基于时空变源分布式模型的流域洪水复盘分析方法——以海河流域北三河系“23·7”较大洪水为例

海河流域北三河系覆盖北京、天津、河北三省(直辖市),其防洪安全事关当地社会经济发展。为有效应对气候变化影响下极端暴雨频发所带来的洪水防御新挑战,提出了一种时空双维度流域性洪水复盘新思路,以“23·7”北三河系较大洪水为例,通过构建时空变源分布式水文模型结合暴雨时空统计分析对全河系洪水的发生、发展过程进行了模拟。模拟结果的确定性系数均大于0.7,洪峰相对误差均小于5%,所建模型可以较好地表征此次洪水的产流机制变化。分析发现,此次洪水过程中北运河流域产流以蓄满产流机制为主,潮白河流域产流则蓄满及混合产流两种机制均有体现,特别是靠近降雨集中区的山区平原过渡地带表现出明显的混合产流机制。建议在未来进一步完善流域防洪体系,重点提升该区域的水雨情监测能力。所提出的时空双维度下的流域性洪水复盘分析方法可为今后其他流域级洪水模拟复盘提供技术参考。

海河“23·7”流域性特大洪水北京市拒马河洪水调查分析与河道治理建议

受2305号台风“杜苏芮”北上影响,2023年7月29日至8月2日京津冀地区连续降雨,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水,造成严重的人员伤亡和财产损失。对北京市境内拒马河进行洪水调查,在深入分析拒马河治理现状的基础上,采用天然河道恒定流水面线计算和均匀流计算方法推求洪痕对应的流量,并以此复盘分析洪水频率。根据洪水分析成果及水毁情况,从拒马河水域空间划定、河道治理及建筑物设计等方面提出规划治理建议,以期为后续河道整治提供参考。

北京市永定河流域水工程调度实践与思考——以海河“23·7”流域性特大洪水应对为例

2023年7—8月,受2305号台风“杜苏芮”北上和西北太平洋副热带高压异常偏北影响,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水。北京市永定河段首次启用大宁水库、滞洪水库分蓄洪水。围绕本次北京市永定河流域水工程调度实践,简述洪水预报与调度策略,梳理斋堂水库、三家店拦河闸、卢沟桥枢纽调度过程,总结实施预报调度、精细调度、流域统一调度等经验,从精准预报调度技术、突发状况应急处置、智能化调度能力提升等方面提出对策建议。

北京市昌平区韩台村“23·7”暴雨山洪泥石流灾害特征分析

【目的】近年来,受极端降雨事件影响,北京西部和北部山区山洪泥石流灾害频发,给当地造成巨大的生命财产损失。针对北京市昌平区韩台村“23·7”暴雨山洪泥石流灾害事件开展灾害过程和特征研究,为小流域灾害防治及提升灾害应对能力供基础支撑和参考依据。【方法】以昌平区高崖口沟韩台村支沟为研究区,采用“区域灾情调查-重灾区现场调研-室内评估分析”相结合的方式,查明研究区的雨水情特征及灾情特征。基于堆积物沉积结构、实物破坏形式和流体的内在特性,分析了韩台村支沟内山洪泥石流的灾害过程和基本特征,初步探讨了此次灾害的成因,并提出灾害防范对策建议。【结果】结果表明:(1)韩台村上游沟道集雨面积约0.1 km^(2),根据王家园水库自动站2023年8月31日12时至13时降雨数据,估算的韩台村上游沟道内1小时洪水总量约6870 m^(3),其破坏力非常大。(2)韩台村支沟自沟顶至韩台村西部村南口,具有典型的泥石流特征。村南口进村120 m范围内有泥石流堆积物,覆盖于山洪沉积物之上,属于典型的泥石流堆积前缘特征。由此至韩台村北口(韩台村支沟沟口),具有明显的山洪灾害特征,平均洪水深度超过5 m,淹没面积约33940 m^(2)。(3)2305号台风“杜苏芮”外围残余环流北上引发的极端强降雨是此次灾害的直接致灾因子,同时,受区域地形地貌、山洪泥石流作用及居民对所处地质环境的认知程度等因素的影响。【结论】此次昌平区高崖口沟韩台村支沟特大暴雨洪涝灾害是一次极端暴雨引发的山洪泥石流复合灾害事件。短时强降雨导致地表径流流量陡增是造成此次灾害的直接原因,初步推测泥石流发生时间晚于山洪,亦或是形成于山洪减弱阶段。自支沟顶至韩台村西部村南口(约1.4 km)为泥石流区域,村南口进村120 m左右为泥石流堆积前缘区域,同时部分区域具有山洪特征,村南口至村北口(支沟口)为山洪受灾区域。

