中小河流洪水预报预警问题与对策及关键技术应用

介绍了我国中小河流及洪水灾害基本情况,简要分析了中小河流洪水防御重点难点及亟需 解决的科学技术问题,提出了中小河流洪水预报预警的对策与措施,并对未来影响预报、风险预警、 网格精细化风险管理等理念创新实践提出了展望:将实现由水文要素预报向洪水影响预报转变,由 基于防洪阈值的预警向洪水风险预警拓展,由“预测-应对“应急处置向网格精细化风险管理转变, 由监测数据提供向信息产品服务延伸,水文现代化发展水平不断提升。     

基于短时临近降水集合预报的中小河流洪水预报研究

为了延长中小河流洪水预报预见期,建立了基于短时临近精细化网格降水集合预报的中小河流洪水预报模型。模型采用百分位映射订正技术,发展数值模式降水预报场与实况场映射关系,结合Bayesian模型,构建基于GRAPES-3KM模式和Time-Lag-Ensemble融合技术的短时临近降水集合预报(最优集成、最大(95%分位数)、最小(5%分位数))格点场,作为GMKHM(Grid-and-Mixed-runoff-generation-and-Kinematic-wave-based Hydrological Model)的降水驱动,进行中小河流洪水逐小时实时滚动预报。选择新安江屯溪流域作为试验流域,对2020年汛期流域大洪水进行实时预报。检验结果表明,基于短时临近最优降水预报的中小河流洪水预报模型提前了7 h预报出屯溪断面洪峰,洪峰误差为5.6%,峰现时差为-1 h,比不考虑预见期降水的中小河流洪水预报提前了4 h;基于短时临近最大、最小降水预报的中小河流洪水预报模型提前了13 h预报出洪峰区间,并且自7月7日9时起滚动预报最大与最小预报跨度呈逐渐减少趋势。在中小河流洪水预报中引入短时临近集合预报降水,对提升中小河流洪水风险防控能力有重要意义。     

中小河流洪水预报智能调度平台关键技术

洪水预警预报平台以大量水文数据为支撑,针对中小河流水文气象数据缺失、异常等问题,提出多源水文气象数据质量控制技术和方法;研发云环境下具有状态和交互特征的模型封装服务技术,提供数据、算法和模型多层次按需服务;提出中小河流垂直河道淹没算法,并实现基于UE4虚拟引擎的洪水淹没可视化。基于以上关键技术,研发中小河流洪水预报智能调度平台,该平台已在示范流域安徽屯溪得到应用,并推广至南京秦淮河以及福建漳州等流域。     

海河流域中小河流洪水预报系统设计与实现

中小河流突发性洪水具有流速快、预见期短以及分布广的特点,其对预报在广度和频度上提出了新的要求;分布式模型充分考虑了气候因子和下垫面空间分布不均匀性,采用更细尺度单元描述流域内部的水循环过程,满足了这种精细化预报的要求。研究围绕分布式水文模拟技术,以数字流域水系提取、分布式水文模型、BP神经网络误差校正、网络地理信息系统等一系列新技术手段为支撑,构建了海河流域中小河流洪水预报系统,为中小河流突发性洪水的预报预警提供了一个思路。     

基于栅格型新安江模型的中小河流精细化洪水预报

为提高中小河流洪水预报的精细化水平,以栅格型新安江模型（GXM）为基础,考虑沿程水流再分配、库塘坝蓄泄及河道特征对产汇流过程的影响,采用针对性的定量化模拟方法,并基于模型参数与下垫面特征的定量关系,对模型参数空间分布进行推衍。以安徽横江为例,对GXM的精细预报能力进行验证。结果表明：GXM不仅可以实现对屯溪出口断面洪水过程的高精度预报,也可以不经重新率定,实现对流域内部嵌套断面洪水过程的高精度预报;GXM能够预报流量、土壤含水量、流速等不同水文要素的时空分布,可为中小河流洪水防控提供丰富的预报产品。     

