暴雨山洪灾害预警指标计算方法比较研究

山区河流受地形地貌及降雨过程影响，洪水具有显著的陡涨陡落过程，这种短历时陡涨过程极大缩短了沿河居民的有效安全转移时间，给山洪灾害防治带来了极大困难。山洪预警预报是山洪灾害防治非工程措施的重要组成部分，一般分为水位预警和雨量预警。由于山区洪水历时短且监测站不足，水位预警在国内应用较少，传统流量反推法常以雨洪同频计算预警雨量，预警结果多出现漏警，不能满足防御山洪灾害的实际需求。为提高暴雨山洪的预警精度及预警时长，提出了基于洪水上涨率判定法和实时累积雨量法两种计算预警指标的新方法。以四川省金沙江支流中都河流域“8.16”山洪灾害为例，根据预警准确性及预警时长对三种预警方法的效果，探讨了与传统水位流量反推法的差异。结果表明：传统水位流量反推法的预警精度较低，难以达到预期的预警效果；洪水上涨率判定法的预警精度较高，但该方法的预警时长受洪水涨退特性影响，对延长预警时长有一定影响；采用基于小流域场次洪水与降雨过程变化关系的实时累积雨量法其结果均未出现漏警，且有效延长了预警时长，若以山洪灾害技术要求的30分钟为准，提出的新方法延长预警时长基本超过30%，满足预警要求。因此，建议在设定累积雨量阈值的基础上结合洪水上涨率进行灾害预警，以便更为有效地提高山洪灾害的预警准确率。     

山区小流域暴雨山洪灾害分区预警研究

受水沙耦合致灾作用，暴雨山洪灾害一般表现为山洪洪水灾害、山洪水沙灾害及山洪泥石流灾害三种模式，不同灾害模式的成灾特点、灾害规模、致灾指标及阈值常存在显著差异。传统暴雨山洪灾害防治预警技术的研究思路主要以“雨量-径流-成灾水位”雨水情分析为主，缺乏“雨-水-沙”变化系统研究，未充分考虑洪水泥沙耦合作用下山洪灾害易灾区的成灾特征，造成泥沙超量补给的“沟床淤积-水位陡增”型山洪灾害极易漏警。结合金沙江支流中都河小流域和岷江支流白沙河小流域山洪灾害实地调查及分析，初步表明流域内山体滑坡形成的松散体是流域水沙运动的重要泥沙补给源，从而极易诱发暴雨山洪水沙灾害和山洪泥石流灾害。采用TRIGRS模型分析中都河小流域和白沙河小流域的滑坡易发性，将滑坡低风险区划为暴雨山洪洪水灾害预警区，对具有丰富固体物源的滑坡中、高风险区，根据陡缓衔接河段泥沙易灾区判别法划分为山洪水沙灾害和山洪泥石流灾害预警区。结合4种暴雨山洪洪水灾害预警方法即洪水水位上涨率判定法、实时累积雨量法、水位-流量反推法及简易雨量站广播预警法，计算中都河小流域典型暴雨山洪灾害预警区的预警指标，以基于河床冲淤变化的洪水位上涨率法确定白沙河小流域暴雨条件下山洪水沙灾害预警区的预警水位。结果表明：TRIGRS模型划分的滑坡风险区与中都河小流域和白沙河小流域滑坡、泥石流灾害调查较为吻合；中都河小流域滑坡风险较低，沿河村落均可划为山洪洪水灾害预警区；白沙河小流域下游滑坡风险较低的沿河村落可划为山洪洪水灾害区，中、上游为滑坡中、高风险区，其中沟床陡缓坡衔接段划为山洪水沙灾害预警区、陡坡段划为山洪泥石流预警区。中都河小流域暴雨山洪灾害预警分析表明水位-流量反推法和简易雨量站广播预警法预警效果较差；洪水上涨率判定法与实时累积雨量法精度较高，对暴雨山洪洪水致灾时刻能够提前捕捉，而且能够显著提高预警处置时效性。此外，采用河床冲淤变化的水位上涨率法，白沙河小流域暴雨山洪水沙灾害预警效果较好。因此，本文构建的山区小流域暴雨山洪灾害分区预警方法具有较好的可靠性，可为山洪灾害预警提供技术支持。     

