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。     

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。     

乌鲁木齐市无资料地区山洪泥石流临界雨量推求

确定暴雨山洪、泥石流临界雨量对于受影响地区防灾减灾具有十分重要的意义,本文根据暴雨山洪、泥石流的成因,计算乌鲁木齐山洪、泥石流临界雨量。有资料地区通过分析整理雨量资料来确定临界雨量：无资料地区假定灾害与降雨同频率,分析灾害次数,确定灾害发生频率,从而求出临界雨量。乌鲁木齐雨量站较少,无法绘制临界雨量的等值线。根据计算临界雨量值,利用反距离加权距离法进行研究区临界雨量空间捅值,从而得出各小流域的临界雨量值。     

舟曲地区泥石流降雨临界阈值

合理的降雨阈值是确定区域暴雨泥石流减灾防灾的关键。为了探求诱发舟曲地区泥石流的降雨阈值,本研究以舟曲三眼峪、罗家峪为例,研究了在前期含水量一般(湿润)和干旱两种条件下,触发不同预警级别泥石流的降雨雨强与历时函数关系,采用水文学方法计算了不同频率下洪峰流量以及对应的不同规模泥石流启动降雨量阈值。结果表明:在前期含水量干旱和一般条件下,三眼峪、罗家峪泥石流红色Ⅰ级降雨预警值为56.10 mm/h和50.86 mm/h、橙色Ⅱ级预警值为40.70 mm/h和37.87 mm/h、黄色Ⅲ级预警值为31.74 mm/h和29.88 mm/h、蓝色Ⅳ级预警值为23.83 mm/h和21.69 mm/h,预备Ⅴ级预警值为7.31 mm/h和15.69 mm/h、预备Ⅵ级预警值为10.16 mm/h和9.48 mm/h;不同预警级别条件下的降雨雨强与降雨历时成I=α×D~β幂函数关系,和数值在不同预警级别下成规律性变化;能够诱发舟曲地质灾害的降雨特征可分为两种:一是降雨雨强大的单峰型短历时强降雨("点雨");二是降雨雨强小、持续时间较长的"绵绵细雨"。研究成果可作为舟曲区域暴雨泥石流监测预警研究提供科学依据。     

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。     

台湾“莫拉克”台风诱发山地灾害成因与启示

2009-07"莫拉克"台风在台湾岛内滞留大于40 h,受中央山脉地形以及西南季风的影响,形成"北部风强,南部雨大"的局面.本次降雨为台湾历年之冠,24 h降雨量1 825 mm,48 h雨量2 467 mm,逼近世界降雨极值.全台湾计有31个雨量站过程降雨量超过1 000 mm,23个雨量站超过1 500 mm, 15个雨量站超过2 000 mm,南部部分区域甚至出现6-10日累积降雨量超过其年降雨量情形.最大总雨量位于阿里山,2009-08-06-10累计雨量达2 884 mm.长时间持续强降雨,造成了大量的泥石流、堰塞湖、崩塌、滑坡、山洪等山地灾害.大量的崩塌、滑坡阻塞河道,形成了16处堰塞湖.这些灾害淤埋村镇,毁坏道路、桥梁、堤防、建筑、输电和通讯设施.由于道路交通受损,电力、通讯信号中断,使得许多村庄与外部隔绝,成为孤岛,救援设施与救援物资无法到达灾区,延缓救援进度.受灾较重的乡镇有高雄县甲仙乡、桃源乡、六龟乡、那玛夏乡、杉林乡,南投县鹿谷乡、信义乡、国姓乡,嘉义县阿里山乡、梅山乡、中埔乡,屏东县高树乡、三地门乡、春日乡,台南县南化乡,台东县金峰乡等.截至2009-08,造成全台共619人死亡、肢体74件、76人失踪,其中小林村和新开部落被完全毁灭.台风暴雨、陡峻地形和丰富的松散固体物质等自然因素决定了山地灾害形成的基本因素,高强度长历时的暴雨是直接激发因素,坡地过度开发、道路建设、河道不合理利用等人为因素则加剧了灾情.莫拉克台风暴雨灾害对人们的启示是合理确定开发度,科学利用土地资源; 确保山区溪流行洪空间,把防洪需求作为河谷地开发的限制条件; 注意环境保育,尽量减少工程建设对斜坡的扰动; 提高山地灾害预警标准,建立巨灾监测预警机制;进行灾害风险分析与管理,开展有机结合资源利用与减灾防灾的流域理性开发.     

