汉江上游白河县河段现代洪痕调查与实测洪水校核

通过对汉江上游的实地考察,分别在陕西省白河县上下游河段的夹河镇和羊尾镇房屋墙壁上发现了1983年以来的4次现代洪水痕迹的标记。结合实地走访和查阅相关资料,准确确定了这4次洪痕的对应年代,并利用比降法重建了洪峰流量。将所重建的洪峰流量与白河水文站实测洪峰流量进行对比发现,二者基本接近,在夹河镇和羊尾镇计算误差分别在0.5%～5.3%和-0.2%～5.1%。结果表明,在当前全球气候变化的影响下,对于突发性特大洪水灾害,可以借助河流两岸遗留的洪水痕迹来恢复洪峰流量,以提高水文测量精确度。进而为防洪减灾或水资源开发等工作提供有效的数据支持,同时还可以为水文数据不足河段的洪峰流量推算工作提供科学依据。     

汉江上游郧县庹家洲河段全新世古洪水研究

通过对汉江上游的实地调查,在湖北省郧县庹家洲段发现了含有4期古洪水滞流沉积层的典型全新世黄土-古土壤剖面。结合野外观察和室内粒度、磁化率和烧失量等指标的测定,判定为典型的古洪水滞流沉积物(SWD),记录了汉江上游4期古洪水事件。通过地层对比、OSL断代等方法,确定这4期古洪水事件分别发生在12 600-12 400aB.P.,4 200-4 000aB.P.,3 200-2 800aB.P.和东汉时期1 900-1 800aB.P.。然后利用沉积学和水文学原理恢复了洪峰水位,并选择合适的水文参数,采用比降法水文模型推算出了这4期特大古洪水洪峰流量。同时,根据相同的方法,推算了剖面附近1983,2005和2010年洪痕对应的洪峰流量,与实测流量相比,误差在1.99%~4.21%,说明计算古洪水洪峰流量的水文参数选择与计算结果是合理的,而且古洪水洪峰流量计算结果也符合洪峰流量与流域面积关系。     

汉江上游郧县尚家河段全新世古洪水水文学研究

通过对汉江上游实地调查,在郧县尚家河一级阶地前沿发现了含有4个古洪水滞流沉积层的典型全新世黄土一古土壤剖面,对采集的沉积物样品进行磁化率、粒度和烧失量等沉积特征分析,并与现代洪水沉积物特征比较,判定该剖面中的洪水沉积物为典型的古洪水滞流沉积物,记录了汉江上游全新世4期古洪水事件.通过地层对比和OSL测年,确定这4期古洪水事件分别发生在12600-12400 a B.P.,11600-11400 a B.P.,5500-5000 a B.P.和1000-900 a B.P..在确定了古洪水洪峰水位和相关水文参数的基础上,采用比降法恢复了这4期古洪水最大洪峰流量在46 280～63 720m3/s之间,符合流域面积与洪水洪峰流量关系;同时采用相同的河流断面和水文参数,计算了剖面附近的2010年7月18日洪痕流量,与实测流量相比,误差为1.74％,说明古洪水水文参数选择与洪峰流量计算结果是合理的.     

黄河柳林段全新世特大洪水水文学研究

通过野外对黄河晋陕峡谷段的调查研究,在柳林段两河口村三川河支流沟口内发现了疑似全新世古洪水滞流沉积物剖面。将采集的沉积学样品在实验室进行磁化率、烧失量、碳酸钙和粒度成分的测试分析可知,它们是黄河悬移质泥沙在高水位滞流环境下的沉积物。本文采用古水文学方法恢复了洪峰水位,采用比降-面积法水文模型推算出其洪峰流量介于48190~52259 m3s-1之间,通过与晋陕峡谷其他地点的结果对比,证明采用古洪水SWD厚度与含沙量关系法恢复洪峰水位、推求出的洪峰流量数据比较可靠。并且根据2012年大洪水洪痕指示的洪峰水位,采用同样的水文参数和方法,恢复其洪峰流量,其结果与实测数据误差较小,也表明该断面古洪水洪峰流量的恢复结果是可靠的。该研究成果丰富了黄河流域古洪水水文学研究的资料,对于黄河晋陕峡谷水资源开发、防洪减灾具有重要的科学意义。     

