插补库区缺测降雨资料及对洪水预报精度的影响

利用汤河水库建库后34年降雨资料,采用三种方案插补麻屯站降雨量,从中选出最优的一种方案作为插补麻屯站的降雨量,利用洪水预报模型选取建库后四场较大的降雨过程,把插补麻屯站的降雨量进行重新预报,并与实际预报进行比较,结果两种方法预报精度完全相同,为麻屯站雨量插补及洪水预报提供了可靠的理论依据。     

基于雷达短时临近降雨预报的王家坝洪水预报研究

近年来突发性灾害天气引发的洪水过程频发,研究耦合雷达临近降雨预报的洪水预报对于洪水灾害防治具有重要意义。根据淮河王家坝以上流域的历史降雨流量资料,构建了一个基于土壤湿度指数分布的集总式水文模型PDM。以此为基础选取了2016年流域内两场典型洪水过程,耦合驻马店S波段双偏振多普勒雷达的降雨观测数据,并对雷达测雨数据进行评估;再利用临近降雨预报系统STEPS,分别对两场洪水过程的最大降雨做临近3 h、2 h、1 h和30 min的降雨预报;通过PDM模型模拟洪水过程来对比分析雷达降雨与雨量站实测的模拟精度,研究雷达临近降雨预报在洪水预报中的适用性。结果表明:利用雷达降雨资料对洪峰流量的模拟比直接用雨量站资料更加接近实测值,洪峰误差在±2.7%以内;但雨量站模拟的总体拟合效果要好于雷达,两场洪水过程的纳什效率系数都大于0.8。雷达3 h以内的临近降雨预报精度可用作洪水预报,洪峰流量和洪水过程模拟效果良好,可满足实时作业预报的要求。     

洪水预报水文数据预处理方法探讨

洪水预报系统建设过程中,将水文整编数据转换为历史洪水资料的过程是个关键步骤,涉及异构数据库转换和水文摘录数据时段化插补。以西苕溪流域实时洪水预报系统开发为例,总结分析了现状条件下该系统历史洪水资料的获取途径,探讨雨量、蒸发、水位、流量等整编数据异构库表转换方法和水文摘录数据时段化插补算法,为快速构建洪水预报系统打好基础。     

卫星遥感降雨数据在嫩江石灰窑以上流域 洪水预报中的可利用性

依据洪水预报对降雨数据时效性要求较高的特点,选取GSMaP_NRT和GSMaP_Gauge_NRT准实时卫星遥感全球降雨产品对嫩江上游石灰窑以上流域进行补充,旨在解决该流域内降雨资料不足的问题。基于流域内及边缘降雨数据评估2种产品在雨量站所在网格上的精度,并输入新安江模型进行洪水预报,验证其可利用性。在汛期的月和日尺度上,GSMaP_NRT和GSMaP_Gauge_NRT产品表现出较高的精度,GSMaP_Gauge_NRT产品的精度总体优于GSMaP_NRT产品,但均存在高估现象。同时设计3种洪水预报输入方案进行应用检验,分别为方案Ⅰ（流域内及边缘雨量站泰森多边形权重降雨）、方案Ⅱ（流域内GSMaP_NRT栅格降雨均值）、方案Ⅲ（流域内GSMaP_Gauge_NRT栅格降雨均值）。洪水预报结果表明,方案Ⅲ的预报效果最好,产汇流合格率较高,表明GSMaP_Gauge_NRT准实时降雨产品在洪水预报中具有较高的可利用性。     

大庆地区洪水预报技术的研究

本文根据大庆地区洪水预报的实际问题,提出短缺资料插补技术和图形交互式参数率定技术的解决方案,并对大洪水进行了模拟预报。     

大广坝流域台风期洪水预报方法的研究

大广坝流域洪水由台风雨形成,台风登陆路径的不同造成台风期降雨中心位置分布的差异,另外流域上游的友谊水库对下游大广坝水库天然入流方式的改变,直接导致洪水预报方案的改变,即从全流域产汇流计算改为"上下库区间汇流计算和库区产汇流计算".通过分析大广坝流域台风雨洪成因及其特点,按降雨类型分别设计了相应的洪水预报方案,经检验,方案预报精度达到甲等水平,可为大广坝电站防洪度汛提供更加准确及时的雨洪信息.     

