前言

山洪灾害是指山丘区由于降水而引发自然灾害的一类灾害的表现形式，在有些条件下可能伴随泥石流与滑坡发生。在山丘区由于水库坝体或河流堤防溃决、冰湖溃决等因素突然诱发的洪水也称作山洪。山洪主要受到地质地貌、水文气象、人类社会活动等诸多因素的综合影响。山洪的规模和灾害的严重程度取决于降雨强度、降雨量、降雨历时、河流及其流域前期条件，流域前期条件包括冰雪覆盖情况、土壤特性及湿度、城镇化规模、已建堤防、拦挡坝或水库情况。更为严重的是，人们在河漫滩居住，又缺乏完善的应急计划，必然会增加山洪潜在的破坏性。21世纪我国以及全世界山洪灾害更加突出，造成的生命和经济损失十分惨痛。山洪常常伴随泥石流，特别严重的案例是2010年8月8日甘肃省舟曲县的特大山洪泥石流灾害，造成1467人遇难和298人失踪。山洪灾害与极端降雨、地表脆弱和经济发展模式的关系密切。

我国地貌类型复杂多样，且以山地高原为主。广义的山丘区包括山地、丘陵和比较崎岖的高原，约占全国陆地面积的2/3。我国主要处于东亚季风区，暴雨频发，地质地貌复杂，加之人类活动的影响，导致山洪灾害频发，是世界上山洪灾害最严重的国家之一。山洪灾害不仅对我国山丘区的基础设施造成毁灭性破坏，而且对人民群众的生命安全构成极大的损害与威胁，已经成为山丘区经济社会可持续发展的重要制约因素之一。20世纪50年代以来，山洪灾害每年都造成数以百计的人员伤亡，是我国自然灾害造成人员伤亡的主要灾种之一。据1950—1990年资料分析，全国洪涝灾害死亡人数中，山丘区占67.4%；1997年全国山洪灾害造成的死亡人数占当年洪涝灾害总死亡人数的69%；1998年因长江大洪水受灾严重的湖南、湖北、江西和安徽四省的死亡人员，大部分死于山洪灾害。

中华人民共和国成立以来，我国山丘区建成了一大批防治山洪灾害的工程设施，但这些工程大都修建于20世纪60、70年代，建设标准不高，工程配套不完善、老化失修严重，病险工程不断增多。由于缺乏对山洪灾害防治的宣传和系统研究，人们主动防灾避灾意识不强，以至于在河道边、山洪出口一带建住房、搞开发，不断侵占河道，乱弃、乱建、乱挖使河道不断淤塞，泄洪能力严重萎缩，进一步加剧了山洪灾害的发生和损失。散布于山丘区的中小城镇和居民点，多位于平川谷地，防洪工程标准低、质量差，有的甚至处于无设防状态，一旦山洪暴发，防不胜防。总体而言，目前我国防御山洪灾害能力十分薄弱。进入21世纪，国务院明确指出：“山洪灾害频发，造成损失巨大，已成为防灾减灾工作中的一个突出问题。必须把防治山洪灾害摆在重要位置，认真总结经验教训，研究山洪发生的特点和规律，采取综合防治对策，最大限度地减少灾害损失。”

为了保障山丘区人民生命财产安全，实现我国经济社会的全面发展，水利部会同国土资源部、国家气象局、住房和城乡建设部、原国家环保总局联合成立了全国山洪灾害防治规划领导小组、领导小组办公室和规划编写组。全国山洪灾害防治规划的编制分三个阶段：第一阶段由全国规划编写组统一编制全国山洪灾害防治规划任务书及技术大纲；第二阶段由有山洪灾害防治任务的各省（自治区、直辖市）根据任务书及技术大纲的要求，在全国规划编写组的指导下，开展山洪灾害现状调查，研究山洪灾害的成因、特点及分布规律，按照点面结合的工作思路，编制完成本地区的山洪灾害防治规划；第三阶段是全国规划编写组分析、综合、汇总各地山洪灾害防治规划，编制完成《全国山洪灾害防治规划》。

