郁江流域洪水重现期的时空演变实证分析与对策研究

开展郁江流域洪水重现期的时空演变研究,揭示洪水重现期的基本规律。以西江流域郁江南宁站1936—2018年年最大流量系列为研究实例,根据皮尔逊Ⅲ型曲线的重现期计算方法与原理,进行洪水重现期的时空演变实证分析。结果表明:郁江流域洪水重现期随时空演变而发生变化,洪水重现期的水位随之发生变化,洪水重现期的水位演变趋势随时空提高。     

气候变化时港口极端高水位重现期的预测分析

以IPCC第五次评估报告发布的气候情景RCP2.6为背景,利用浙江乍浦1954—2012年的最高潮位数据建立灰色均生函数模型,对乍浦未来几十年的最高水位进行预测,通过耿贝尔曲线法计算海平面上升不同情况下的极端高水位的重现期.结果表明:灰色均生函数模型在极端高水位的模拟和预测方面具有较高的精度,但其对极值的预测略有欠缺,更适用于平均态的预测;随着气候的变化,极端高水位的重现期发生明显变化,二三十年后原百年一遇的极端高水位可能变为二三十年左右一遇.     

多个洪水共同作用下水利工程防洪标准与重现期

针对利用设计洪水重现期表示多个洪水共同作用下水利工程防洪标准存在的问题,探讨了更合理的防洪标准表示形式,并以桂平航运枢纽水闸防洪设计水位为例进行了对比分析。结果表明:与单个洪水作用下水利工程设计过程中可以假定洪水重现期与洪水威胁成正比的关系不同,多个洪水共同作用下洪水重现期与洪水威胁不存在成正比的理论与实际可能,以其进行设计会导致完全错误的防洪设计参数,多个洪水共同作用下的水利工程防洪标准不宜用设计洪水重现期表示;多个洪水共同作用下的水利工程防洪标准表示形式必须考虑洪水与行洪边界的耦合关系,可采用防洪重现期或者结构荷载重现期表示;同一防洪重现期对应的洪水组合对水利工程的威胁一致,设计防洪重现期认定的危险域与洪水威胁大于设计防洪能力的区域一致,以其确定防洪设计参数可保证水利工程防洪能力确定且达到防洪标准的要求。     

洪水特征的时间变异性识别

针对近年来洪水特征的稳定而异常的变化,给出了洪水特征时间变异性的定义,提出了洪水时间变异性的标度及其识别方法,利用珠江三角洲容奇站３０多年来实测月平均水位资料,验证了这种识别方法的有效性,该方法计算简单,稳定性好,并能识别水文时间序列两端的变异特征。     

基于脆弱性曲线的寿溪河流域村镇建筑洪灾风险评估

以寿溪河流域的村镇建筑为研究对象，采用MIKE FLOOD耦合水动力模型计算洪水淹没特征，结合结构静力学原理与洪水冲击荷载经验公式，建立村镇建筑的洪灾脆弱性曲线，开展洪灾风险评估。结果表明，寿溪河流域洪水淹没范围呈狭长的条状，洪水流速较大。低重现期下房屋以中低风险为主，高重现期下高风险与极高风险房屋主要分布在洪水发生点、洪水淹没区以及河坝村附近。建立的脆弱性曲线考虑了洪水流速的影响，能较好地刻画村镇建筑的结构损伤程度。     

基于TVM的西北江三角洲地区非一致性洪水频率分析

为探讨非一致性洪水频率分析方法,选取1960-2009年西北江三角洲主要控制水文站马口站和三水站逐年最大日流量序列,运用基于时变矩(TVM)的方法,研究了西北江三角洲地区非一致性洪水频率分析问题,就指定设计流量下重现期变化和指定重现期下设计流量变化进行分析,揭示了变化环境背景下设计洪水的响应规律,并与传统水文频率分析方法结果进行对比,结果表明:1 TVM方法考虑到水文序列特征参数随时间发生变化,能较好反映变化环境下水文要素特征值的非一致性特征;2西北江三角洲马口站和三水站指定流量标准下重现期越来越短,而指定重现期标准下设计流量值越来越大,这一现象与近年来该地区极端水文事件频发的事实相符。     

