甘肃省最大点雨量量级分布规律及其暴雨衰减指数分析

甘肃是一个短历时暴雨多发的省份，每年暴雨都会形成灾害；同时，暴雨也是水文循环中的活跃因子。分析了下垫面对暴雨的影响以及10min、60min、6h、24h、3d等5个不同时段的最大点雨量在河西内陆河流域、黄河干流区、渭河流域、泾河流域和长江流域的量级分布规律，介绍了不同时段实测或调查最大、次大等点暴雨值及其发生的时间和地点，分析确定了暴雨量～频率～历时曲线上不同转折点情况下的暴雨衰减指数n的均值和变化范围，并结合甘肃省地理、暴雨特性对n值的变化规律进行了讨论。     

甘肃省境内典型小流域暴雨特性及洪水过程模拟研究

选取甘肃省境内11个典型小流域的水文站实测资料,在分析资料可靠性、一致性、代表性及暴雨洪水特性的基础上,综合利用水文学、数理统计学等理论和方法,建立了小流域最大暴雨量-暴雨历时关系模型、最大洪峰流量-流域特征关系模型。结果表明:各时段最大暴雨量较大值主要分布在泾河流域和嘉陵江流域东南部,较小值主要分布在渭河流域、洮河流域、嘉陵江流域的北峪河;绘制了各代表站最大暴雨量-暴雨历时关系曲线,嘉陵江流域以90min为转折点,其他流域均以180min为转折点,小于转折点时,暴雨量随暴雨历时增长而急剧增加,大于转折点后,变化趋于平缓稳定。重点选取危害较大、难以防范的330场次短历时暴雨洪水,建立各小流域暴雨洪水概化模型,短历时洪水发生时间很短,洪水起涨时间约2～5h,洪峰出现时间约5～7h。研究典型小流域水文要素变化规律,分析局地短历时暴雨洪水特性,并模拟其变化过程,对区域抗旱防汛减灾、水资源管理、小流域治理及生态环境保护具有重要意义。     

兴隆河流域水文及生态特征变化探析

通过对研究区实测水文资料的计算分析,揭示兴隆河流域水文要素及生态环境时间演变规律。研究表明:兴隆河流域年最大30 min、1 h暴雨量及年最大洪峰流量、含沙量呈明显减小趋势;流域生态环境持续改善;时段降水量和生态环境是影响流域洪峰流量及含沙量的主要因素。     

甘肃卓尼县暴雨统计参数计算及合理性分析

甘南州卓尼县地处青藏高原东部,位于甘肃省甘南藏族自治州东南部,属黄河主要支流洮河流域,属洮河中游区。境内车巴河、卡车沟河、大峪沟、康多峡河等大小26条支流呈网状分布,水流充足,,地表水资源总量达14.461亿m~3,地下水蕴藏丰富。境内设多坝水文站、大峪牧场雨量站和大日卡雨量站三处主要水文站点,在收集各水文站1958~2012年期间10 min、30 min、1 h、3 h、6 h、24 h时段长系列最大暴雨雨量资料基础上,对该县历年暴雨统计参数进行计算,并对结果合理性进行分析。结果显示,根据卓尼县各水文雨量站暴雨参数计算结果,经与《甘肃省暴雨洪水图集》和《甘肃省暴雨特性研究》中的参数值分析比较,计算值与历年统计结果基本接近。各时段雨量均值随时段增长而增加,各时段最大雨量系列的最大值也随时段的增长而增加,最大值也随时段的增长而增加,在其它影响因素相同的条件下,长历时暴雨只能大于或等于较短历时暴雨量。经分析,符合该地区的暴雨特性。     

云南纵向岭谷南延区域水文要素分布特征

本文以具有代表性的澜沧江下段右支流沙河为例，并根据该流域内多站点实测水文气象资料分析云南境内横断山系纵向岭谷南延局部区域降雨、径流等特征量随高程、面积变化趋势。结果表明，在澜沧江右岸西东向局部区域内，降雨量（包括年雨量和最大1、6、24h暴雨量）与高程、年蒸发量与高程、年径流量与面积关系具有明显线性规律，其地形对水文要素起着东向西通道输送作用，而南北向具有局部阻隔效应。此分析有利于揭示纵向岭谷区内西东向支流的水文要素分布特性，对资料短缺区域的水资源评价及水利水电工程水文分析将是有益的。     

