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...     

山洪灾害雨量预警指标分析方法评述与展望

山洪灾害预警指标是山洪灾害预报预警的核心,我国现阶段主要采用经验法和水位流量反推法确定雨量预警指标,并逐步推广应用复合预警指标法和动态临界雨量法。在系统阐述国内外常用雨量预警指标分析方法及其特点基础上,针对山洪灾害预警指标分析中需考虑的降雨时空分布变化、高含砂水流、泥石流及其他不确定因素影响问题,提出今后雨量预警指标研究方向。     

基于山洪灾害调查成果的雨量预警指标分析方法

小流域洪水预警预报是山洪灾害防治非工程措施建设中的重要组成部分,山洪灾害成灾快,雨量、水位预警提前量不足,如何准确地对小流域进行洪水预报预警,一直是水文水利行业一个急需解决的问题。介绍一种基于山洪灾害调查成果的雨量预警指标~([1])分析方法,该方法以山洪灾害调查成果为基础数据,由成灾水位反推流量,再由流量反推出降雨预警指标;并引入泰森多边形~([2])法计算小流域面雨量,依据雨量预警指标和面雨量计算方法,生成山洪预警的临界雨量~([3-4])信息。     

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MIKE11的山洪沟雨量预警指标分析

山洪灾害由于突发性强,破坏力大,目前已成为灾害防治中的突出问题。山洪预警指标的建立是山洪灾害预警的基础,是预警监测的重要依据。以延庆区花盆沟为例,基于实地调查及勘测数据确定控制断面和临界水位,采用曼宁公式计算临界流量,构建MIKE11与UHM耦合模型,模拟建立降雨-径流关系,进而推求不同土壤含水量、不同降雨历时的临界雨量作为雨量预警指标,为山洪沟预警指标的计算与研究区域沿河村落防洪提供了参考。     

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。     

复合预警指标在山洪灾害预警中的应用分析

预警指标是山洪灾害预警的依据,准确、有效的预警指标是山洪灾害预警的必然要求。在总结国内外预警指标确定方法的基础上,综合考虑前期影响雨量、场次累计雨量和雨强,提出了复合预警指标法,阐述了确定复合预警指标的原理及方法,并以山西省北张店小流域为例对复合预警指标进行分析计算。结果表明:考虑多个降雨特征值的复合预警指标能够较为准确地反映引发山洪灾害的降雨条件。复合预警指标是由雨强、前期影响雨量和场次累计雨量计算得到的,其计算方法简便、所需资料少、预警过程简单,适合在我国大部分地区山洪灾害预警中推广应用。     

山洪灾害雨量预警分析——以乐山市犍为县敖家镇为例

四川省山洪灾害防治工作正在火热进行中,山洪防治预警指标确定结果对洪灾防御至关重要,针对降雨量的控制性指标是山洪灾害气象预报预警与制定综合防治方案的关键依据问题。基于山洪防治区的基本情况,对防灾对象采用模型分析法对不同时段雨量进行试算,得到山洪发生雨量的上包线,再结合降雨预报信息,实现山洪动态预警,并且确定了准备转移和立即转移的预警指标,对全省的防洪减灾工作具有十分重要的现实意义。     

山洪灾害动态预警指标分析技术框架

山洪灾害预警指标分析是开展山洪灾害预报预警工作的重要依据。结合山洪灾害风险预警和实时动态预警需求,提出了不同阶段动态预警指标分析的内容要求和关键技术方法,在山洪灾害调查评价等工作基础上,对应预报降雨、实时监测降雨和水位等信息源,考虑土壤含水量对产汇流的影响,分析确定不同前期降雨或土壤含水量状态下的动态预警指标,为我国山洪灾害多阶段动态预警体系构建提供参考。     

考虑成灾数据集合信息的山洪预警与降雨预报耦合修订方法研究

文章提出了一种新的基于水文模型的动态临界雨量山洪预警方法,并将其与降雨预报信息进行耦合,对预警方法进行修订。首先对山洪成灾的影响因素进行了分析,确定了前期影响雨量、累计雨量、降雨强度以及降雨分布等几个重要的影响因素;然后利用辽宁中部流域东陵站实测场次洪水建立了各影响因素与临界雨量之间的数据集合关系,并将之运用到流域的山洪预警中,对预警指标进行复核和检验。结果表明,该预警方法预警准确率较高,效果良好,可为山洪预警提供一种新的预警指标确定方法。     

基于降雨径流关系曲线插值法的山洪临界雨量计算

临界雨量是开展山洪灾害预警业务,制定综合防治规划方案的关键性指标。在分析国内外山洪灾害临界雨量计算方法的基础上,结合全国山洪灾害调查评价工作,研究提出了利用降雨径流关系曲线插值法计算山洪临界雨量,并应用于湖北省张家河小流域。该方法在考虑前期影响雨量的情况下,根据一定时段内降雨与所形成洪水洪峰流量相关关系曲线,将预警水位对应的流量在曲线上内插,得到相应的临界雨量值。方法兼顾了基于数据驱动的统计归纳法和基于灾害发生物理机制的水文水力学法的要求和优点,具有较强的适用性和通用性。     

降雨量空间分布对山洪临界雨量的影响

山洪临界雨量是山洪灾害预报预警的重要基础,受降雨、土壤含水量以及下垫面的影响,其中降雨量空间分布是重要的影响因素之一。以湖北省崇阳县高堤河流域为例,采用HEC-HMS分布式水文模型计算设计洪水,试算法计算临界雨量,提出了降雨量空间分布系数,分析了降雨量空间分布系数与临界雨量的关系,探讨了降雨空间分布对临界雨量的影响。结果表明:当降雨从上游到下游逐渐减少时,达到相同成灾流量对应的临界雨量最大,暴雨中心在下游时临界雨量最小,说明降雨量空间分布对临界雨量影响显著。由分析可知,在山洪灾害预警实践中应根据实际的降雨空间分布对预警指标适当修正,对山洪进行动态雨量预警。     