黔南城镇化建设中的气象灾害预警系统研制

建立对黔南气象灾害历史数据库并应用GIS技术进行灾害区划,根据数学模型计算得到的重大灾害重现期指标,构建黔南城镇化建设中气象灾害影响的决策建议平台.用针对不同区域研究得到的气象灾害预警阈值,来自动过滤系统调取的区域自动气象站实时要素数据,同时结合提取的雷达回波和数值预报等气象预报指标,完成系统对各乡镇和重点区域的实时气象灾害监测预警.     

广西金秀县“2013-07-14”重大漂流灾害事件的气象特征分析

利用常规气象地面观测资料、探空资料,中小尺度自动站监测网、雷达遥感等非常规观测资料,对于2013-07-14发生的广西金秀县漂流灾害事件的气象特征进行分析,结果表明:广西金秀县天堂谷漂流灾难是由一个小尺度的脉冲对流单体风暴在发展强盛过程中,产生的短时强降水所引发,脉冲对流单体风暴在雷达速度剖面图上具有低层经向辐合和高层辐散出流的特征,回波高度超过10 km,但上升气流未出现倾斜,强回波中心主要位于3~6 km的暖层云中,是典型的强降水风暴类型特征;脉冲对流单体风暴处在台风槽尾部的高温高湿大气环境条件下,边界层强辐合线是对流单体风暴生成和发展的主要动力强迫机制;雷达反演的降水量能够较精确地反映无雨量监测站流域的雨强,反演的平均面雨量超过30 mm/h,为禁止漂流的危险等级。雷达估测产品的应用能为山洪、泥石流和滑坡灾害多发区的监测预警提供可行的方法。     

云南滑坡泥石流灾害的气象成因与监测

根据云南滑坡泥石流灾害资料，分析了其形成环境与分布特征，给出了典型降水滑坡泥石流灾害事件，研究了滑坡泥石流灾害与气象环境的关系。云南滑坡泥石流灾害主要出现在盛夏7～8月，主要影响天气系统有切变线、冷锋、西风槽、西南涡、孟加拉湾风暴、南海西行台风和两高辐合区。诱发滑坡泥石流灾害的前期降水类型有3种，即暴雨型，中～大雨型和连阴雨型。得出了云南滑坡泥石流发生的区域临界雨量指标，提出了滑坡泥石流灾害的气象监测预警方法。     

滃江“2010.05”特大洪水测量区域数字化测图研究

滃江"2010.05"特大洪水出现暴涨暴跌的典型性水文特性,水文监测结果表明,此次洪水规模大、变化复杂,灾害影响面广,受灾地区严重。按照水文规范要求对滃江进行全面的洪水调查工作,通过测量区数字化测图研究,对洪水灾害成因进行调查评价,深入调查分析山洪灾害防治区暴雨特性、小流域特征、社会经济和历史山洪灾害等情况,评价山洪灾害重点防治区内沿河村落、集镇、城镇的现状防洪能力,为今后水利工程规划建设、划分不同等级危险区、科学确定预警指标和阈值、及时准确发布预警信息、安全转移人员提供基础支撑。经评价,本测量区域数字化测图采用方法正确,仪器选择合理,数学精度满足要求。     

1961-2005年新疆区域分级雨日(量)的气候特征

利用新疆区域108个常规气象观测站的逐日降雨资料对新疆区域1961-2005年分级雨日(量)的气候特征进行研究.按日雨量的大小分成4个等级:小雨(0.1～6.0 mm)、中雨(6.1～12.0 mm)、大雨(12.1～24.0 mm)和暴雨(≥24.1 mm),有效雨日(量)为上面4个等级雨日(量)的总和.结果发现:新...     

