浅析基于GIS技术的洪水灾害评估及其实现方法

针对洪水灾害评估的特点,将GIS技术与RS技术相结合,根据数字高程模型DEM提供的三维数据和遥感影像数据,运用GIS的空间分析功能来预测、模拟河流域洪水淹没场景,结合属性数据进行洪水灾害评估,并对此系统的实现方法进行对比评价。     

我国河流防洪治理形势研究

随着我国经济社会的快速发展、综合国力的不断增强,对生态环境保护的重视,河流防洪治理的措施、方法、理念也有了较大的进步和提高。将河流综合治理与水生态环境综合治理结合,已被国家列为重要的生态型社会建设政策提出和实施。河流防洪治理经历了"修堤、堵口、疏浚、裁弯取直"、"蓄滞兼顾、除害兴利结合",以及以"防为主、拦疏结合,由防御洪水向管理及利用洪水转变,提倡人水和谐相处",逐步发展为建设水生态文明社会,水生态环境保护成为国策。河流防洪治理面临的形势是,由传统的单一防洪工程治理,转变为水生态水环境综合治理,既注重防洪又注重水生态环境景观,流域水环境综合治理,防洪管理由粗放型转变为精细,防洪工程由重建设轻管理逐步转变为重管理轻建设或管建并重。     

“五江一河”的洪水特征及其对跨流域调水量的制约——三评“红旗河工程”构想

在上文阐明"五江一河"径流量的年际变化及各节点具体径流量要比"红旗河工程"构想少得多的基础上,本文依据前人资料和成果,进一步阐述这些河流的径流量,在年内分配的不均匀性与洪水特征,及其对跨流域调水量的制约作用。研究表明:"五江一河"在11月到翌年4月,径流量只占全年总径流量的12.09%~21.84%,月均只有2.01%~3.64%,为冬、春季枯水期。其径流量只比拟调水比例20%或21%的月均值1.67%或1.75%略多。如此之少的水量,只能维系流域内的生态、生产及生活用水,而不能跨流域调水。何况"红旗河"中、下游在冬季结冰期也难以进行调水。每年6月份到9月份的4个月,"五江一河"径流量占全年径流量的53.3%~88.3%,甚至8月份的月径流量可达全年总径流量的17.8%~29.6%,属于汛期。根据径流量的实际数据,一年当中可供调水时间段只有丰水与平水期的6个月或汛期的3~4个月,要比"红旗河工程"构想的全年调水的时间大大缩短。在可资跨流域调水的每年5—10月份的时间窗口中,如果按原构想的月均调水流量占年径流量的比例1.67%(按20%计)或1.75%(按21%计)进行调水,则"五江一河"的年调水总量仅为153.25×10^8m^3(按20%计)或161.50×10^8m^3(按21%计)。仅为原构想调水量600亿m^3的1/4,充其量不足27%。在丰水与平水期的6个月中实现年径流量20%或21%的年调水比例,就意味将月调水比例从占年径流量的1.67%或1.75%增加为3.33%或3.50%。这样,"五江一河"的年调水总量可达到306.50×10^8m^3或323.00×10^8 m^3。此调水方案,导致调水河道截面积或工程规模增加一倍,但调水量也只有原构想的大约一半或至多54%。如果将调水目标强行设定为600亿m^3,那么"五江一河"的调水比例将提高到占年径流量的27.1%(南水北调西线工程开展前),或除金沙江和雅砻江之外的其它调水河流的39.0%(南水北调西线工程完成后),"红旗河"的建设规模势必大大增加,这也意味着工程难度大大增加,意味着工程建设与运行成本大大增加,意味着洪水、地震与地质灾害的危险性大大增加。"五江一河"实际可调水量比"红旗河"构想严重减少,使人不禁会对"红旗河"工程立论的科学基础和科学依据提出质疑。     

海河流域暴雨的气候特征与环流分型

选用海河流域1961~2012年132站逐日降水资料,通过趋势分析、M-K检验、EOF和REOF等方法分析了50余年海河流域暴雨的气候统计特征。利用NCEP/NCAR再分析资料和历史天气图资料,研究了海河流域14个典型强致灾暴雨过程的大气环流特征。结果表明:(1)海河流域夏季暴雨日站数和暴雨量的时空分布相近,暴雨日站数下降趋势较为显著;(2)海河流域夏季暴雨的空间分布可划分为3个分布型态:西南型、东北型和东南型;(3)海河流域暴雨在20世纪70年代末至80年代初存在一次突变现象;(4)海河流域强致灾暴雨过程可归纳为5类主要环流型,即高空低槽型、高空冷涡型、副高外围切变线型、低空低涡型和台风北上型。     