考虑雨强时间分配的山洪灾害临界雨量的计算

临界雨量的确定是山洪灾害预警系统的关键。由于没有考虑或没有正确考虑降雨强度的时间分配,因此现有方法计算出的临界雨量普遍偏大,致使山洪灾害预警时漏报率很高。本文提出了一种考虑降雨强度时间分配的临界雨量计算方法,以裴河为例,分别计算了降雨强度均匀、线性递增和线性递减3种时间分配模式下的临界雨量,结果表明最适用的降雨强度时间分配模式为线性递增。裴河流域8场洪水的应用结果显示,利用该方法得到的临界雨量,山洪灾害预警的成功率和漏报率均为50%,而利用原假定雨强均匀分配方法得到的临界雨量,山洪灾害预警的成功率和漏报率分别为12%和88%,表明该方法可以显著提高山洪灾害预警的成功率,降低漏报率。     

兴城市山洪灾害预警指标分析

山洪灾害预警指标包括雨量预警指标与水位预警指标两类,兴城市山洪灾害重点防治区域大都为小流域无资料地区,主要采用雨量预警指标。文中首先根据小流域集雨面积大小、降雨强度、流域形状等因素对预警时段进行确定,然后通过水位流量反推法计算临界雨量,最后做出合理性分析。     

无资料地区小流域临界雨量指标确定研究

在对比分析临界雨量预警指标常用计算方法优缺点的基础上,针对小流域无资料地区,提出以水文水力学为基础,基于24 h设计暴雨的水位流量反推法和基于有效降雨的降雨径流关系曲线插值法综合确定临界雨量预警指标浮动区间的方法,并提出预警时段临界指标系数概念,直观地反映各预警时段山洪灾害的易发程度,为山洪灾害防治工作提供指导依据。经肃州区西沟村5组实例验证表明,研究方法合理可靠,为无资料地区小流域的临界雨量预警指标计算提供了一种新思路。     

综合动态阈值在山洪灾害预警指标复核中的应用

目前山区小流域山洪灾害临界雨量计算受到诸多因素影响,受现实条件制约,山丘区小流域缺乏精准的实测资料,无法用实测值直接验证预警指标合理性。本文以广东省某山区小流域为对象,依据《山洪灾害预警指标检验复核技术要求(试行)》中推荐的技术方法,结合新发洪水降雨资料对调查评价中的雨量预警指标进行检验复核,并采用新安江模型和SCS模型构建综合动态阈值,对复核的雨量预警指标进行验证。     

宕昌县临界雨量分析计算

临界雨量是山洪灾害防治的重要指标。根据宕昌县地形地貌、河流水文划分出临界雨量典型区域,依据宕昌县山洪灾害历史记录及境内雨量站降水资料,采用灾害与降雨频率分析法,分析计算出宕昌县不同区域山洪灾害所对应的临界雨量,为当地山洪灾害气象预警、预报提供依据。     

降雨时程分布对山洪灾害预警影响初步研究

由降雨时间分布的不均匀性带来的流域产流峰值的变化较大,在同一个流域,成灾流量及其它条件相同,但降雨过程不同,所需要的临界降雨量是不同的。因此,山洪灾害预警实践中,通常会因为实际的降雨过程与拟定山洪灾害预警指标所依据的雨型不一致而导致预警不准确。以云南省云县爱华镇田心村下轻木林和涌宝镇涌宝村岔河两个典型小流域为研究对象,构建雨量时程分布不均匀程度计算模型,以介于[-1,1]的无量纲不均匀系数表示降雨的时程分布特性,分析降雨时程分布不均匀系数与临界雨量的相关关系。结果表明:不均匀系数介于-0.8~0.8之间的14种雨量分布模式所引起的临界雨量变化在6.3%~29.6%之间,降雨时程分布越不均匀,临界雨量越小,其中主雨峰偏后的更为明显,说明流域降雨时程分布对山洪灾害预警影响显著。因此在山洪灾害预警实践中应根据实际的降雨过程对预警指标适当修正。     

山洪灾害预警雨量指标讨论及在无资料地区的确定

为应对当前山洪灾害预警雨量指标定义多、实际应用时产生困惑的现象,分析梳理了现有定义,重新将预警雨量定义为规划预警雨量和应急预警雨量2类,并从产汇流机理出发,提出简单可行的无资料地区应急预警雨量指标的计算方法。计算结果比较发现,2类预警雨量指标的变化规律不同。在制定山洪灾害防灾措施时,需要根据服务目标(预警还是工程设计),确定应该采用的预警雨量指标类型,以实现山洪灾害的合理防控。     

基于雨量水位一体杆的山洪灾害监测预警方法

由于导致山洪灾害的因素具有动态属性,导致对山洪灾害的预警准确度难以得到保障。为此,文章提出基于雨量水位一体杆的山洪灾害监测预警方法研究。设计了针对性的雨量水位一体杆装置,实现对山洪灾害诱因因素对应参数的精准、全面监测,在山洪灾害预警阶段,根据水量平衡和蓄泄关系曲线,对流域蓄水量和出流流量进行分析计算,确定不同山洪灾害诱因因素下的山洪流量数据。在测试结果中,设计方法对于山洪灾害监测预警结果与实际情况之间的误差始终稳定在0.30 mm以内。