应用植被洪痕重现历史洪水

为了在峡谷中重建历史洪水,对2个垂直分布的假定只受大型罕见洪水影响的沟谷、河岸的植被特征进行调查,对过去20 a里主要洪水事件期间的洪峰流量和平摊流量的最大水位进行评估。通过对1993年暴雨下植被洪痕进行调查,对洪峰流量和平滩流量进行评价,洪水上涨到河岸的下侧部分,但是没有洪水溢流到两个调查点的表面;此外,调查点下游对面斜坡上发生的滑坡产生了一个滑坡坝,滑坡坝的构造可能引起局部溢流到下游调查点。因此,了解峡谷河流系统中的洪水行为,就要调查水文特征、规模、流量、频率和横向输入河流的泥沙时空方式等基本信息。     

汉江上游郧县辽瓦店全新世古洪水研究

以汉江上游谷地郧县辽瓦店全新世古洪水滞流沉积剖面为研究对象,对其进行了洪水沉积学和水文学研究,并对其粒度组成、磁化率、烧矢量等理化性质进行了测量。结果证明,辽瓦店(LWD)剖面中夹有典型的古洪水滞流沉积物(SWD),它记录了一次特大洪水事件。利用地层学方法确定该次洪水事件发生在AD100-300之间(东汉-魏晋时代之间)。根据沉积学和水文学原理恢复了古洪水的洪峰水位在159.80m,以此计算出洪峰流量为65 420m3/s。根据2011年9月19日汉江洪水洪峰水位痕迹高程并利用相同方法反推洪水流量,所获流量数据与实测数据误差小于1%。     

佳芦河流域特大暴雨洪水对下垫面治理的响应

根据实测水文资料,从下垫面治理入手,对佳芦河流域“2012-7-27”暴雨洪水进行了实地调查和成因分析。采用回归分析方法分析了流域洪水泥沙关系和汛期降雨产流关系及其变化,采用“指标法”计算了流域水土保持措施减洪减沙量,并分析了水土保持措施减沙能力和植被措施对流域洪水泥沙的削减作用。结果表明:（1）“2012-7-27”暴雨的雨量、雨强和笼罩面积都很大,但洪峰流量、最大含沙量、洪水量和洪水输沙量却明显减小;流域汛期降雨产流关系具有明显的分区特征,以场次洪水对应的面平均雨量为参数,可以分为暴雨区、大雨区和一般降雨区等3个区。（2）流域水土保持措施削洪减沙作用十分明显。“2012-7-27”暴雨中水土保持措施减洪减沙效益分别达到26.8%和38.3%,其中坝地减洪减沙所占比例最大,分别为71.0%和51.9%,林草等植被措施（包括封禁治理）减洪减沙所占比例其次,梯田减洪减沙所占比例位居第三。（3）植被措施对流域洪水泥沙削减作用显著,但梯田、林地减沙能力均未达到其最大减沙能力,抵御暴雨洪水的空间仍然很大,草地减沙能力约为其最大减沙能力的1.8倍,需要继续加大植被措施建设力度。同时,在流域治理中要继续加大治沟骨干工程建设力度,大力实施“坡改梯”工程。     

清水河流域场次洪水输沙特性及关键影响因素

[目的]揭示水沙对关键环境因子的响应规律，以期为促进黄河流域水土保持综合治理提供理论基础。[方法]利用清水河流域场次洪量和输沙量数据，基于径流侵蚀功率理论和随机森林等方法系统分析了清水河流域场次洪水输沙特性及其关键影响因素。[结果]流域产洪输沙量呈现显著的空间分异特性，影响不同子流域洪水输沙过程的主要参量有所区别。随机森林结果表明在小量级洪水频发的区域主要影响因素为径流深、洪水历时与洪峰流量，而在中量级洪水频发的区域则分别为径流深、洪峰流量与平均流量。在侵蚀产沙的解释变量中引入表征径流过程的复合指标更能综合体现天然降水和流域下垫面属性对次洪过程侵蚀产沙的影响，其拟合精度相较于传统的径流-输沙关系更高。[结论]相比于传统的径流深、平均流量或者洪峰流量等单一径流参量指标，径流侵蚀功率更适宜描述次洪尺度水沙关系。     

