【摘 要】
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山洪灾害是洪涝灾害中最严重的灾害之一,严重威胁着人民的生命财产安全。山洪灾害具有突发性强等特点,为有效预防山洪灾害,开展山洪灾害预警研究成为山洪灾害防御工作中的重点。山洪灾害预警方法研究是山洪灾害预警的重要环节。当前国内采用的预警方法主要是静态临界雨量预警,但由于下垫面及降雨时空分布等因素的影响,此方法预警精度较差。为提高预警准确性,本研究依托于“国家重点研发计划(No.2019YFC151060
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山洪灾害是洪涝灾害中最严重的灾害之一,严重威胁着人民的生命财产安全。山洪灾害具有突发性强等特点,为有效预防山洪灾害,开展山洪灾害预警研究成为山洪灾害防御工作中的重点。山洪灾害预警方法研究是山洪灾害预警的重要环节。当前国内采用的预警方法主要是静态临界雨量预警,但由于下垫面及降雨时空分布等因素的影响,此方法预警精度较差。为提高预警准确性,本研究依托于“国家重点研发计划(No.2019YFC1510605)”课题,在自建数据库基础上,选取福建省典型流域和防灾对象,分别对基于分布式水文模型的流量预警和动态临界雨量预警进行了相关研究,以期为山洪灾害预警研究提供技术支撑,主要结论如下:(1)整理典型山洪灾害数据及资料,构建山洪数据库。为提高数据精度及其利用率,本项目采用自然语言处理方法将不同形式与格式的多级多源数据汇集于数据库中,包含灾害流域基本信息,灾害发生前后15天的降雨数据,以及各种调查评价数据等,为山洪灾害预警方法研究提供数据支撑。(2)利用福建省闽江两个流域(梅溪流域和司前流域)各30场洪水对中国山洪水文模型CNFF的参数进行率定及验证。其中,分别将前20场洪水过程用于参数率定,后10场用于参数验证。结果显示,两个流域模拟洪水的洪峰流量误差率定期均值均小于6.4%,验证期均小于10.1%;峰现误差均值率定期小于1.9h,验证期小于1.5h;纳什效率系数率定期与验证期均超过80%,由此证明CNFF模型在福建北部山丘区的适应性较好,可用于山洪灾害预警研究。(3)构建福建省光泽县西溪流域和闽清县梅溪流域的CNFF分布式水文模型,并进行流量预警分析。两个流域分别选取2020年7月9日和7月25日两场典型洪水过程,并利用构建的模型对河道洪水进行模拟,分析流量预警效果。最终结果显示,相较于静态临界雨量预警,基于CNFF分布式水文模型的流量预警效果更好,其预警准确度可达80%以上,预见期延长1~1.5小时,同时预警村庄覆盖范围扩大了13%,同时能应对上游降雨、下游成灾的预警难题。(4)动态临界雨量预警指标的确定及预警效果分析。选取福建省顺昌县仁寿溪流域三个典型防灾对象,构建仁寿溪流域CNFF分布式水文模型,基于成灾流量利用模型反推试算得到不同土壤含水量、不同历时下的临界雨量值,并综合考虑防灾对象所处小流域特征、产汇流特性等影响因素,最终确定各防灾对象在土壤含水率分别为20%、50%和80%条件下的预警指标。然后结合不同土壤含水量下的预警指标,插值计算当前土壤含水量下的动态临界雨量预警指标,并选取2019-2021年汛期对静态临界雨量预警和动态临界雨量预警的效果进行了比较分析。结果显示,动态临界雨量预警能充分结合流域当前土壤含水量状态进行预警,结果更加精准,预警空报率减少72%。
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