兴山县“2014·09”地质灾害前期雨量雨型分析初探

兴山县2014年09月04日前后发生了多处地质灾害,对灾害前期兴山县大范围的雨量、雨型、土壤饱和后的降雨、中小河流山洪时间、诱发的地质灾害时段等进行了详细的分析,初步确定"09.04"地质灾害,为持续性前期降水诱发,并初步探讨该类型雨量预警指标,以期山洪、地质灾害预警更加全面、安全、可靠。

基于降雨时空变化的山洪预警临界雨量

为提高山洪灾害预警精度,以彭坊小流域为例,基于概率分布等控制条件生成随机雨型,探究不同前期影响雨量下随机雨型对山洪预警临界雨量的影响,进一步分析降雨空间分布对山洪预警临界雨量的影响。结果表明:在雨峰位置偏后、雨峰峰值较大的雨型集下,临界雨量波动较大,有较高的不确定性;雨型对临界雨量的影响小于前期影响雨量对临界雨量的影响,在前期土壤较干燥时,雨峰位置系数较小,临界雨量值相对较大,雨型峰值倍比较大时,临界雨量值相对较小,更容易致灾;在降雨空间分布上,当降雨集中在下游时,临界雨量值最小,越容易达到警戒流量,但降雨空间分布对临界雨量的影响小于前期影响雨量的影响,且这种影响会随前期影响雨量的增加而不断减小。

降雨型滑坡预报中计算前期有效降雨量的一种新方法

在许多地区,前期降雨条件对滑坡的发生有重大影响,前期有效降雨量是滑坡预报的一个重要参数。基于累积滑坡频度-降雨量分形关系导出了一种新的计算前期有效降雨量的方法。在这个方法中,降雨衰减系数是由给定区域内引发滑坡的累积降雨阀值随观测时段天数变化的标度指数所决定,滑坡前每天降雨对总有效雨量的贡献并非是独立的,前i天降雨的衰减过程与前i-1天的降雨相关联。

考虑前期影响雨量的NLPM-AMN模型

建立了一种考虑前期影响雨量和采用人工神经网络的非线性扰动模型。模型结构与NLPM-API模型相似,不同之处在于采用人工神经网络模拟输入扰动项与输出扰动项之间的相互关系。采用牧马河和鲇鱼山水库流域的日降雨径流资料对模型进行了率定和校核。结果表明,所建模型与线性扰动模型、NLPM-AMN模型和NLPM-API模型相比,两个流域在率定期的模型效率系数增长幅度分别为10.84%,1.54%,10.6%和21.59%,0.67%,10.11%;在检验期的模型效率系数增长幅度分别为5.56%,0.97%,4.41%和11.86%,1.76%,7.97%。所有的评价指标均优于其他模型。

基于Logistic回归及前期有效雨量的降雨诱发型滑坡预测方法

滑坡预测预报一直是国内外滑坡灾害研究的重点。且多数滑坡均属降雨诱发型。为此将降雨诱发型滑坡的研究列为重中之重。但是,降雨与滑坡发生的关系不仅密切,而且非常复杂。除降雨外,还涉及到地质、气象、水文、土壤等多个学科。因此,至今尚未总结出一种对降雨诱发型滑坡进行定量预测预报的成熟方法。文章将Logistic回归模型与前期有效降雨量结合,形成一套对降雨诱发型滑坡进行定量预测预报的方法。并以长江三峡地区为例进行了检验,效果较好。

基于前期有效雨量的山洪灾害临界雨量探讨

从山洪灾害形成的条件入手,分析了广东省瑶安小流域1958-2011年发生的10场山洪灾害雨量资料,认为降雨是该区山洪灾害的重要诱发因素,且灾害发生当日降雨量与前4d有效雨量之间关系最为密切。利用该两者之间关系分别作出了警戒雨量和转移雨量基准线,分析了该地区山洪灾害形成的警戒雨量和转移雨量,探讨该区山洪灾害形成的临界雨量条件。

不同权重的前期和始发日降雨量与泥石流产沙规模的分析——特大型泥石流灾害发生的思考

通过对特大型泥石流灾害发生的思考,详细分析了蒋家沟1995-1997年43场泥石流暴发的不同权重的前期和始发日降雨量与泥石流产沙规模的关系。分析结果表明:泥石流的产沙规模与不同权重降雨的入渗范围、深度的土体极限应力状态(C、φ、PW)有关。根据不同权重的前期和始发日降雨量与泥石流产沙规模的关系,可以将泥石流分为:土力型(A)和迳流型(B)两大类型。土力型(A)泥石流有24场占总样本的55.81%,而其产沙量却占样本总产沙量的85%。迳流型(B)泥石流有19场占总样本的44.19%,但该类泥石流的产沙量只占样本总产沙量的15%。

基于新安江模型的前期影响雨量逐时段修正方法

针对新安江模型提出一种前期影响雨量(P_a)逐时段修正方法,以实测流量与预报流量过程的均方误差最小为目标,在场次洪水预报中采用粒子群算法对前期影响雨量进行逐时段修正。为进一步提升算法性能,通过混沌初始化提高初始种群质量,利用禁忌搜索策略扩大搜索空间,提高全局搜索避免早熟收敛,并在相邻修正时段间引入最优个体保留策略提高算法稳定性和运算效率。在我国湖南省双牌水电站的实际应用结果表明,所提方法能有效改善P_a的准确性,显著提高模型预报精度,是一种切实可行的方法。

