泥沙补给突变下的山洪灾害研究构想和成果展望

全球山地面积占陆地面积的30%,每年有超过5000人死于山洪灾害。中国山洪灾害防治区面积占陆地面积的48%,居住人口占全国人口的44.2%。2000年以来,中国每年约1000人因山洪灾害死亡,山洪灾害死亡人数占洪涝灾害死亡人数的70%左右。山地区域地形险峻,地表破碎,表层风化层厚,局地暴雨频发,洪水陡涨猛落,沟床冲淤调整剧烈,山洪水沙运动耦合致灾突出。山洪灾害防治已成为中国工农业、能源、交通、国防安全等国家重大工程基础建设、区域社会经济发展和人民生命财产安全面临的突出难题,暴雨山洪灾害研究仍是中国当前防洪减灾工作的重点和难点。面对严峻的山洪水沙灾害风险形势,传统忽略泥沙运动影响的防灾理论与技术难以解决山洪水沙耦合致灾问题,无法满足目前重大山洪水沙灾害防治的实际需求,突出表现为泥沙补给突变对重大山洪灾害的成灾效应认识不够、山洪水沙运动耦合成灾区识别不清、山洪水沙灾害防治技术针对性不强、山洪水沙运动防灾减灾的区域联动性考虑不全等。因此,急需通过系统梳理暴雨山洪水沙运动规律,实现山洪水沙耦合成灾理论创新,提出重大山洪水沙灾害的源头治理和区域全面防范的有效措施,显著提高中国山洪水沙灾害防治技术水平,为保障国家重大工程安全和人民生命财产安全提供理论基础和技术支撑。长期以来的暴雨山洪灾害预报预警理论及防治技术研究多以降雨–径流–水位分析为主,以临界降雨/水位阈值条件为判据,较少涉及泥沙补给突变引发的沟床剧烈调整致灾机制,而大量的暴雨山洪灾害现场表明泥沙补给与洪水的耦合作用是重大山洪灾害的关键源动力。“泥沙补给突变下的山洪灾害研究”项目以山区暴雨山洪灾害现场调查与灾害试验反演模拟为基础,采用水文学、土力学、水力学及河流动力学等理论方法和水沙运动数值模拟技术,突出研究山区小流域暴雨洪水、坡地破坏产沙、宽级配卵砾石输沙以及沟床来沙超量补给的水沙运动耦合致灾过程。通过系统研究山地区域暴雨洪水及其产沙特征、复杂沟床输沙动力,以及超量泥沙补给下的水沙运动及其沟床响应规律,以揭示山地区域暴雨山洪过程与泥沙补给突变的沟床响应致灾机理,为山地区域山洪灾害预警及灾害防治提供依据,并及时丰富和完善暴雨山洪灾害所涉及的水沙运动规律与沟床响应致灾防治技术。     

山洪灾害监测预警关键技术与集成示范研究构想和成果展望

中国山洪灾害点多面广,发生频繁,但因山洪灾害问题的多样性和复杂性,目前在主要关键技术领域的研究仍处于起步和技术探索阶段,不能适应当前防御山洪灾害的实际需要。如何精准预报局地强降雨,研发山洪监测技术体系,提炼山洪灾害动态多预警指标,实现从注重灾后救助向灾前预防转变。如何研发因地制宜的山洪灾害预报模型,搭建风险评估平台,构建山洪灾害防御模式,提高山洪灾害预警和风险防范能力,是当前山洪灾害研究的前沿和热点问题,也是目前国家大力实施山洪灾害防治县级非工程措施项目建设必须要面对的现实问题。围绕上述问题,凝练如下3个关键研究目标：1）理清山洪灾害动力过程,建立山区局地暴雨预报模型和山洪动态模拟模型;2）研发构建山洪多要素立体监测技术与体系,实现山洪灾害预警与风险评估信息的实时动态传输与发布,解决山洪洪峰流量预报精度不高、预警期和应急抢险处置时效短等问题;3）构建多层次、多目标的山洪灾害动态预警与风险评估平台,提炼山洪灾害防灾减灾模式,并示范推广。通过研究实现以下创新：1）从揭示诱发山洪的中小尺度天气系统形成机理入手,研发山区短时临近暴雨预报技术,提高山区致灾洪水暴雨预报精度,有效延长山洪灾害预警期。2）通过研究多源遥感、雷达、微纳感知、智能识别等山区雨洪监测数据采集技术与适应、实用稳定的传统技术集成与融合,构建空天地一体化山洪多要素立体监测技术体系,实现技术创新,延长山洪预警期。3）通过解析山区暴雨洪水–灾变响应过程,阐明暴雨山洪形成过程及致灾动力机制,构建基于降雨预测和土壤含水量动态监测的山洪过程动态模拟模型,提高山洪灾害预警准确性与可靠性。4）以山区洪水的运移过程为切入点,建立山洪灾害多指标预警模型,研发山洪灾害实时动态分级预警技术,有效延长灾害预警期,提高应急抢险应对处置时效。基于以上内容,为目前实施的山洪灾害防治县级非工程措施改造升级完善布局建设,提升国家防灾减灾救灾能力,保障山丘区人民生命财产安全和社会经济可持续发展提供科技支撑。     

