孔老师—山洪灾害预警指标及阈值计算方法

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
统计最大6小时雨量以及该6小时最大雨量发生之前的土壤饱和度。 绘制土壤饱和度与降雨量间的散点图,并利用不同的标示将超警戒与
未超警戒的暴雨场次区分开。 根据是否超过警戒流量,将各散点对应的洪水分为2 类。在图中设法
画出一条临界警戒雨量线( 直线)将土壤饱和度和雨量组成的状态空 间分为2个部分。 根据散点图得到与6小时时段对应的土壤饱和度与临界雨量的关系。
时段间的关系,即为与该土壤饱和度对应的临界警戒雨量曲线。


临界警戒雨量线


mm
降雨持续时间(h)


临界警戒雨量线
25%

50%

mm
75%
降雨持续时间(h)
50
18
3
2014/3/7
4、历史洪水资料统计分析法
4.3 预警方法 确定降雨开始时的土壤饱和度; 选择与该饱和度对应(相同或相近)的临界警戒雨量线; 对比实时累计降雨过程线与临界警戒雨量线,决定是否发布预警。
为由设计暴雨计算得到的设计洪峰流量与临界流量相等时对应 的雨力,采用由设计暴雨计算设计洪水的方法反推求得。 最大临界雨量计算
采用暴雨公式,由临界雨力S临计算得到。
50
30
5
2014/3/7
6、暴雨临界曲线法
6、暴雨临界曲线法
暴雨临界曲线绘制 对于一次降雨过程,随着降雨的进行,累计降雨量逐渐增加,同一
线和下缘线分别对应不同的RTI值 雨量临界分区
上缘线 PI
高发生区
中发生区 下缘线
低发生区
R
50
24
4
2014/3/7
5、历史山洪事件统计分析法
5.3 预警方法 以雨量驱动指标值为判据预警
以3h典型时段为例说明 假定滚动计算时段为1h,以下缘线对应的雨量驱动指标值为判据。 首先计算出降雨开始时刻的前期影响雨量,滚动统计3h时段雨量、时段 初的累计降雨量、有效降雨量,计算雨量驱动指标值,如雨量驱动指标 值大于判据值时,则发出预警信息。
50
22
5、历史山洪事件统计分析法
计算前期影响雨量Pa及有效降雨量R 点绘PI—R散点图(与时段对应)
上缘线 PI
下缘线 R
50
23
5、历史山洪事件统计分析法
降雨驱动指标类型(RTI)的选取及确定 根据散点图,绘制其上缘线和下缘线,认为下缘线对应的山洪发
生的可能性为10%,上缘线对应的山洪发生的可能性为90%。 根据散点图,选取降雨驱动指标类型,建议选用RTI=PI*R,上缘
内有山洪灾害发生。在实时预警时,无法确定区域内可能发生山 洪的具体地点,因此无法对具体保护对象实施山洪预警;方法只 考虑降雨,不考虑土壤含水条件对临界雨量的影响。
50
8
3、预警指标各计算方法特征分析
2)历史洪水资料统计分析法 方法给出的临界雨量:针对具体预警保护对象,对应于降雨开始
时刻一定初始土壤含水条件,从降雨开始到降雨过程中任意时刻 这一时间段的时段临界雨量。 需要的分析资料:预警保护对象所在河道断面处历史流量及集水 区域的降雨资料(包括山洪事件对应的流量及降雨资料)。 存在问题:没有考虑降雨过程时程分配对山洪的影响。
50
14
4、历史洪水资料统计分析法
4.1 基本方法 对历史洪水资料进行统计分析后,得到不同土壤含水条件下的
临界雨量值与控制时段间的相关关系——临界警戒雨量曲线。 将临界警戒雨量曲线与实测累计降雨过程对比分析,实施山洪灾
害预警。
50
15
4、历史洪水资料统计分析法
4.2 临界警戒雨量曲线的制作 1)土壤饱和度与临界雨量间关系分析(以6小时时段为例) 对历史所有洪水(不分大小),在其前24小时集水区域内降雨过程中
28
6、暴雨临界曲线法
6.2 临界水位和临界流量的确定 根据保护对象所在河流断面情况,确定安全水位(临界水位); 根据水位-流量关系确定临界水位对应的流量值,作为安全流量(临
界流量)。
50
29
6、暴雨临界曲线法
6.3 暴雨临界曲线分析制作 最小临界雨量的计算
最大临界雨量计算 临界雨力S临
2014/3/7
山洪灾害预警指标及阈值 计算方法
孔凡哲 中国矿业大学
2014.03
1、有关概念
预警指标 山洪灾害预警指标是指为预测山洪灾害发生时间及空间,定性
与定量相结合的衡量指数或参考值。 预警指标的分类
临界流量 指当发生山洪灾害时,流域内具有代表性和指示 性河道断面处的流量值。
临界水位 指当发生山洪灾害时,流域内主要水库、水塘以 及河道等具有代表性和指示性地点的水位值。
50
7
3、预警指标各计算方法特征分析
1)区域山洪临界雨量计算方法法 方法给出的临界雨量:研究区域或流域内(非具体保护对象),
某一固定大小控制时段(如1h,3h等)的时段临界雨量。 需要的分析资料:研究区域或流域内发生的历史山洪事件对应的
降雨资料。 存在问题:只要区域内有一个局地发生了山洪灾害,就认为区域
50
20
5、历史山洪事件统计分析法
5、历史山洪事件统计分析法
5.2 雨量临界分区图的绘制 典型时段的选取
典型时段可取10分钟、30分钟、1小时、3小时等,取流域汇流时间 为最大时段。 典型时段雨强PI(或雨量)及累计降雨量R0统计 知道山洪灾害事件发生确切时间时,在发生时间之前的降雨过程
6、暴雨临界曲线法
6.1 基本方法 随着一次降雨过程的不断进行,累积降雨量不断增加,同一时段
对应的临界雨量逐渐减小。 将累积降雨量作为横坐标,时段临界雨量作为纵坐标,得到一条
累积降雨量与时段临界雨量的关系——暴雨临界曲线。 实际预警时,根据实时降雨过程及暴雨临界曲线,确定山洪预警
阈值。
50
中,依次查找并统计各典型时段最大雨量。 不知道山洪灾害事件发生时间,在整个降雨过程中统计典型时段
最大雨量。 在统计时段最大雨量的同时,计算出与该时段初始时刻对应的累计
降雨量(R0)
50
21

