山东省小流域山洪灾害预警指标分析研究与应用

摘要

山洪灾害是山丘区因降水引起的一种灾害形式，受气候、地理环境、降雨和人类活动等多种复杂因素的影响。山东省山洪灾害频繁发生，受山洪灾害威胁的防治区面积为4.908万km2，涉及56个县（市、区），表现形式以山溪洪水为主。山洪灾害对人民的生命财产安全造成了巨大威胁，严重影响着社会、经济发展及全面建设小康社会的进程。
　　2009-2012年，山东省共在56个县（市、区）开展了山洪灾害防治县级非工程措施建设，取得了良好的效果。但山洪防治工作仍存在一些薄弱环节，例如预警指标的确定与应用。基于山东省地质条件、基础资料条件和山洪灾害现状，针对山溪洪水这一灾害形式，本文将对“什么是预警指标、怎么确定预警指标、怎么应用预警指标”这一主要问题进行分析研究。主要研究内容如下:
　　(1)从基本定义、分类分级等方面对预警指标概述，分析研究山洪灾害预警指标计算的基本参数——临界流量、暴雨历时、预警时段和土壤含水量。考虑到雨量监测站点的布局和实际工作需要，本文采用雨量预警指标。
　　(2)两种确定预警指标的方法。同频反推法基于暴雨、洪水同频的假设，本文选取了Pa=0、0.2Wm、0.35Wm、0.5Wm、(2/3)Wm、0.8Wm、Wm七个典型临界值作为土壤含水量，产汇流分析得到多条雨量-频率和洪峰流量-频率曲线，建立临界雨量-土壤含水量-时段关系曲线，实现相对动态预警;基于HEC-HMS的流域水文模型法利用GIS技术、数字高程模型(DEM)建立流域模型，模拟降雨径流过程，假定一雨量值，模拟控制断面洪水过程，不断试算，直至洪峰等于临界流量，则可得到临界雨量。最后，考虑河道特性、预警响应时间和站点位置，综合确定预警指标。
　　(3)山洪灾害预警指标应用系统典型设计。基于山洪灾害监测预警平台和山洪灾害预警指标成果，采用Adobe Flex技术和Java语言，设计开发了山洪灾害预警指标应用系统，具有数据存储、数据查询、可视化和动态预警等功能。实际山洪灾害防治工作中，可作为原监测预警平台的一部分，实现高效而准确的山洪动态预警。
　　(4)实际工程应用。选取平度市猪洞河上游小流域，以该流域内青山村和西葛家村作为典型防灾对象，应用两种典型方法确定预警指标，通过应用系统展示预警指标成果的实际应用。经分析研究，认为采用基于HEC-HMS的水文模型法确定预警指标最具有推广价值;实现该方法与山洪灾害预警指标应用系统的完美结合，将是山东省山洪动态预警的重要发展方向，具有很好的应用前景。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 山东省山洪灾害情况

1．1．2 预警指标研究背景

1．2 研究意义和目的

1．2．1 研究意义

1．2．2 研究目的

1．3 国内外研究进展

1．3．1 国外研究进展

1．3．2 国内研究进展

1．4 主要研究内容和技术路线

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 技术路线

第二章 小流域山洪灾害预警指标概述

2．1 预警指标基本定义

2．2 预警指标分级与分类

2．2．1 预警指标分级

2．2．2 预警指标分类

2．3 基本参数

2．3．1 临界流量

2．3．2 暴雨历时

2．3．3 预警时段

2．3．4 土壤含水量

2．4 本章小结

第三章 山洪灾害预警指标典型确定方法

3．1 预警指标确定方法评估

3．1．1 模型分析法

3．1．2 降雨分析法

3．1．3 统计分析法

3．1．4 经验分析法

3．1．5 综合分析法

3．1．6 小结

3．2 同频反推法

3．2．1 基本原理

3．2．2 方法评估

3．2．3 设计暴雨

3．2．4 设计洪水

3．2．5 确定预警指标

3．3 HEC-HMS流域水文模型法

3．3．1 HEC-HMS模型概述

3．3．2 方法评估

3．3．3 确定模型方案

3．3．4 建立流域模型

3．3．5 确定预警指标

3．4 本章小结

第四章 预警指标应用系统典型设计

4．1 设计原理

4．2 系统功能

4．3 关键技术

4．4 系统开发

4．4．1 总体结构

4．4．2 硬件平台

4．4．3 软件开发

4．5 本章小结

第五章 工程应用

5．1 小流域分析

5．1．1 小流域概况

5．1．2 水文气象情况

5．1．3 防灾对象概况

5．1．4 河道断面情况

5．2 基本参数

5．3 预警指标的确定

5．3．1 同频反推法

5．3．2 HEC-HMS流域水文模型法

5．3．3 成果分析

5．4 预警指标的应用

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