山洪灾害预警预报技术
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2.4 计算方法评估

2.4.1 实测资料分析法

(1)需要比较复杂与全面的小流域水文气象、河道特征、地形地貌、水系分布等资料,因此只能在资料比较齐全的小流域中使用,推广范围有限。

(2)由于水文站、雨量站等大部分分布在大江大河附近,在小流域中水文气象站等数量有限,因此利用这种方法,计算精度不高。

(3)这种方法没有考虑土壤含水量,仅仅考虑了降雨,有一定的局限性。

(4)这种方法仅仅是对资料进行统计分析,并没有对降雨、产流汇流等进行剖析,有一定的局限性。

(5)存在两个假定:对下垫层进行假定,认为下垫层的分布相同,一个地方发生洪水,其他的地方也会产生山洪;对降雨进行假定,认为降雨的空间分布相同,在同一个区域,降雨同时发生,而且时段的最大与最小雨量一一对应,只是不同的降雨,位置分布不同。

2.4.2 水位—流量反推法

(1)需要的资料比较简单,仅仅需要山洪灾害预警地点的断面地形资料、设计洪水、设计暴雨。断面地形资料通过简单的测量即可获得,设计洪水和设计暴雨通过水文手册或者暴雨图集等基础资料也可获取,分析方法采用最为基础的水文计算即可,因此推广范围比较大。

(2)没有考虑土壤含水量,忽略了前期雨量的影响,仅仅考虑了降雨条件,认为在同一个时间段的预警雨量不变,有一定的局限性。

(3)存在一个假定:认为暴雨和洪水的频率相同。

2.4.3 临界雨量曲线法

(1)所需资料与水位—流量反推法相近,但是比其更加详细,除此还需要历史上的暴雨洪水调查资料以及和山洪相关的历史文献资料,流域汇流时间历时的降雨雨型序列等。推广范围比较广。

(2)这种方法具有一定的物理基础,只需关键的数据比较齐全即可。

2.4.4 比拟法

(1)对资料的要求尺度较高,需要目标区域和参考区域的水文气象、地形地貌等比较详细的信息。应用时,只需数据齐全便可借助经验分析法解决。

(2)目标区域和参考区域的相似性要求比较高,很难保证,因此这种方法要慎用,推广价值有限。

2.4.5 分布式水文模型法

(1)资料要求比较高,在水位—流量反推法的基础上,还需要历史上的暴雨洪水调查资料以及和山洪相关的历史文献资料;0.5h、1h、3h、6h、12h和24h的最新的暴雨等值线图以及暴雨等值线参数图等,并且对主流域与支流域的资料要求都比较高。

(2)适用于所有的山洪威胁地区,而且可以在宏观和微观多方面应用。微观程度可以到达具体的沿河村落和重要集镇。

(3)考虑了各种土壤含水量和预警时间的临界雨量计算,并且输出结果是比较直观的图形,便与观测。随着近年来我国山洪调查工作的深入,相关资料比较齐全。因此这种方法是未来临界的雨量算法的发展方向,推广价值比较大。

在我国大陆地区,气候条件、地质地貌、植被土壤种类丰富,降雨、水文等基础性资料丰富程度不一,有的地方甚至严重匮乏。因而,现有山洪灾害临界雨量的确定方法种类繁多,考虑因素各有差异。简单归纳可将现有临界雨量计算方法主要分为经验方法和理论方法两大类。经验方法无明显的物理机理和推导过程,对资料要求不高,主要根据事件相关性、地理条件相似性等原则确定山洪灾害临界雨量指标,主要包括统计归纳法、灾害实例调查法、内插法、比拟法、灾害与降雨同频率法,其中后4种方法主要在无资料或资料较为缺乏的地区使用;统计归纳法通过对不同雨量站历次灾害资料进行统计分析,计算得到临界雨量,该法按范围不同又可分为单站临界雨量法、区域临界雨量法等。理论方法以山洪灾害形成的水文学、水力学过程为基础,具有较强的物理机制和推导过程,主要包括水位反推法、土壤饱和度—降雨量关系法、暴雨临界曲线法等。根据研究区域雨量站资料情况,又可以将临界雨量计算方法归结为两大类:一是资料条件好的区域或流域临界雨量计算;二是资料缺乏和无资料区域或流域临界雨量计算。对于资料条件好的区域或流域,山洪灾害临界雨量计算方法简便、直观、易行且成果合理可靠,但对于雨量站点稀少或缺乏雨量资料的区域,流域临界雨量分析计算难度大。