降雨过程



mm
3h 最 大 雨 量 对应时段
山洪发 生时间
时 段 雨 量 mm
t 降雨过程
t
3h 最 大 雨 量 对应时段
与定量相
50
3
50
4
0、有关概念
2、资料收集与整理
预警指标 山洪灾害预警指标是指为预测山洪灾害发生时间及空间,定性
与定量相
自然地理资料 研究区或流域所属省份内的水文分区情况 典型山洪灾害流域大比例尺最新地形图 典型山洪灾害流域特征资料 自然地理概况
站网情况 降雨资料
山洪灾害多发期历年实测降雨资料 历史山洪灾害对应降雨调查资料 暴雨公式参数等值线图
50
11
3、预警指标各计算方法特征分析
5)水位/流量反推法 方法给出的临界Baidu Nhomakorabea量:针对具体预警保护对象,某一固定大小控
制时段(如1h,3h等)的时段临界雨量。 需要的分析资料:三类资料之一:A 预警断面处临界流量设计频
率及集水区域长系列历史降雨资料;B 预警断面处长系列历史洪 水资料及集水区域内长系列历史降雨资料;C 小流域设计暴雨及 设计洪水计算图集或水文手册。 存在问题:在整个降雨过程中,同一个控制时段的临界雨量是固 定不变的,即没有考虑前期降雨条件对临界雨量的影响;假定暴 雨与洪峰流量具有相同的频率。
50
10
3、预警指标各计算方法特征分析
4)暴雨临界曲线法 方法给出的临界雨量:针对具体预警保护对象,某一固定大小控
制时段(如1h,3h等),在降雨过程的不同时间段的时段临界雨 量。除了与控制时段内的雨量有关,还与时段起始时刻的累计降 雨量有关。 需要的分析资料:预警保护对象所在河道断面处的临界流量和小 流域设计暴雨及设计洪水计算图集或等值线图。 存在问题:没有考虑降雨之前土壤含水条件以及控制时段内降雨 过程时程分配对山洪的影响;采用纯经验方法(双曲函数)建立 时段临界雨量与累计降雨量之间的关系。
50
9
3、预警指标各计算方法特征分析
3)历史实际山洪灾害事件统计法 方法给出的临界雨量:针对具体预警保护对象,某一固定大小控
制时段(如1h,3h等),在降雨过程的不同时间段的时段临界雨 量。除了与控制时段内的雨量有关,还与时段起始时刻的有效降 雨量有关。 需要的分析资料:预警保护对象所在河道断面处历史山洪事件对 应的流量及集水区域的降雨资料。 存在问题:没有考虑降雨过程时程分配对山洪的影响。
45
有效雨量 R (1h)
降雨过程
t
50
26
5、历史山洪事件统计分析法
5.4 方法存在问题 方法得到的预警指标的可靠性直接取决于实际山洪事件样本容
量的大小,对于较大集水区域或流域来讲,可能具备较多的实测山 洪事件及对应的降雨资料,而小的集水区域或流域由于山洪事件样 本容量小,不宜采用本方法。
50
27
时段的临界雨量逐渐减小。 以最小临界雨量为最小值,最大临界雨量为最大值,采用双曲函数
表示暴雨临界曲线,表达式为
式中:I 是时段的临界雨量(mm);x是次降雨过程对应I的累计雨量(mm); a、b 是参数。