中小河流洪水预报的难点与解决方案

中小河流与大江大河有着明显的差异,因此,其洪水预报也有所不同。因此,本文对我国中小河流洪水预报的难点以及相应的解决方案进行了深入的探索和研究。首先,本文对中小河流洪水预报的鲜明特征进行了概述;其次,对于中小河流洪水预报过程中面临的难点和困难进行了深入的分析;最后,从加大对数据资料收集、构建监测点以及建立完善的分布式水文模型3个方面提出了中小河流洪水预报的有效策略,以希望能够有效解决中小河流洪水预报过程中面临的难点,并对水文预报工作起到积极的推动作用。     

基于多源降水融合驱动的WRF-Hydro模型在中小河流洪水预报中的适用性

从提高驱动数据(降水)的质量和时空分辨率出发,评估了基于混合地理加权回归截尾函数(MGWR-BI)多源降水融合算法的有效性,以及融合降水对WRF-Hydro模型计算结果的影响。将融合降水数据用于WRF-Hydro模型中进行子午河流域的洪水预报,并与站点实测降水数据进行比较,结果表明,融合降水的精度高于原始CMORPH卫星降尺度降水,融合降水数据驱动WRF-Hydro模型比CMORPH卫星降尺度降水数据能更好地预报与模拟洪水事件,WRF-Hydro模型具有中小河流洪水预报的潜在优势。     

改进BP神经网络算法在中小流域洪水预报中的应用研究

定安河流域位于海南省的中部,是万泉河的一级支流,属于典型的中小流域。针对利用BP神经网络进行洪水预报时预报结果不平滑、冒异常值等问题,在考虑水文过程性质的基础上,提出了多时段综合算法和修匀算法。选取海南省定安河流域作为研究区域,采用深层前向BP神经网络,构建多组预报方案进行对比分析。结果表明,本文所提方法可以弥补原有算法的不足,提高洪水预报精度,作为传统预报方式的有益参照,具有较好的实用价值。     

基于Web的洪水预报系统

以JBuilder6．0为集成开发工具，基于EJB组件部署洪水预报系统业务逻辑，设计开发成功了基于Web的流域洪水预报系统，重点阐述了利用上述平台进行洪水预报系统设计和开发的关键技术。应用实践表明，本系统具有开放性、可靠性、安全性、透明性等特点，提供了分布式计算平台架构，可实现未来的流域洪水预报管理。     

广香河任湾沟河段历史洪水调查

水文行业主要负责收集降水量、流量测量,以满足水利工程设施和水资源规划的需要。其中暴雨调查包括历史、近期或当年产生洪水的暴雨量、暴雨的中心位置、一次降水的总量、历史、大致过程及其分布范围,并尽可能查考有关天气资料,分析暴雨的成因。洪水调查包括考察洪水痕迹和收集有关资料,推算一次洪水的总量、洪峰流量、洪水过程以及重现期的全部技术工作。在国家大力治理中小河流,其中甘肃两当县是暴雨洪水频发县,中小河流众多,广香河流域植被较好,对该河段历史洪水调查,对中小河流治理和两当县城防洪具有重要意义。     

关于改善缆道吊箱提升用力的研究

缆道吊箱是中小河流上测取洪水流量的测流设备，就如何减轻吊箱在使用中的提升用力，如何解决好吊箱升速大于洪水上涨速度等问题做了实质性的论述，并在实践中得到验证。收效甚好。     

Mike Flood在中小河流洪涝风险分析中的应用

为了加强对中小河流的洪水管理,分别构建中小河流域水文学模型、Mike11模型以及Mike21FM模型,运用Mike Flood对一、二维模型进行耦合计算,对中小河流进行洪涝风险分析。以徐州市丰县复新河左岸地区为例,建立洪水演进数值模型,分析复新河的防洪能力以及不同暴雨情况下研究区内涝情况。结果表明:研究区域基本满足20年一遇防洪能力,部分中小河流排涝能力不足,导致部分地区内涝较严重。     

基于网格平台的水文预报集成应用模式

在分析目前洪水预报及洪水预报系统存在的问题的基础上,提出了洪水预报的综合集成应用模式,即面向服务,基于平台、组件、主题和可视化的洪水预报集成应用模式.基于面向服务的体系架构和J2EE平台技术架构,采用中间件、网格、Web服务、综合集成研讨厅等技术构建洪水预报综合集成服务平台.平台采用知识图来关联信息,组织应用过程中的信息、事件描述、应用主题和业务流程.在该平台上通过实例检验洪水预报集成应用模式,实例证明该综合集成应用模式具有模型利用率高、预报准确等优点.     