基于植被恢复的黄土高原典型流域次洪水沙特征分析

研究大规模植被恢复条件下岔巴沟流域次洪水沙变化,对揭示黄土高原土壤侵蚀演变规律和黄河水沙调控具有重要作用。基于101场洪水事件,结合NDVI和降雨数据,通过分析不同生态建设时期岔巴沟流域次洪水沙变化特征,选取2场典型洪水事件进行对比,揭示次洪输沙与径流侵蚀能量的关系。结果表明:时期Ⅱ的次洪平均径流量是时期I的1.86倍,但平均输沙量仅为0.52倍。在4个洪峰流量分级中,时期I的次洪平均输沙模数明显高于时期Ⅱ。与NO.2洪水事件相比,NO.100洪水事件的径流过程和输沙过程具有良好的同步性,洪水历时更长,洪峰流量、输沙峰值明显较低。时期I和Ⅱ的次洪输沙模数均随径流侵蚀功率的增加而增加,但时期Ⅱ的输沙模数整体低于时期I。研究结果表明大规模植被恢复对黄土高原典型流域次洪输沙的调控作用较径流更为显著。     

罗玉沟流域典型暴雨洪水及其产沙特性

以罗玉沟流域实测水文泥沙数据和洪水调查资料为基础,分析几场造成极强烈侵蚀的典型特大暴雨的雨、洪、沙特性。结果表明：典型暴雨面雨量离差系数为0．15—0．74,不均匀系数为0．37—0．90,极端降雨比值系数为1．3-188．8,暴雨中心最大10min、最大30min和最大60min降雨量分别占次降雨总量的19％-29％、35％-73％和60％-100％;次暴雨洪量超过年径流量的30％,径流系数0．20—0．49,洪峰流量模数为4．07—9．34m^3／（s·km^2）,洪水总历时6—96h,上涨历时15—80min;次洪输沙量超过年输沙量的60％,次洪输沙模数为0．71-1．40万m^3／km^2,最大含沙量高达774kg／m^3,且沙峰多超前于洪峰10—20min,沙量过程线的消退明显滞后于流量过程线,最大含沙量出现时的流量较最大流量偏小40％-50％;历次暴雨的雨、洪、沙特性差异主要受暴雨时空分布特征和下垫面条件控制,水土保持措施具有明显的滞洪减沙效应。     

广西壮族自治区洪水灾害经济损失评价

基于广西壮族自治区1998—2007年的统计数据,从洪水灾害经济损失、不稳定度、洪水灾害经济损失对GDP的贡献率以及洪水灾害经济损失指数共4方面对广西地区洪水灾害的经济损失进行了评价研究。结果表明,灾害程度是影响该区洪水灾害经济损失的主要原因,洪水灾害农业经济损失占总经济损失的比重保持在5%~15%;区内环境不稳定度的年际变化较大,总体趋势逐年下降;洪水灾害经济损失占GDP的比重为0.5%~9%;洪水灾害损失指数能反映洪水灾害致灾因子年际变率和孕灾环境的不稳定性,能够很好地评价洪水灾害经济损失,同时为洪水灾害发生时能快速评估出洪水灾害的损失及洪水灾害防治提供方法和依据。建议加强对较大洪水的防御能力,加大该地区的农业基础投资力度,提高各类防治工程的防洪标准。     