甘肃省水文图集法设计暴雨洪水误差分析

分别用实测时段降水量和洪峰流量资料、《甘肃省暴雨洪水图集》及《甘肃省暴雨特性研究》计算石堡子河流域10 min、30 min、1 h、3 h、6 h、24 h,1%设计面雨量和1%设计洪峰流量,并进行误差分析。结果表明:使用《甘肃省暴雨洪水图集》及《甘肃省暴雨特性研究》计算的成果存在较大误差。《甘肃省暴雨洪水图集》及《甘肃省暴雨特性研究》已不能准确反映流域现阶段的水文特性,建议对其进行修订。     

卫星降雨数据在高山峡谷地区的代表性与可靠性

以长江上游金沙江流域典型高山峡谷地区为研究对象,用该区域地面观测降雨量数据对TRMM PR 3B42 V6产品进行了3 h、日、月3个时间尺度的有效性评估,旨在为开展区域卫星与地面降水数据融合的流域水文模拟及预报奠定数据基础。分别采用了线性回归方法分析降雨量相关性、经验正交函数-奇异值分解方法(EOF-SVD)分析降雨量主要模态空间分布特征、相对偏差B_ias、错报率R_FA和探测率P_D指标对该卫星产品进行了精度评定。研究结果表明:研究区该卫星产品与地面观测数据在3个时间尺度存在显著的线性时间和空间相关性,但相关程度随时间尺度的减小而减弱;二者在空间分布上总体具有一致性特征,但在高海拔、大坡度区域表现出较为显著的差异;相对偏差指标显示2008-2010年降雨量均值相对偏差在±10%的概率密度百分数为36.08%;随高程的增加,卫星数据R_FA呈逐渐增加趋势变化,P_D呈逐渐减小趋势变化;总体上小雨对误差的贡献最大,大雨峰值误差贡献次之,时段降雨量偏差随时间尺度的增加逐渐减小,而随高程的增加卫星数据的探测精度下降。因此,对于类似的高山峡谷流域,要应用该卫星产品进行日、3 h尺度水文模拟及预报,有必要对流域卫星数据和地面观测数据进行融合,充分发挥两种数据的优势。     

甘肃省最大点雨量量级分布规律及雨量衰减指数分析

甘肃省属于典型的短历时暴雨多发区域,因暴雨以及强降雨所造成的洪涝灾害严重,并且在水文循环系统中暴雨作为活跃性因子对系统影响显著。据此,本文在详细分析了下垫面对暴雨影响作用的基础上,分别对黄河干流区、长江、渭河、泾河以及境内嘉陵江水系的10 min、60 min、6 h、24 h的4种时段的雨量级别分布规律进行研究,通过对不同时段的雨量发生时间和地点进行研究分析探讨了不同曲线转折点的暴雨衰减指数n的变化规律。     

流域地貌结构因子对径流特征的影响分析

选取淮河两个主要暴雨中心的11个中小流域为研究对象,分析流域地貌结构因子(流域高程曲线特征值等)对其水文响应特征(多年平均径流系数、流量历时曲线斜率值)的影响.研究发现,流域高程曲线积分值及其斜率对径流特征影响最大.多年平均径流系数、流量历时曲线高流量阶段的斜率值(S_fh)与高程曲线斜率成正比,确定性系数达到0.77和0.67;而流量历时曲线低流量阶段的斜率值(S_fl)与高程曲线积分值也成正相关,确定性系数达0.65.这表明:在地形起伏较大的流域,其蓄水能力较弱,容易造成暴雨洪水过程的陡涨陡落,且多年平均降雨径流系数较大;反之在较为平坦的流域,其径流响应相对缓慢,表现出较强的流域调蓄能力.     

