水文模拟技术,探讨流域人类活动过程中的产汇流模拟,避免了经验公式的概化和由此引起的局限。模拟的结果证实了该方法的可行性。采用网格滞蓄的方法可以在子网格上体现人类活动引起的下垫面的变化及其对产汇流的影响,反映各个时期的产汇流条件,对降雨做出合理响应。     

东南沿海西溪流域暴雨洪水的时空变化特征

为了进一步揭示我国南方地区暴雨洪水的时空变化特征,以东南沿海晋江西溪流域为例,基于1956-2011年历年最大一次洪水及其相应暴雨实测资料,以及东南沿海台风资料,将暴雨洪水区分为台风和非台风暴雨洪水两类,分别统计分析反映暴雨时空变化特征的一系列指标;应用多元线性回归模型,建立洪水洪峰流量与暴雨特征要素的多元相关关系。结果表明,西溪流域的非台风暴雨洪水主要发生在前汛期,其中81%分布在4-6月;台风暴雨洪水主要发生在后汛期,70%集中发生在7-9月份,其数量为非台风暴雨的两倍之多。暴雨类型的不同,其前期降水、次降雨量、降雨强度、暴雨中心位置、暴雨的空间分布和时程分配特点也相应变化,非台风暴雨通常降雨强度小,历时长,降雨时间上分布不均,暴雨前期流域下垫面含水量大;而台风暴雨降雨量较大,降雨强度明显较高,具有明显的降雨中心,空间分布较不均匀导致台风和非台风暴雨洪水时空变化特征差异明显。     

黄土高原北部神府东胜矿区暴雨过程动态设计

应用水文学雨型动态设计原理,根据黄土高原北部神府东胜矿区暴雨特征,分析计算出该地区不同雨强不同重现期的暴雨量,并按照矿区最大1 h、6 h、12 h和24 h暴雨记录,采用不同历时曲线的主雨峰对齐、算术平均、滑动挑选的方法,分析概化出矿区不同时段每年一遇的暴雨历时控制雨型,绝大部分高强度暴雨均属于超前型。应用暴雨动态过程设计方法,可以计算分析无气象、水文测站的每一个小流域的暴雨过程。从而为流域产流汇流、侵蚀量的计算奠定了基础,并使所计算出的流量和侵蚀量更有可用性。     

紫荆关流域下垫面变化对洪水的影响

选择大清河水系的紫荆关流域为研究区,分析了其下垫面变化趋势,根据大清河水系的水文气象特点,建立了考虑下垫面变化的超渗-蓄满耦合产汇流模型,并利用实测暴雨洪水资料进行了参数率定和模型验证.利用该模型研究了流域洪水对下垫面变化的响应.结果表明:下垫面变化导致洪峰和洪量变小,其对大洪水影响小,对中小洪水影响较大.对于10年一...     

基于地块汇流网络的小流域水沙运移模拟方法研究

全流域逐地块水土流失计算,是目前水土保持定量评价的重要手段,其实现过程既需要有考虑地貌因子和上下游关系的土壤侵蚀模型,也需要建立全流域地块汇流网络,并与侵蚀模型有机连接。本文针对黄土高原特殊的地理条件和水土流失规律,对传统的基于栅格的小流域汇流技术进行了改进,考虑地块间上下游汇流关系,建立了基于地块的水沙汇流网络模型,模拟水沙在流域复杂下垫面的汇流过程,提取出流域各地块间的水沙汇流网络,并计算出3个重要参数:流域地块间水沙汇流的顺序、流域地块间水沙汇流数目的空间分配、水沙流经各地块的坡长。将土壤侵蚀模型按地貌部位与特征分为坡面模型、沟坡模型和沟道输移模型,与地块汇流网络有机集成,实现了水沙运移的全流域按地块沿程计算。     

变动流域滞时方程

流域滞时是流域汇流计算和预报中的一个重要因素。本文尝试将流域滞时表示成流域重心长度Lca(流域重心到流域出口断面的河道长度)与汇流速度v之比的函数,从而使流域滞时随汇流速度的不同而不同,而不再是一个常数。长度Lca反映了流域尺度和几何形态对滞时的影响,而汇流速度则反映流域动力条件对滞时的作用。5个小流域的实测资料检验表明结果较为满意。     

