中小流域洪水预报技术,助力防洪体系“补短板”

发布时间:2022-11-09浏览次数:645

洪涝灾害一直是中华民族的心腹之患。新中国成立后,国家组织开展了大规模的防洪建设,历经70多年,我国大江大河治理成效显著,防汛预警预报系统等非工程措施逐步得到加强,基本上能够防御常遇洪水。然而,从近年来我国汛情规律来看,中小河流仍是我国防汛抗洪的“短板”。随着极端天气事件日益增多,中小河流经常发生集中暴雨,形成较大洪水以及滑坡、泥石流等次生灾害。水利部规划计划司提供的数据显示:一般年份,中小河流的水灾损失约占全国水灾损失的80%;近10年,水灾造成的人员死亡人口有23以上发生在中小河流洪水灾害和山洪灾害。

河海大学水文水资源学院张珂教授、李致家教授等一批学者,以提高中小流域洪水与滑坡预报精度为目标,联合国家气象中心、安徽省水文局、中国水利水电科学研究院,历经16年的持续研究,依托国家863计划、国家自然科学基金重点项目等项目的资助,针对不同水文气象分区降雨诱发的中小流域洪水与滑坡灾害预报预警的问题与难点,进行理论推导、技术攻关及实践应用,形成了中小流域洪水与滑坡预报预警理论与技术体系。成果获得2021年度大禹水利科学技术奖一等奖。

1)提出基于下渗动力过程的产流时空动态变化与坡面稳定性模拟理论。综合运用动态气象因子(如降雨、土壤湿度、风速等)和下垫面静态因子(如地形指数、坡度、坡向等)准确判别产流模式,建立了中小流域蓄满超渗产流时空动态组合模式,发展完善了流域产流理论。解析了径流过程与滑坡的伴生发展关系,实现了多点滑坡的精细刻划。

2)开发了基于多源信息融合的多时空雨量场动态构建预报技术。“短时临近精细化雨量预报场技术”“网格化精细预报降雨径流水文模型技术”和“精细化网格预报与智能化预报技术”等3项技术入选科技部“重大自然灾害监测预警与防范”重点专项的推荐成果。


1 多源信息融合的多时空雨量场动态构建方法

   3)发展了不同水文气象分区洪水与滑坡耦合模型及风险预警技术。提出了变尺度网格嵌套的洪水滑坡耦合模拟方法、基于环境感知的模型自适应配置方法、洪水与滑坡灾害网格化风险预警技术。建立了考虑水文与边坡稳定全过程交互的模块组装技术,实现了模型灵活配置。


图2 基于状态变量动力降尺度的洪水与滑坡过程耦合

4)构建了中小流域洪水与滑坡预报预警决策支持云平台。为满足中小流域洪水与滑坡预报预警时效性和可靠性的现实需求,构建了“网格化-虚拟化-可视化”中小流域洪水与滑坡预报预警关键技术与决策支持云平台,提升了不同区域预报预警的综合能力。

 综上所述,成果形成了涵盖机理与规律、理论与技术、模拟与分析、预报与决策、平台与应用的完整成果体系,提高了洪水与滑坡灾害预报预测精度和预见期,实现了流域洪水与滑坡的实时预报预警。成果在湿润地区典型的子午河流域实现实况降水误差降低了11.1%;预报了广西阳朔3起洪水滑坡突发事件,指导当地政府成功疏散800余人;成功预报了云南、四川12起洪水滑坡事件,滑坡命中率提高10.7%,预报精度提高8.5%,预见期延长25小时,取得了显著的社会、经济效益。



供稿:谷黄河  编辑:谷黄河  审核:杨涛

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