海河“23·7”流域性特大洪水北京市永定河洪水调查分析及对设计洪水的建议

受2305号台风“杜苏芮”影响,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水,造成严重人员伤亡和财产损失。通过对北京市境内永定河全面开展降雨分析和洪水调查计算,并与设计雨量、历史洪水、实测洪水和设计洪水进行对比分析,确定永定河不同历时雨量、流量、洪量及重现期标准,结合本次暴雨洪水特点重点分析了永定河三家店至卢沟桥段洪水规律的变化情况。针对永定河防洪工程设计洪水工作中存在问题和“23·7”特大洪水实际,提出防洪工程设计洪水工作思路和建议,以期为防洪工程规划设计提供参考。

海河“23·7”流域性特大洪水大清河流域降雨时空分布特征

受2305号台风“杜苏芮”影响,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水,暴雨中心位于大清河流域。基于大清河流域站点场次降雨数据,采用克里金插值法分析了降雨的时空分布特征。结果表明:降雨集中在48 h内,面平均降雨量过程共出现3~4次峰值,最大1 h、6 h、24 h和48 h降雨量占总降雨量的7%、23%、59%和92%;流域强降雨(1 h降雨量≥20 mm)持续了2~13 h,持续时间较长,漫水河站强降雨持续时间最长,占总降雨历时的20%;流域暴雨中心不固定,7月30日15时和17时暴雨中心位于流域西南部,其余时段暴雨中心位于流域北部、东部,7月31日24时暴雨中心在流域西南部;流域降雨空间分布不均,最大1 h、6 h和24 h降雨空间分布情况基本一致,高值区位于流域北部偏东,低值区位于流域南部,最大72 h降雨量高值区呈带状分布于流域中部。

北京市门头沟流域“23·7”特大暴雨洪水过程分析

2023年7月,京津冀地区发生历史罕见特大暴雨,造成北京门头沟区等地出现特大山洪和城市内涝灾害。门头沟流域面积仅37 km2,无常设水文监测站,给洪水分析和灾害复盘带来挑战。结合关键断面的洪水视频监控数据,通过灾后现场调查、测量,结合数字流域模型模拟等,推算得到门头沟流域7月31日最大洪峰流量为512.6 m3/s。洪峰通过期间,控制流域面积90%的中昂时代广场西北跨河桥三孔箱涵的过流能力为215.0~308.9 m3/s,远低于断面最大洪峰流量。建议下一步灾害重建时全面复核北京门头沟、房山等城区山洪沟跨沟桥梁的设计过流能力,考虑极端暴雨洪涝风险,适当提高跨沟桥涵的过流能力,避免因洪水溢流蔓延而造成严重损失。

海河“23·7”流域性特大洪水启用蓄滞洪区洪水淹没全过程卫星遥感监测分析

受2305号台风“杜苏芮”减弱低压环流和冷空气共同影响,2023年7月28日起,海河流域普降大到暴雨,局地特大暴雨,导致发生海河“23·7”流域性特大洪水。本次流域性特大洪水过程海河流域共启用了8个蓄滞洪区,基于多时相光学和雷达遥感数据,开展了启用蓄滞洪区洪水淹没全过程遥感监测分析,获取8个蓄滞洪区“启用—淹没—最大淹没—退水—全部退水”不同过程下的淹没水体范围和面积,为动态掌握蓄滞洪区淹没情况、全面了解蓄滞洪区内洪水演进过程及开展洪水演进模拟分析和水工程调度提供了真实可靠的科学数据支撑。

海河“23·7”流域性特大洪水东淀蓄滞洪区洪水演进模拟与预报

为全面支撑海河“23·7”流域性特大洪水中东淀蓄滞洪区的运用决策及预报预警,基于中国水利水电科学研究院自主研发的高性能洪水分析软件IFMS/Urban,构建了蓄滞洪区一维、二维耦合水动力学模型,利用实时监测和预报的水情数据,持续开展了东淀蓄滞洪区洪水演进模拟和滚动预报工作。实践证明,本次构建的洪水演进模型模拟预报精度较高,模拟结果跟遥感监测淹没范围和前方现场实时反馈信息吻合较好,可反映蓄滞洪区洪水演进实际过程,并能准确预测未来动态变化,及时为下游关键区域提供洪水预警,有效支撑了本次洪水防御工作。

