多尺度地形对武江流域“06.7”台风暴雨的影响

2006年7月第4号台风“碧丽斯”(Bilis)登陆期间,北江流域一级支流武江遭遇了历史罕见的特大暴雨,并形成有记录以来流域最大洪水。为此,基于地面降水数据和多普勒天气雷达数据,研究发现源自湖南南部的对流风暴越过分水岭后所形成的“列车效应”,是造成武江流域短时间内极端降水的主要原因。利用地理信息系统技术对该对流风暴活动规律的研究表明,武江流域的复杂地形造成对流风暴多次转向,极大延长了风暴在乐昌市境内的停留时间,加剧了局地的暴雨山洪。研究同时发现,位于骑田岭山区的黄岑水库与台风相互作用,可能增强了局地对流活动。研究结果揭示了中小尺度复杂地形对台风暴雨的影响,对于指导防范台风引发的次生灾害具有一定参考意义。

武江流域洪水时间序列的R/S分析

该文证明了武江流域洪峰流量具有偏随机游动和分形特征,流域洪水时间序列具有明显的持久性和长期记忆特性.结合V统计,表明武江流域的年洪峰流量的持久性经过6年之后会消失;分析了武江流域53场洪水的持久性明显增加趋势的原因.

武江流域“2002.10”特大暴雨洪水分析

2002年10月28～31日,湖南省临武、宜章县和广东省乐昌市、乳源县、曲江县、韶关市武江区境内骤降一场历史罕见的汛末期暴雨(简称“2002.10”洪水),暴雨中心雨量达253mm,195mm的降雨量笼罩面积达7000km^2,导致武江流域遭遇历史同期最大的洪水。在此分析了该次暴雨洪水的特性,供武江流城综合治理、规划设计、洪水预报、防汛抗洪等参考。

改进的HBV模型与新安江模型在武江流域洪水预报中的应用比较

采用改进的HBV模型和新安江模型进行中小流域洪水预报研究,并对两种模型的模拟结果进行比较。结果表明,两种模型的模拟精度均较高,预报精度达到乙级以上,新安江模型的模拟精度略优,而改进的HBV模型的参数变化范围小,易于识别,异参同效作用小,模型运算速度快。两种模型均能适用于广东省中小流域洪水预报。

基于生态水力半径法的武江流域生态流量研究

采用综合反映水生生物需求和河道断面信息的生态水力半径法,对武江河上北江特有珍稀鱼类省级自然保护区内的生态流量和生态水位进行估算.结果表明:生态水力半径法计算的生态流量过程线上存在明显的低流量、高流量和流量脉冲等水文要素,符合鱼类的自然需求;天然径流量下生态水力半径法估算的生态需水均可得到满足,但武江上梯级开发较多,需进行生态水位开展闸坝联合调度来保障河道的生态需水,确保犁市(二)站断面处各月份水深不小于平均生态水深.

武江流域“06·7”洪水过程及其组成分析

因受2006年第4号强热带风暴"碧利斯"的影响,武江流域普降特大暴雨。本次降雨具有降水集中、强度大的特点。本次降雨,乐昌以上流域的雨量站3 d最大降雨量都突破历史记录,由于持续高强度的暴雨,致使武江流域各水文站点水位暴涨,其中乐昌及其以上河段洪水超过有实测资料以来的记录。通过对武江流域06.7洪水过程及其组成分析,对于上下游防汛减灾及水利工程防洪发电调度,尤其是乐昌峡水利枢纽的调度运行具有重要参考价值。

武江流域气象要素变化及对径流敏感性分析

基于武江流域1959-2006年月均气象要素(降水量、气温、蒸发量、相对湿度和日照时数)及水文资料,采用Mann-Kendall法和相关分析等方法,分析了流域近50年来气象要素变化趋势及其与径流之间的关系;运用非线性回归模型计算并分析了降雨和蒸发对流域径流的敏感性。结果表明:近50年来,流域降雨量、气温呈上升趋势,而蒸发量、相对湿度、日照时数则呈下降趋势;降雨与径流有较好的线性关系且与径流关联度最大,是径流量变化的主要驱动因子;武江流域径流对降雨变化的响应较气温更为显著。

武江流域暴雨洪水特性比较分析

2000-2009年10年间,武江流域发生了4场暴雨洪水:"2002.8"、"2002.10"、"2006.7"、"2008.6"。就这四场暴雨洪水的天气系统成因、暴雨特性、洪水特点进行比较分析,有助于更好地掌握该地区的突发性暴雨、洪水规律,为当地人民的生产生活和防灾减灾提供参考。

