沿河村落山洪灾害危险区等级的定量划分研究

山洪灾害危险区等级的定量划分是沿河村落山洪灾害分析与评估的重要内容,并能为山洪灾害的预警与防治提供科学依据。本文针对甘泉县洛河沿岸村落,根据不同设计频率下的暴雨特征值进行产汇流计算,给出了20%、5%、1%等3个频率下的设计洪水;利用HEC-RAS计算了不同设计洪峰流量下的水面线,通过对比分析沿河村落的居民宅基高程与3种频率洪峰水位,评价了其防洪能力,进而将危险区等级划分为极高危险区(5年一遇)、高危险区(5~20年一遇)、危险区(20~100年一遇)和不危险区(100年一遇)。结果显示,分析评价的56个沿河村落中,极高危险区、高危险区和危险区分别约占3.6%、16.1%和10.7%,且大多分布于干支流交汇口处,而防洪能力较高的不危险区主要位于支流的上游地区。山洪灾害的防治应着重治理干支流交汇口处的区域;根据防洪能力定量划分山洪灾害的危险等级,能够为沿河村落山洪灾害的风险评估及防治提供依据。     

基于前期有效雨量的山洪灾害临界雨量探讨

从山洪灾害形成的条件入手,分析了广东省瑶安小流域1958-2011年发生的10场山洪灾害雨量资料,认为降雨是该区山洪灾害的重要诱发因素,且灾害发生当日降雨量与前4d有效雨量之间关系最为密切。利用该两者之间关系分别作出了警戒雨量和转移雨量基准线,分析了该地区山洪灾害形成的警戒雨量和转移雨量,探讨该区山洪灾害形成的临界雨量条件。     

潖江蓄滞洪区洪灾风险分析及避难转移安置研究

以潖江蓄滞洪区洪灾避难转移安置为研究对象,利用Mike21技术,建立潖江蓄滞洪区洪水演进数值模型,模拟北江遭遇300年一遇洪水时,在潖江口泄洪,潖江蓄滞洪区内洪水演进,分析潖江蓄滞洪区洪灾风险.通过实地调查,结合历史洪水情况,利用潖江蓄滞洪区DEM数据、Google地图及最快避难转移安置时间分析法,详细设计了潖江蓄滞洪区内各行政村落遭遇洪灾时避难转移与人员安置,为潖江蓄滞洪区启用预案科学编制及防洪减灾提供科学依据.     

云南省山洪地质灾害气象预报预警方法研究

通过分析云南省2000-2011年116个县站共计1 101次山洪地质灾害个例和近12年的逐日降水数据,探讨山洪地质灾害与降水之间的关系,并提出适用于本省的山洪地质灾害气象预报预警的方法。研究表明云南省的山洪地质灾害时间变化与降水的时间变化吻合,灾害主要集中在雨季(5-10月)发生,并在主汛期出现峰值;灾害的空间分布具有西多东少、西北多东南少的特征,在滇南和滇西南山洪地质灾害总次数的高中心的分布与强降水日数中心值的空间分布基本一致。经过计算116个县站各次个例的日综合雨量,分析得出各县站诱发山洪地质灾害的临界雨量,并对临界雨量分级定出各县站山洪地质灾害气象预报预警的5个风险等级,在2012年的山洪地质灾害气象预报预警业务中取得良好效果。     

典型降雨情景下北京市十渡镇山洪灾害风险评估

基于北京市十渡镇"7.21"特大暴雨山洪事件淹没特征展开模拟,获得了适用于研究区的水文水动力模型参数,进而模拟了研究区20 a、50 a、100 a一遇降雨情景下的山洪危险性特征,并根据灾损模型计算了相应情景下的山洪灾害经济损失。结果显示50 a一遇降雨情景下的淹没范围比20 a一遇增加了2.2 km~2,并且由于受河道排水能力影响,100 a一遇与50 a一遇淹没范围相似,主要增加的淹没深度区间为0.5～1.5 m。经济损失主要位于河道两侧,20 a、50 a、100 a一遇情景下经济损失分别为14.69亿元、18.16亿元以及20.40亿元。淹没特征模拟值与历史实际值具有较强相关性。情景风险评估结果可为类似十渡镇的山地旅游小镇防洪减灾提供参考依据。     

