基于中国山洪水文模型的山洪灾害预警指标实时动态分析

山洪灾害具有突发性强、成灾快、破坏力大、人员伤亡多等特点,被公认为是世界上危害最大的自然灾害之一。为提高山洪灾害预报预警精度,综合考虑小流域暴雨洪水特征、前期降雨、上游产汇流过程以及土壤湿度动态变化等因素的影响,基于中国山洪水文模型(CNFF)模型分析法和设计暴雨洪水实时反算法,提出了基于中国山洪水文模型的小流域防灾对象预警指标实时动态分析方法,分析了防灾对象不同土湿和典型预警时段长的临界雨量动态变化过程。以江西省东河流域为例,评估了动态预警指标的精度。研究表明：(1)中国山洪水文模型在研究区具有较好的适用性,率定期和验证期的平均径流深相对误差和洪峰流量相对误差均在15%以内,平均峰现时间误差在1.5 h以内,平均Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.76和0.8,场次雨洪模拟合格率在90%以上。(2)以东河流域南泊村典型灾害事件为例评估了动态预警指标应用效果,基于动态雨量预警指标的实时动态分析结果相比原山洪灾害调查评价中静态预警指标结果提前1~2 h预警,有效延长了预警预见期。研究成果可为小流域山洪灾害预警提供理论支撑和技术支持。     

基于HEC-HMS模型的山洪灾害临界雨量研究

针对山丘区小流域水文过程复杂,导致山洪灾害预警预报空报漏报率过高的问题,为提升山洪灾害预警精度,将GIS技术与水文模型紧密结合,构建流域数字水系及HEC-HMS模型,确定精准化降雨径流关系,并用于山洪灾害临界雨量确定。应用于裴河小流域的结果表明:HEC-HMS模型模拟的洪峰流量及洪水总量误差均在5%以内,可有效提高洪水模拟精度,为山洪灾害预警预报提供精确的降雨径流关系;同时HEC-HMS模型短历时预警精度高于IUH模型,长历时预警偏于安全,结果合理性较好,符合山丘区易发生短历时大暴雨的成灾特性,可有效提高山洪灾害预警预报精度。     

HEC-HMS水文模型在辽宁省细河流域的应用研究

基于HEC-HMS模型及地理信息系统平台,对辽宁省细河流域分辨率为90 m×90 m的数字高程数据进行预处理和基本计算,提取研究区水网并划分子流域,收集流域范围内土地利用及土壤类型信息,生成水文模拟基本计算单元。构建两套洪水演算方案对洪水过程进行模拟,方案1采用初损后损法、Snyder单位线法、退水曲线法和马斯京根法;方案2选用SCS曲线法、SCS单位线法、退水曲线法、马斯京根法,并根据实测数据对两种方案结果进行对比验证,以期提高细河流域山洪预报工作准确度。结果显示:方案1模拟结果更适用于细河流域实际的山洪预报工作,洪峰流量和径流深合格率分别为91.67%、100%,确定性系数均值0.79;方案2洪峰流量误差为91.67%,径流深误差合格率为83.33%,峰现时差在两场洪水预测中出现较大偏差,平均确定性系数为0.75;方案1中超渗产流计算方法在细河流域更加适用,模拟误差相对较小;两种方案在短时间强降水洪水汇流计算结果上更加精准。该研究成果可为山区小流域洪水灾害非工程设施建设及产汇流模拟提供一定理论依据和方法支撑。     

拜城县小流域山洪灾害典型洪水分析

拜城县是阿克苏地区暴雨山洪频发区,为提高山洪灾害预警精度,需对小流域进行典型洪水分析。通过分析拜城县基本概况,对其山洪灾害防治现状及山洪灾害成因进行探讨,以亚吐尔乡牧场、黑英山乡尤勒衮亚村1~4组以及老虎台乡托普鲁克6村2小队为例,分别采用洪峰流量模比系数地区综合频率曲线法、地区综合经验公式法对三地小流域山洪灾害典型设计洪水进行分析。通过比较,提出地区洪峰流量模比系数综合频率曲线法算出来的小流域典型洪水,符合拜城县山洪灾害防御要求,可供当地山洪灾害防治工作进行参考。     

