暴雨洪涝灾害致灾临界(面)雨量确定技术指南

附件中小河流洪水、山洪、泥石流、滑坡灾害致灾临界（面）雨量确定技术指南（0.1版本2013）国家气候中心2013年7月目录一、中小河流洪水临界（面）雨量确定 (1)1.1 术语与定义 (1)1.2 资料 (2)1.3 临界（面）雨量确定方法 (4)1.4 个例 (7)参考文献 (28)二、山洪临界（面）雨量确定 (30)2.1 定义 (30)2.2 资料 (30)2.3 确定致灾临界（面）雨量的方法 (31)2.4个例 (34)参考文献 (45)三、泥石流、滑坡致灾临界雨量确定 (46)3.1 定义 (46)3.2 资料 (46)3.3 方法 (46)3.4个例 (47)参考文献 (49)附录1：流域边界提取方法 (51)附录2：流域面雨量计算方法 (52)附录3：水文模型 (53)附录4：Floodarea淹没模型 (56)附录5：临界（面）雨量汇总表 (59)前言我国的大江大河经过几十年的基础设施建设已具备了较强的防汛抗洪的能力，但中小河流洪水、山洪以及泥石流、滑坡等灾害对人民生命财产的威协日显突出。

为了提高中小流域洪水、山洪及泥石流、滑坡灾害风险预警评估水平，中国气象局启动了开展针对降水诱发中小河流洪水、山洪以及泥石流、滑坡等灾害的气象预警业务系统的研发工作，这是减灾防灾的重要有效途径之一。

将传统的灾害性天气预报向气象灾害预警这一新的领域推进，其重要的核心技术之一就是致灾临界（面）雨量的确定。

为了做好全国降水诱发的中小河流洪水、山洪以及泥石流、滑坡地质灾害的致灾临界（面）雨量确定这一工作，且方法科学统一，在中国气象局应急减灾与公共服务司的领导下，国家气候中心从去年开始举办了多次全国性的学习或培训班，邀请专家系统地讲解了有关知识及方法，研究确定了临界指标及等级划分，并基于福建、湖北、安徽以及江西等省气候中心试点成果，累积经验，以利全国推广。

本技术指南是在全国暴雨洪涝灾害风险普查及风险评估试点工作基础上完成的。

主要内容包括：中小河流洪水、山洪以及泥石流、滑坡地质灾害临界（面）雨量的定义、所用资料、指标确定及等级划分、具体操作方法步骤以及试验案例简介，并且在附录中介绍了流域边界提取方法和几个主要的模型。

本指南主要用于各省（区、市）气象部门中小河流洪水、山洪以及泥石流、滑坡等灾害临界（面）雨量确定时参考使用。

目前该指南为0.1版本，我们相信随着监测手段、灾害机理、模型等技术的不断提高及致灾临界阈值研究的深入，本技术指南的内容也将不断更新、充实和完善。

本技术指南是由国家气候中心组织编写，福建、湖北、安徽以及江西等省气候中心参加，经技术专家组讨论通过。

一、中小河流洪水临界（面）雨量确定1.1 术语与定义1.1.1 中小河流这里中小河流指流域面积大于200平方公里小于3000平方公里的河流。

1.1.2 面雨量整个区域内单位面积上的平均降水量，能较客观地反映整个区域的降水情况。

1.1.3致灾临界（面）雨量降雨是造成中小河流洪水的直接因素和主要激发条件。

在一个流域内，降雨量（或面雨量）达到或超过某一量值和强度时，该流域可能发生洪水灾害，造成淹没农田、房屋、冲毁桥梁等损失以及人员伤亡，常把这一量值及强度称为该流域的致灾临界（面）雨量、雨强。