广东台风灾情评估探讨

对1950～2000年间登陆和影响广东省的台风造成的灾害进行分析,选取有完整记录的4 2例台风的台风强度、最大风速、最大日雨量作为主要气象因子,采用SAS系统建立了灾情评估模型,计算出历次台风的主要灾情数据,并且将评估值与实测值拟合.拟合的结果表明, 可以通过气象数据,定量地大致估算台风的灾情.     

泥石流灾害水文气象联合预报

由于降雨型泥石流是我国泥石流灾害的主要类型,所以以往对泥石流灾害的预测预报主要通过对雨量数据的分析来实现。但是由于雨量站记录雨量和灾害发生雨量并不一致,这就极大的影响了单纯依赖雨量数据预测预报的准确性。在分析环境因素影响的基础上,将水文和气象资料结合起来,用于泥石流灾害的预测预报。通过比较灾害发生前、发生时和发生后的河流洪峰流量、日降雨量和小时降雨量,发现洪峰流量和小时降雨量对灾害发生有很好的指示作用。经过在辽宁省岫岩满族自治县的试验,得到洪峰流量1 800 m3/s和小时降雨量50~60 mm这两个该县泥石流灾害发生临界值。结果表明水文和气象资料的联合应用,会大大改进泥石流灾害的预测预报效果。     

高寒河谷灌丛冠层降雨再分配特征及影响因素

通过植被冠层的降雨被分割成冠层截留、穿透雨和树干茎流3个部分,这个过程（冠层降雨再分配）是高寒河谷灌丛生态演变的关键驱动因子之一,对于认识高寒河谷灌丛的水文循环过程及水分收支规律也具有重要意义。选取青海湖流域最重要的河谷灌丛--具鳞水柏枝作为研究对象,通过野外定点观测,深入分析了冠层降雨再分配特征及影响因素\.结果显示:①穿透雨量、树干茎流量、冠层截留量占同期降雨量的比例平均为48.40%、4.04%和47.56%,并在不同降雨量等级之间存在显著差异;②冠层降雨再分配各组成要素（穿透雨、树干茎流、冠层截留）与降雨特征参数存在高度相关性,伴随降雨量和降雨历时的增加,穿透雨量、树干茎流量、冠层截留量占同期降雨量的比例均逐渐趋于稳定,极限稳定值分别介于60.45%～61.07%、6.45%～7.42%、33.11%～34.17%;③产生穿透雨和树干茎流的临界降雨量分别为1.10 mm和1.87 mm,表明2 mm以下的降雨对土壤水分的补给基本没有贡献。因此,高寒河谷灌丛冠层降雨再分配与其他林木类型存在明显差异,需要深入研究其内在机制及水分利用规律。     

广东滑坡灾害的地质环境与致灾因素分析

对各类风化壳进行综合调查,根据碎屑岩、块状岩、变质岩的风化壳发育特征,结合地层岩性和地质构造的特点,概述了广东地区的地质环境条件。从地层岩性和岩土结构、地质构造、地貌特征、地下水、矿物成分与滑坡的关系,叙述了滑坡的形成机制。认为暴雨和人类活动是滑坡的主要影响因素。提出了24h降雨量达到100~250mm,降雨强度50~70mm/h为引发滑坡的降雨量临界值,大于该临界值的雨量和雨强引发滑坡的概率较高,小于该临界值时引发滑坡的概率较低。该临界值可在全省不同的降雨区域针对不同的地质环境进行滑坡灾害监测和预警时作参考。     