山区小流域暴雨山洪灾害分区预警研究

受水沙耦合致灾作用,暴雨山洪灾害一般表现为山洪洪水灾害、山洪水沙灾害及山洪泥石流灾害3种模式,不同灾害模式的成灾特点、灾害规模、致灾指标及阈值常存在显著差异.传统暴雨山洪灾害防治预警技术的研究思路主要以\"雨量–径流–成灾水位\"雨水情分析为主,缺乏\"雨–水–沙\"变化系统研究,未充分考虑洪水泥沙耦合作用下山洪灾害易发区的成...     

暴雨山洪灾害预警指标计算方法比较研究

山区河流受地形地貌及降雨过程影响,洪水具有显著的陡涨陡落过程,这种短历时陡涨过程极大缩短了沿河居民的有效安全转移时间,给山洪灾害防治带来了极大困难。山洪预警预报是山洪灾害防治非工程措施的重要组成部分,一般分为水位预警和雨量预警。由于山区洪水历时短且监测站不足,水位预警在国内应用较少,传统流量反推法常以雨洪同频计算预警雨量,预警结果多出现漏警,不能满足防御山洪灾害的实际需求。为提高暴雨山洪的预警精度及预警时长,提出了基于洪水上涨率判定法和实时累积雨量法两种计算预警指标的新方法。以四川省金沙江支流中都河流域“8.16”山洪灾害为例,根据预警准确性及预警时长对三种预警方法的效果,探讨了与传统水位流量反推法的差异。结果表明：传统水位流量反推法的预警精度较低,难以达到预期的预警效果;洪水上涨率判定法的预警精度较高,但该方法的预警时长受洪水涨退特性影响,对延长预警时长有一定影响;采用基于小流域场次洪水与降雨过程变化关系的实时累积雨量法其结果均未出现漏警,且有效延长了预警时长,若以山洪灾害技术要求的30分钟为准,提出的新方法延长预警时长基本超过30%,满足预警要求。因此,建议在设定累积雨量阈值的基础上结合洪水上涨率进行灾害预警,以便更为有效地提高山洪灾害的预警准确率。     

河北省山洪灾害区预警预报系统

山洪灾害是河北省主要灾害之一,山洪灾害预测预警系统是山洪灾害防治的重要非工程措施。结合河北省山洪灾害防治区流域实际情况,开发研制一套集面雨量计算、前期影响雨量分析、产流计算、流域汇流计算、河道洪水演算、预警分析为一体的,适合河北省山洪灾害预警预报工作特点的河北省山洪灾害预警预报系统。     

山区河流河床形态与水沙变化下的水位响应机理研究

山区流域暴雨山洪、滑坡、泥石流等灾害频发,大量泥沙以不同方式进入河道,河床形态在极短时间内迅速调整。在宽窄相间河段水流输沙能力差异较大,展宽段常因挟沙能力的降低而淤高河床,致使水位陡增,引发洪水灾害。为探讨山区河流宽窄相间河段与泥沙补给变化下的水位变化致灾机理,以室内物理模型系列试验结果为依据,分析不同流量定床清水时河床形态参数与各水力参数的变化关系,以及泥沙补给变化对河床形态及水流参数的影响。试验表明：上游泥沙补给量及河床形态是影响水流流态、水位变化的重要因素;定床清水条件下,河宽与比降的局部急剧调整影响水流参数变化,水流对河床变化的响应具有滞后性;当上游有泥沙补给时,水深变化较清水来流明显;随着来沙量的增大,大量泥沙淤堵河道且呈现溯源淤积的趋势,并淤高河床;在淤积段顶端,水流发生水跃现象,水位陡增,甚至出现漫滩致灾。由此可见,上游来沙及水流挟沙能力的降低将引起河床不同程度的落淤,造成河床形态改变,特别是在宽窄相间河段泥沙易落淤,水位增幅较大,为洪灾泛滥区,应作为水沙灾害的重点防治区域。     