从下游视角浅谈海河“23·7”流域性特大洪水应对方略

2023年7月底至8月上旬,京津冀地区发生流域性特大洪水,结合一线防洪经历,从流域下游视角简要论述了天津市应对本次特大洪水的过程和后续应对方略。首先对天津市强降雨过程及本地防御响应进行了分析,随后分析了上游各大水系的来水情况及天津市应对情况,最后针对海河流域防御特大洪水提出了思考和建议,以期为未来的洪水防御工作提供参考。

共渠西蓄滞洪区洪水演进数值模拟研究——以海河“23·7”流域性特大洪水为例

受2305号台风“杜苏芮”北上与冷空气交绥带来的强降雨影响,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水。为应对灾情,中国水利水电科学研究院、水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心(水旱灾害防御中心)针对此次洪水过程启用的蓄滞洪区构建了洪水分析模型,提供了关键的防洪决策支持。基于中国水科院自主研发的通用高性能洪水分析计算软件FASFLOOD,结合多时相SAR影像监测分析结果,开展了海河流域共渠西蓄滞洪区洪水演进模拟推演工作。研究成果揭示了蓄滞洪区洪水的演进过程及滞留分布,为蓄滞洪区启用决策和管理提供了科学数据参考,有效支撑了本次洪水防御工作。

天津市农村防汛排涝问题与对策——从海河“23·7”流域性特大洪水谈起

对海河“23·7”流域性特大洪水退水过程中天津市农村防汛排涝应急工作进行复盘,分析了近年天津市农村防汛除涝工作整体情况,总结存在农村防汛除涝工程建设能力不足、应急体系和预案体系建设存在缺陷、农村防汛除涝管理能力不足、信息化短板明显、隐患排查发现问题和解决问题的能力不足等方面的问题,提出进一步加强应对极端天气条件下的应急体系建设,规范预案管理,积极利用地方政府专项债券解决农村水利基础设施建管资金难题,加强现代化灌区、现代化灌排泵站建设和高标准农田建设融合,加强防汛隐患排查整治工作等建议。

抗御永定河特大洪水的实践与思考

2023年海河流域发生60年来最大流域性特大洪水,永定河发生特大洪水。基于5年来永定河综合治理与生态修复成效及新型流域治理管理机制,复盘海河“23·7”流域性特大洪水应对情况,全面检视永定河流域防洪体系运用情况,科学评价流域治理工作中的薄弱环节,以期为永定河流域灾后恢复重建及北方缺水型河流防洪体系建设与综合治理提供参考。

考虑蓄滞洪区的极端降水过程影响评估方法研究——以河北省“23·7”暴雨过程为例

利用河北省1978~2020年暴雨过程,结合直接经济损失与受灾人口的损失数据,筛选出了持续日数、过程降水量、平均降水量和最大日降水量4个与损失呈极显著相关的致灾因子指标,方法更具客观性和实用性。通过对比4种赋权法构建了致灾强度指数,改良相关系数法赋予权重分别为0.188、0.312、0.208和0.292,结果更符合主观认知。采用地形和水系因子构建孕灾环境敏感度指数,评估出2023年7月29日至8月2日河北省暴雨过程(简称“23·7”极端降水过程)的危险度呈中部高、北部和东部低的特征,保定和雄安新区最高。考虑蓄滞洪区是否启用,基于距蓄滞洪区远近计算了蓄滞洪区的影响指数,评估因素较以往研究更为全面。结合承灾体暴露度及脆弱性,对“23·7”极端降水过程开展了影响评估。结果表明:“23·7”极端降水过程对邢台中部、保定中东部、石家庄中西部、廊坊中部及北部、衡水与沧州交界处的影响最重。将是否考虑蓄滞洪区影响的两种结果与实际灾情对比验证,结果显示考虑蓄滞洪区影响的评估命中率为76.93%,较不考虑蓄滞洪区影响命中率高9.41%,该方法评估过程可操作性强,结果更符合实际,适用于河北省极端降水过程影响评估,可应用于过程前的灾害影响预估,过程中的跟踪分析以及结束后的快速评估业务,提高气象服务针对性。