极端天气影响下城镇洪水水位快速估计与淹没分析

由于城镇化的快速发展和极端天气影响,土地利用与防洪安全的矛盾日益突出,城镇洪涝风险增加。以四川省渠县为研究区域,综合运用历史洪水记录与多年水文观测数据重建洪水水位数据序列,快速估计城镇洪水水位并进行淹没分析。通过分析洪水频率与水位的关系、洪水水位差以及不同位置洪峰相关性,更新渠县沿江主要城镇各重现期洪水水位;结合沿江城镇发展定位和预期人口规模,重新核定防护等级和防洪标准。结果表明:渠县主要城镇的洪水水位较历史水平平均上升40 cm,其中100年一遇、50年一遇和10年一遇洪水水位分别上升至254.75,253.48,250.54 m。根据国家防洪标准,渠县主城区和三汇镇的防洪重现期标准应分别提高至50年一遇和20年一遇,其他沿江城镇和乡村的防洪重现期标准保持为10年一遇。与现行防洪标准相比,提高设防标准可减少农地淹没面积超过30 km²,减少建设用地淹没面积7~8 km²。     

宁夏暴雨洪涝灾害风险区划

基于灾害风险理论及气象灾害风险形成机制,收集宁夏暴雨、灾情资料、社会经济资料、地理信息及遥感数据,综合考虑在形成宁夏暴雨洪涝灾害过程中孕灾环境,致灾因子,承灾体及当地的防灾减灾能力等因素,构建暴雨洪涝灾害风险评价的框架、指标体系、方法与模型,对宁夏暴雨洪涝灾害风险程度进行评价并借助GIS技术进行等级划分和专家讨论,形成宁夏暴雨洪涝灾害风险区划成果。由研究成果得出了经济较发达的整个宁夏平原都属于暴雨洪涝灾害中等以上风险区等诸多结论,为本地区灾害规划与预案制定、重大工程建设、生态环境保护与建设等提供决策依据。     

河北省低山片麻岩区洪水发生规律及防洪减灾技术

采用室内试验观测与野外观测相结合的方法研究了河北省片麻岩低山区坡面产流规律和水土流失规律 ;在中心试验区根据不同立地条件 ,建立不同的防洪减灾模式 ,观测其防洪减灾效益 ,建立了较为完善的低山片麻岩区防洪减灾技术体系     

基于FloodArea模型的新疆尼勒克县暴雨山洪临界雨量的确定

[目的]对尼勒克县科蒙乡吉林台苏河流域2016年6月17日发生的特大山洪过程进行模拟并结合实地考察淹没水深对模拟结果进行验证,进而确定其山洪致灾临界雨量。[方法]以新疆尼勒克县典型山洪沟为研究对象,基于FloodArea淹没模型,利用流域内气象站降水资料、高程数据及相关基础地理信息数据,选取山洪预警点并分析预警点处不同累计时效的面雨量与模拟洪水过程线的相关关系。[结果]该流域洪水的淹没水深与对应累计9h面雨量相关性最高,确定了预警点处累计9h的4级风险等级对应的致灾临界值分别为12.80mm(4级),25.78mm(3级),45.24mm(2级),64.71mm(1级)。[结论]淹没模型FloodArea能够较为准确地模拟出研究区暴雨山洪个例淹没过程,根据其模拟结果能够反演出不同风险等级条件下该流域的山洪致灾临界面雨量。     

西藏东南部山洪灾害过程水文动力模拟和临界雨量

[目的]研究西藏山洪致灾临界雨量确定方法,为西藏地区水文气象预警提供基础数据资料,以服务于高原山洪灾害防御工作。[方法]采用水文动力模式Floodarea模型对西藏东南部的一次山洪过程进行模拟研究,并利用气象资料逐时降水量进行了淹没高度计算,得到了山洪致灾临界雨量。通过实地考察获取西藏自治区林芝市巴宜区2015年8月一次山洪灾害的基本参数资料,与模型模拟研究结果进行对比分析和模型验证。[结果](1)Floodarea对暴雨诱发山洪过程的模拟结果较好,结合多源降水数据能更准确地模拟西藏山区山洪暴发的过程;(2)通过调整雨量情景设定可推算山洪不同淹没水深的临界雨量,得到较为准确的洪水淹没范围和降雨量—淹没深度关系;(3)应用降雨量—淹没深度关系计算得到巴宜区永久河山洪沟的4个淹没深度灾害山洪等级(0.1,0.6,1.2,1.8m)的6h累计临界雨量分别为33,55.7,75.4,91.9mm。[结论]研究结果表明Floodarea软件适用于西藏高原水文观测资料匮乏的复杂地形山区,能较准确地重现山洪灾害过程和确定山洪临界雨量,可为复杂地形山区山洪防治和预警提供参考。     