分流量区间BMA方法在小流域暴雨山洪模拟中的应用——以官山小流域为例

小流域山洪灾害具有成灾时间短、突发性强、危害性大、频次多等特点,严重威胁着区域内社会经济发展和人民群众生命财产安全。受当前山区雨洪资料少、产汇流机理不够完善所限,小流域的暴雨洪水模拟存在着可靠性差、精度低的问题。以我国中部秦巴山区山洪灾害典型流域官山小流域为研究对象,搜集了近期代表性较好的10场洪水,以TOPMODEL、TUWMODEL和新安江模型结果为基础,基于分流量区间BMA方法计算模型权重,提出适用于小流域的水文集合预报模型。结果显示,相比单一水文模型,分流量区间BMA方法模拟的洪峰流量、洪量和峰现时间指标的合格率可分别提高4.5%、39.7%和48.9%,为官山小流域洪水模拟提供了一种有效的模拟手段。研究成果对提高山区小流域洪水预报精度具有一定的理论意义和实践价值。     

HEC-HMS模型在恭城河流域的应用研究

以恭城河流域为应用实例,介绍了HEC-HMS模型在恭城河流域的构建方法和过程。分别构建两种HEC-HMS水文模型方案对恭城河山洪过程进行模拟并对比两种方案的模拟精度,结果表明HEC-HMS水文模型可应用于恭城河流域山洪预报;并且以初损后损法为产流模块、Snyder单位线法为直接径流模块、退水曲线法为基流计算模块、马斯京根法为河道汇流计算模块的方案在径流深精度、洪峰流量精度、峰现时差和确定性系数上均略优于以SCS曲线法为产流计算模块、SCS单位线法为直接径流计算模块、退水曲线法为基流计算模块、马斯京根法为河道汇流计算模块的组合方案。     

基于HEC-HMS水文模型的流域洪水临界雨量模拟分析

为提高大清河流域拒马河水系紫荆关流域山洪模拟及预报的准确性,推求紫荆关流域临界雨量,以期为流域山洪预报预警提供参考。基于紫荆关流域实测场次暴雨洪水数据及流域下垫面资料,构建了紫荆关流域HEC-HMS水文模型,以不同缩放比例的典型降雨过程为输入,通过大量模型运行计算,推算了流域不同土壤湿度条件下的临界雨量。研究结果表明,构建的流域HEC-HMS模型率定期及验证期的模拟洪峰及洪量的相对误差均在20%以内,能够满足精度要求,HEC-HMS模型可用于紫荆关流域洪水模拟与洪水预警。流域前期土壤湿度条件为影响临界雨量的一个重要因素,不同流域前期土壤湿度条件下,临界雨量也各有不同。研究成果对完善流域山洪灾害预警预报计算方法具有重要的指导意义。     

基于HEC-HMS的资料匮乏山区洪水模拟研究

以白花河小流域为例,探讨缺资料地区HEC-HMS模型的适用效果。通过流域DEM等下垫面数据获取流域信息,采用SCS-CN曲线法、SCS单位线法、指数衰退法、马斯京根演算法进行流域产汇流计算及河道洪水演算,构建了HEC-HMS降雨径流模型,结合广东省综合单位线法与推理公式法的结果对模型参数进行率定。结果表明,设计洪水计算结果的误差均小于20%且平均相对误差均小于10%;实测洪水模拟的洪峰流量相对误差小于10%,Nash系数为0.90。HEC-HMS模型进行径流模拟效果较好,可适用于研究区山洪预报。     

山洪灾害监测预报预警云平台及应用

以延长山洪预警预见期、提高预警精度为目标,综合应用并行云计算、大数据、人工智能和移动互联网技术,设计开发了省级山洪灾害预报预警云平台.省级云平台集成了流域分布式水文模型和实测降雨、预报降雨信息,实时驱动流域内各河段山洪水文模拟,实现基于小流域的洪水预报和基于流量指标的山洪灾害预警.结合山洪灾害气象预警和基于雨量/水位监...     