不同降雨重现期下山洪汇流过程关键因子识别研究——以赣江上游为例

森林植被与山洪过程耦合关系是生态水文学研究的热点问题,而给定降雨条件下不同重现期山洪汇流过程关键影响因子识别研究不足严重制约着山洪灾害的预警预报。该研究选取江西赣江上游易灾地区为研究案例,将洪峰模数、汇流时间和1h立即转移临界雨量这3个参数作为山洪汇流过程表征因子,以生态参数、人类扰动、森林起源及林龄4个因子集共计14个因子作为环境解释变量,采用10 min不同重现期降雨实现暴雨区划,在乡镇尺度上利用Canoco5.0软件中RDA模型并进行关键因子识别。研究结果表明:NDVI在1%、2%、5%、20%和50%不同降雨重现期下对山洪汇流过程影响贡献最大且变化幅度相对稳定,其贡献率在37.8%～44.2%之间,而植被覆盖度指数(VC)在80%时贡献率最大;天然林、中林龄、25~0以上坡耕地及人口密度对山洪汇流过程的影响作用不容忽视;不同重现期下解释变量和响应变量因子的空间分布特征及其相关性变化不大;植被指数与山洪汇流过程耦合作用显著,可作为山洪预警参考指标之一。     

北洛河中游白水段峡谷全新世特大洪水水文学研究

通过对北洛河中游峡谷河段的深入调查研究,在白水县张家船村段河谷台地的全新世黄土古土壤剖面中发现了古洪水滞流沉积夹层。采集了古洪水滞流沉积物典型样品,利用第四纪地质学和沉积学方法,通过磁化率、粒度、烧失量、碳酸钙含量等分析,发现其为中全新世后期(4 500～4 000a BP)特大洪水的典型悬移质沉积物。利用比降法模型计算得出,该组古洪水滞流沉积所指示的洪峰流量在13800～15600 m3/s之间;同时对该断面上游方向150m处的铁路桥1994年9月洪水洪痕进行了测量计算,其结果与水文站实测流量一致,证明古洪水水文学计算方法及相关参数的选取是合理的。该研究成果对北洛河的防洪减灾、交通和水利工程建设具有重要的参考价值。     

基于GIS技术的海绵城市内涝灾害数值可视化研究

研究基于GIS技术的海绵城市内涝灾害数值的可视化技术,为城市内涝灾害预防和控制提供可靠分析依据。通过GIS技术采集海绵城市河道、排水口、管网等建模数据后,采用基于GIS技术的海绵城市内涝灾害分析模型对某场暴雨进行实测,通过同频率放大方法,获取不同重现期暴雨的设计降雨过程线,依据过程线以及SWAT模型获取不同重现期的洪峰过程以及积水淹没情况(深度、区域),并通过GIS可视化显示洪峰过程以及积水淹没情况(深度、区域)。可视化模拟结果显示,以安徽六安市为例,采用GIS技术对单个栅格的高程值与建筑物在地面以上的高度相加值进行DEM修正后,六安市内涝积水深度更清晰、准确度;随着重现期的延长,暴雨强度、淹没水位高度、淹没面积、最大积水深度也逐渐增加;从六安市暴雨内涝不同重现期淹没场景中可以看出,随着重现期的延长,淹没区域在六安市3D图中的范围越来越大;5年和25年一遇的洪水淹没区范围很小,但60年一遇的洪水淹没区在六安市北面范围很广,且在西南临界区域分布也较广。     

大型桥梁防洪影响评估方法研究

从桥梁建筑、桥梁壅水与洪水侵桥等3方面,定性、定量、全面系统地研究了发生50年一遇或100年一遇洪水灾害时,大型桥梁防洪影响的评估分析方法,并结合实例,验证了所提方法的适用性与可靠性,在此基础上,提出了减轻和避免不利影响的对策及改善措施.     

