无资料流域临界雨量的推导

无资料流域的水文预报一直是现代水文研究的一个热点和难点。本文采用大断面测量资料和圣维南方程组相结合的方式推导恒定流的水位流量关系曲线,在实地调查测量获取河道特征水位的情况下,利用水位流量关系曲线反推特征流量指标。结合GIS技术和计算机技术,应用瞬时地貌单位线理论,根据数字高程模型和坡面流速水力学公式,在推导出雨滴流路长度分布和雨滴汇流速度分布的基础上,进一步推算出流域瞬时地貌单位线和时段地貌单位线;提出了洪峰流量达标频次阈值指标,在降雨一定的前提下,随机分配雨量过程,采用时段地貌单位线进行汇流模拟,当模拟洪峰流量大于特征流量的频次处于阈值范围内,则认为此降雨值为特征流量相对应的特征雨量值。经过吉林中小河流21个控制断面的推广应用,证明这种方法是可行的。     

闽北山洪致灾临界雨量重现期分布及山洪风险分析

根据山洪发生时的降水资料、洪水淹没记录和地理信息资料,利用二维水动力模型"Floodarea",计算闽北山洪6h致灾临界雨量;根据多年降水资料,计算闽北气象站各重现期6h最大降水量,并利用ArcGIS进行区域插值计算.结果表明,闽北6h最大降水量高值区位于西部、东部和中南部部分地区;山洪低致灾等级临界雨量相当于5年以内重现期的6h最大降水量,多数为1年;中致灾等级临界雨量相当于2~5年重现期的6h最大降水量,少数为1年;多数山洪沟高致灾等级临界雨量相当于5年以上重现期的6h最大降水量,少数2年以内.天气背景分析表明,闽北地区短历时强降水主要由锋面暴雨和台风暴雨引起.     

重庆市清江河流域山洪致灾临界面雨量研究

为研究重庆市清江河流域的山洪致灾临界面雨量,利用FloodArea模型对该流域2014年8月11日的山洪过程进行模拟,采用统计分析方法确定雨-洪关系得到流水坡、龙洞沟、龙嘴和万里学校隐患点在淹没水深分别为0.6,1.2和1.8m下对应的临界面雨量,结果如下:1)FloodArea模拟的花林站最大水深出现时间与实际一致,最大淹没深度与实际相差0.295m,模拟结果与实际情况符合.2)不同隐患点淹没水深与不同小时尺度的累积面雨量的相关性不一样,分别选取2,2,4和6h累积面雨量作为流水坡、龙洞沟、龙嘴和万里学校隐患点的临界面雨量的小时尺度.     

诱发典型小流域洪水的雨量阈值研究——以安昌河流域为例

为了确定可能引发小流域安昌河流域洪水峰值的面雨量阈值,根据安昌河流域的流域特性,选取流域汇水区,计算了流域汇水区面雨量;通过分析历史降雨数据和安昌河历史水位、历史流量数据,找出了安昌河流域水位和流量分别与流域汇水区的1,2,3,10,30 d的平均滑动面雨量的相关关系。结果表明:流域水位和流量均与流域面雨量时间呈正相关性;诱发安昌河流域水位峰值92 m,流量峰值650 m~3/s的1日面雨量阈值为58.8 mm;当该区域日面雨量58.8 mm时,应提前发出洪水预报,采取应对措施。     

再谈洪水等级的划分问题

洪水等级是用来定量刻划洪水强弱及其潜在破坏力量级高低的物理量,是对洪水灾害致灾因子强度的客观分级．在闵骞幂函数洪水等级公式基础上,提出了利用洪峰流量或洪峰水位的标准化值进行洪水等级划分,并对嘉陵江北碚站洪水等级进行了划分．     