中国山洪灾害防御关键技术

结合我国山洪灾害防治所面临的自然社会双重胁迫因素和存在的关键技术问题,在总结中国水利水电科学研究院建院以来围绕小流域暴雨洪水规律、分析计算方法、防洪减灾监测预警技术等方面所完成的创新成果基础上,阐述我国山洪灾害防治的总体思路、理论技术体系和防御模式。重点论述小流域下垫面特征及产汇流特性、缺资料地区小流域暴雨洪水规律、新一代缺资料小流域产汇流模型及分布式水文模型、预警指标体系和风险评价理论、小流域山洪灾害动态预报预警技术、全国山洪灾害小流域预报预警系统建设等方面的技术突破和取得的创新性成果。     

小尺度山洪灾害区下垫面特征分析——以官山河流域为例韩

为响应国家加强小区域山洪灾害建设和防范预警要求,给小尺度山洪灾害区域建设和预警提供基础数据支撑,以官山河流域为例,采用地学统计、植被指数计算、面向对象与人机交互解译、空间叠加分析、野外调查等方法,获取流域地形、坡度、植被覆盖度、土地利用类型等下垫面特征,分析潜在受灾村落和人口。结果表明:官山河流域地势中间低、边缘高,最低点为流域出水口,平均历史受灾海拔、坡度分别为415 m和21°;平均植被覆盖度为71%,主要土地利用类型为林(草)地,历史受灾主要在低植被的沿河、沟、道路周边;居民房屋为山洪灾害重点承灾体,占总面积的1%,裸地、坡耕地占总面积的2%;潜在受灾房屋主要集中在官山河、袁家河、吕家河、西河两侧地势低的位置,受灾总人口为8 106人,2 023户。官山河流域出口处的弯曲、窄河段、上下游卡口区条件,不利于快速泄洪,易引发山洪灾害。在强降雨下,裸地、低植被陡坡地易产生山洪,沿河、道路周边低植被覆盖的村落易遭受山洪灾害。官山河流域共有12个村存在潜在受灾威胁,需做好山洪灾害预警和防范建设;五龙庄、大河湾、赵家坪、吕家河、马蹄山、西河、官亭村是山洪灾害防御建设的重点。     

福建省山洪灾害风险识别与定量分析

受极端天气、复杂下垫面和人类活动多重因素影响,山洪灾害在我国频发高发,且预测预报难度较大。本文基于全国山洪灾害调查评价成果,着眼于15-20 km~2的小流域,从降雨、下垫面、社会经济、现状防洪能力、涉水工程及监测预警设施配置率6个方面,提取了54个备选指标,运用主成分分析法进行降维处理,筛选了10个核心且独立的指标,构建了风险评估指标体系,建立了风险立方体模型,并运用福建省2306场历史山洪场次数据进行了模型验证。结果表明,基于小流域的山洪灾害风险识别可有效反映灾害对降雨和下垫面的响应关系;沿海台风暴雨高发区和内陆山区短时强降雨高值区是山洪灾害高风险区,涉及小流域1151个,面积近2万km~2,人口608万。     

考虑大孔隙下渗的HBV模型及其在山洪预报中的应用

小流域山洪预报一直是水文学研究的热点和难点问题之一。考虑到土壤大孔隙在径流形成过程中的重要作用,采用变动面积法为HBV模型增添大孔隙模块,并以黄泥庄小流域为研究区,使用改进后的HBV模型模拟分析了2010-2015年间6次洪水事件。结果表明:改进后的HBV模型在黄泥庄流域洪水模拟中模拟效果较好,预报精度均在乙级以上,可用于模拟类似小流域短历时高强度的洪水,从而为淮河流域上游山区的防汛决策提供重要参考。     

基于一二维水动力模型的山丘区小流域洪水模拟与淹没分析

我国东南沿海山丘区小流域降水充沛,山洪灾害频发.为科学指导山丘区小流域防洪减灾,以浙江省松阴溪流域遂昌县城为研究区域,构建一二维耦合水动力模型,通过"20140820"、"19930624"两场历史洪水对模型参数率定验证,模拟不同重现期设计洪水情景下的洪水淹没过程,为山丘区小流域防洪决策提出合理建议.     