汶川地震灾区小流域洪水计算方法初探

汶川地震灾区小流域山洪不仅造成巨大损失,同时也是泥石流等灾害的激发因素,探寻一种准确且可操作的洪水峰值流量计算方法对防灾减灾具有重要意义。本文选择不同产流和汇流计算方法,组合成不同水文模型,进行小流域洪水过程计算,对模拟结果和参数选择进行对比,旨在探究最适合该地区的小流域水文计算方法。分别选择SCS曲线法、Green-Ampt入渗法、初损稳渗法进行坡面产流计算,应用SCS单位线法、Snyder单位线法和运动波方程进行坡面和沟道汇流计算,组合成5种小流域产汇流计算模型,利用6场洪水进行参数率定和结果验证。模拟结果对比分析,得出SCS曲线法是最适宜的产流模型,其与SCS单位线、运动波汇流计算方法组合而成的SCS和SKK模型,峰现时间的模拟误差最小,在0~25 min之间;洪峰流量模拟的相对误差较小,平均误差不超过4%;洪水总量模拟误差在10%左右。另外,这两种模型参数设置及确定较简单,更适合在数据稀缺的小流域中进行洪水模拟应用。研究可为汶川地震灾区小流域山洪和泥石流等灾害的流量估算提供方法和参数借鉴。     

基于希尔伯特-黄变换的非一致性洪水频率计算方法——以西江大湟江口站为例

西江流域由于大量兴建堤防工程而导致天然河道洪水槽蓄关系发生了改变,进而使得洪水序列失去了一致性。针对西江洪水归槽问题,提出基于希尔伯特-黄变换的非一致性洪水频率计算方法,该方法假设非一致性年最大流量序列由非一致的确定性成分和相对一致的随机性成分两部分组成。将该方法应用于西江大湟江口站,结果表明:(1)1953-2008年最大流量序列经Hurst系数变异分析方法诊断为中变异,说明该序列不满足一致性的要求;(2)同频率同重现期情况下,过去、现状和未来三个时期的最大流量呈增长趋势;(3)Cv在过去(1953年)、现状(2008年)和未来(2015年)三个时期的评价结果为:0.334、0.257、0.25,呈减小趋势,说明年最大流量在多年情况下变化浮动减弱,洪峰流量趋于稳定波动。(4)浔江堤防大湟江口站现有堤坝的防洪标准在过去能达到10年一遇的防洪标准,但现状和未来达不到10 a一遇的要求;(5)典型洪水重现期呈逐年缩短的趋势;(6)相同区间范围内的洪水,过去、现状和未来条件下的洪水发生的概率呈增加趋势。     

汉江上游郧西段全新世古洪水水文学研究

通过对汉江上游的考察,在郧西段归仙河口(GXHK)发现了典型的全新世古洪水滞流沉积剖面。采集滞流沉积层样品,进行粒度、磁化率等分析,证明研究地点具有典型的古洪水滞流沉积层。通过地层学对比分析,确定两次古洪水事件分别发生在3 000-2 700 aB.P.和公元100-200年(即1 850-1 750 aB.P.)。利用沉积学、水文学方法计算出GXHK的古洪水流量介于63 090～64 320 m3/s之间。用2010年、2011年大洪水洪痕的现代水文学验证和美国学者Baker提出的河流流域面积与大洪水洪峰流量关系进行对比分析,证明古洪水水文学计算结果合理可靠,从而为汉江上游的工程建设及沿岸地区的防洪减灾提供参考。     

深圳市洪涝灾害的数值模拟与分析

深圳市自建特区以来,沿河沿海低地迅速城市化,流域内大规模的开发活动加剧了水土流失,河道淤塞严重,行洪能力降低,新增市区防洪排涝设施不足,使深圳市洪涝灾害更趋频繁,经济损失急剧增长,为配合深圳市制定新的防洪(潮)规划,本研究开发了城市洪水演进一、二维不恒定流混合模型,分现状与规划措施实施后两种情况对各典型年暴雨、高潮的组合在深圳市可能造成的洪涝灾害进行了模拟和分析,其结果为深圳市合理评价防洪(潮)规划提供了依据。     

