中圖網(wǎng)小程序
一鍵登錄
更方便
本類五星書更多>
-
>
宇宙、量子和人類心靈
-
>
氣候文明史
-
>
南極100天
-
>
考研數(shù)學(xué)專題練1200題
-
>
希格斯:“上帝粒子”的發(fā)明與發(fā)現(xiàn)
-
>
神農(nóng)架疊層石:10多億年前遠古海洋微生物建造的大堡礁
-
>
聲音簡史
小流域山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)警方法與應(yīng)用 版權(quán)信息
- ISBN：9787030747907
- 條形碼：9787030747907 ; 978-7-03-074790-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
小流域山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)警方法與應(yīng)用 內(nèi)容簡介
《山洪預(yù)報與風(fēng)險預(yù)警方法及應(yīng)用》以山洪災(zāi)害調(diào)查與分析評價實踐為基礎(chǔ)，系統(tǒng)闡述了變化環(huán)境下的山洪演變規(guī)律，梳理了國內(nèi)外山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報研究進展，提煉和總結(jié)了山洪災(zāi)害預(yù)報及風(fēng)險預(yù)警技術(shù)，包括山區(qū)降雨空間插值、預(yù)報降雨降尺度、中小流域洪水預(yù)報、山洪風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)計算等方面，并在此基礎(chǔ)上開展了全國山區(qū)小流域山洪預(yù)警研究，為完善全國小流域山洪災(zāi)害防御體系提供重要參考依據(jù)。同時，本書提出了山洪災(zāi)害風(fēng)險等級劃分方法，探究了山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)報預(yù)警的組分不確定性及其傳遞規(guī)律，*終發(fā)展了耦合不確定性的山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)報預(yù)警方法，為山洪災(zāi)害的科學(xué)防治提供技術(shù)支撐。本書是一部針對山洪災(zāi)害防御與治理問題的科學(xué)專著，理論優(yōu)選、技術(shù)實用、內(nèi)容豐富，可作為從事山洪災(zāi)害防治相關(guān)工作的科研人員和工程技術(shù)人員的參考書。
小流域山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)警方法與應(yīng)用 目錄
目錄
前言
第1章緒論1
1.1我國山洪災(zāi)害現(xiàn)狀及防治進展1
1.2國內(nèi)外山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)警研究進展5
1.3我國山洪災(zāi)害防治面臨的問題15
第2章山區(qū)復(fù)雜條件下的面雨量獲取方法及其應(yīng)用18
2.1基于地形修正的降水空間插值方法及其應(yīng)用19
2.2基于貝葉斯原理的降水?dāng)?shù)據(jù)融合方法及其應(yīng)用27
2.3小結(jié)38
第3章數(shù)值天氣預(yù)報產(chǎn)品的空間降尺度方法及其應(yīng)用39
3.1降尺度方法及使用數(shù)據(jù)39
3.2降尺度方法效果評估47
3.3降尺度產(chǎn)品在洪水預(yù)報中的應(yīng)用54
3.4小結(jié)59
第4章基于分布式水文模型的洪水預(yù)報61
4.1典型流域與數(shù)據(jù)61
4.2分布式水文模型GBHM的建立與驗證64
4.3小結(jié)72
第5章基于分布式水文模型的動態(tài)臨界雨量確定方法及其應(yīng)用73
5.1基于動態(tài)臨界雨量指標(biāo)的山洪預(yù)警方法74
5.2預(yù)警方法的效果評估81
5.3小結(jié)85
第6章全國山區(qū)小流域洪水預(yù)警的動態(tài)臨界雨量指標(biāo)87
6.1基于GBHM的全國產(chǎn)流和土壤水動態(tài)模擬及評價87
6.2基于SCS無因次單位線的山區(qū)小流域匯流模擬95
6.3全國山區(qū)小流域臨界雨量指標(biāo)確定100
6.4小結(jié)102
第7章基于機器學(xué)習(xí)算法的山洪災(zāi)害風(fēng)險等級劃定方法及其應(yīng)用103
7.1基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的成災(zāi)流量/水位確定方法103
7.2基于動態(tài)臨界雨量指標(biāo)的不同風(fēng)險等級山洪風(fēng)險預(yù)警108
7.3小結(jié)112
第8章山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)報預(yù)警的不確定性分析113
8.1山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)報預(yù)警的組分不確定性114