燕子河流域洪水演进数值模拟

为了对中小河流流域洪水风险进行预测分析，以山东省临沂市燕子河流域为研究对象，利用水动力学模型对洪水演进进行数值模拟；采用MIKE 11软件建立一维水动力学模型，分别模拟洪水重现期为5、 10、 20、 50、 100 a的河道洪水演进过程；利用MIKE 21软件对燕子河防洪保护范围构建二维模型；利用MIKE FLOOD软件侧向耦合一、二维模型，模拟不同洪水重现期洪水从河道漫溢至岸边的演进过程，对模拟结果进行分析，得到洪水的淹没范围、水深、流速等信息。结果表明：洪水重现期为5、 10、 20、 50、 100 a时洪水淹没范围分别为0、 4.09、 7.59、 13.87、 18.44 km²,最大淹没深度分别为0、 4.56、 5.46、 6.20、 6.49 m,洪水最大流速分别为0、 3.04、 3.58、 3.98、 4.70 m/s;罗庄区西陆庄村、为儿桥村以及兰陵县西庄村、松山东村等村落为淹没风险较大区域。     

沂河上游土地利用变化的设计洪水响应研究

土地利用变化会显著影响流域产汇流过程,进而改变流域洪水响应.为了探讨沂河上游不同重现期下设计洪水对土地利用变化的响应,分析了沂河上游1985年和2015年土地利用变化状况,构建沂河上游(HEC-HMS)模型对1985年和2015年土地利用状况下的设计洪水进行模拟研究,通过洪峰变化率和CN变化值的关系趋势对沂河上游进行空间响应分区.结果表明,沂河上游30年间林地耕地占比分别减少了3.23%、4.33%,草地建设用地占比分别增加了1.13%、6.67%,土地利用的变化导致了沂河上游不同重现期的洪峰与径流深均出现增加,峰现时间出现提前,重现期越低变化越明显,东部地区土地利用变化的设计洪水响应最强,特别是石桥镇区域,西部地区次之,南部地区则响应最弱.     

陇西县菜子河阳坡河段历史洪水调查

通过实地访问、调查和历史文献的考证等方式对陇西县菜子河阳坡河段历史上发生的大洪水的水位、流量、重现期和发生情况进行考察。所得成果,可作为陇西县菜子河设计洪水的补充资料或延长实测系列的重要依据。此外调查资料有助于研究洪水的地区分布规律,印证无资料地区洪水的地理综合成果,以弥补定位观测的不足及考证小面积流域暴雨的重现期。     

山美水库洪水淹没分析及方法研究

在全球极端天气逐年增多的背景下,自然灾害发生的频次和强度愈来愈大。中国为防洪抗旱近年来兴建水库,而水库一旦发生洪水灾情,水库的泄洪淹没范围对下游防汛规划及减少灾害损失至关重要。以山美水库为例,基于地理信息系统(geographic information system, GIS)技术选用有源淹没方法确定山美水库遭遇3种重现期洪水泄洪的淹没范围,并利用洪水量等于淹没水量的原理,提出了一种运用二分法迭代有源淹没的淹没水位确定方法。通过输入3种不同重现期洪水量,本研究模拟出山美水库遭遇20年一遇洪水时下游淹没面积为20.04 km²,遭遇50年一遇洪水时下游淹没面积为24.42 km²,遭遇100年一遇洪水时下游淹没面积为26.07 km²。结果显示,淹没区域集中在水库下游的梅山镇、罗东镇、码头镇。研究结果可为地方政府管理洪水风险、制定防洪措施提供一定的参考。     

珠江三角洲网河区水位空间插值的kriging方法

分析了珠江三角洲网河区水位变化特征.基于区域化变量理论,提出珠江三角洲网河区水位空间插值的kriging方法,给出描述该网河区水位空间分布结构的半变异函数,分析了网河区水位的空间分布,以及水位的空间结构性-方向性和相关距离,并给出了丰水期的一个应用实例,为该地区防洪决策提供科学依据.     

清代珠江流域旱涝灾害变化特征与R/S分析

在整理清代1644-1911年的历史文献资料的基础上,统计了珠江流域以及各个子流域的旱涝灾害发生频次.利用滑动平均、小波分析等方法研究了清代珠江流域的旱涝灾害演变趋势和周期;通过R/S分析计算Hurst指数,预测未来旱涝变化特征,并通过近50年的气象降水资料计算的SPI指数对预测结果进行验证.结果表明:清代珠江流域洪涝灾害的频次整体高于干旱灾害的频次,其中1695年、 1860年和1894年既发生了流域性干旱也发生了流域性洪涝;旱涝频次的主要振荡周期为32～34 a;珠江流域未来的干旱、洪涝灾害整体变化将与过去的变化趋势一致,且流域洪涝序列的Hurst指数比干旱序列的Hurst指数更为接近1.0,说明清代珠江流域洪涝序列的趋势延续性比干旱序列更强.     