潖江蓄洪区洪灾承灾体脆弱性分析

开展承灾体脆弱性分析是为揭示各类承灾体的洪灾损失与洪水特征之间的关系,也是洪灾风险评估方法中的关键部分。为了分析潖江蓄洪区洪灾承灾体脆弱性,以北江"9406"型洪水放大至300年一遇洪灾为案例,全面收集社会经济数据,结合GPS技术开展洪灾损失调查,利用建立的模型计算了蓄洪区各承灾体要素的洪灾损失值,用以表征承灾体脆弱性大小和承灾能力强弱。通过计算潖江蓄洪区洪灾承灾体的损失值,得出工业及基础设施脆弱性最大,也是承灾能力最弱的系统因素的结论。潖江蓄洪区洪灾承灾体脆弱性分析为计算洪灾潜在损失和区域防灾减灾提供了依据。     

四川汶川茶园沟泥石流灾害特征及危险度评价

2003年8月9日四川汶川县茶园沟泥石流造成了1人死亡,10人失踪和严重的财产损失.泥石流是由于短历时高强度的大雨激发而形成的.泥石流最大流速为10.8m/s,泥石流洪峰流量为999m3/s,冲出物方量约为5万m3.茶园沟流域内松散固体物质的密度为2.18 g/cm3,含水量为10.7%,空隙率为28%,塑性界限和流性界限分别为18.8%和32.5%,一遇大雨或较长时间的降雨就极易形成泥石流.茶园沟属中度危险的泥石流沟,中度危险的泥石流也造成了严重的人民生命财产的损失,这主要是由于受灾对象,即易损性的特性所决定的.茶园沟泥石流的防灾减灾措施,一是要实行封山育林,停止开矿弃渣;二是要提高公路桥梁的防洪标准,合理布局水利水电设施.     

洪涝演进中多目标应急避险路径算法优化及其应用

采用动态最优路径搜索算法研究洪涝灾害约束条件下的动态优化最优转移路径,以福建省马洋溪流域为典型案例,选择2016年9月“莫兰蒂”台风登陆期间气象和区域地理条件为模拟数据,选取时间约束、危险性约束、转移容量约束三个评价指标,运用路段路阻综合评价体系计算出淹没时间序列数据对应下路网的综合路况,通过对指标层模型的标准化处理,提出准动态最优路径搜索算法,计算洪涝演进过程中人员物资转移路径最优解。根据特定频率/场次洪水的淹没范围、水深、到达时间等风险信息,通过对受淹居民区位置、人口数量、道路、安置区域等信息的综合分析和路网计算,得到居民区避洪转移安置方案和转移安置最优路径,并开发了马洋溪洪涝应急转移决策系统。结果表明：基于河道水力分析模型HEC-RAS模拟数据纳什效率系数(NSE)接近于1,即模型与灾情点记录数据吻合度较高,模拟值与灾情记录值之间的百分比偏差(PBIAS)为-9.2,表明模拟值略微高于灾情记录值,同时采用动态多目标路径规划算法选出最优应急避险路径寻优质量高,且具有较高的寻优稳定性。研究成果探究洪涝演进规律、掌控灾情演变信息、制定合理科学的避险转移路径具有重要意义,为现有防洪预案方...     

“8·20”板子沟泥石流特征及防治措施∗

2019 年 8 月 20 日汶川县板子沟暴发了泥石流,“8·20”板子沟泥石流造成沟内村庄、厂房、水电站和格栅坝受损,泥石流冲毁沟口桥梁,造成都汶高速公路 S9 断道。基于现场勘查和室内试验资料,分析了“8·20”板子沟泥石流特征,泥石流平均流速达 5.6 m/s,洪峰流量 535.98 m³ /s,一次泥石流过程总量约 69.63×10⁴ m³ ,向岷江输砂约 25.97×10⁴ m³ ,表现为堵溃型沟谷泥石流。提出了基于 Tamotsu Takahashi 模型的泥石流降雨阈值预测方法,该方法可用于确定泥石流的临界雨强和暴发时间,“8·20”板子沟泥石流的临界雨强为 5.7 mm,小于历年临界雨强。基于水文计算结果,提出了针对板子沟的防治措施：按 10 年、20 年一遇的标准进行设计时,可采取设置防护堤的方式;按 50 年、100 年一遇的标准进行设计时,可采取设置防护堤+拦砂坝的方式。     