武都区北峪河流域泥石流成灾前期有效降雨量研究

对武都区北峪河流域泥石流的形成条件进行详细阐述。调查了区域内历次山洪、泥石流灾害发生时间以及发生泥石流灾害前的相关降雨量数据,通过对该区域的气象水文资料研究和成灾降雨量规律的统计,发现泥石流发生时过程降雨量与时间呈对数关系的规律,并利用该规律对泥石流成灾过程降雨量进行了拟合,分析了拟合的精度,利用拟合的成灾过程降雨量计算出成灾前期有效降雨量。进一步对降雨规律和成灾前期有效降雨量分析得到,该区域雨水主要以暴雨方式进行降落,当前期有效降雨量超过20mm时,发生泥石流灾害的概率比较大,应该进行泥石流灾害预警。

前期影响雨量与雨水口过水能力对城市内涝影响研究

为了研究雨水口过水能力与前期影响雨量对基于SWMM(Storm Water Management Model)的城市雨洪模型的影响,采用SWMM模拟技术进行城市雨洪模型精度改进研究。以柳州中心城区为例,构建城市雨洪模型并对现状进行评估,构建改进模型来评估雨水口过水能力与前期影响雨量对模型的影响。结果表明,改进后的模型更加符合实际测量值,其中峰值时间比原模型推后15 min,与实际相差15 min,峰值水位为3.18 m,比原模型减小了7%,更加接近实测值,总溢流量相较于原模型减少了16%,且前期影响雨量对重现期2 a、5 a情境有显著影响,雨水口过水能力对重现期5 a、10 a、20 a、50 a以及100 a情景都有显著影响,且影响随降雨强度的增大而变大。改进后的模型更加符合城市实际的内涝情况。

前期影响雨量经验公式的改进

本文在分析了以往P式的基础上,推导出了如下的公式:P=(P+P-kR)·K该式既简化了计算工作,又达到了预期的精度。同时对修正系数k也给出了确切的定量方法。

抚顺地区前期影响雨量Pa值的特性浅析

在进行洪水预报及区域暴雨洪水设计工作中,Pa值——即前期影响雨量是一个必不可少的重要参数。Pa值分析、采用的准确与否,直接影响到相关后续成果的精度。根据抚顺地区的水文特性及相关系列资料,运用实测资料比对及频率分布理论对本区域内的Pa值随雨水情变化趋势及特点进行阐述探析,以期为本地区的洪水预报及有关暴雨洪水设计等工作提供具有实用性的参考依据。

基于前期有效降雨量推求山洪灾害临界雨量

为推求修水县全丰镇、白岭镇山洪灾害临界雨量,分析山洪暴发当日最大1、3、6、24h降雨和前5d逐日有效降雨量相关性,构建临界雨量计算模型,并结合山洪灾害调查评价成果验证分析,求得1h和24h临界雨量与调查评价结果相比分别偏小17%~32%、偏大6.6%,表明成果基本可靠。该成果可为山洪灾害防御实践提供借鉴。

基于VBA对城市水文年鉴雨量前期数据处理的研究

济南市城市水文年鉴的处理主要使用北方片区资料整编软件(BFZLZB),整编后的降水资料主要包括:逐日降水量表、降水量摘录表、各时段最大降水量表等数据表格,但在数据处理过程中,由于存在一些非标准化的原始数据文件,不能正确的进行雨量整编。主要研究基于VBA编程对来自不同建设管理单位的雨量原始数据进行前期处理,处理目标主要是对跨时段雨量进行插值处理,使之能进行合理的雨量整编,程序运行效果较好,提高了城市水文年鉴中雨量整编效率和数据的准确性。

湖北省1996年大涝前期天气气候特征分析

1 1996年梅雨期天气概况 湖北省1996年天气气候异常,梅雨期暴雨过程频繁、强度大,总降水量大部分地区较常年偏多1倍以上,其中鄂东北、鄂东南和江汉平原南部800～1000毫米,武汉市、江汉平原中部、北部500～750毫米,鄂西南400～550毫米,鄂西北250～400毫米,与常年相比,江汉平原及其以东大部县(市)多1～1.5倍,其它地区偏多5成至1倍。按武汉中心气象台标准,1996年梅雨量仅决于1954年,居有气象记录以来第2位。

贡嘎山东坡磨西河流域泥石流暴发的临界雨量值初探

在实地调查和前人研究的基础上,查明了贡嘎山东坡磨西河流域内泥石流沟的分布状况、暴发规律及危害特征等;并根据近20年来流域内发生的典型泥石流灾害,分析了泥石流发生前的降雨过程,发现磨西河流域内泥石流发生的当日雨量和前6 d有效雨量之间具有明显的幂函数关系,据此以泥石流发生的当日雨量和前6 d有效雨量为指标,初步探讨了磨西河流域内泥石流暴发的雨量值。