中都河流域“8·16”山洪致灾机理分析

我国西南地区地形地貌条件复杂，极端暴雨山洪灾害频发，显著制约地区社会经济发展。为科学认识暴雨山洪形成过程，揭示受灾地区致灾机制，构建符合区域特征的山洪灾害预警体系，以四川省屏山县中都河流域“8.16”山洪灾害为例，结合实地调查及基础资料，从地区降雨特性、洪水陡涨过程及人类活动三方面入手，系统分析了此次暴雨山洪的灾变响应过程，以及采用水位流量反推法和洪水上涨率判定法计算山洪灾害预警指标阈值。结果表明：此次山洪灾害成因主要在于上游马边县地区短时强降雨导致下游屏山县中都镇河水陡涨，极大缩短了沿河居民转移时间；当地居民围滩造地侵占河道，减少了行洪面积，属于典型的地区强降雨与人类活动综合影响下的突发性暴雨山洪灾害；对比上述两种预警方法的结果，发现水位流量反推法预警精度稍差且多次出现漏警，洪水上涨率法预警期显著延长，预警效果更为可靠。因此，建议中都河流域山洪灾害防御采用洪水上涨率法和传统预警相结合，以流域划分模式构建马边屏山两县行政联合的山洪预警体系，可为该区域乃至其他类似山洪灾害频发地区的防治提供科学依据。     

基于毫米波雷达的高速弯道扇形预警模型

针对现有高速公路预警方法中虚警、漏警频发的现象,提出了基于毫米波雷达的弯道扇形预警模型,介绍了建立模型的道路虚拟简化方法,确定了模型中与行车有关的实时距离、临界跟车距离、速度、加速度等参数,提出了行车安全裕度为实时跟车距离与临界跟车距离的比值这一概念,建立了基于行车安全裕度的分级预警机制,并设置了灯光预警、声音预警和辅助制动3种预警方式及不同方式启用的临界点.仿真结果显示:扇形分级预警模型能够有效地减少虚警和漏警,扇形分级预警模型是有效的.     

山区暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术研究构想与成果展望

山洪灾害为全球重大自然灾害之一,本世纪全球因山洪灾害造成的经济损失已高达每年460多亿美元。我国山洪灾害防治区面积约占陆地面积的40%,山洪灾害造成的人员死亡约占洪涝灾害死亡人数的70%。近年来,我国全面开展山洪灾害防治项目建设,目前已基本建成了专群结合的山洪灾害防治体系,山洪灾害监测预警技术水平明显提升。山区暴雨山洪灾害实例表明,重大人员伤亡与重大财产损失的山洪灾害事件往往源于洪水和泥沙的共同作用,然而,以往在进行山洪灾害防治时,大多仅关注“洪水”的作用,忽视了“洪水和泥沙”共同作用将显著增大山洪灾害的致灾风险乃至出现“小洪水大灾害”。为了进一步提高山洪灾害防控能力和完善山洪灾害防御体系,亟需深入研究暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术。“山区暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术研究与示范”项目,以洪水和泥沙共同作用为切入点,凝练了四个需攻克的关键科学技术问题：1)山区暴雨作用下流域产流产沙异变机制、水沙过程与沟床剧变耦合致灾机制；2)山区暴雨山洪水沙灾害早期识别与致灾要素一体化智能监测技术；3)山区暴雨山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术；4)基于山洪水沙灾害动力过程的灾害风险动态评估与预警防控技术。围绕关键科学技术问题的内涵,提出五个需开展的重点研究内容：1)山区暴雨产流产沙过程与水沙耦合致灾机制研究；2)山区暴雨山洪水沙灾害早期识别与智能监测技术；3)山区暴雨山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术；4)山区暴雨山洪水沙灾害风险动态评估与预警技术；5)山区暴雨山洪水沙灾害预报预警防控平台构建与示范。研究成果将揭示山区暴雨产流产沙过程与水沙耦合致灾机制,提出山区暴雨山洪水沙灾害早期识别方法、山区暴雨山洪水沙灾害智能监测技术体系、山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术、山洪水沙灾害风险动态评估与预警技术等,构建集早期识别、风险评估及综合防控一体化的暴雨山洪水沙灾害预报预警防控平台,提升我国暴雨山洪灾害监测预警与防控的实时性、精准度和智能化水平。     