基于联系数和马尔可夫链耦合的山东省旱情动态预测评价

为增强区域旱情预测评价模型的合理性、可解释性和预测评价结果的准确性,以山东省1972-2001年旱情历史序列作为评价样本,选取水库蓄水量距平百分率、地下水埋深、土壤含水量和降水量距平百分率4个旱情评价指标,采用基于加速遗传算法的模糊层次分析法确定评价指标权重,通过计算评价样本的指标数联系数、指标值联系数并利用最小相对熵原理得到样本的平均联系数,由属性识别法确定了各年份的旱情等级,建立了基于集对分析五元联系数和马尔可夫链耦合的区域旱情动态预测评价模型(简称CNMC模型),将CNMC模型应用于山东省2000、2001年旱情等级动态预测评价中,判定山东省旱情等级,将该模型确定的旱情等级与属性识别法评价结果进行对比分析。结果表明:采用CNMC模型得到的旱情等级计算值与属性识别法的评价结果一致,可发现CNMC模型中由集对分析法确定的权重值较自相关系数法确定的权重值分布均匀,克服了自相关系数法的计算不稳定性;以联系数分量为基础的属性识别法克服了直接将指标数值与评价标准匹配得到的马尔可夫链状态等级空间的粗糙性;以前5 a各年份的联系数分量为基础,充分利用了1~5步长状态转移概率矩阵,克服了普通马尔可夫链法中仅采用状态转移概率矩阵中某一行信息所带来的局限性。CNMC模型有助于深入刻画和解析预测对象与预测因子之间的复杂关系,以联系数分量为基础,不同步长的马尔可夫链状态转移概率矩阵为驱动所建立的模型能更精准地刻画系统的不确定性趋势且计算简单、操作方便,为区域旱情动态预测评价提供了一种新途径。     

地面沉降对蓄滞洪区洪灾风险的影响

严重的地面沉降可能导致洪灾风险评价结果发生改变。为完善双重灾害作用下的蓄滞洪区风险分析,基于灾害系统理论构建了天津大黄堡蓄滞洪区洪灾风险评价指标体系。为降低指标权重的人为干扰,建立了基于熵权法的洪灾风险模糊综合评价模型,模型中通过评价指标值构成的判断矩阵来确定指标权重,使评价结果更接近实际情况。将模型运用于地面沉降前、后大黄堡蓄滞洪区洪灾风险的对比研究。计算结果显示:不考虑分区滞洪的影响因素,地面沉降使得蓄滞洪区的洪灾风险呈现整体增大的趋势,尤其是启用顺序优先的滞洪分区,遭遇50年一遇洪水时各评价单元的平均洪灾风险等级由Ⅲ级增加到Ⅳ级。实例研究表明:模型合理可信,可供解决地面沉降影响下的洪灾风险问题参考。     

基于SPI的渭河流域干旱特征演变研究

基于渭河流域21个气象站的1961-2010年的标准降水指数(SPI),采用Mann-Kendall趋势检验法研究了各个站点12个月份的SPI、干旱严重程度以及干旱历时的变化趋势,最后运用Copula函数计算了渭河流域两种典型干旱情景下的联合重现期。得到主要结论如下:(1)整个渭河流域干旱趋势明显,其中干旱化显著的月份主要有11、12以及1月,而有湿润化趋势的月份主要集中在7、8月份,此外,干旱严重程度与干旱历时的变化趋势均不显著;总的来说,该流域干旱季节越干旱而湿润季节越湿润的趋势进一步加大了水资源管理的难度,渭河流域存在较大的旱涝风险;(2)就"且"重现期而言,渭河流域发生典型中度干旱和典型重度干旱的联合重现分别为28.9年和53.1年一遇;整个渭河流域发生中度干旱的可能性大,流域西北部发生旱灾的概率要大于东南部。因此,相关部门应该加大渭河流域西北部干旱监测力度,提前做好防灾减灾的准备。