近50年来珠江河网区水动力对地形的响应

自20世纪50年代以来,珠江三角洲发生的河道采沙、航道整治等人类活动对河网区河床形态的自然演变过程产生了较大影响,引起河网区水动力产生相应的调整。根据平原感潮河网水力特性建立一维河网模型,并对50年代和90年代珠江河网区水动力过程进行了模拟,同时结合数值试验探讨了珠江河网水动力对地形变化的响应。结果表明,河床形态变化导致西、北江干流洪季水位及水位梯度较50年代明显下降,西江水位梯度由7.2 cm/km下降至4.1 cm/km,北江水位梯度的下降主要集中在上游地区,其中三水至三围由9.3 cm/km降至5.0 cm/km,而三围至口门变化不大,两个年代分别为4.9和4.8 cm/km,北江干流平均水位梯度由7.1 cm/km下降至4.9 cm/km。两个年代枯季水位梯度变化不明显,不同区域日均水位有升有降。数值试验结果同时表明,地形变化导致各主要节点分流比也产生不同程度调整,三水-马口、天河-南华等地形变化显著的区域分流比变化较大。     

基于线性矩法的珠江三角洲区域洪水频率分析

采用线性矩法及珠江三角洲19个水位站近50a的年最高实测洪水位,在水文站点一致性分析及水文相似区鉴别的基础上,进行区域洪水频率计算及空间特征分析.结果表明:整个珠江三角洲可划分为3个水文相似区,其形成动力机制各不相同;3个水文相似区和非相似区的最佳分布函数各自不同;整个区域的洪水频率分布自上游(内河地区)到下游(沿海地区)逐渐减小,证明外海地区比上中游等其他地区面临更大的洪涝灾害威胁.     

H-ADCP在珠江三角洲思贤滘测流中的应用

本文通过H-ADCP在思贤滘测流的实例,介绍了作为新的测流技术的H-ADCP的一些基本情况,并根据H-ADCP在思贤滘测流监测中的初步应用效果,表明H-ADCP性能稳定,所监测数据基本能够反映出思贤滘的复杂水流特性,且能够发挥实时在线监测的功能,在复杂的珠三角河网地区具有很好的推广应用价值.     

东江源寻乌水流域径流变化特征及其原因分析

东江源水资源安全影响着珠三角社会经济发展和香港繁荣稳定,径流是水资源安全评价的重要水文要素.该文收集东江源区干流寻乌水1980-2016年逐日水文气象数据、6期土地利用及土地耕作属性等数据,采用IHACRES水文模型和统计分析等方法,分析寻乌水径流变化特征及其影响因素.结果表明:在模型基准期(1980-1992)和变化期(2009-2016)中,径流年际变化模拟效果评价指标R²、N_S和P_BIAS的值分别为0.99、0.99、0.37和0.8     

珠三角城市土地集约利用评价研究

从投入、产出、经济效益、可持续利用4个层次构建了城市土地集约利用评价指标体系,采用层次分析法,对珠三角城市土地集约利用情况进行评价分析,得出结论:珠三角城市土地集约利用程度总体水平不高,区域空间差异较大,珠三角核心区域集约度较高,外围集约度较低,并就提高珠三角城市土地集约利用提出了一些建议.     

风暴潮漫堤风险分析——以茅洲河为例

重现期风暴潮灾害评估及最大可能风暴潮预测,对风暴潮灾害防灾减灾具有重要意义。本研究在分析实测资料基础上,构建南海潮汐风暴潮耦合模型,对历史上对茅洲河影响较大的风暴潮灾害进行计算分析,在验证准确的基础上对近20 a的106场风暴潮进行计算,得到每年的最大潮位值,采用极值Ⅰ型进行统计分析,得到不同设计频率风暴潮条件下的茅洲河水位,分析其漫堤风险。同时通过设计8个台风行进方向及5个登陆点进行风暴潮增水数值模拟实验,确定最大可能风暴潮移动参数及路径,分析最大可能风暴潮对茅洲河的漫堤风险影响。计算结果可为茅洲河综合治理提供重要技术支撑,同时也为应急管理和海洋、水利防灾减灾部门应急减灾提供决策参考。     

河网洪水预报径向基函数人工神经网络方法

讨论了神经网络在河网水流数值模拟中的运用现状，并基于河网水流数值计算模拟的特点，将径向基函数神经网络方法应用于复杂河网水流．模型采用混合学习算法，选用高斯核函数作为隐藏层基函数，充分发挥其表示形武筒单、径向对称、光滑性好和解析性好的优势，并采用k-均值聚类算法来确定径向基函数的参数，运用最小二乘法求解权值．建立了珠江三角洲河网的洪水预报模型，计算表明，预测结果与实测数据吻合较好，该模型具有运算速度快、简便易用且预报精度较高等特点．