基于暴雨壤中流机制的山区水文模型研究与应用

近年来,学者们纷纷认识到暴雨壤中流机制是湿润山区小流域的重要产流机制之一,进一步探明暴雨壤中流机制对于山洪模拟至关重要。本文将暴雨壤中流的泄流过程划分为基岩贮水、快速泄流、地表泄流3个阶段：在基岩贮水阶段,基岩或暂态不透水层上的凹洼区尚未填满时,降水需先填洼,不产流,此阶段常出现“雨大水小”;在快速泄流阶段,基岩或暂态不透水层上的凹洼区已填满,暂态饱和区扩大,将土壤-基岩区的事件前水排出,此阶段常出现“雨小水大”;在地表泄流阶段,暂态饱和区进一步扩展到地面,此时形成地表径流。本文据此提出贮水泄流公式对这3个阶段进行定量描述,并构建了基于暴雨壤中流机制的山区水文模型（subsurface storm flow-based mountain hydrological model, SSFM）。以湖北省丹江口市官山河流域为典型,选取12场实测洪水过程,用SSFM模型进行模拟,并将其结果与TOPMODEL模型、分布式时变增益模型、新安江模型的模拟结果进行对比分析。从模型对比可以看出：1）时变增益模型（TVGM）、新安江模型、TOPMODEL模型及SSFM模型模拟结果的平均洪峰误差分别为-29.61%、-51.74%、-29.08%、-24.82%,径流深误差分别为-30.83%、-26.87%、-18.43%、-9.67%。2）“基岩贮水”和“快速泄流”可以解释官山河流域山洪过程中出现的“雨大水小、雨小水大”的异变特征。这些结果也表明,由于引入了3阶段暴雨壤中流机制,SSFM模型的模拟效果比其他模型有较为明显的改进,更加适合在湿润山区小流域进行水文模拟,在山洪预警预报方面具有深入发展和应用的价值。     

BTOPMC在山区流域暴雨洪水预警预报中的应用

为验证分布式水文物理模型BTOPMC在山区流域暴雨洪水预警预报中的适用性,利用BTOPMC模型对四川省2个山洪易发流域的暴雨洪水过程进行模拟。结果表明：BTOPMC模型能够较准确地模拟洪峰流量以及洪峰出现时间,达到暴雨洪水预警预报对模型的要求,该模型适用于山区流域的暴雨洪水预警预报。     

多源降雨数据在官山河山洪预报中的应用

为提高山区小流域山洪预报精度,以官山河流域为研究对象,探究多源降雨数据在洪水预报中的应用前景。将雷达降雨数据、热带降雨观测计划(tropical rainfall measuring mission,TRMM)卫星降雨数据、地面雨量站数据分别作为TOPMODEL(topography-based hydrological model)模型的数据输入进行洪水模拟,对比分析不同来源降雨数据下的模型模拟结果。结果表明:雷达降雨数据作为模型驱动时,洪峰流量误差最小,平均误差仅为5.4%,径流深误差模拟效果也较好,平均误差为10.84%;TRMM卫星降雨数据作为模型驱动时虽然径流深误差较小,平均误差为7.44%,但是洪峰模拟误差较大,平均误差为80.34%;地面雨量站数据作为模型驱动时模拟效果不佳,洪峰误差的平均值为39.71%,径流深误差的平均值为18.58%。综合分析,雷达测雨作为模型驱动时在官山河流域的山洪模拟过程中效果最好,其在山洪预警预报中有很好的应用前景。     