基于机器学习算法模型的巫山县洪水灾害研究

利用机器学习算法RF模型、K-means模型与ARMA模型,对巫山县范围内12 369条径流河段进行分类预测,研究水文参数在时间序列上的变化规律,探究降雨-径流演变规律;并结合GIS空间可视化技术,综合研究区地理环境,基于RF模型预测洪水致灾范围,分析洪水灾害预测结果的空间特征。结果表明:①RF模型能有效预测降雨-径流演变过程中参数的重要性,当降雨强度为125 mm、150～175 mm时,预测出水位、流速变化率最大;降雨强度为100～175 mm时,预测出流速变化率最为剧烈;②利用ARMA模型预测出河流比降、流量等水文参数回归性最好,较低等级河流所预测参数中,水位、流速变化率最为明显,流量无明显变化。相较于水位变化率,流速变化更为强烈,流速、水位变化率主要集中于等级较高河流;③机器学习算法能有效预测研究区洪水易发程度,在表征研究区水文参数时,水位变化主要集中于西北部、中南部,东北部与中南部水位变化率显著,预测出部分地区水位可升至20 m,处极危险状态。     

华南中小流域设计暴雨洪水同频率检验与重现水平推算

暴雨洪水同频率假定是否成立和暴雨洪水遭遇概率分布是中小流域设计洪水计算的依据,为检验其合理性,采用鉴江上游曹江流域典型强降水流域1967—2013年逐时暴雨洪水观测资料,分析了华南中小流域最大面雨量R和对应场次最大洪峰流量Q的边缘分布和联合分布的遭遇概率,并推算其设计重现水平。研究结果表明：暴雨和洪水同频遭遇概率较小;对于特定设计频率,洪峰流量与流域面雨量的遭遇概率随流域面雨量增大而增大;流域面雨量和洪峰流量的遭遇条件概率显示存在着多种防洪风险管理选择;相对于“或”联合重现期和“且”重现期,二次重现期更准确地反映R-Q组合的风险率。     

长白山天池地区泥石流激发雨型与临界雨量

长白山天池景区内受多条泥石流沟威胁,为降低泥石流灾害造成的损失与威胁,通过收集与整理该区域内泥石流活动历时资料与相应的降雨资料,分析各沟泥石流灾害暴发的降雨过程,获得长白山天池地区的泥石流激发雨型的特征,并研究相关降雨参数(小时降雨强度、历史累计雨量、前期有效降雨和降雨历时)与泥石流灾害爆发之间的关系,得到了长白山天池地区泥石流灾害暴发的临界雨量值。经研究表明,长白山天池地区泥石流激发雨型分为长期持续降雨与长期间断降雨两类,长期持续降雨型的前期不间断降雨持续时间长,总降雨时间也持续较长,泥石流在降雨强度逐步达到临界值时暴发。长期间断降雨较长期持续降雨来说,总的降雨时间更长。该降雨类型的降雨强度存在多次由零到极大值增大再降低的重复过程,直到最终松散堆积体饱和至临界值导致泥石流暴发。经统计与分析得出,长白山天池地区泥石流灾害暴发的防范雨量与预警指标(临界雨量),以历史累计降雨量43.5 mm或前期有效降雨32.7 mm可以作为防范值,以小时降雨强度19.7 mm/h作为泥石流临界雨量,对不同的激发雨型特征与临界雨量的研究能够为长白山天池地区的泥石流灾害监测预警提供科学依据。     

基于分布式水文模型的山洪预警临界雨量计算

以抚河流域3个山丘小流域为例,采用分布式新安江模型对小流域暴雨洪水进行精细化模拟,利用率定后的分布式新安江模型进行临界雨量试算,得出各流域不同初始土壤含水量、不同预警时段组合条件下临界雨量。将计算所得临界雨量与实测暴雨洪水过程和设计暴雨进行比较验证,结果表明临界雨量计算结果较为合理,说明分布式新安江模型可应用于抚河流域山洪预警临界雨量确定,并为抚河流域山洪预警工作的开展提供参考方法。     