气候变化和人类活动对武江流域年径流及最大日流量影响的定量分析

针对气候变化与人类活动对流域年径流及最大日流量变化影响的定量识别问题,以华南湿润区武江流域为例,分别采用HIMS(Hydro-Informatic Modeling System)模型和敏感性系数法,从日和年尺度定量模拟和评估气候变化与人类活动对流域年最大日流量和径流变化的影响过程及贡献率。结果表明:HIMS模型在武江流域适用性良好,日尺度模型率定期和验证期的纳西效率系数分别为0.85和0.77,水量平衡误差绝对值分别为3.1%和3.3%;两种方法均表明气候变化是引起流域年径流量增加的主要因素,人类活动导致了流域径流量的减少,但贡献率较小。气候变化与人类活动导致了流域年最大日流量的增加,气候变化对年最大日流量增加的贡献率为94%,而人类活动的贡献率则为6%。相较于年均径流量,气候变化对年最大日流量的影响更为显著。

基于Copula函数的组合变量联合概率分布研究及应用

基于Copula函数原理,利用武江流域实测水文资料,以广义GDP为洪峰洪量边缘分布,构建了流域组合变量Copula概率分布模型,分析了洪峰与洪量、洪量与洪水历时、洪峰与洪水历时的联合概率分布,绘制各种变量组合下的联合分布图及重现期等值线图,并比较了同重现期条件下,洪水单变量设计值与多维联合设计值的区别。结果表明:广义GDP分布能很好的描述洪峰、洪量边缘分布,而基于广义GDP分布和指数分布构建的两变量Copula联合概率分布模型不限定变量的边缘分布,对各种类型的水文变量联合分布拟合效果较好;能全面反映洪水各特征属性不同等级下的联合发生频率,对同一频率下联合分布推求的洪水设计值比单变量设计值偏于安全。基于Copula函数的组合变量概率分布模型描述洪峰流量、洪量、洪水历时等特征的联合分布,较为全面地反映组合特征的洪水发生的概率和重现期,进一步反映洪水风险。

基于分季序列考虑洪源差异的非一致性洪水频率计算

考虑成洪源头差异性造成的洪水样本不一致,根据成洪暴雨的主要类型构建分季序列,进而提高洪水频率分析结果的合理性。以武江上游坪石站为例,将月最大瞬时流量分为枯期(11-翌年2月)、锋面雨集中期(3-6月)和台风雨集中期(7-10月)3组分季序列。通过对比频率结果,分析各分季序列变化对洪水频率的影响,以及基于年最大、分季序列进行洪水频率计算的差异。结果表明:1武江流域上游洪水年内季度差异性显著,枯期均值(295 m^3/s)及对年最大构成比重(2.22%)皆为最小;锋面雨期均值(1 111 m^3/s)及对年最大构成比重(77.78%)最大;台风雨期波动性最大。2分季序列中含有上升趋势,造成同一量级洪水对应重现期增大。其中,锋面雨期变化对洪水频率影响最大,但影响有减小趋势;台风雨期变化造成洪水设计值两极化,且影响有增加趋势。3非一致性频率计算所得同频洪水量级比传统更大,基于分季序列所得设计值则比年最大高,且随重现期增大而增加,百年一遇洪水量级高出约1 000 m^3/s。

基于POT与P-IOSM的洪水风险信息挖掘

为了从有限的实测资料中挖掘更多洪水信息,以武江流域为研究对象,在考证历史洪水进行特大值处理基础上,基于犁市(二)水文站1956-2009年实测日流量数据提取了POT样本,构建基于P-Ⅲ模型确定控制点而改进的非等步长内集-外集模型(P-IOSM)进行洪水风险信息挖掘.结果表明:结合POT和P-IOSM模型的洪水风险评估能够从有限的实测资料中获取更多的洪水风险信息,得到更贴近事实的风险评估结果,能为决策者提供更多的依据,从而使决策结果更加可靠实用.

基于超阈值峰量抽样的极端洪水发生频率分析

基于超阈值峰量法(Peaks Over Threshold,POT)抽样,以武江流域犁市站1956—2010年日径流量观测数据资料为基础,对主观和客观多种阈值确定方法进行对比分析,确定合理阈值,建立了流域超阈值洪水样本,分析了流域超阈值洪峰流量、洪量、洪水历时等不同水文变量的变化趋势。结果表明:武江流域近55 a洪水年均发生次数总体呈下降趋势,1970—1980年洪水发生次数偏少,但20世纪90年代后超阈值洪水发生频率明显增加,年均1.35次;洪峰流量值呈现增长趋势,1991—2010年场次洪峰均比1956—1990年增加了520 m^(3)/s,超阈值洪水历时对应下的洪量呈现增加趋势,洪水集中程度加大;1991—2010年样本序列推求的不同重现期的设计洪峰值明显大于1956—1990年样本序列设计值。由此可见,20世纪90年代以后武江流域洪水发生频率增加,洪峰流量和洪量不断加大,洪水集中程度及洪水风险加剧。