小流域山洪灾害预警指标计算方法应用研究

文中以匡门沟流域为例,在对该流域降雨、洪水等资料进行统计分析的基础上,选取推理公式法和地区经验公式法对山洪灾害预警指标进行计算。为了检验方法的适用性,选取1996年和2016年暴雨洪水资料进行分析,确定该流域山洪灾害预警指标计算方法,并推导出一套适用于该流域雨量预警的公式,利用该公式可以对山洪灾害进行实时滚动预报,以减少山洪灾害所造成的损失。该方法对临近无资料流域具有一定的借鉴意义。     

BTOPMC在山区流域暴雨洪水预警预报中的应用

为验证分布式水文物理模型BTOPMC在山区流域暴雨洪水预警预报中的适用性,利用BTOPMC模型对四川省2个山洪易发流域的暴雨洪水过程进行模拟。结果表明：BTOPMC模型能够较准确地模拟洪峰流量以及洪峰出现时间,达到暴雨洪水预警预报对模型的要求,该模型适用于山区流域的暴雨洪水预警预报。     

暴雨山洪与山坪塘漫坝多灾害耦合风险分析

为研究强降雨下山洪与漫坝耦合灾害对下游居民的影响程度和范围,应用 HEC-RAS 软件构 建暴雨山洪与山坪塘漫坝多灾害耦合模型。 首先,以重庆市巴南区某山坪塘为研究对象,根据巴南 区暴雨强度公式设计不同重现期的降雨雨型;其次,借助数字高程数据对山坪塘进行原始构建,采用 参数化模型对溃坝楔口参数进行预测,结合物理溃坝机制模拟漫坝过程;最后,选取洪水深度、洪水 流速和洪水滞留时间等 3 个评价指标进行洪水风险分析。 研究结果表明,突发强降雨下的山洪形成 迅速且山坪塘发生漫坝的机率极大;山坪塘漫坝会加重附近区域的洪水风险等级。     

极端降雨与强人类活动复合作用下山洪灾害研究构想和成果展望

全球气候变暖导致山丘区极端降雨事件多发,降雨强度与量级不断突破区域历史极值,同时叠加山丘区脆弱环境和强人类活动影响,山洪形成及演进致灾成因复杂多变,由此加重了暴雨山洪引发的人员伤亡和财产损失。山洪灾害具有显著的自然和社会双重属性,其形成发展是山丘区环境孕灾承灾因子复合作用的结果。我国山丘区局地气候独特,地质地貌类型众多,溪河水系复杂,人类活动影响突出,大量重大山洪灾害事件表明,极端降雨诱发的山洪过程及致灾特征各异,给山洪灾害预报预警防御造成极大困扰,山洪灾害研究仍是当前重大自然灾害防控的重点和难点。长期以来,我国山洪灾害研究多偏重于雨水情时空变化规律,着重研究降雨影响的山洪洪水淹没特征,据此推算山洪灾害防治区的临界雨量/水位阈值,在山洪灾害防治实践应用中取得了较为显著的成效,山洪灾害事件导致的人员伤亡数总体显著下降。然而,受山丘区降雨特征、下垫面组成、溪河形态及人类活动等多因素影响,山洪洪水形成演进时常挟带大量泥沙,从而表现为山洪水沙、山洪泥石流等物理过程,导致的局地冲毁、淤埋、淹没等致灾成因及阈值与山洪洪水致灾也存在本质差异,这也是近年来我国重大山洪灾害事件多发的主要原因。针对极端降雨诱发多类型山洪形成演进与强人类活动复合作用致灾防御难题,拟利用气象学、水文学及河流动力学等多学科知识,采用现场调查、物理实验、数值模拟及理论分析相结合的方法,从传统单一的山洪洪水灾害研究扩展为全类型山洪灾害(山洪洪水灾害、山洪水沙灾害、山洪泥石流灾害)研究,开展全类型山洪引发的冲毁-淤埋-淹没等复合致灾研究,系统探究我国重灾省区重大山洪灾害事件的强降水时空演变规律,剖析极端降雨与强人类活动复合作用下多类型山洪形成及其演进致灾范围、规模特征,揭示气象水文溪河响应与强人类活动影响的不同类型山洪灾害致灾成因,建立气象水文水沙动力过程模拟方法,辨识山丘区流域全类型山洪冲毁-淤埋-淹没风险,提出不同类型山洪灾害易发区识别方法,构建山洪洪水灾害、山洪水沙灾害及山洪泥石流灾害分区分级多指标预警防御方法。该研究有利于提升我国山洪灾害理论技术研究水平,并进一步完善我国山洪灾害防治对策。     