河流环境保护与灾害防御

结合我国河流环境保护与灾害防御的现实背景,提出亟待研究的3个问题,即溃坝洪水灾害、山洪灾害和修建水库所诱发的水华等河流环境问题。建议尽快组织实施相关科学问题的研究,为有效地防御洪水灾害、维护河流健康提供科学基础。     

基于水文倒推法的中小洪水过程模拟

为了改善传统的中小洪水模拟方法中对洪水过程模拟精度较低的问题,用水文倒推法对研究区域出口断面的流量过程进行模拟。鉴于流域枯季径流缓慢变化的特点,基于水量平衡方程,对时段平均的径流量与径流变化量的相关关系进行推导,建立了基于水文倒推法的中小洪水模拟方程,并推出方程的适用范围。通过清江流域1989—1995年的场次洪水过程模拟,结果表明:洪水过程模拟效果较好,涨水和退水趋势与实测流量基本无差异,退水过程的拟合程度优于涨水过程;模拟洪峰精度符合要求。与传统洪水模拟方法和枯季径流预报方法相比,该方法计算简单,并能以过程线的方式描述中小洪水的洪峰量级,为水库调度提供科学的决策依据。     

古洪水研究—挖掘河流大洪水的编年史

洪水尤其是大洪水资料是国土规划、江河治理和减轻洪涝措施等的依据,然而,现有实测洪水仅有几十年,历史调查洪水也仅有数百年,对重要水问题工程所需要的稀遇洪水而言远远不充分,兴起不久的古洪水研究方法可以获得河流上全新世以来的大洪水系列资料,在我国长江、黄河、海河、淮河的部分河段上得到了实际应用,是一条利用现代科学技术获取河流上近万年来已发生过大洪系列信息的新途径。     

五强溪水库近坝区洪水预报方法研究

针对五强溪水库近坝区洪水预报难度大、预报精度难以满足实际需求的现状,基于历史暴雨中心分布与流域产汇流特征划分单元流域,采用三水源新安江模型构建入库洪水预报新方案进行参数率定和历史洪水模拟,并综合剖析了洪水预报误差的主要原因。研究结果表明,构建的洪水预报新方案能够取得较高的洪水预报精度,在2021年实时洪水预报作业中取得了良好的应用效果。流域内水利工程泄洪资料的缺失是目前造成洪量及洪峰模拟误差的主要原因。     

我国洪水预报研究进展

洪水预报在防洪减灾中具有重要的理论意义和现实意义 ,我国人民早在数千年前就开始对其进行了研究。文章简要回顾了我国洪水预报研究的历史 ,阐述了产流理论、汇流理论及河段洪水预报等部分理论研究的现状和进展 ,主要就产流理论中的流域蒸散发计算、水源划分及流域产流模型 ,汇流理论中的单位线和特征河长法 ,以及河段洪水预报等问题进行了讨论。最后 ,文间展望了目前洪水预报研究前沿的一些新技术和新方法的应用     

关于建设中小河流管理信息系统的构想

中小河流的管理涉及到很多内容,是一项极为艰巨复杂的系统工程.中小河流的管理对时空信息的要求很高,应用传统的数据收集、管理方式已不适应.将3S技术应用到中小河流管理中,使中小河流管理信息系统作为一项非工程措施,为中小河流的管理、规划、治理、防洪减灾、预报预警提供技术支持.     

马蹄河历史洪水调查分析

马蹄河是黑河二级支流、洪水河(民乐)一级支流,也是具有代表性的中小河流。通过调查分析:马蹄河历史最大洪水发生在1995年7月,洪峰流量39.8m3/s,洪水重现期30年。马蹄河历史洪水调查成果对该河段治理和山洪灾害防治提供一定的技术支撑。