致灾临界（面）雨量是洪涝灾害气象预警发布及采取相应预防措施的关键指标，它的大小与地质、地貌、地形等特征、土壤、植被、人类活动等情况有关。

不同流域内不同地点的致灾临界（面）雨量也不同。

致灾临界（面）雨量随前期条件如降水、土壤水分、水位的不同也会有所不同，这些条件的不断变化，致灾临界（面）雨量也呈现动态变化。

1.1.4 水位基面计算水位和高程的起始面。

在水文资料中涉及的基面有：绝对基面、假定基面、测站基面、冻结基面等四种。

1.1.5水位水体的自由水面高出基面以上的高程。

其单位为米。

1.1.6 警戒水位在江、河、湖泊水位上涨到河段内可能发生险情的水位，一般来说，有堤防的大江大河多取决于洪水普遍漫滩或重要堤段水浸堤脚的水位，是堤防险情可能逐渐增多时的水位。

它是我国防汛部门规定的各江河堤防需要处于防守戒备状态的水位。

是防汛特征水位之一。

1.1.7保证水位指堤防工程所能保证自身安全运行的水位。

又称最高防洪水位或危害水位。

系指堤防设计水位或历史上防御过的最高水位。

也是中国根据江河堤防情况规定的防汛安全上限水位，往往就是堤防设计安全水位。

是防汛特征水位之一。

1.1.8防洪高水位水库遇到下游保护对象的设计标准洪水位时，在坝前达到的最高水位。

是水库特征水位之一。

1.1.9设计洪水位当遇到大坝设计标准洪水时，水库经调洪后（坝前）达到的最高水位。

它是水库在正常运用情况下允许达到的最高洪水位。

是水库特征水位之一。

1.1.10校核洪水位遇到大坝校核洪水时，坝前水库达到的最高水位，也称非常洪水位。

是水库特征水位之一。

1.2 资料基础资料的收集整理主要依托于暴雨洪涝灾害风险普查工作，用于分析致灾临界雨量的资料可分为气象、水文、地理、隐患点、灾情等类别的数据及文字资料。

1.2.1 一般原则与要求基础资料应是正式发布的或相关主管部门认可的权威性资料。

气象、水文资料应是相应机构整编的资料，一般不少于30年（建站少于30年的应从建站起收集整理），序列至少为逐日资料。

小河流应当有小时降雨资料。

地理数据主要为1:5万基础地理信息数据集，或者为测绘部门所认可的其他地理信息数据。

隐患点信息来自于实地考察、调查，或者被相关部门认可的资料。

灾情资料来源应是权威的历史文献、档案和灾情调查报告，或被相关部门所认可的资料。

其他要求可参照《暴雨洪涝灾害风险普查技术规范》。

1.2.2 气象水文资料（1）气象站的基本信息，包括站名、站号、地理坐标等；（2）气象站（包括区域自动气象站）的降水、温度等要素历史序列，时间分辨率为日、小时；（3）水利部门降雨观测历史资料，特别是洪水过程的降雨资料；（4）主要控制水文站的基本信息，包括站名、站号、地理坐标等；（5）主要控制水文站的水位、流量等要素的历史序列；（6）主要控制水文站警戒、保证水位，典型场次洪水的水位、流量、洪量等；（7）河堤、水库等水利工程水位特征值；（8）河流典型控制断面水位—流量关系曲线。

1.2.3 地理资料（1）地形图，比例尺：1:250000及更高精度；（2）行政区划图，比例尺：1:250000及更高精度，县级行政区划；（3）水系图，比例尺：1:250000及更高精度；（4）交通路网，居民点图，比例尺：1:50000及更高精度；（5）土地利用类型图，比例尺：1:100000及更高精度；（6）河流堤坝高度和性质，分段填写；（7）土壤特征参数；（8）其他，为准确判断中小河流位置，还需要收集中小河流所在或流经乡镇名称或相关地标。

1.2.4 隐患点资料历史上最大洪水淹没的居民点、医院、学校、企业、道路、桥梁等重要设施的海拔高度和经纬度以及人口、经济等基本信息。

1.2.5 历史灾情资料历史洪水灾害资料应包括雨情、水情记载、灾害损失、影响人数、水毁工程等；场次水灾发生时段，淹没信息（分布、水深、面积、淹没历时等）。

1.2.6 资料完整性与必要性说明以上资料收集依托暴雨洪涝灾害风险普查工作来开展，从普查数据集中提取相应资料。

针对所研究区域可根据分析需求开展更为细致的调查和收集工作，以获取更为完整的资料。

为保证致灾临界（面）雨量指标的合理性和科学性，上述类别资料应力求完备。

1.3 临界（面）雨量确定方法1.3.1 致灾条件识别中小河流洪水一般由于降雨集中、强度强、持续时间长，造成河道水位上涨，漫过堤坝及水库，或对防洪工程造成破坏，如溃坝、决堤，导致洪水淹没村庄、农田、基础设施遭到破坏，造成人员伤亡等灾害。

