基于临界雨量推求复合预警指标的方法及应用

基于全国山洪灾害调查评价获取的山洪灾害防治断面临界雨量数据,依据流域产汇流原理充分考虑前期影响雨量Pa、临界雨量P和预警时段H对复合预警指标的不同影响,提出了由临界雨量推求复合预警指标的公式,并以江西婺源县为例说明了该公式的可行性及其应用过程,提出了一套完整的山洪灾害预警方案。结果表明:婺源县复合预警指标值的平均极差为5.4,平均变差系数为0.029,由临界雨量推求复合预警指标可行。将降雨开始时的前期影响雨量、实测或预报的雨量及其时段长代入公式得实时复合预警指标值,再与断面复合预警指标阈值比较,达到或超过预警阈值即发布山洪预警,否则根据后续降雨情况重新判断是否预警。该方法充分利用事发之前的已有信息,能计算任意时段预警值,可为山洪灾害预警提供一种新的有效方法。     

山洪灾害防治理论技术研究进展

我国山洪灾害防治基础薄弱,在支撑全国山洪灾害防治项目建设过程中,中国水利水电科学研究院成立项目组,组织开展山洪灾害防治理论技术研究和产品研发,取得了一系列重要成果,初步建立了山洪灾害防治理论技术体系,应用于我国山洪灾害防治实践,对此进行总结介绍,主要包括:①形成了基于山洪灾害自然和社会双重属性山洪灾害防治方略和理论技术框架;②分析了山洪灾害时空分布特征和山洪灾害形成机理;③系统研究了山丘区小流域水文特征,创建了全国小流域基础数据集;④提出了有中国特色的山洪灾害群测群防模式;⑤研究制定了44项山洪灾害防治行业标准或规范性技术文件;⑥提出了山洪灾害调查评价和风险评估技术方法;⑦开发了X波段测雨雷达强降雨监测技术和非接触式水位-流速-流量一体化山洪监测新方法;⑧研发了时空变源混合产流模型和中国山洪水文模型;⑨提出了多阶段渐进式山洪监测预报预警技术路线和动态预警指标分析方法。     

三星堆月亮湾城墙遗址覆土方量计算

利用三维激光扫描技术获取三星堆月亮湾城墙遗址区高精度三维激光点云,实现了任意边界挖填方量的精确计算。采用IDL编制了海量激光点云存储与管理软件LIDARVIEW,应用海量激光点云网格分块技术和动态四叉树空间索引方法实现了海量激光点云数据的存储与管理。提出基于网格分块的地表植被和建筑物的自动过滤技术,建立三星堆月亮湾城墙遗址现状地表的DEM模型。结合三星堆月亮湾城墙遗址的覆土设计方案,得到月亮湾城墙遗址覆土后地表DEM数据和覆土四周边界数据。最后利用覆土前后地表的DEM数据,对三星堆月亮湾城墙遗址覆土方量进行计算。工程实例表明,该方法可以快速、高效地解决复杂工程的挖填方的方量计算。     

双层堤基中悬挂式防渗墙渗控效果的试验研究

通过砂槽模型试验,研究了双层堤基设置悬挂式防渗墙情况下管涌发展并导致溃堤的过程和机理。试验结果表明,悬挂式防渗墙可以有效提高堤基管涌破坏的水平平均临界水力比降,降低管涌的危害程度,使堤基整体抵抗管涌破坏的能力显著提高,且布置在背水侧较临水侧更加有效。同时给出了悬挂式防渗墙的设计方法。     

变化环境下洪涝风险演变特征与城市韧性提升策略

在全球气候变暖与快速城镇化的背景下，极端暴雨洪涝发生的可能性与不确定性在增大，同时洪涝威胁对象、致灾机理、成灾模式、损失构成与风险特性均在发生显著变化。本文基于郑州“7.20”特大暴雨水灾的实地调研与典型案例的剖析，阐述当代社会洪涝风险连锁性、突变性、传递性的演变机理与趋向，结合国际社会与水共存、韧性提升的理念与实践，探讨变化环境下与新时代基本国情相适宜的洪涝灾害防治策略。研究结果表明，应对快速城镇化进程中极端暴雨洪涝灾害，需以流域为单元做好综合治水的统筹规划；韧性城市只有建成不怕淹的城市，才有利于实现人水和谐的目标；在发展不均衡、不充分的现实条件下，完善与健全洪涝灾害风险管理与应急管理体制与运作机制，不仅在于保障安全，而且要为新时代经济社会快速平稳发展保驾护航。     

