山区城镇暴雨山洪灾害风险识别及预警研究

摘要

山洪是山区小流域由降雨引起的突发性、暴涨暴落的地表径流。由暴雨引发的自然灾害不仅种类多而且危害大。由于发生突然，预测难度大，发生频繁且损失严重等原因，山洪灾害在众多自然灾害中成为社会关注的焦点。
　　据国家防办统计，近几年，极端强降雨引发的山洪灾害在我国频繁发生，根据有关文献记载，每年在全国洪涝灾害伤亡数目中山洪灾害造成的伤亡人数呈直线上升，其伤亡人数高达全部洪涝灾害死亡人数的80％左右。山洪灾害对山丘地区造成了严重的影响，严重限制了其经济增长和可持续发展。本文针对山溪洪水这一山洪灾害形式，结合工程实例对风险区划识别以及预警指标进行了分析和研究，主要内容如下:
　　(1)分析研究了中小流域设计洪水的两种计算方法，用雨量资料推求设计洪水和由流量资料推求设计洪水。由雨量资料推求设计洪水的关键是求得设计雨量，对有资料地区和资料短缺地区均提出了设计雨量的计算方法，在进行设计洪水计算时主要分析研究了推理公式法和瞬时单位线法以及水文模型法中的HEC-HMS分布式水文模型法。
　　由流量资料推求设计洪水主要从频率分析、洪水特征参数统计、洪峰流量和洪量计算以及设计洪水过程线推求等四个方面开展研究。
　　(2)论述了风险区划的基本概念和识别方法，提出由临界流量确定防灾对象防洪能力的方法，对典型频率洪水洪峰水位及人口和房屋沿高程分布情况进行分析，在此基础上，给出风险等级划分的标准，并针对防灾对象以此对风险区划进行研究。
　　(3)在风险区划研究的基础上分析国内外山洪灾害预警指标计算方法，从原理和优缺点等方面对模型分析法和降雨分析法进行评估，提出预警指标分析的典型方法:HEC-HMS的流域水文模型法。其基本原理是，利用HEC-GeoHMS基于数字高程模型(DEM)对流域进行提取，建立数字流域模块，然后将流域模块导入HEC-HMS模型对其产流、汇流、基流以及河道演进进行模拟计算。通过假定雨量值作为模型的初始值，对控制断面的洪水过程进行不断试算，直到试算的洪峰流量达到临界流量，此时输入的雨量就是要求的临界雨量预警指标。
　　(4)在对山区小流域暴雨洪水以及危险区划和预警指标研究的基础上，以位于攀枝花市盐边县的宝石村小流域为研究实例，将格萨拉彝族乡集镇作为典型防灾对象，计算分析水位高程-流量-人口等因素之间的关系，建立山洪灾害风险区划等级，并应用HEC-HMS分布式流域水文模型法对山洪灾害临界雨量预警指标进行分析。本文考虑前期雨量的影响，选取两个临界值(Pa=0.5Wm和Pa=0.8Wm)，模拟三种工况，为指导山区城镇山洪灾害防治和预警提供理论参考和技术支持。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究

1．3．2 国内研究

1．4 主要研究内容和技术路线

1．4．1 主要研究内容

2．4．2 技术路线

第2章 暴雨洪水计算

2．1．1 设计暴雨计算

2．1．2 设计雨型及时程分配

2．1．3 净雨分析

2．1．4 推理公式法计算基本原理

2．1．5 瞬时单位线法基本原理

2．1．6 HEC-HMS水文模型法

2．2 由流量资料推求设计洪水

2．2．1 经验频率分析

2．2．2 洪水特征值计算

2．2．3 设计洪峰流量和洪水总量计算

2．3 本章小结

第3章 风险区划识别与预警指标分析

3．1．1 临界流量推求

3．1．2 防洪现状分析

3．1．3 风险区范围划定

3．2 预警指标分析

3．2．1 山洪预警指标概述

3．2．2 雨量预警指标方法分析

3．3 HEC-HMS水文模型法对预警指标的分析

3．3．2 资料平估

3．3．3 构建模型

3．3．4 确定产汇流方案

3．3．5 预警时段

3．4 本章小结

第4章 工程实例分析

4．1 小流域分析

4．1．1 小流域基本概况

4．1．2 防灾对象信息

4．1．3 河道断面情况

4．2 设计暴雨计算

4．2．1 设计暴雨参数统计

4．2．2 设计频率暴雨

4．2．3 暴雨时程分配

4．3 净雨分析

4．4 设计洪水计算

4．4．1 推理公式法推求设计洪水

4．4．2 瞬时单位线法推求设计洪水

4．4．3 HEC-HMS水文模型法推求设计洪水

4．4．4 结果对比性分析

4．5 风险区划识别

4．5．2 防洪现状分析

4．6 预警指标分析

4．6．3 土壤含水量

4．6．4 确定预警指标

4．7 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献