基于降雨时空不确定性的山洪灾害三级预警模式

为提高山洪灾害预警精度,以栾川流域为例,根据基尼系数和峰值雨强位置系数,概化包括偏前均匀型、偏后集中型等9种特征雨型,并通过总雨量重现期和峰值雨强条件概率,确定各种雨型的峰量关系,设置降雨重心从上游到下游偏移的5种降雨空间分布情景。在此基础上,探讨降雨时空分布不确定性对临界雨量的影响,建立临界雨量数据集,构建三级临界雨量预警模式,并通过4场雨洪资料对该预警模式进行检验。结果表明：当前期影响雨量为0.2W_m(W_m为流域最大蓄水量)、降雨重心在中游时,偏前均匀雨型比偏后均匀雨型24 h临界雨量大17.52%～23.87%,偏后均匀雨型和偏后集中雨型的临界雨量范围相差5.19%～6.53%;前期影响雨量为0.5W_m时,情景1(降雨重心在上游)对应的12 h临界雨量比情景5(降雨重心在下游)大31.61%～48.94%,流域降雨时空分布对山洪灾害预警影响显著。因此,所构建的考虑降雨时空不确定性的三级预警模式运行结果合理可靠,可为其他中小流域的山洪预警提供技术参考。     

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。     

基于降雨时空变化的山洪预警临界雨量

为提高山洪灾害预警精度,以彭坊小流域为例,基于概率分布等控制条件生成随机雨型,探究不同前期影响雨量下随机雨型对山洪预警临界雨量的影响,进一步分析降雨空间分布对山洪预警临界雨量的影响。结果表明：在雨峰位置偏后、雨峰峰值较大的雨型集下,临界雨量波动较大,有较高的不确定性;雨型对临界雨量的影响小于前期影响雨量对临界雨量的影响,在前期土壤较干燥时,雨峰位置系数较小,临界雨量值相对较大,雨型峰值倍比较大时,临界雨量值相对较小,更容易致灾;在降雨空间分布上,当降雨集中在下游时,临界雨量值最小,越容易达到警戒流量,但降雨空间分布对临界雨量的影响小于前期影响雨量的影响,且这种影响会随前期影响雨量的增加而不断减小。     

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。     

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。     

暴雨山洪设计临界雨量不确定性研究——以湖南省涔水南支流域为例

介绍了山洪预警临界雨量计算的基本思路与分析方法,基于《湖南省暴雨洪水查算手册》等资料,以湖南省涔水南支流域为例,充分考虑流域土壤含水量和暴雨雨型因素,运用水文模拟方法,对该流域3个预警地点暴雨引发山洪的设计临界雨量进行了分析计算,探讨设计了临界雨量与流域土壤含水量和暴雨雨型之间的响应关系。研究表明,流域土壤含水量和暴雨雨型对山洪设计临界雨量估算影响巨大,不同设计状态导致临界雨量阈值变化范围很大,不确定性非常明显,增大了山洪识别及预警发布决策的难度。获取流域适时降雨信息,滚动计算临界雨量,尽量避免和减少因流域土壤含水量和暴雨雨型导致的不确定性,是增强山洪预警可操作性、提高山洪预警准确性的重要方向。     

我国山洪灾害高易发降雨区分布研究

分析了降雨诱发山洪灾害的成因,研究了降雨诱发山洪灾害重要时段临界雨量的分布特征;针对降雨地域性差异大的特点,提出临界雨量系数作为降雨诱发山洪灾害区划的重要指标;在此基础上提出全国降雨诱发山洪灾害易发程度分布图。     

基于API水文模型的动态临界雨量山洪预警方法及应用研究

累计雨量、雨强及降雨空间分布是决定山洪灾害基本特征和影响范围的主要因素。本文在详细分析了山洪预警方法基本理论和API水文模型计算过程的基础上,揭示了在不同时间尺度作用下临界雨量与各影响因素的作用关系;然后对大凌河流域山洪预警的动态临界雨量利用该方法进行计算分析,并将计算结果与其他计算方法进行了对比分析。研究表明:基于API水文模型的动态临界雨量计算法表现出较高的可靠性和精确性,对于预测分析、山洪预警具有良好的适用性,可为其他相似流域山洪预警提供一定决策依据和理论支持。     

考虑降雨空间异质性的动态临界雨量预警指标推求

降雨空间分布的不均匀性对中小河流洪水预警的临界雨量有较大影响,而降雨的空间分布难以准确量化,成为制约洪水预警精度的重要难题。结合泰森多边形和等流时面,提出一种既能反映降雨空间分布不均匀程度,又能反映降雨中心位置的降雨空间异质性指数SHIP,进一步基于支持向量机的分类原理,将SHIP用于中小河流洪水动态临界雨量预警指标的推求。以汉江旬河上游为例,分析了降雨空间异质性对临界雨量及预警精度的影响。结果表明,降雨中心越靠近下游,临界雨量越小,若不考虑降雨空间分布的差异性,则可能会出现漏报的风险。由于间接考虑了流域的调蓄作用,引入SHIP推求的临界雨量指标可以显著提高洪水预警的精度。     