沟床起动型泥石流的10 min降雨预报模型

针对沟床起动型泥石流的诱发因素为高强度短历时的降雨,提出10 min降雨强度是这类泥石流暴发的关键。在1 h预报模型的基础上,基于云南蒋家沟的多年泥石流观测资料,修正了1 h预报模型的降雨参数,并得到了10 min降雨预报模型。10 min降雨预报模型在中国西部的其他流域,如云南浑水沟、贵州望谟县打易区域泥石流沟、四川三滩沟、四川雅安陆王沟和干溪沟、甘肃柳湾沟、甘肃马槽沟等流域的验证中,取得了较好的结果。10 min降雨预报模型是部分建立在泥石流的形成机理上的模型,并不是完全的统计模型,因此该模型也可以用于其他地区的沟床起动类型泥石流预报。     

气候变化背景下淮河流域场次暴雨事件时空演变分析

全球气候变化对暴雨洪涝等极端天气事件的发生产生了显著影响,识别气候变化背景下暴雨事件的时空变化特征是暴雨洪涝灾害综合应对的关键.以淮河流域为研究区,基于流域内229个气象站点1950-2012年的实测逐小时降水数据,遵循淮河流域实际情况对暴雨事件进行场次划分,并以此作为基础统计单元,借助地理信息系统平台,运用统计学方法并结合气象学理论,以场次暴雨事件开始时间、达到雨强峰值历时、场次平均暴雨历时及暴雨事件发生频次4个指标分析不同年代背景下淮河流域场次暴雨事件发生的过程变化及时空演变特征.结果表明：在气候变化的背景下,场次暴雨发生时间呈现宽幅化和极值化的变化趋势,暴雨发生时间出现了后移和双峰化的特征;暴雨历时及到达雨强峰值历时均呈现增加趋势,整个流域场次暴雨事件在1990s-2000s进入一个增加时期;全球性的气候变化使流域内暴雨事件发生的频次不断增加,历时不断增大,长历时高频次特征明显,尤其是近20 a来,淮河流域暴雨事件高发区域呈现出从流域部分地区向全流域扩张的趋势.     

长江中、下游特大暴雨洪水的成功预报和科学依据

进入 2 0世纪 90年代以来 ,中国七大江河流域旱涝频繁 ,旱涝灾害和由旱涝引起的次生地质灾害十分严重 ,特别是长江中、下游地区的洪涝几率高达 5 0 % (5 /10 )。 195 1— 2 0 0 0年长江中、下游地区发生了 9个大水年 ,几率为 18% (9/5 0 ) ,90年代洪涝的频繁程度属 2 0世纪之最 ,1998年特大暴雨洪水的时空集中强度也属 2 0世纪之最。长江的大暴雨洪水在近 10a来很频繁 ,但从气候分布几率来看 ,它毕竟是小概率事件 ,对小概率事件的长期预报具有很大的难度 ,而且暴雨洪水的长期影响因子也错综复杂 ,这就给预报带来了艰巨性。通过对降水的各种影响因子的分析研究和多因子集成预报模型的研制 ,对 1998年长江流域的特大暴雨洪水从时间、地区和量级三要素的长、中期预报都取得了成功 ,对其他 5个洪涝年也从趋势和分级两方面做出了成功的长期预报。文中重点剖析了预报取得成功的科学依据。     

西宁市短历时暴雨雨型及适用性分析

利用西宁市1954-2017年降水分钟数据建立暴雨统计样本,采用年最大值法推算暴雨强度公式并推求西宁市短历时暴雨雨型。结果表明：西宁市短历时暴雨雨型单峰特征比较明显,单峰峰值出现在前1/3。历时120 min芝加哥设计雨型综合雨峰位置系数0.27,雨峰位置在35 min左右,峰值前（后）雨强迅速增加（减小）,最大1 h降水量为13.14 mm,降水主要集中在20～80 min。各历时的瞬时雨强变化趋势以及分布型基本一致,雨强随着重现期的增大而增大。累计降雨雨峰前（后）增长斜率升（降）最大。西宁市暴雨分布呈现局地性强,空间差异明显特征,芝加哥设计雨型结果对城西和城北区代表性较好,城中和城东区可参考使用。     