洪水影响因子的研究

洪水洪灾的损失受多方面因素的影响,这些影响数据划归为洪水致灾因子、地形条件因子、淹没程度与抢险及时程度因子、社会经济因子。洪水致灾因子是其中最为重要的影响因子。导致洪灾的最根本原因是降雨,降雨量和持续时间能够很好地描述降雨的强度。降雨量越大、持续时间越长,对灾区的破坏力也将会更强。在同一时刻不同地区降雨量和持续时间不会相同,同样,在同一地区不同时刻这两个洪灾特征量也可能相差甚远。     

藏东南尼洋河流域降水径流水量平衡问题

为了深入分析藏东南尼洋河流域水文特征及产汇流机理,对该流域降水径流水量平衡问题进行研究。基于尼洋河流域工布江达、巴河桥、更张等水文站日降水、流量等水文气象观测资料,对采用传统泰森多边形法计算的尼洋河流域面平均雨量小于径流量这一现象进行分析,提出降雨径流水量平衡问题;针对尼洋河流域地形地貌特征、降水空间分布规律和测站分布的实际情况,提出尼洋河流域面平均雨量分布式计算方法,并进行了实例计算。计算结果表明:目前对尼洋河流域降水空间分布特征缺乏正确认识;采用传统的泰森多边形法计算面平均雨量是导致出现水量不平衡问题的主要原因。指出尼洋河流域面平均雨量计算应考虑降水的垂直分布差异。     

CMORPH融合降水产品与地面观测雨量资料估算淮河流域面雨量对比分析

基于CMORPH融合降水产品与地面观测雨量资料,分别采用网格算术平均法与泰森多边形法估算淮河流域15个子单元2008—2011年汛期(6—9月)逐日面雨量,并对2种面雨量估算结果进行对比统计分析。结果表明:15个子单元2种面雨量估算结果具有系统性差异,两者之间存在显著线性关系;逐日面雨量估算结果也存在系统性差异,利用地面观测雨量资料估算的面雨量普遍大于利用CMORPH融合降水产品的估算结果;2种面雨量估算结果在降水量级上有很好的对应关系,各降水量级完全对应的总体比例为78.8％,相差1个量级的比例为20.5％,其中小雨量级完全对应的比例高达91.4％。     

考虑降雨不确定性的洪水概率预报方法

基于流域雨量站网布设的抽站法原理,推导以面雨量计算值为条件的面雨量真值的概率分布,用以描述现有测站数目条件下流域面雨量计算的不确定性。在此基础上,结合确定性预报模型,展开洪水概率预报研究。以淮河黄泥庄流域为研究对象,对该方法进行应用,结果表明:该方法不仅可以实现任一时段流域面雨量真值概率分布的估计,描述面雨量计算的不确定性;同时,通过与水文模型(如新安江模型)耦合,结合Monte-Carlo抽样技术,可以实现预报流量概率分布的估计,从而实现洪水概率预报。     

窟野河流域暴雨侵蚀产沙研究

利用窟野河流域的水沙资料，提出了降雨分布均匀性系数的概念。把降雨分布均匀性系数与前期影响雨量等定量指标一起引入暴雨侵蚀产沙过程的水沙传递关系中，建立了窟野河流域出口径流含沙量与流量、前期影响雨量和降雨空间分布均匀性系数的定量关系。止匕定量关系可用于多沙粗沙区流域次暴雨侵蚀产沙的预报和多沙粗沙区的治理。     

减小集总式水文模型洪峰相位差的方法

采用集总式NAM水文模型模拟五道沟水文站以上集水区域的流量过程，选取1985—2010年洪峰流量最大的前9场洪水率定模型参数。模拟结果表明，洪峰存在系统性的相位提前，且调整模型参数的方式无法减小洪峰相位差。为获得合理的模拟结果，提出2种改进模型——错位加权生成面雨量的集总式NAM水文模型和同时刻加权生成面雨量的基于子流域的NAM水文模型。2种改进方法计算结果表明，峰值相位差减小，确定性系数和合格率提高。     