祁连山区山洪灾害临界雨量计算和风险区划分

根据祁连山区地形、地质、水文、气象、植被和山洪灾害的调查资料,采用灾害实例调查法、频率分析法和产流分析法对比确定了临界雨量,根据洪水发生的频率和洪峰流量,划分典型流域的风险区域,可供祁连山区小流域山洪灾害防治应用和同类流域研究参考。     

基于可变模糊集理论的洪水灾害风险分析

依据灾害系统理论,综合考虑洪水灾害系统的自然和社会属性,构建了洪水灾害风险综合评价指标体系,制定了相应指标的评价标准;在此基础上,以乡镇行政单元为基本评价单元,基于可变模糊集理论,采用可变模糊评价模型确定评价单元指标对各级指标标准区间的相对差异函数和相对隶属度,并通过变换组合参数进行综合评价,计算得到各评价单元的危险等级和易损等级,并结合风险等级分区矩阵,将研究区域划分为极高风险、高风险、中等风险、较低风险和低风险5个等级。最后,以荆江分洪区为典型研究区域,实例研究表明,该方法计算简便,评价结果可信度高,与实际调研情况一致,为洪水灾害风险评价提供了新思路,可推广到其他自然灾害的风险分析中。     

历史时期以来汉江上游洪涝灾害研究

通过对汉江上游历史时期以来(208BC-2010AD)历史资料的搜集和整理,运用最小二乘法、小波分析和克里格插值等方法,对该区域洪涝灾害等级、时间(阶段、季节、周期等)和空间变化规律及成因进行了研究。结果表明,近2 220a间,汉江上游共发生洪涝灾害336次,平均6.6a发生1次,集中发生在夏秋季节(5-9月份)。该区域洪涝灾害划分为轻度洪灾、中度洪灾、重度洪灾和特大洪灾,分别占洪涝灾害总数的24.7%,29.5%,40.5%和5.3%。小波分析显示各级洪灾分别存在2~5a,38~40a,120a,160a的周期。洪涝灾害发生频率的变化呈现波动上升趋势,大致可分为3个阶段,清代道光年间前期、清代光绪年间和民国后期至20世纪末为洪涝灾害多发期。洪涝灾害空间分布差异明显,以安康盆地为中心向南、向北、向东、向西递减,存在两个高频中心和两个低频中心。大气环流异常,特殊地形条件,河流本身的水系特征,河道的弯曲程度及人类活动的影响是造成该区域洪涝灾害频发的主要原因。     

近200年来渭河流域干旱洪涝事件特征

通过对渭河流域1813—2017年旱涝灾害资料的收集整理,重建旱涝等级以及指数序列,采用滑动t检验及小波分析等方法,分析了渭河流域近200年来旱涝变化规律。结果表明:近200年来渭河流域发生水旱灾害共111次,水灾和旱灾分别发生了55次和36次,同年水旱灾害交替出现20次,发生频率由高到低依次为:轻度旱灾 > 中度旱灾 > 轻度涝灾 > 旱涝交替 > 中度涝灾 > 重大涝灾及重大旱灾。旱涝灾害的发生具有明显的阶段性:1833—1880年、1914—1933年为中度和重大旱灾的多发期,1894—1910年、1933—1939年为中度和重大涝灾多发阶段。旱涝演变存在5~7年、10~11年、18~20年、60年和105~110年周期震荡。110年左右的周期震荡最强,为第一主周期,第二主周期为60年,第三主周期为20年,同时检验出旱涝有5个突变年,分别为1825年、1881年、1914年、1933年及1981年。空间分布上,渭南地区旱灾发生频率最高,天水和铜川次之,渭河源头处发生频率最低。西安、渭南涝灾发生频率最高,天水、宝鸡、咸阳次之,渭源和铜川涝灾发生频率最低。