无人机航测技术在山洪灾害调查评价中的应用

利用无人机航测技术获取影像分辨率高、机动灵活、不受天气和复杂地形影响的技术特点,提出将无人机低空航测技术应用于获取复杂山丘区小流域基础地理信息资料。以陕西商洛某小流域调查评价应用为例,系统地介绍了应用无人机航测技术获取调查评价所需的高清晰航片、高精度DEM、河道断面、居民沿高程展布以及地表植被和土地利用分类信息的流程与方法,提出了各个环节关键技术的解决方案,编制了基于无人机航测技术的数据处理软件。应用案例表明,该方法可以快速获取山丘区小流域内的高清晰航片,数据处理速度快,精度高,能够满足山洪灾害调查评价工作要求,获取的数据可大大提高洪水预报的精度。该技术在即将开展的全国山洪灾害调查评价工作中将发挥巨大作用,具有较大的应用前景。     

小流域暴雨山洪水文模型与水动力学方法计算比较分析

针对小流域暴雨山洪精细模拟问题,提出了小流域时空变源混合产流模型,以小流域为单元构建了暴雨山洪分布式模拟模型,开发了可视化时空变源分布式水文模型软件FFMS和水动力学计算软件FHMS。以宝盖寺小流域场次暴雨洪水计算为例,分别采用水文学和水动力学方法计算了小流域暴雨山洪过程,并分析了两种方法的计算精度、效率、实用性等。案例研究结果表明:(1)水文与水动力学方法均可实现小流域暴雨山洪的模拟,模拟结果与实测基本一致;(2)对于无资料小流域暴雨洪水计算,水文学建模速度快,计算效率更高,水动力学方法建模和计算效率更低;(3)在复杂地形条件下暴雨洪水形成机理、演进过程模拟方面,水动力学计算结果更加精细和准确;在山区中小流域洪水预报预警方面,水文学方法更加实用。     

清水沟水库溃坝对主河道行洪过程影响数值模拟研究

溃坝洪水危害巨大。为研究支沟溃坝对主河道洪水过程的影响,采用集成HLLC近似黎曼求解器的二维水动力模型,模拟研究了支沟清水沟水库溃坝洪水对主河道大理河行洪过程的影响。模拟结果表明:计算水位与实测洪痕吻合度较好,证实所建模型能较为精确地模拟溃坝洪水演进过程;清水沟水库溃坝对大理河上下游均有影响,上游会发生明显的壅水现象,流量具有先下降后上升再下降至稳定的趋势;最为关心的下游洪峰呈现出先增加再下降至稳定的过程,并不是简单的叠加计算,而与上下游关系密切。该成果对于防治支沟溃坝在主河道形成洪水具有一定的指导意义。     

万家口子水电站拱坝坝基三维渗流场分析及渗控措施研究

运用Visual Modflow软件对万家口子水电站拱坝坝基渗流进行了模拟研究,用六面体单元精确模拟了排水孔孔径、孔深和孔距及帷幕的空间分布,同时对影响渗流场主要的渗流通道,如不整合面、断层、裂隙带等进行了精确模拟,在此基础上分析了坝基渗流场分布规律。综合评估了坝基渗流场的主要渗流特性、宏观渗流控制能力和局部渗流控制薄弱环节。研究表明,不整合面对坝基渗流特性影响很大,建议施工时应尽量开挖到不整合面以下,或将帷幕穿透不整合面以提高帷幕的防渗效果。     

八里湾泵站地基三维渗流场分析及渗控措施研究

利用Visual Modflow软件对八里湾泵站复杂地基承压含水层渗流场进行了求解,得出了泵站地基三维渗流场分布规律和特性。重点研究了该泵站设计防渗体系中密集排水孔、水平排水软管、地下连续墙等多种渗控措施的综合防渗效果,给出了合理的渗控设计方案。