考虑到洪水上涨到一定程度，防洪工程出现危险造成灾害的风险大，将中小河流洪水水位分为三个等级：警戒水位（三级）、保证水位（二级）、漫坝时水位即堤坝高度（一级）。

对每一个水文控制点，求达到这三种水位的临界面雨量。

三级洪水临界面雨量定义为某水文控制点以上流域一定时效的降雨使该水文控制点水位上升达到警戒水位的面雨量；二级洪水临界面雨量定义为某水文控制点以上流域一定时效的降雨使该水文控制点水位上升达到保证水位的面雨量；一级洪水临界面雨量定义为某水文控制点以上流域一定时效的降雨使该水文控制点水位上升至漫过堤坝时水位的面雨量。

具体填表见（附录5，表F_T3A）。

当河道有水库时，考虑水库的重要特征水位及大坝高度，做为不同洪水等级的标准。

水库上游一定时效的降雨量使水库水位达防洪高水位时的面雨量称之为四级洪水临界面雨量；水库上游一定时效的降雨量使水库水位达设计洪水位时的面雨量称之为三级洪水临界面雨量；水库上游一定时效的降雨量使水库水位达校核洪水位时的面雨量称之为二级洪水临界面雨量；水库上游一定时效的降雨量使水库水位达漫坝水位时的面雨量称之为一级洪水临界面雨量。

具体填表见（附录5，表F_T3B）。

如果中小河流上没有水文站，则洪水分级和确定临界面雨量的方法参见第二章。

1.3.2 方法流程图1.1 中小河流洪水临界（面）雨量确定方法流程步骤一：收集基础资料根据研究需要，收集气象、水文、地理、隐患点、灾情等各类资料。

步骤二：前期数据处理准备1）对收集资料进行质量检查和控制；2）提取所研究的流域边界，确定研究区范围，流域边界的提取方法参见附录1；3）确定流域面雨量算法，计算形成面雨量历史序列，面雨量计算方法参见附录2。

步骤三：选择分析方法根据所掌握的资料和方法可行性来确定将采用的方法，主要方法包括统计分析法和水文模型法两种。

统计方法：通过分析洪水水文特征量（水位上涨）与水位站以上流域的面雨量及其它有关变量的关系，并建立统计模型。

根据历史洪水的洪水水位或洪水水位上涨量和这个统计模型，便可以得到不同洪水等级（水位上涨量）的临界（面）雨量。

或者通过建立土壤饱和度、面雨量点聚图，在图中确定一条临界线，其上为出现某级洪水，其下未出现该级洪水。

所采用的主要统计方法包括：统计回归、非线性拟合、聚类分析等。

水文模型法：水文模型是以流域为系统，模拟流域上降雨径流形成过程。

系统的输入是降雨量和蒸发量，输出为流域出口断面的流量过程（参见附录3）。

方法选择的一般原则：在选择方法前，首先需要考虑资料完整度，当资料完整度较高时推荐采用水文模型进行临界面雨量分析。

此外，还需要分析流域特点，例如流域面积、汇流时间等，如流域面积较大，汇流时间长，要考虑前期降水的影响和降水时效问题，应当采用动态临界雨量指标进行表征。

步骤四：确定降雨量与水位关系在确定分析方法后，按照不同方法步骤，开展分析计算，建立降雨量与水位关系，开展临界（面）雨量计算。

1）统计分析法的一般步骤：基于研究区和资料情况确定统计方法→根据所选用方法对资料进行整理→利用历史洪水过程建立水文特征量（水位、流量等）与降水量的定量关系。