斋堂水库23·7特大暴雨洪水分析与思考

2023年7月29日—8月1日受台风“杜苏芮”影响,斋堂水库流域遭遇历史罕见的特大暴雨,持续的强降雨过程,使斋堂水库发生了1974年建库以来的最大洪水。在此次洪水过程中,先后发生了断网、断电、前哨水文站失联等突发情况,为了保证下游人民生命财产安全,斋堂水库科学调度、拦洪错峰、果断处置突发情况,充分发挥了防洪效益。文章通过对此次暴雨洪水的分析,为今后斋堂水库防洪减灾工作提供了重要的参考依据。

“23·7”特大暴雨洪水北京山洪灾害风险预报复盘分析

受台风“杜苏芮”减弱低压环流和冷空气共同影响,2023年7月29日至8月2日北京市出现特大暴雨。强降雨引发北京西部南部山区发生严重山洪灾害,多条山洪沟出现历史最大洪峰流量。本文在梳理“23·7”山洪风险研判过程的基础上,对基于雨量阈值的山洪风险研判结果开展复盘分析。全市实际发生山洪沟道158条,雨前7月29日17时山洪风险研判有106条山洪沟道为红色风险预警提示,预报准确率为67%。雨后根据实测降雨复盘,全市红色风险沟道有144条,预报准确率为91%,结果可为山洪灾害风险研判、预报预警等非工程防治措施提供参考。

永定河卢三区间“23·7”洪水调查问题与对策

受台风“杜苏芮”北上影响,7月29日至8月2日,京津冀地区遭受特大暴雨袭击,造成了严重的人员伤亡和财产损失。灾情发生后,通过对永定河卢三区间5条支沟实地查勘洪痕和漫溢情况,走访当地百姓,利用雨量站小时降水过程统计分析降水量及其重现期,采用水力学方法分析计算入河流量等,对卢三区间“23·7”流域性特大洪水进行调查分析。在分析暴雨洪水成灾原因的基础上,反思河道治理存在的问题并提出对策,为今后河道治理和管理提供参考。

“23·7”特大暴雨山洪灾害调查分析——以房山区为例

2023年7月29日至8月2日,北京市发生特大暴雨,引发流域性特大洪水,为全面了解本次特大暴雨洪水灾情范围及程度,展开“23·7”特大暴雨山洪灾害调查。房山区为北京市暴雨中心之一,区内山地面积广,受灾程度深。分析房山区暴雨特征,依据房山区暴雨山洪灾后现场勘察、访问及洪痕测量数据,结合无人机航拍洪水淹没范围,分析主要致灾成因,提出今后山洪沟道治理规划工作建议,为未来极端降水应对、后续防洪减灾工作提供基础数据参考与科学支持。

拒马河干流典型场次暴雨洪水对比分析

为了明确拒马河干流典型场次暴雨洪水情况,通过研究拒马河流域紫荆关和张坊的水文数据,结合相关气象背景资料,从降雨和洪水两方面对“7·21”和“23·7”暴雨洪水特征进行对比分析,结果表明:因“7·21”和“23·7”降雨特点不同,导致拒马河流域洪水呈现出不同的特点;2场降雨中紫荆关—张坊区间产流量均高于紫荆关上游流域;受降雨时空分布差异影响,“7·21”洪水中紫荆关和张坊断面流量过程均呈现单峰形状,“23·7”洪水中两站则呈现多峰形状,且“7·21”洪水涨落速度快于“23·7”洪水。此研究为今后更好开展拒马河流域水旱灾害防御工作提供参考。

永定河历史沿革及洪水变化规律分析

为更好了解永定河历史洪水变化情况,通过收集永定河相关历史洪水记载和重要控制站水文数据资料,对该流域1950年来降水、洪水变化规律进行分析,永定河流域1950—2022年降水量呈下降趋势,丰枯相间、连旱连涝均有发生。20世纪80年代以来,因下垫面变化,官厅山峡在同样降水条件下径流量变小,上游官厅水库来水量、永定河干流径流量均下降明显,甚至出现连续多年断流,近年受水库调水、生态补水影响,永定河径流量有小幅增加。永定河流域曾发生“39·7”“56·8”等洪水,2023年7月再次发生流域性特大洪水,表明降低极端天气致灾风险、提升洪水管控水平仍是永定河流域未来水旱灾害防御的重点。