基于暴雨衰减特性的上海市长历时综合暴雨公式

编制适用于不同历时的综合暴雨公式是协调城市管网排水与区域防洪治涝的重要基础。选用上海市代表雨量站徐家汇站65 a实测雨量资料,建立不同重现期暴雨强度与历时关系,解析暴雨衰减规律,编制单一重现期暴雨公式,结合雨力公式推求适用不同重现期的长历时综合暴雨公式,并推导出暴雨重现期公式。结果表明:不同重现期1~24 h历时暴雨强度均以0.74的衰减指数衰减,据此推求的长历时综合暴雨公式可计算1~24 h任意历时、2~100 a任意重现期的设计暴雨,且平均相对和平均绝对均方根误差分别为1.9%和0.009 mm/min,符合规范要求;暴雨重现期公式可估算1~24 h历时内任意场次暴雨的重现期,高效地服务于城市洪涝防治决策。成果已纳入上海市治涝地方标准,对其他城市具有参考价值。     

四川都江堰红梅村滑坡复活成因与机制分析

＂8.13＂特大暴雨,红梅村滑坡复活,经过现场勘探及进一步分析表明：由于人们对老滑坡认识不足,坡体上的人类工程活动（如：修建房屋,公路等）形成的顶部堆载改变滑体原有的平衡且未对滑体作必要的防治措施,为滑坡的复活埋下隐患。＂8.13＂特大暴雨前该地区连续多天降雨,导致坡体处于近饱水状态,一方面增大了岩土体容重;另一方面增大滑移面剪应力和降低抗剪强度,从而＂8.13＂特大暴雨激发了滑坡的复活。     

快速城市化地区多尺度水文观测试验与暴雨洪水响应机理分析

城市下垫面改变引起水文循环过程发生变异,导致目前已掌握的天然情况下的产汇流规律和机制难以解释城市化等新形势下的水文现象与过程,而面临需重新再认识的挑战。本文以长三角地区为典型,建立了不同城市化水平及空间规模的水文试验流域,探讨了快速城市化地区暴雨洪水响应规律和机制。结果表明：(1)不同量级降水事件下城镇用地土壤水响应程度(表层土壤水涨幅基本超过4%)总体高于其他土地利用类型,城市化地区下垫面的改变通过影响土壤水动态响应模式直接影响了地表产流过程,植被覆盖率较低的城镇用地和荒地土壤含水率呈现出陡涨陡落现象,而植被作用下的土地利用类型则表现出缓慢上升和缓慢消退的土壤水响应过程。(2)流域洪峰滞时和洪峰流量整体表现为随流域面积增加而呈幂律函数关系形式的增加。(3)总降水量与主要洪水特征(如洪峰流量、单位面积洪峰流量和径流深)基本呈显著相关(相关系数分别达0.49、0.41和0.78以上)。城市下垫面通过改变土壤水动态响应等产汇流特征而直接影响了洪水过程,未来长三角地区暴雨洪水在城市化和气候因素双重作用下呈现持续加剧的趋势。     

模糊可变集合方法在降雨相似性分析中的应用

基于特定流域场次降雨具有的相似性,应用考虑区间值模糊可变的模糊可变集合方法进行场次降雨相似性分析。通过计算各场次降雨隶属于各降雨级别的特征值及与目标场次降雨之间的相似距离,从而获得流域场次降雨相似性排序,有效解决了场次降雨相似分析中的模糊性和不确定性问题。找出与实时阶段场次降雨相似的历史场次降雨,预估水库实时阶段面临的洪水过程及量级,可为水库防洪调度提供信息参考。     

Simulation Study on the Impact of Taihang Mountain Slopes on Downhill Front Cyclone Rainstorm