中都河流域“8·16”山洪致灾机理分析

我国西南地区地形地貌条件复杂,极端暴雨山洪灾害频发,显著制约地区社会经济发展。为科学认识暴雨山洪形成过程,揭示受灾地区致灾机制,构建符合区域特征的山洪灾害预警体系,以四川省屏山县中都河流域“8.16”山洪灾害为例,结合实地调查及基础资料,从地区降雨特性、洪水陡涨过程及人类活动三方面入手,系统分析了此次暴雨山洪的灾变响应过程,以及采用水位流量反推法和洪水上涨率判定法计算山洪灾害预警指标阈值。结果表明：此次山洪灾害成因主要在于上游马边县地区短时强降雨导致下游屏山县中都镇河水陡涨,极大缩短了沿河居民转移时间;当地居民围滩造地侵占河道,减少了行洪面积,属于典型的地区强降雨与人类活动综合影响下的突发性暴雨山洪灾害;对比上述两种预警方法的结果,发现水位流量反推法预警精度稍差且多次出现漏警,洪水上涨率法预警期显著延长,预警效果更为可靠。因此,建议中都河流域山洪灾害防御采用洪水上涨率法和传统预警相结合,以流域划分模式构建马边屏山两县行政联合的山洪预警体系,可为该区域乃至其他类似山洪灾害频发地区的防治提供科学依据。     

基于时效差的山洪预警评定方法

水文模型在山洪预警中得到了广泛应用,但由于传统的模型评定指标着重于从数理统计上判断模拟预报的精度,认为真值两侧的误差影响相同,易造成山洪虚警、漏警同概率出现.山洪灾害防治以人民生命安全为首要问题,山洪漏警带来的人员伤亡比虚警导致的经济损失更值得关注.因此,\"优先减少漏警\"应为山洪模拟的重要原则.在综合考虑立即转移预警时...     

中都河流域“8·16”山洪致灾机理分析

中国西南地区地形地貌条件复杂,极端暴雨山洪灾害频发,显著制约地区社会经济发展。为科学认识暴雨山洪形成过程,揭示受灾地区致灾机制,构建符合区域特征的山洪灾害预警体系,以四川省屏山县中都河流域“8·16”山洪灾害为例,结合实地调查及基础资料,从地区降雨特性、洪水陡涨过程及人类活动3方面入手,系统分析了此次暴雨山洪的灾变响应过程,以及采用水位流量反推法和洪水水位陡涨率判定法计算山洪灾害预警指标阈值。结果表明：此次山洪灾害成因主要在于上游马边县地区短时强降雨导致下游屏山县中都镇河水陡涨,极大缩短了沿河居民转移时间;当地居民围滩造地侵占河道,减少了行洪面积,属于典型的地区强降雨与人类活动综合影响下的突发性暴雨山洪灾害;对比两种预警方法的结果,发现水位流量反推法预警精度稍差且多次出现漏警,洪水水位陡涨率法预警期显著延长,预警效果更为可靠。因此,建议中都河流域山洪灾害防御采用洪水水位陡涨率法和传统预警相结合,以流域划分模式构建马边屏山两县行政联合的山洪预警体系,可为该区域乃至其他类似山洪灾害频发地区的防治提供科学依据。     

析供电企业资金全过程监控预警--以六安供电公司为例

资金管理是现代财务管理的重要组成部分,随着财务集约化和财务信息化的逐步推进,公司资金管理工作也面临新的挑战,如资金安全管理需进一步加强,资金管理模式需不断创新等。六安供电公司从资金安全管理的角度,对资金进行全过程监控预警,从现金流量进行源头预警,采用银行账户预警、票据管理预警、电子支付库预警、资金支付流程预警等方法形成对资金的实时预警监控,同时结合自查和上级检查进行跟踪预警,通过各项绩效考核指标对资金进行优化预警。在实际应用中,六安供电公司资金使用效益得到提升,有效防范了企业的资金风险。     

Application of remote monitoring technology in landslides in the Luoshan mining area

With the scale extending of mining, the landslide disaster in the earth's surface will become more and more serious, and these landslide disasters are being threatened to the sustainable safe mining of the underground mine and the open-pit mine. Based on the theory that sliding force is greater than the shear resistance (resisting force) at the potential slip surface is the necessary and sufficient condition to occur the landslide as the sliding criterion, the principle and method for sliding force remote monitoring is presented, and the functional relationship between the human mechanical quantity and the natural sliding force is derived, hereby, the natural sliding force can be calculated according to the human mechanical quantity. Based on above principle and method, a new system of landslide remote monitoring is designed and 53 systems are installed on the landslide body in the Luoshan mining area, which make up the landslide remote monitoring network. According to the results of field test around 8 months, monitoring curves between sliding force and time are obtained, which can describe and forecast the develop trend of landslide. According to above analysis, the results show that this system has some following advantages: (1) real-time monitoring; (2) remote intelligent transmission; (3) landslides early warning.