时空变源混合产流模型及其在小流域洪水模拟中的应用——以四川省、甘肃省的4个小流域为例

近年来山洪灾害造成的人员伤亡和财产损失不断增加,基于GIS和遥感数据的水文模型为山洪预报提供了新的思路。利用DEM和遥感数据提取小流域基础属性并划分地貌水文响应单元,利用垂向混合产流计算产流量,采用包气带非饱和土壤计算下渗,建立垂向上的时空变源混合产流模型。利用时空变源混合产流模型,模拟四川省和甘肃省4个流域多场次洪水过程,通过SCE算法进行参数率定和产流分析。结果表明:模型模拟与实测数据基本吻合,纳什效率系数均超过0.8;四川和甘肃两省小流域受到下垫面信息影响,主导产流成分不同。模型能够提供较为精确的山丘区流域洪水预报。     

梅江流域“2015•5”暴雨洪水调查分析

2015年5月中旬,梅江中下游发生了稀遇暴雨洪水,造成了较大的洪涝灾害。灾后暴雨洪水的调查分析表明,本次洪水梅江控制水文站洪水频率约50年一遇,琴江中游庙子潭水文站出现约300年一遇的特大暴雨洪水。本文根据这次暴雨洪水调查情况,对“2015·5”暴雨洪水特性进行了分析,以便为该流域防汛减灾、洪水预测预报等提供依据。     

岷江上游汶川地震重灾区山洪灾害危险分区研究

以岷江上游汶川地震重灾区为靶区,在剖析山洪灾害特征及驱动因子的基础上,开展山洪灾害危险性分区研究。得出研究区山洪灾害具有如下特征:①受暴雨控制,主要分布在龙门山暴雨区,具带状、群发特征;②受地震发震断层的控制,在主断层范围内集中、连片分布;③呈串联或并联特征;④震后崩塌、滑坡淤堵河道,山洪灾害发生的临界雨量降低,导致山洪灾害规模扩大、频率增加,危害加剧。根据主控驱动因子即暴雨驱动因子(年最大1 h暴雨均值)和地震驱动因子(距发震断层距离),将研究区山洪灾害分为3个等级:高度危险区、中度危险区和低度危险区。研究成果可为岷江上游流域山洪灾害的监测预警、综合防治、减少山洪灾害损失等提供依据。     

HEC-HMS模型在缺资料地区山洪预报的应用研究

以桃河阳泉小流域为例,探索了HEC-HMS模型在缺资料地区山洪预报的应用可行性。产流模块采用Green-Ampt模型、坡面汇流模块采用SCS单位线、河道汇流模块采用运动波,通过流域DEM、土壤、土地利用等下垫面信息获取了主要参数,构建了山洪预报模型。在1970—2015年的流量系列中筛选出14场典型洪水场次,对模型进行了验证。结果表明,验证期洪峰流量相对误差均小于10%,平均纳什效率为0.88,对于起涨和退水速度快的单峰型洪水,模拟效果较好,通过下垫面信息获取的模型参数准确有效,达到了山洪预报的技术要求。     

海南省五指山市山洪灾害分析评价

基于工作底图、基础数据和山洪灾害调查数据等资料,对五指山市进行了山洪灾害分析评价,并以通什水上游的军民村(TS06)小流域作为实例介绍山洪灾害分析评价流程,主要评价内容为小流域暴雨洪水计算、现状防洪能力分析和危险区划分、预警指标分析,最后,针对五指山市山洪灾害防治提出了建议。