中都河流域“8·16”山洪致灾机理分析

中国西南地区地形地貌条件复杂,极端暴雨山洪灾害频发,显著制约地区社会经济发展。为科学认识暴雨山洪形成过程,揭示受灾地区致灾机制,构建符合区域特征的山洪灾害预警体系,以四川省屏山县中都河流域"8·16"山洪灾害为例,结合实地调查及基础资料,从地区降雨特性、洪水陡涨过程及人类活动3方面入手,系统分析了此次暴雨山洪的灾变响应过程,以及采用水位流量反推法和洪水水位陡涨率判定法计算山洪灾害预警指标阈值。结果表明:此次山洪灾害成因主要在于上游马边县地区短时强降雨导致下游屏山县中都镇河水陡涨,极大缩短了沿河居民转移时间;当地居民围滩造地侵占河道,减少了行洪面积,属于典型的地区强降雨与人类活动综合影响下的突发性暴雨山洪灾害;对比两种预警方法的结果,发现水位流量反推法预警精度稍差且多次出现漏警,洪水水位陡涨率法预警期显著延长,预警效果更为可靠。因此,建议中都河流域山洪灾害防御采用洪水水位陡涨率法和传统预警相结合,以流域划分模式构建马边屏山两县行政联合的山洪预警体系,可为该区域乃至其他类似山洪灾害频发地区的防治提供科学依据。     

小流域山洪灾害预警指标计算方法应用研究

文中以匡门沟流域为例,在对该流域降雨、洪水等资料进行统计分析的基础上,选取推理公式法和地区经验公式法对山洪灾害预警指标进行计算。为了检验方法的适用性,选取1996年和2016年暴雨洪水资料进行分析,确定该流域山洪灾害预警指标计算方法,并推导出一套适用于该流域雨量预警的公式,利用该公式可以对山洪灾害进行实时滚动预报,以减少山洪灾害所造成的损失。该方法对临近无资料流域具有一定的借鉴意义。     

衢江区小流域山洪灾害的防御

衢州市衢江区经常形成山洪、泥石流、滑坡等灾害．应合理划分山洪风险区域,正确处理避灾与治理关系,进一步加强防灾减灾体系建设,逐步建立和完善小流域山洪灾害的防御保障体系,减小暴雨洪水的灾害损失．     

小流域洪水计算及防洪措施

小流域洪水具有汇流快、峰量大、预测难度大、破坏性强等特点。白溪小流域为典型的山溪性河流,一旦发生洪水,将对溪河周围的居民产生严重的威胁。对白溪小流域的设计洪水、设计洪水位,以及在不同险情下的临界雨强的分析,可以成为小流域防洪措施的实施的依据,并据此设计洪水位进行堤防等工程措施的建设,根据临界雨强确定流域内的预警范围,建立防灾减灾体系。     

城市防汛预警决策支持系统研究及应用

由于济南经济增长和城市规模的扩大,城市防洪问题日益突出, 在广泛收集济南市地理数据、工情数据、历史水雨情数据和灾情数据基础上,建设水雨情自动采集系统和防汛信息数据库。研究城市洪水仿真模型,预测河道洪水演进过程和低洼地区积水状况。建设了城市洪水预案库,为将来可能发生的汛情提供参考,研究汛情简报自动生成和预警发布机制。基于上述研究,开发了济南市防汛GIS平台,实现实时预报洪水过程及可能造成的淹没情况,为快速决策提供科学依据。     

松花江哈尔滨段道里区城堤防洪能力分析

分析了松花江哈尔滨段道里区城堤防洪存在的六大隐患,有天然不利,也有人为造成.使之不能防大汛、抗大洪,令人担忧.     

关于“山洪防治及防汛预警系统建设”的几点建议

地震灾害对山洪的形成特征产生了较大的影响,并且破坏了已有的初步监测设施.因此,利用信息技术的先进手段进行"山洪防治及防汛预警系统"的建设具有重要意义.针对四川省"5·12"地震后的相关规划、设计、建设,特别是在传感检测、通讯、计算机网络、信息系统方面存在的主要问题,从系统、关键技术和作者在该项目的多次评审中感到的主要问题,就至关莺要的方面,提出了几点考虑.主要包括:防汛经验总结和模型的建立、SCA-DA系统的建立和要求、GIS平台、系统架构(包括硬件系统和软件集成开发)、高效工作流平台、局域网和通信系统等方面.并希望通过讨论,对山洪防汛预警系统的建设从概念上、系统上有一个准确清晰的认识,从而不断地减少建设中的方向性错误,保证相关工程的顺利完成.并使该系统能在防汛预警工作中发挥充分的、最好的作用.     

山洪灾害发生规律及成因研究

上世纪80年代以来,山洪灾害频繁发生,经济损失不断上升.分析表明黑龙江省山洪发生时空分布特征基本同全省暴雨分布相一致,山洪暴发前3 h、24 h及前10 d降雨量为有效