山溪洪水临界雨量基本概念剖析及方法分析

山洪灾害监测预警系统建设是我国当前山洪灾害防治非工程措施建设的重要的内容之一。我国的山洪灾害监测预警系统主要是依据实测雨量与临界雨量的对比而进行预警的。在临界雨量的分析和应用过程中,对临界雨量的认识和理解,还存在较大的分歧,从而导致临界雨量的分析计算及其应用尚存在一些误区。本文根据山溪洪水的特性和致灾机制,对山溪洪水临界雨量的基本概念进行剖析,并对山溪洪水临界雨量的分析计算和应用进行研究。     

基于水位/流量反推法的资料匮乏地区临界雨量研究

在易发山洪灾害而没有实测水文资料的地区,临界雨量的计算显得尤为困难。以宝鸡陇县地区陈家河小流域为研究对象,利用设计的当地暴雨过程,经过产流、汇流分析计算,得到预警对象处的洪水过程。在降雨径流同频率的假定下,并且考虑3个典型土壤含水量P_a=20 mm(干旱)、P_a=50 mm(一般)、P_a=80 mm(湿润),结合陈家河实测的沟道资料,运用水位/流量反推法综合得出流域预警对象的临界雨量和准备转移雨量,为陈家河小流域的灾害预警、人员转移提供技术支撑。     

山洪灾害评价方法研究

山洪灾害评价是实施山洪灾害防治的重要理论基础。以山西省兴县张家坪村为例进行山洪灾害评价方法研究。主要改进了山洪灾害评价的计算方法,其中河道纵横断面资料由实测而得,设计洪水分别采用流域模型法、推理公式法、经验公式法3种方法计算,并优选出流域模型法,采用洪峰流量反推临界雨量进行雨量预警。推算出的临界雨量与实际降雨量进行比较,证实了研究方法的合理性。研究成果对于无历史资料地区山洪灾害评价具有一定的指导意义。     

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。     

基于极端降水概率分布的山洪灾害预警指标估算模型研究

针对山洪灾害预警指标确定方法中产汇流机制复杂,多参数不确定性影响因素较大的问题,依据极端降水与山洪灾害内在响应联系,提出以GPD分布为基础耦合小流域内自然因素和人为因素,构建基于极端降水概率分布的山洪灾害预警指标估算模型。选取裴河小流域夏湾组为研究对象,采用时段特征雨量检验法和水位流量反推法与模型计算结果进行对比分析。结果表明:该模型简化预警指标确定过程,合理推求山洪灾害预警指标范围,削弱多参数不确定性影响,计算结果安全可靠,适用于山洪灾害预警预报。基于极端降水概率分布的山洪灾害预警指标估算模型完善预警指标计算理论体系,为山洪灾害预警预报提供技术支撑和经验参考。     

2016年修水流域暴雨洪水分析及防洪实践

修水流域是暴雨洪水多发区之一。2016年4～7月,修水流域先后经历了12次较大的暴雨过程,间隔时间短、降雨强度大,从而造成该区域入汛期以来水位持续上涨、洪水过程多、洪峰水位高,长期处于超警戒状态。从2016年修水流域暴雨时空分布及其特征、发生发展过程以及修水流域下游控制河段永修县永修水文站河段特性等方面,分析了洪水发生的原因,洪水特征及其演变情况、影响因素以及对流域干流上游水库群蓄水调度情况,总结了此次战胜暴雨洪水的方式方法和成功经验。结合2016年水库调度运行情况提出了水库科学调度运行的措施,以期最大限度地发挥水库工程措施在防汛减灾中的作用。     

宁夏山洪灾害雨量预警值计算研究

随着山洪灾害监测预警非工程措施建设和全国2013年-2015年度山洪灾害防治建设的推进,宁夏全区防洪减灾综合能力得到了显著改善和全面提升.但现阶段尚没有科学、系统、定量的分析研究突发暴雨、洪水、积涝、滑坡、泥石流等山洪灾害预警指标,突发性洪涝灾害的应急避灾、紧急处置和抢险救助仍旧十分困难.结合宁夏水系分布与防洪工程建设实际情况,在参考已有临界雨量推求方法的基础上,综合应用暴雨等值线和P-Ⅲ频率曲线表反推不同量级洪水对应的雨量值作为山洪灾害预警值.该方法简单易操作,计算成果对宁夏防洪减灾工作具有重要意义.