新安江模型与水箱模型在柘溪流域适用性研究

为提高柘溪流域洪水预报精度,充分合理利用洪水资源,缓解该流域下游的防洪压力,同时为水库防洪调度以及经济运行提供科学合理的决策依据,研究了集总式概念性水文模型新安江模型及水箱模型在该湿润流域的适用性。选取该流域2004~2015年实测数据,应用三目标MOSCDE算法分别优选三水源新安江模型以及水箱模型参数,从而对该流域划分的多个子流域单元进行了场次洪水模拟计算,并对比分析不同流域单元两种模型的模拟结果,探究不同模型结构在柘溪流域场次洪水模拟中的差异,分析总结这两种模型在该流域的适用性。结果表明:两种模型模拟效果比较接近,均可以达到《水文情报预报规范》规定的作业预报精度要求,且对于流域内的大洪水的模拟效果也比较理想。从洪量以及洪水过程方面分析,两个模型的模拟效果比较接近;从洪峰拟合角度分析,新安江模型比水箱模型更适合该流域。     

洪水预报自回归实时校正多步外延方法研究

自回归模型在洪水预报实时校正中应用广泛。针对自回归模型进行连续多时段校正时中间误差系列缺失问题,提出一种基于历史洪水预报误差系列的样本重组自回归外延方法,以淮河流域王家坝断面为背景,选用洪量相对误差、洪峰相对误差、峰滞时间和确定性系数四个指标开展校正效果评估,并与时程递推外延方法对比。结果表明:样本重组外延方法可以提升洪水预报精度,延长洪水预报有效预见期,特别在降低洪量误差和提高洪水过程的拟合精度上优势更为显著。同时,该方法泛化能力较强,具有实用价值。     

2017年洞庭湖特大洪水分析

2017年6月22日至7月1日,湖南省大部分地区发生了持续性强降雨过程。暴雨在湘水、资江、沅水及洞庭湖区来回摆动,三水(湘、资、沅)及湖区周边洪水接近于同时入湖,造成了洞庭湖历史罕见的特大洪水,入湖洪峰出湖洪峰均为1954年以来最大。     

地区场选样洪水计算在西部流域应用分析

为采用地区场选样洪水计算方法分析研究建立了西部祖厉河流域设计洪水计算经验公式,设计计算成果经与皮尔逊三型频率曲线设计计算成果比较分析,计算成果精度较高。由此确定了该流域设计洪水计算相关成果图及查算表,为该流域设计洪水计算提供技术支撑。     

TIGGE降雨信息在柴河流域洪水预报中可利用性评估

基于全球多模式集合预报(TIGGE)资料,以柴河流域为研究区域,采用TS评分、Brier评分和Talagrand分布等方法对欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、美国国家环境中心(NCEP)和英国气象局(UKMO)三个中心集合预报的6h、12h、24h短期降雨量进行定量评估和对比,并分别以实测降雨和NCEP预报降雨驱动新安江模型模拟洪水过程,据此探讨了集合降雨预报的可利用性。得到两个重要结论:ECMWF、NCEP和UKMO对低雨量级降雨的预报效果较好,各雨量级的预报效果有随预见期增长而增加的趋势,且普遍存在空报率较高、漏报率偏低的情况;集合降雨预报信息可应用于新安江模型进行洪水预报,并能够有效的延长洪水预报的预见期。研究成果可在适当条件下推广应用至其它流域的洪水预报作业中。     

全国七大流域水文设计成果修订中若干关键技术问题探讨

为准确反映目前流域径流、洪水的实际情况,水利部组织完成了七大流域的水文设计成果修订工作。介绍了七大流域水文设计成果修订概况,总结分析了径流和洪水系列一致性处理、设计水文成果计算方法、成果合理性分析、修订成果应用等若干关键问题。重点阐述了洪水和径流系列的还原计算和考虑下垫面变化条件下的一致性修订问题,并对下一步修订成果的应用和研究重点提出了建议。