辽西季节性河流洪水预警关键技术

为解决辽西季节性河流洪水预警精度不高、时效性差等问题,以辽西地区辽河支流绕阳河的东白城子站1994-2013年洪水数据为实验数据,建立雨量站雨量输入-流域水文站洪水流量输出关系模型,通过水情自动测报系统获取雨量流量信息;利用灰色关联模型分析雨量站与流域流量的关联度,选取关联程度强的雨量站为主导因素.研究结果表明:建立关...     

皖境淮河流域降雨量-水位关系分析

利用2003-2005年水文站水位观测资料和相应气象站点雨量观测资料,应用相关分析方法,确定旱涝多发的皖境淮河流域不同子流域内水位对流域内降雨的响应时效,结果表明不同子流域水文站的水位对有效降雨量的响应时效存在差异,主要集中在2-4天.选取3个有效降雨与水位相关程度较高的子流域,分别建立降雨-水位关系统计模型.利用2007年7月上旬淮河流域大水资料进行试验,结果表明所建模型的水位预测效果较好.     

江河流域面雨量预报方法研究

本研究以T213模式、HLAFS模式、MM5中尺度模式输出的格点资料以及日本降水量格点资料为基础,研究面雨量的计算方法和预报方法;构造在不同环流形势背景下,启动不同预报方程的面雨量预报业务流程,有效克服了在环流形势调整时预报输出不能快速响应的弱点;建立影响山西降水的天气动力诊断模型,解决了大降水样本少、预报质量低的难点;建立“实时业务运行软件包”“、系统维护软件包”“、检验评分软件包”,做到了随时跟踪、监控预报质量、随时订正预报误差、随时总结预报成败原因、为改进预报方法和更新预报因子提供客观依据的目的;建立“山西省主要河流流域面雨量预报业务系统”,做到了从资料采集到产品分发全程自动化的要求;实现了对黄河、海河流域单站雨量和山西八条主要河流流域的面雨量预报、误差分析和订正、质量评定和监控的自动化。     

基于“FloodArea”模型的山洪灾害精细化预警方法研究

引用二维水动力模型"FloodArea",针对缺乏水文资料但有历史洪水淹没记录的山区小流域,在山洪灾害实地调查的基础上进行山洪风险雨量的计算;根据不同风险等级山洪淹没栅格数据和精细化承灾体地理信息资料,利用ARCGIS进行分析计算,实现山洪灾害精细化风险评估;基于山洪灾害不同风险等级致灾临界雨量和精细化风险评估成果实现山洪灾害精细化风险预警的目的.结果表明,利用"FloodArea"水动力模型能实现无水文资料的山区小流域山洪灾害精细化风险评估和预警.     

基于典型断面雨量-水位函数的中小桥水害预测

基于推理公式法和均匀稳定流概念,借助模糊相似优先比理论,提出一种针对既有中小桥的水害预测新方法。将实际中小桥河床断面归纳为10类典型断面,建立各类典型断面的雨量-水位函数模型;利用模糊相似优先比理论确定与实际断面最相似的典型断面,选取雨量?水位函数模型;借助可靠的墩台水痕和对应的雨量资料,求解常量参数K,确定雨量-水位函数,再利用现时或预报雨量资料对桥梁抗洪能力进行评估和水害预测。研究结果表明:该方法的理论基础可靠,只需要桥址处河床糙率系数和一组历史雨量及对应的水痕标高数据,当地质情况已知时,还可以进行冲刷程度预测;避免了收集汇流方式、雨量损失、流域平均坡度、流域面积和主河槽长度等水文参数,减少了大量的野外勘测工作和繁琐的计算量;实例桥梁检测表明本方法使用方便,精度满足实际要求。