降雨型泥石流临界雨量定量分析

利用Logistic回归模型对当日雨量和前期有效降雨量进行回归分析,形成了一整套对降雨型泥石流临界雨量进行定量分析的方法,并在辽宁省岫岩县进行了试用。在收集灾害发生当日各雨量站点雨量数据的基础上,采用等值线法将点雨量转变成面雨量,从而获得灾害发生对应雨量,进而采用向前顺推的办法获得灾害未发生时所对应降雨量,并利用Logistic回归模型确定最佳雨量计算天数。然后,基于Logistic回归模型对灾害发生及未发生样本对应的当日雨量和前期有效降雨量进行回归分析,有效降雨量系数分别采用了经验值(0.84)和利用岫岩雨量、水文数据计算得到的实际数值(0.61)。分析结果表明,该方法具有较好的分类效果,可对于泥石流灾害做到了定量化预测,利用两种有效降雨量系数计算得到的结果都具有较好的预报效果。

基于敏感性分析的最优降雨阈值选择

降雨变量的选择对于降雨阈值模型精度至关重要。以秦巴山区2001~2020年2760个降雨型滑坡和日值降雨数据为例,首先对降雨站构建泰森多边形,实现滑坡与致灾降雨相对应,共获得1053例致灾降雨和283,446例非致灾降雨,以此为基础,通过当日降雨量(R)和前期有效降雨量(EAR)构建降雨阈值模型;其次,为选择恰当的变量EAR,使用5种有效降雨量模型在不同参数k下生成201种待选的EAR,通过构建直方图获得EAR在致灾和非致灾降雨序列中的概率:P(EAR|L),P(EAR|NL),通过贝叶斯公式计算得到降雨致灾的条件概率和先验概率:P(L|EAR),P(L);之后分别使用4种降雨变量选择方法确定最优的EAR,其中:基于散度的和基于信息增益的敏感性分析(DGSA,GGSA)通过计算P(EAR|L)和P(EAR|NL)之间的散度和信息增益进行变量选择,基于条件概率的相关性分析通过计算P(L|EAR)和P(L)的曲线下面积差进行降雨变量选择,Pearson相关性分析通过计算EAR和P(L|EAR)之间的相关性系数进行降雨变量选择;为验证4种降雨变量选择方式的合理性,同时使用两种线性分类器和两种非线性分类器直接构建R-EAR型降雨阈值,以平均正确率对降雨变量选择方法进行验证。分析和统计结果表明:(1)研究区92.15%的滑坡由降雨诱发,46.59%的降雨型滑坡由暴雨直接诱发,68.95%的降雨型滑坡由暴雨直接或间接诱发,表明暴雨是降雨型滑坡的主要诱因;(2)通过DGSA和GGSA计算得到的降雨变量重要性系数与阈值模型的性能之间存在显著的线性递增关系,线性相关性在0.98以上,表明可以通过敏感性分析进行降雨变量选择,达到构建最优降雨阈值模型的目的;(3)相较于Pearson相关性分析,在降雨变量与灾害发生频率呈非线性的情况仍可以使用DGSA和GGSA进行降雨变量的选择。

一种基于马氏距离识别法的流域临界雨量拟定方法应用探讨

从水文学和统计学角度出发,通过分析流域前期雨量指数(下垫面条件)及相应某一时段最大平均雨量之间的关系,构建了一种马氏距离(Mahalanobis)判别模型,用于解决中小河流山洪预警临界雨量指标拟定关键技术问题。利用该方法,对鄱阳湖水系的潦河流域进行了应用试验,选取该流域近年来发生的29次洪水样本,拟定时间尺度为6 h的临界雨量线性判别模型。模型检验结果显示,率定期合格率约为85%,误判率较低;检验期模拟预测的合格率约为78%,模型预测效果较好,证明了该方法用于中小河流山洪预警临界雨量拟定的可行性。该方法简单、易行、实用性强,对开展山洪预警具有一定应用参考价值。

基于改进SCS-CN模型的降水径流预测

本文利用淮北平原五道沟实验站1972—2021年降水径流106场实测资料,以径流曲线模型(SCS-CN)为基础,确定了该地区的径流曲线数(CN值),对模型参数进行了敏感性分析,引入降水量与前期影响雨量优化模型主要参数(CN值),验证期(2010—2021年)借助模型效率系数E、R^(2)及RE对传统SCS-CN模型及改进后模型进行可靠性检验。结果表明:(1)降水量P和初损率λ为定值时,CN值越大,对径流预测结果的影响越大;计算径流量Q随初损率λ的增大呈减小趋势;随着CN值增大,计算径流量Q及初损率λ对CN值的变化敏感性越低;当降水量越大时,初损率λ对降水量的敏感性越低,初损率λ的取值对计算径流结果的影响可以忽视。(2)参数优化后的SCS模型中的R^(2)=0.864,E=0.780,模型总体平均相对误差为26.67%,标准SCS-CN模型的R^(2)=0.782,E=0.230,模型总体平均相对误差为366.67%,改进后模型评价指标均高于标准SCS-CN模型,对研究区的径流预测更具有适用性。