黄河小花间石山林区产汇流特征

产汇流机理研究是水文模拟的基础 ,从实测水文资料出发进行深入分析是认识产汇流特性的有效手段。黄河小花间 (小浪底 -花园口间 )洛河卢氏以上流域为典型的石山林区 ,产汇流特性不同于黄河流域的一般地区。从选取的 43场暴雨洪水资料分析得出 :该地区的暴雨空间分布不均匀 ,存在着明显的暴雨中心 ,产流机制和产流模式复杂。进一步分析变化环境下的降水径流特性后 ,发现年径流量的变化主要受控于降水特性 ,下垫面的改变和人类活动对年降水径流关系影响并不显著 ;但对次洪而言 ,该区生态保护和水土保持措施在一定程度上减少了产流能力 ,提高了暴雨径流相关性。     

那陵格勒河山谷段数字流域特征提取与流域调蓄能力初探

流域特征的精确提取对深入研究流域水文过程和水资源管理至关重要。利用DEM数据进行数字流域特征分析,尤其在难以进入、地形复杂的无资料山区,可高效精准地提取、统计和研究地貌和水系特征。基于Arc GIS实验平台,利用DEM数据,从流域产汇流形成以及洪水调蓄角度对那陵格勒河山谷段进行流域特征提取。结论如下:1)流域地貌特征表明产汇流面较大,地面侵蚀过程较强,重力侵蚀过程较弱。2)流域水系为狭长形弯曲河道,主河道比降小。实际沟谷网络密度为1.71~2.32 km/km2。3)流域地貌特征使子流域的沟谷集水面广量大且速度快,易形成大的径流汇入主河道;但流域水系特征可降低主河道汇流速度,延长汇流时间,有利调蓄,洪峰不易集中。     

晋江西溪流域不同暴雨过程LUCC的洪水响应

以晋江西溪流域为研究区,构建晋江西溪流域暴雨次洪分布式模型,选择3场不同暴雨强度、雨型分布、历时的暴雨过程,模拟研究区在1988年和2006年土地利用/覆被情景下70年代3场次暴雨的洪水过程,分析其在1988—2006年土地利用/覆被变化(LUCC)情景下的洪水响应。研究结果为:1988—2006年晋江西溪流域LUCC最明显的特征是林地、耕地减少而园地及建设用地增加;LUCC对流域出口流量过程的影响主要表现为洪量、洪峰流量增加,而对洪峰滞时及汇流时间的影响不显著;相同的LUCC对不同场次暴雨洪水过程的洪峰流量、洪量的影响程度不同,LUCC对流域出口流量过程的影响受暴雨强度、雨型分布、历时等因素的影响。     

模拟流域地貌发育过程的空间数据获取与分析

运用数字摄影测量与GIS技术对人工模拟降雨条件下小流域模型地貌发育过程进行了动态监测研究,获得了小流域模型不同发育阶段地貌形态高精度、高分辨率的DEM数据、等高线、纵横剖面等数据,计算出了流域模型各种地貌形态参数,并利用GIS技术进行流域发育过程的空间形态进行了可视化和空间分析.研究表明,数字摄影测量与GIS技术可准确快速获取流域地貌形态的相关参数及小流域土壤侵蚀的空间定量分布,对于黄土高原小流域降雨侵蚀产沙过程与地貌形态特征定量作用关系研究及小流域土壤侵蚀预报模型建立具有重要科学意义.     

长江洪水的时间分布及其出现情况

河流是气候的产物,长江是暴雨洪水河流,洪水特性是流域的暴雨特性与水象地形特性等的综合反映,由于后者在一个流域基本上为不变的常数,因此,洪水的变化,主要由于暴雨变化的结果。所以研究长江的洪水问题,很自然地首先要研究暴雨的变化规律作为主要对象。     

喀斯特小流域分布式土壤侵蚀估算模型

为了准确估算喀斯特小流域土壤侵蚀量,根据喀斯特山区小流域复杂地貌特征、径流与侵蚀产沙在垂直方向上的差异性,以栅格DEM为基础,建立了由水文模块和侵蚀模块组成的喀斯特小流域分布式土壤侵蚀模型.其中水文模块选取了改进的喀斯特流域SCS产流模型进行产流量计算,改进的喀斯特流域DHSVM汇流模型进行小裂隙渗流、大裂隙以及管道(地下暗河)流汇流计算.侵蚀模块考虑侵蚀产沙在垂直方向上侵蚀特征的差异性,在典型区域野外调查的基础上,设计室内模拟试验,并对试验数据进行多元线性回归、逐步回归和多元非线性回归分析,建立不同坡度条件下土壤侵蚀模数的多因子模型(非线性回归模型达到极显著或非常显著水平,0.692＜R2＜0.988)进行产沙量计算,并运用泥沙物质平衡原理完成泥沙输移计算.该模型与GIS结合可实现对土壤侵蚀的时空分布过程进行模拟,为加深对该区域土壤侵蚀过程及模型研究提供参考.     

