山洪灾害测雨雷达25问

2023年9月,水利部印发《关于开展雨水情监测预报“三道防线”先行先试的通知》,掀开了水利测雨雷达规模化建设的序幕。水利测雨雷达可以5 min为频次、75 m为网格,在半径60 km范围内直接输出高精度网格降雨量,在山洪灾害监测预警领域具有重要的应用价值。然而对于各地水旱灾害防御部门,测雨雷达属于“新生事物”,建设和应用经验不足,并且需要跨越由雷达信号处理到气象再到水文（防汛）等3个截然不同的领域（学科）并掌握相关知识,难度很大。为了推动水利测雨雷达建设和山洪灾害监测预警应用,我们综合国内外有关经验,试图以问答的形式讲原理、讲概念,使将来的建设单位能够快速掌握相关知识,为山洪灾害测雨雷达建设和应用提供有关参考借鉴。     

基于子域积分的初流量法改进

为提高节点初流量的计算精度,引入子域积分法进行改进。根据自由面与单元的相交情况将单元划分为若干个子域,然后在每个子域布置数值积分点,这就避免了单元内节点初流量被忽略或多计入,也不会出现因自由面在积分点附近的微小移动而引起的节点初流量突变,实现了对单元节点初流量更准确的计算。数值算例表明,改进后的初流量法稳定性、收敛性良好。     

堤基管涌侵蚀破坏过程的无单元法模拟

针对堤基管涌侵蚀破坏过程的复杂渗流场模拟问题,采用无单元Galerkin法数值模拟研究管涌动态发展过程及机理,介绍了管涌区域破坏的判别方法、管涌尖端附近节点加密方法等,并结合砂槽模型试验和有限元模拟结果对无单元法的计算结果进行了验证与分析。结果表明,采用无单元法计算得到的管涌渗流场和有限元计算结果基本吻合,且管涌发展过程和模型试验结论较为一致;获得了管涌侵蚀破坏过程中管涌通道尖端水平渗透比降的变化规律,弥补了砂槽模型试验的不足。     

机载与地面激光雷达联测大比例尺成图技术研究

较系统地总结了激光雷达测量技术的优势及应用现状,同时提出了机载激光雷达测量技术与地面激光雷达测量技术联合量测的技术体系与实现思路,最后简单介绍了机载与地面激光雷达测量技术联测的工程应用优势及总结。     

黑龙江干流同抚大堤八岔段溃堤情况及原因分析

2013年8月23日,黑龙江干流同抚大堤八岔段溃决,导致下游约100万亩耕地被淹,损失严重。通过现场调研,对八岔乡段堤防溃口过程、水位、溃口宽度、淹没范围、溃口堤防断面等资料进行收集,初步分析得出发生超历史洪水、堤身及堤基土质差且存在薄弱环节、堤身表面受涌浪和雨水直接冲刷、决口处所处位置是同江大堤八岔段堤防溃口的主要原因。     

中小流域时空变源混合产流模型及参数区域化方法研究

针对山丘区中小流域洪水预报面临的产流机制混合多变和模型参数难以获取的问题,提出了适用于缺资料地区的中小流域时空变源混合产流模型和基于机器学习CART的参数区域化方法.在小流域地貌水文响应单元划分基础上,利用GARTO非饱和下渗计算模型,从超渗/蓄满机制的平面混合、垂向混合和时段混合三个方面构建时空变源混合产流模型,并采...     

深埋地下管道及地下洞室群三维渗流场的 有限元精细模拟

利用自主研发的三维渗流分析软件GWSS计算了敦化抽水蓄能水电站工程区的渗流场分布特征及地下厂房系统、引水管道排水系统的排水效果。计算结果表明：（1）在现有设计方案下,地下厂房和压力管道中水平段的排水系统和排水洞作用明显,防渗排水设计满足设计要求;（2）下水平段的压力管道承受外水压力较大,建议对引水系统的下水平段的排水洞增设排水孔。     

基于临界雨量推求复合预警指标的方法及应用

基于全国山洪灾害调查评价获取的山洪灾害防治断面临界雨量数据,依据流域产汇流原理充分考虑前期影响雨量Pa、临界雨量P和预警时段H对复合预警指标的不同影响,提出了由临界雨量推求复合预警指标的公式,并以江西婺源县为例说明了该公式的可行性及其应用过程,提出了一套完整的山洪灾害预警方案。结果表明:婺源县复合预警指标值的平均极差为5.4,平均变差系数为0.029,由临界雨量推求复合预警指标可行。将降雨开始时的前期影响雨量、实测或预报的雨量及其时段长代入公式得实时复合预警指标值,再与断面复合预警指标阈值比较,达到或超过预警阈值即发布山洪预警,否则根据后续降雨情况重新判断是否预警。该方法充分利用事发之前的已有信息,能计算任意时段预警值,可为山洪灾害预警提供一种新的有效方法。     

基于归一化水体指数及其阈值自适应算法的水体遥感反演效果分析

归一化水体指数（NDWI）是水体遥感反演的一种重要指标，其阈值及修正直接影响反演结果的精度。基于Landsat-8与GF-1光学多光谱影像，使用归一化水体指数法阈值0（TH₀）、最大类间方差法（OTSU）自适应阈值（TH_otsu）与均值漂移聚类算法（Mean-Shift）自适应阈值（TH_MS）分别对典型正常水体、云雾覆盖水体、富营养化水体、高含泥沙水体进行水体遥感提取与效果分析，结果表明：正常水体以TH₀为阈值提取精度最高，THMS提取精度次之，TH_otsu提取精度最差；而云雾覆盖水体、富营养化水体以及含泥沙水体使用THMS提取精度最高，尤其少量云雾覆盖下的水体，TH_MS具有更明显的优势，TH₀提取精度次之，TH_otsu提取精度最差；对于不同的阈值，Land?sat-8比GF-1总体表现出更高的水体提取精度。Mean-Shift算法应用于NDWI阈值修正与水体遥感反演具有快速、水质适应性强、效果稳定的优势，对尤其是复杂条件下的水体信息遥感反演具有较好的提取效果。     

地面三维激光扫描技术在山洪灾害调查评价中的应用

利用地面三维激光扫描技术快速、远距离获取人员无法到达的复杂山丘区的高分辨率、高精度的点云数据的优势,提出了将地面三维激光扫描技术应用于山洪灾害调查评价工作的技术路线和解决方案。以云南轿子山小流域的山洪灾害调查评价应用为例,详细论述了地面激光扫描技术快速高效获取小流域及沿河村落的激光点云数据、基于多尺度维度特征的激光点云数据分类、断面数据获取、高精度DEM制作以及地形图制作等方法,编制了应用于山洪灾害现场调查的专用激光点云数据处理软件。案例应用表明,地面三维激光扫描技术获取数据速度快、精度高,为无资料地区山洪灾害分析评价提供了高精度数据支撑,能够满足山洪灾害调查评价的工作要求,该技术在即将开展的全国山洪灾害调查评价工作中将发挥巨大作用,具有较大的应用前景。