临界警戒雨量线


mm
发布预警 不发布预警
累计降雨过程线(实测或预报) 降雨持续时间(h)
50
19
5、历史山洪事件统计分析法
5.1 方法理论基础 某时段降雨能否形成山洪灾害,取决于时段雨量与时段初有效降
雨量的组合关系。 当预警保护对象处发生过多次山洪灾害事件时,可根据这些事件,
建立形成山洪灾害时集水区域内的时段雨量与对应的有效降雨量 之间相关关系散点图——雨量临界分区图。 根据雨量临界分区图,寻找形成山洪灾害时的时段雨量与对应有 效降雨量之间的定量组合关系——降雨驱动因子RTI。 在RTI值确定后,利用RTI值,根据实时降雨过程中的累积降雨量, 确定时段临界雨量值。
50
5
50
6
1
2014/3/7
2、资料收集与整理
水文资料 山洪灾害多发期历年实测水文资料。 历史山洪灾害对应的水文调查资料。 降雨径流计算相关资料。 短历时暴雨时—面—深关系图。 降雨-径流相关图。 推理公式汇流参数地区综合������~m关系图。 损失参数μ分布或分区图。
50
13
3、预警指标各计算方法特征分析
方法选择原则 技术条件具备,且地形、地貌、植被等下垫面条件资料满足要求
情况下,应该优先考虑采用基于流域水文模型的方法。 历史山洪资料以及对应的降雨资料较丰富的地区,可以考虑采用
基于历史洪水资料的方法(包括历史洪水资料统计分析法,历史 实际山洪灾害事件统计法以及基于统计归纳技术的区域临界雨量 计算法)。 在历史水文气象资料缺乏的情况下,可以考虑采用基于小流域设 计暴雨及设计洪水计算技术的方法(包括暴雨临界曲线法和水位/ 流量反推法)。
临界雨量 指导致一个流域或地区发生山溪洪水灾害时时, 某一时段降雨达到或超过的量级。
50
2
1、有关概念
预警指标的分级 各类预警指标可分为准备转移预警指标和立即转移预警指标两级。
预警指标阈值 根据分析计算出的各预警指标的临界值,做适当浮动后作为发
布预警的阈值。
1、有关概念
预警指标 山洪灾害预警指标是指为预测山洪灾害发生时间及空间,定性
50
12
2
2014/3/7
3、预警指标各计算方法特征分析
6)分布式流域水文模型法 方法给出的临界雨量:针对具体预警保护对象,某一固定大小控
制时段(如3h),在降雨过程不同时间段的时段临界雨量。 需要的分析资料:预警断面处临界流量;集水区域或小流域的地
形、地貌、植被等下垫面资料;小流域设计暴雨及设计洪水计算 图集或水文手册。 方法优点:根据降雨径流形成的物理过程,采用水文学原理及径 流形成理论,直接建立临界流量与时段临界雨量间的定量关系; 考虑了时段起始时刻的有效降雨量、时段内降雨时程分配对临界 雨量的影响。
50
25
5、历史山洪事件统计分析法
以查图的方式实施预警 采用下缘线,以典型时段3h,滚动时间1h为例 依次滚动1h计算对应的3h预警阈值R阈,与该时刻后的3h实测累计时
段雨量R实比较,据此判读是否发布预警信息。
临累 界计 雨 雨 有效降雨量过程线 量量
mm mm
时 段 雨 量
mm 预警 阈值
o
Pa
50
16
4、历史洪水资料统计分析法
降雨量/m m
100
90
超警戒
80
未超警戒
70
判别函数
60
50
40
30
20
10
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
土壤饱和度/%
同样可得到其它时段(1h,3h,12h等)的土壤饱和度与临界雨量。
50
17
4、历史洪水资料统计分析法
2)临界警戒雨量曲线分析 对于某一土壤饱和度,取不同时段对应的临界雨量,点绘临界雨量与
相关文档
最新文档