楠溪江流域实时洪水预报模型研究

分析台风雨或雷暴雨型降雨的分布规律,在吸取等雨量线法和泰森多边形法优点的基础上,提出考虑降雨中心的流域实时洪水预报模型。运用楠溪江流域1990—2004年间14场洪水的暴雨资料,比较考虑降雨中心和不考虑降雨中心2种方法的预报精度,结果表明,前者强化了暴雨中心的造峰作用,提高了实时洪水预报精度。     

基于不同物理参数化方案的中小流域 降雨径流集合预报

气象水文耦合预报能够延长洪水预报预见期,针对预报结果不确定性大的问题,选取东南沿海地区的梅溪流域为研究区,以2012年8月3日“苏拉”台风和2014年6月17日“海贝思”台风引发的降雨洪水为例,开展气象水文耦合下的集合预报研究。依托WRF（weather research and forecasting）模式建立基于36种物理参数化方案组合的降雨集合预报集,并通过耦合WRF模式和梅溪流域分布式水文模型,实现降雨径流集合预报。结果表明：在不同物理参数化方案下,数值降雨预报结果有一定差异,且对降雨空间分布的预报效果优于降雨时间分布,更容易准确描述时空分布均匀的降雨,很难捕捉短历时强降雨;采用集合预报的方式能够有效降低洪水预报的不确定性,当预见期超过6 h时,对于时空分布均匀的降雨,相应洪水过程的洪峰流量预报误差Rf为11.30%,能够准确反映洪峰量级,峰现时间提前2h,相比基于“落地雨”开展的洪水预报有一定优势;基于异方差扩展型Logistic算法对预报降雨进行处理后,能够有效提高降雨预报精度,但对于时空分布不均匀的降雨,洪峰流量误差R f由处理前的-86.89%降低至-48.95%,仍有较大的提升空间。     

分布式水文模型结合雷达测雨用于三峡区间的洪水预报

长江三峡区间因暴雨形成的洪水峰高量大, 对三峡水库防洪安全和运行调度的影响不容忽视。依据三峡地区的地形地貌特征,采用基于 GIS的分布式水文模型来模拟区间洪水过程,以尽量减小洪水预报中的不确定性。研究表明 ,降雨信息缺失是洪水预报不确定性的主要来源,尤其是在雨量站稀疏的山区,雨量站观测 的降雨信息难以充分表征降雨空间变化。为此,进一步尝试利用雷达测雨数据作为分布式水 文模型的输入,通过对2个小流域的示例研究,结果表明雷达测雨能捕获降雨的空间分布, 它与分布式水文模型相结合,是提高洪水预报精度的有效途径之一。     

粤东沿海区域任意河库暴雨洪水预警预报

以实测水文雨洪资料,计算确定粤东沿海区域通用无因次单位线,并据以建立中小流域降雨径流预警预报方案,应用水雨情自动监测遥测系统实时数据,作出中小流域任意河库的暴雨洪水预警预报。     

基于降雨情景模拟的城市社区尺度暴雨内涝研究

全球变暖背景下城市暴雨内涝灾害频发,对我国东部沿海城市影响显著。根据暴雨内涝的致灾因子进行分类,基于SWMM（Storm Water Management Model）对宁波地区分别构建了台风和非台风暴雨情景内涝响应模拟模型,并对比分析了台风暴雨内涝和非台风暴雨内涝的特征及其差异。结果表明:（1）台风和非台风暴雨在变化趋势、分布特征和时程分布上差异显著。（2）台风暴雨情景下,河道水位和流量主要受潮位影响,在高潮位时发生倒灌。在非台风暴雨情景下,河道水位和流量主要受降雨影响,并随着重现期的增大而增大。（3）台风和非台风暴雨情景下,研究区发生内涝的子汇水区数量和等级随着重现期的增大而增加,积水区域逐渐连片分布,最多有17个子汇流区发生内涝,占总内涝区域的80%。而在相同重现期的台风暴雨情景下,排水管网负荷率更高、节点洪流更大、内涝更重、积水历时更长、积水深度更深,积水历时超过10.7 h,积水深度超过67 cm。本研究丰富了研究暴雨洪涝的方法,可为社区尺度的内涝研究提供参考。     

一种小流域暴雨及洪水要素的快速计算方法及实现

暴雨是诱发山洪灾害的直接因素,在流域的山洪灾害预警预报、风险评估时,经常涉及长系列大量的暴雨和洪水要素的计算问题,由于数据量巨大,传统的根据实测降雨数据推算暴雨及洪水要素的方法效率低,难以实现。以往常用的计算方法大多根据流域面积、净雨深和汇流时长等要素试算出结果,虽然计算简单有效,但是精度差。提出了一种小流域暴雨及洪水过程要素的快速计算方法,将传统的方法和C#二次开发技术结合,不仅保证了计算精度,还大大提高了效率。实验对比结果表明,新的暴雨洪水要素计算方法可以更加高效准确地计算出结果。     