站点密度对泥石流当日雨量和前期有效雨量计算的影响

研究气象站点密度在当日雨量和前期有效雨量因子内插中的影响程度,对提高对这2个因子的内插精度有重要的意义。本文针对我国东南地区87个泥石流灾害点和207个站点的降水资料,建立站点密度在5%~100%间变化的空间采样方案,采用反距离加权法(IDW)计算不同站点密度下泥石流灾害点的当日雨量和前期有效雨量。利用分位数方法对站点密度与当日雨量和前期有效雨量的关系进行分析,结果表明:诱发泥石流灾害的当日雨量和前期有效雨量的内插值,均随着气象站点密度的降低呈减少趋势;前期有效雨量的内插值相对于当日雨量的内插要稳定一些。在站点密度大于5%的情况下内插的前期有效雨量可以保持60%以上的雨量值,而当日雨量只大于30%。     

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。     

金沙江其宗河段河谷演化及其工程效应

金沙江其宗河段实地调研揭示:该河段共发育Ⅳ级阶地,其中Ⅳ级阶地卵砾石比Ⅲ级阶地的风化程度强得多;测年显示Ⅳ级阶地形成年代距今约80～90 ka,Ⅲ级阶地形成距今仅40～50 ka,取自zk204钻孔下部炭化木的14C测年为45 ka,这表明Ⅳ级阶地形成后,河谷一直下切到基覆界面,回填加积至现今Ⅲ级阶地的高度,然后又重新下切,形成Ⅲ级、Ⅱ级及Ⅰ级阶地,在形成程式上与川西河谷演化有较为明显的差异.由于河床覆盖层中、下部形成于晚更新世,具有超固结效果,不但承载力高而且不具有液化性.     

近35 年青藏高原雨量和雨日的变化特征

利用青藏高原1971-2005 年49 个气象台站逐日雨量和雨日资料, 分析了青藏高原年、 季雨量和雨日变化趋势。结果表明, 近35 年西藏大部分地区年雨量、雨日呈现显著增加趋 势, 而青海省大部分地区雨量、雨日却呈减少趋势。夏半年, 高原上雨日减少, 雨量增加, 说明降水越来越集中, 降水强度在增加。冬半年, 高原上雨日、雨量均在增加。高原夏半年小雨(0.1~4.9 mm) 雨日减少, 雨量增加; 小雨(5.0~9.9 mm) 和中雨的雨日和雨量均呈增加趋 势, 大雨以上的雨日和雨量均减少。冬半年, 青藏高原小雪、中雪、大雪不同量级日数和雪 日的平均雪量均呈增加趋势; 暴雪日和雪量变化均不明显。     

西藏自治区近30年山洪灾害时空分布特征

山洪灾害时空分布特征分析是区域山洪防治规划、监测预警的基础。通过收集西藏自治区1983—2015年的历史山洪灾害数据,利用地理信息时空统计、数据挖掘分析等方法对西藏山洪灾害的时空分布特征及突变情况进行分析,并探讨了山洪与不同降水指标的分布关系。结果表明:(1)西藏自治区1983—2015年均发生山洪灾害32次,主要在7、8月份,其逐年变化呈y=0.012x~3-0.4123x~2+4.5769x-7.748的三次函数增长,且周期变化存在多时间尺度特征,主要表现在33a特征时间尺度下,周期变化具有全域性,平均周期为21a;(2)西藏山洪主要分布在日喀则、山南和林芝三个地级市,仁布和察隅两个县域以及西藏东、南部的索曲河流域,雅鲁藏布江中游、拉萨河流域的山区,分布密度在0~3.29次/100 km~2,1983—1993年山洪分布方向趋势性最明显,2005—2015年山洪分布范围最广,随机性最强,三个时段平均中心均位于拉萨市,中心趋势变化不大;(3)1997年和2009年为西藏山洪突变的年份,突变主要集中在雅鲁藏布江中游及拉萨河流域,1997年密度变化范围在-0.15~1.15次/100 km~2,而2009年为-1.13~0.97次/100 km~2;(4)以30°N和90°E线为界,降水指标的分布与西藏山洪灾害的分布具有一定的相似性。不同类型的降水指标山洪灾害集中分布的降水区间不同,其中年均最大60分钟降水指标对山洪灾害分布较为敏感。这些结果对促进山洪灾害数据挖掘与时空分析理论、西藏地区山洪灾害科学减灾等具有重要的理论和现实意义。