本书共6章，第1章介绍山洪灾害及山洪预警预报，包括山洪灾害及山洪预警概述、雨量预警介绍、水位预警介绍；第2章为临界雨量的计算方法概述，包括典型区域临界雨量计算、无资料区域临界雨量计算、几种常见的临界雨量理论计算方法、计算方法评估；第3章介绍了用流域模型反推法确定雨量预警指标，主要为设计暴雨计算过程、产流计算过程、汇流计算过程、成灾水位及成灾流量、预警时段与土壤持水度、流域模型反推法计算临界雨量、综合确定预警指标、合理性分析；第4章为水位预警指标的确定，包括水位预警指标、临界水位的计算步骤、综合确定预警指标；第5章主要为案例分析，包括区域概况，成灾流量及成灾频率计算、临界雨量计算、临界水位计算、综合确定预警指标；第6章是本书的重点，比较详细地列举了山洪灾害预报模型，包括新安江模型、水箱模型、HBV模型、萨克拉门托模型、回归模型、人工神经网络模型、模糊数学方法、灰色系统模型、非线性时间序列分析模型等。

本书以山西省某小流域为研究区域，山西省由于地处黄土高原的东翼且地形种类各式各样，主要包括山地、高原、丘陵、等类别，因此导致山洪灾害时有发生，对其社会经济以及人民生命财产安全构成严重威胁。以沿河村落为计算单元，在实测调查研究区域的历史山洪、地形地貌和河流水系等数据的基础之上，根据本地区现阶段山洪防治状况，结合《山洪灾害分析评价方法指南》《山西省水文计算手册》和《山西省典型小流域山洪灾害预警指标研究》理论方法和技术研究的指导，采用流域水文模型法以及“同频推同频”法分别建立山洪灾害雨量预警的模型和山洪灾害水位预警的模型。

雨量预警指标的确定主要是采用流域水文模型法，针对研究区域临界雨量的计算。根据设计暴雨计算设计洪水，采用双曲线正切的产流模型以及单位线流域的汇流模型，对小流域沿河村落进行产汇流模型分析计算，得出其各时段降雨洪峰流量；结合小流域沿河村落的成灾流量，依据不同的前期持水度，推导出各典型时段下小流域沿河村落临界雨量。按照预警等级划分规定，综合确定山洪灾害雨量预警的指标，最终建立山洪灾害雨量预警指标计算的模型。

水位预警指标的确定主要是采用“同频推同频”法，结合分析一定距离内小流域沿河村落上游的水位站水位，将该水位站水位用作山洪灾害预警指标的方式。根据小流域沿河村落控制断面成灾流量对应的成灾水位，推算位于上游水位站相应的水位，作为预警临界水位。按照预警等级划分规定，综合建立山洪灾害水位预警的指标计算模型。

雨量预警模型以及水位预警模型的建立，不仅促进了更好地发挥山洪灾害监测预报系统的作用，而且通过直接应用于山西省山洪调查评价工作中，为山西省山洪防治工作提供了准确的理论指导和科学依据，增强了山西省山洪预警的理论基础和技术研究。有利于协助防灾减灾工作人员决策的制定与实现，为山西省整体社会的和谐以及人民生命财产的安全提供了坚实的保障。

本书由大同市山洪灾害分析与评价工作小组策划，由大同市水文水资源勘测分局任波、黄立志以及内蒙古科技大学李卫平执笔。其中任波参与了第1章的撰写工作，黄立志参与了第2章的撰写工作，敬双怡参与了第3章的撰写工作，莘明亮参与了第4章的撰写工作，齐璐参与了第6章的撰写工作，齐璐、郝梦影、王智超共同参与撰写了第5章的编写工作。感谢陈阿辉、王晓云、王非、贾晓硕、李岩、崔亚楠、王铭浩、唐若凯、隋季斌、王泽君、原浩、于治豪、吕雁翔、李美玲在专著撰写过程中的大力协助。

本书在编写过程中得到了多方面的大力支持，在此，向所有支持本书出版的同行专家和朋友一并表示深切的谢意。

鉴于我们水平有限，经验不足，不免在许多方面存在疏漏，热诚希望读者提出宝贵意见。

作　者

2018年6月