The statistical and diagnostic analysis of precipitation in Hebei Province in the past six years shows that the mid-south of the North China Plain on the east side of the Taihang Mountains is an area of frequent rainstorm disasters in summer. The rain belt is mostly distributed along the Taihang Mountains, and the rainfall is often over 700mm. Focus was on the summer downhill frontal Yellow River cyclone, which accounted for 20% of the 73 storm days in the statistical samples. The analysis of the typical frontal cyclone heavy rain in 2016 shows that the meridional distribution of the Taihang Mountains cooperates with the climbing mountain jet in the north of the cyclone and the southward flow in the west of the cyclone, leading to the formation of a deep narrow cold temperature trough along the mountain orientation. It enhances the temperature gradient in the frontal cyclone, enhances the baroclinicity of the cyclone and the intensity of the rotating wind, resulting in augmentation of the cyclone and slowing of the eastward movement. Through the cooperation of the entanglement of the cyclone jet and the mountain block, a deep and abundant water vapor environment is formed, and the moving westward of water vapor flux and the low-level water vapor main body are hindered; The high-energy tongue convection instability on the eastern side of the mountain range is formed, a strong uplift with abundant water vapor masses is triggered, and three critical areas of vertical motion occurred, which restricts the rainstorm locations. Numerical experiments on the mechanism of the influence of the slope of the Taihang Mountains on heavy rain show that the downhill rainstorm area is parallel to the mountain range, and the meridional mountain range can cause a greater range of heavy precipitation. It is also easy to cause double frontal precipitation locally by a same cyclonic warm front and cold front, resulting in a long duration of heavy rain. The slope of the mountain is proportional to the intensity of the mountain block and forms the wet convection instability with the dry at lower and wet at upper overlapping on a thermal instability of the front zone with cold at lower and warm at upper, such as the total instability is stronger. The slope of the mountain is proportional to the increase and maintenance time of the cyclone decompression during downhill. It is inversely proportional to the decline to the North China Plain, which affects the path and speed of the cyclone eastward movement.     

基于诱发机理的降雨型滑坡预警研究——以花岗岩风化壳二元结构斜坡为例

降雨型滑坡是我国主要的滑坡灾害类型,具有区域群集发生的特点,滑坡预警研究是防灾减灾的重要途径。传统的区域降雨型滑坡预报模型多采用统计结果建立降雨参数模型,对降雨诱发机理和斜坡失稳的力学机制考虑不足,预报可靠性和精度有限。本文以花岗岩风化壳地区某典型二元结构斜坡为原型,以实际勘查数据为基础,提取该斜坡结构特征,基于饱和-非饱和渗流理论,分析研究降雨入渗过程和斜坡失稳机制,建立典型斜坡的预警判据。1花岗岩风化壳地区典型二元结构斜坡为类土质斜坡,覆盖土层较厚,剖面上可分为两层,上层为坡积黏性土,土质松散,透水性强,下层为残积黏性土,土质相对致密,透水性较差。2采用不同降雨工况模拟分析降雨入渗过程。以50mm·d-1雨强为例,降雨持时30h以内时,降雨入渗主要集中在上层的坡积黏性土,斜坡前缘优先饱和,滑带开始出现积水现象;降雨持时40～50h时,斜坡表面降水持续入渗,在坡体后缘拉裂缝处,雨水沿着裂缝快速入渗坡体形成静水压力,增加坡体重量,增大下滑力,坡脚渗透路径短,最先饱和破坏,造成斜坡失稳。3监测斜坡不同部位（坡脚、中部、后缘）的孔隙水压力情况,随降雨入渗,斜坡土体孔隙水压力持续增大,由负趋近于零到大于零,斜坡土体由非饱和状态向饱和状态过渡,坡脚最先饱和,中部持续入渗,后缘土体饱和后,裂缝扩大致使大量雨水进入,使本已大量积水的滑带变形错动,斜坡失稳。4模拟分析得到斜坡失稳的不同降雨条件:中雨雨强（10mm·d-1）,历时约13d;大雨雨强（25mm·d-1）,历时约5d;暴雨雨强（50mm·d-1）,历时约2.2d;特大暴雨雨强（100mm·d-1）,历时约1.1d。在暴雨雨强时,降雨对该类斜坡的滞后作用约为5h。最后,建立了该类斜坡的临界降雨判据（I-D曲线）。