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。     

雨量站网分布对雨量插值算法及径流响应的影响

为比较雨量站网密度及分布对不同空间插值算法的影响,选取6种雨量站密度的不同分布,采用4种空间插值算法对研究区2006—2014年的日降雨进行插值,并将面均雨量作为新安江模型的输入,分析和比较其降雨径流响应。结果表明:①雨量站网空间分布越均匀,降雨插值误差越小,其径流模拟的精度也越高;②在雨量站网均匀布置的情况下,各空间插值算法的插值结果差异较小;雨量站网布置不均匀时,站点数目越少各空间插值算法插值结果差异越大;③计算点雨量时,考虑空间变量的克里金法能更准确地计算日降雨的结果;计算面雨量时,不同插值算法间差异较小,建议选用计算简便的插值算法,比如泰森多边形、反距离权重法。     

岩垱水库除险加固设计洪水分析

采用暴雨资料及暴雨图表等方法对设计洪水进行复核,为岩垱水库除险方案和加固措施提供依据.在复核过程中,通过对暴雨特性、暴雨频率分析,利用设计点暴雨、设计雨型和设计面暴雨计算成果,采用扣损法进行产流复核分析,瞬时单位线法进行汇流复核分析,从而确定岩垱水库除险加固工程的设计洪水.通过与原设计洪水成果和地理位置邻近的其他水库洪水成果的对比分析,以及岩垱水库除险加固竣工投入运行3年来,经受住了洪水考验的事实说明本次洪水复核计算成果较为合理.     

小流域暴雨山洪水文模型与水动力学方法计算比较分析

针对小流域暴雨山洪精细模拟问题,提出了小流域时空变源混合产流模型,以小流域为单元构建了暴雨山洪分布式模拟模型,开发了可视化时空变源分布式水文模型软件FFMS和水动力学计算软件FHMS。以宝盖寺小流域场次暴雨洪水计算为例,分别采用水文学和水动力学方法计算了小流域暴雨山洪过程,并分析了两种方法的计算精度、效率、实用性等。案例研究结果表明:(1)水文与水动力学方法均可实现小流域暴雨山洪的模拟,模拟结果与实测基本一致;(2)对于无资料小流域暴雨洪水计算,水文学建模速度快,计算效率更高,水动力学方法建模和计算效率更低;(3)在复杂地形条件下暴雨洪水形成机理、演进过程模拟方面,水动力学计算结果更加精细和准确;在山区中小流域洪水预报预警方面,水文学方法更加实用。     

连江流域“1308”暴雨洪水分析

连江是北江的一级支流,2013年8月15日至17日,受强台风“尤特”持续降雨和西南季风的共同影响,连江流域发生了特大暴雨洪水,暴雨中心主要集中在连州市、连南县、阳山县交界地区和阳山县与英德市交界地区,其中位于连南县的金坑站录得最大24 h雨量为273.5 mm。这场暴雨致使连江干流发生了超100年一遇的特大洪水,流域把口水文站高道站洪峰流量为9160 m3/s,对沿线居民造成了巨大财产损失。     

考虑暴雨中心的子流域划分在洪水预报中的应用

为研究降雨分布不均对水库近坝区洪水预报精度的影响,以五强溪近坝区流域为研究区域,选取 2014—2020 年 20 场历史洪水资料,采用反距离权重法绘制流域暴雨中心图,并据此进行子流域划分,其中,13 场 洪水用于模型率定,7 场洪水用于模型验证。选取 2021 年 4 场洪水进行检验,对比分析仅依据自然子流域划分和 考虑暴雨中心的洪水预报结果。结果表明：两种子流域划分方法在其最优参数下的洪水模拟精度相似,考虑暴雨 中心划分的洪水模拟确定性系数均值为 0.83,略高于仅依据自然子流域划分洪水模拟确定性系数,4 场洪峰误差 均在 10％以内,洪量误差均在 20％以内,达到了甲级精度标准,说明考虑暴雨中心对子流域进行划分是合理的。     

基于雨量测站应急机制的洪水预报方法

为提高洪水预报方案的容错能力,改善雨量资料缺测或粗差情况下的预报效果,提出了基于雨量测站应急机制的洪水预报方法。通过构建测站降雨相似度矩阵(SRSM),量化表示测站间实测降雨的相似性。在此基础上,采用有限测站相似度加权法及时合理替换问题雨量资料,然后将处理后的雨量信息代入系统进行计算,从而保证洪水预报的及时性,同时改善预报效果,降低了预报方案对资料的敏感性。将该方法应用于上犹江流域,结果显示:对于典型洪水(洪号20010611),一般预报方法的洪峰、洪量预报误差分别为-24.8%、-6.3%。采用应急预报方法后,洪峰、洪量预报误差减小到-10.6%、1.3%。在雨量资料缺测情况下,对于流域的10场历史洪水,洪峰、洪量平均预报误差从18.3%、18.2%降为6.0%、6.7%,合格率从40%上升为100%。结果表明,基于雨量测站应急机制的洪水预报方法模拟效果明显优于一般预报方法,能够考虑实际应用中的突发情况,有效提高了洪水预报精度,保证了预报的及时性,改善了预报方案的容错能力,值得进一步研究与推广。