基于DEM的分布式融雪汇流模型关键算法和实现

根据小流域和高分辨率DEM数据的特点,在获得栅格单元的坡度、坡向、水流流向、平均流速等相关特征信息并且建立流域的汇流网络之后,建立了一种具有时空特征的基于DEM的分布式融雪汇流模型.在模型中提出了"单元时段"的概念,将其设置为大小可调的参数为模型在现实中的应用提供了极大的便利,给出了模型中的融雪汇流流向出口断面的时间长...     

基于势能信息熵的黄土小流域沟谷网络演化特征研究

沟谷网络是黄土高原流域地貌的重要侵蚀产沙区和最主要的产沙运移通道,深入了解沟谷网络的形成过程和演化特征,对黄土高原小流域的水土保持综合治理、生态恢复和流域地貌演化过程研究具有重要意义.然而,流域内部沟谷网络的发育演化过程与整个流域地貌演化过程的相互作用机制尚未得到有效揭示.该文基于室内人工降雨试验条件下获取的9期人工模拟黄土小流域DEM数据,提出一种表征流域地貌系统内部沟谷网络演化有序程度的方法,并利用小流域地貌系统的势能信息熵及其熵变规律对沟谷网络演化过程及其变化特征进行研究.结果表明:在该实验条件下,以侵蚀为主的均质黄土小流域在地貌发育的幼年期,势能信息熵呈不断减小态势,沟谷网络有序性不断增强,在幼年期末达到最高;进入壮年期后,势能信息熵呈缓慢增加态势,沟谷网络有序性受到一定程度破坏,演化特征与该系统势能信息熵的熵变特征及流域地貌侵蚀发育阶段高度一致,流域地貌的势能信息熵和沟谷网络有序演化特征能有效指示流域地貌的侵蚀发育阶段.     

沙漠沟谷暴雨洪水侵蚀产沙特征

在半干旱区的季节性沙漠沟谷，暴雨引发的洪水过程侵蚀产沙强度大，水土流失严重，对区域及下游河道生态造成严重威胁。以毛布拉孔兑的支沟苏达尔沟为研究对象，以苏达尔沟2011-2015年6次暴雨洪水事件的观测数据为基础，分析洪水流量、泥沙浓度及地表沉积物粒度特征，给出暴雨洪水侵蚀产沙输沙特征。结果表明：观测期间暴雨洪水侵蚀产沙量平均每次约37.69×10⁴ t，产沙模数为0.57×10⁴ t·km^-2；其中最大的洪水事件130721号暴雨洪水过程侵蚀产沙量高达90.47×10⁴ t，产沙模数达1.36×10⁴ t·km^-2。流域总侵蚀产沙以0.25~0.063 mm泥沙为主，约占总侵蚀量74%。洪水总侵蚀产沙量随暴雨产流强度增强而增加，同时下游沙漠沙地段产沙贡献比重也随之增加，风沙贡献也相应增大。坡面侵蚀约占暴雨洪水总侵蚀的4.37%，且主要集中在上游砒砂岩坡面。     

中小流域设计暴雨雨型研究进展

设计暴雨是缺乏流量数据的中小流域推求设计洪水的基础,对水利工程设施、市政工程设计等建设标准具有重大影响,国内外对此展开了大量研究。近年来由于气候和环境变化的影响,洪水频发且流量极大,山洪和城市内涝灾害对山区人民和城市居民的财产及人身安全构成了威胁,引起了多起严重事故,因此对设计暴雨雨型提出了更高的要求。论文系统总结了典型暴雨雨型选择的原则与方法和雨型分类方法,梳理了相关方面的国内外雨型推求方法及其特点,包括芝加哥雨型法、Huff雨型法、三角形雨型法、Pilgrim & Cordery雨型法等4种短历时设计暴雨雨型,以及长历时的SCS雨型与同频率分析法;最后提出了中小流域设计暴雨雨型存在的问题并对未来研究方向进行展望。