8.2山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)報預(yù)警的組合不確定性116
8.3耦合不確定性的山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)報預(yù)警及其應(yīng)用120
8.4小結(jié)124
第9章總結(jié)與展望126
9.1主要研究成果126
9.2研究中的不足與展望128
參考文獻129
前言
第1章緒論1
1.1我國山洪災(zāi)害現(xiàn)狀及防治進展1
1.2國內(nèi)外山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)警研究進展5
1.3我國山洪災(zāi)害防治面臨的問題15
第2章山區(qū)復(fù)雜條件下的面雨量獲取方法及其應(yīng)用18
2.1基于地形修正的降水空間插值方法及其應(yīng)用19
2.2基于貝葉斯原理的降水?dāng)?shù)據(jù)融合方法及其應(yīng)用27
2.3小結(jié)38
第3章數(shù)值天氣預(yù)報產(chǎn)品的空間降尺度方法及其應(yīng)用39
3.1降尺度方法及使用數(shù)據(jù)39
3.2降尺度方法效果評估47
3.3降尺度產(chǎn)品在洪水預(yù)報中的應(yīng)用54
3.4小結(jié)59
第4章基于分布式水文模型的洪水預(yù)報61
4.1典型流域與數(shù)據(jù)61
4.2分布式水文模型GBHM的建立與驗證64
4.3小結(jié)72
第5章基于分布式水文模型的動態(tài)臨界雨量確定方法及其應(yīng)用73
5.1基于動態(tài)臨界雨量指標(biāo)的山洪預(yù)警方法74
5.2預(yù)警方法的效果評估81
5.3小結(jié)85
第6章全國山區(qū)小流域洪水預(yù)警的動態(tài)臨界雨量指標(biāo)87
6.1基于GBHM的全國產(chǎn)流和土壤水動態(tài)模擬及評價87
6.2基于SCS無因次單位線的山區(qū)小流域匯流模擬95
6.3全國山區(qū)小流域臨界雨量指標(biāo)確定100
6.4小結(jié)102
第7章基于機器學(xué)習(xí)算法的山洪災(zāi)害風(fēng)險等級劃定方法及其應(yīng)用103
7.1基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的成災(zāi)流量/水位確定方法103
7.2基于動態(tài)臨界雨量指標(biāo)的不同風(fēng)險等級山洪風(fēng)險預(yù)警108
7.3小結(jié)112
第8章山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)報預(yù)警的不確定性分析113
8.1山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)報預(yù)警的組分不確定性114
8.2山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)報預(yù)警的組合不確定性116
8.3耦合不確定性的山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)報預(yù)警及其應(yīng)用120
8.4小結(jié)124
第9章總結(jié)與展望126
9.1主要研究成果126
9.2研究中的不足與展望128
參考文獻129
展開全部
小流域山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)警方法與應(yīng)用 節(jié)選
第1章緒論 1.1我國山洪災(zāi)害現(xiàn)狀及防治進展 1.1.1我國山洪災(zāi)害現(xiàn)狀 我國中東部地區(qū)大部分屬于東亞季風(fēng)性氣候區(qū)，年內(nèi)降雨十分不均勻，降雨大多集中于4～9月份，夏季降雨受季風(fēng)活動影響明顯，雨量充沛，暴雨多發(fā)，這種氣候條件使得我國成為世界上受洪水影響較大的國家之一。另一方面，我國的地形地貌條件復(fù)雜，在我國遼闊的土地中，大約有三分之二的土地面積為山區(qū)，山地、丘陵、高原等地形廣布；此外，我國山區(qū)人口眾多，約占全國人口三分之一，且山區(qū)居民居住地多為沿河地帶，這加劇了山區(qū)中小流域洪水災(zāi)害對我國經(jīng)濟財產(chǎn)和人民群眾生命安全的威脅（陳國階，2006）。 中國長期遭受洪水的威脅。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人民對防洪的要求不斷提高。中華人民共和國成立以來我國對主要河流展開了大規(guī)模的洪水防治建設(shè)工作，包括工程與非工程措施。工程措施方面，截至2012年，我國共建成水庫98002座，總庫容達9323.12億m3。另有總長度413679km的堤防，424451座泵站’總?cè)莘e達303億m3的塘頊’總?cè)莘e達2.5億m3的窖池等。非工程措施方面，我國形成了系統(tǒng)的水文監(jiān)測體系，包括雨量、水文站等共計113245處①，并在七大流域相繼建立了近1000套水文預(yù)報方案（劉志雨，2009）。經(jīng)過長期的洪水治理，我國的總體防洪水平有了極大提高。圖1-1顯示了中華人民共和國成立以來我國歷年死于洪澇災(zāi)害的人口數(shù)。1950～1989年，我國每年死于洪澇災(zāi)害的總?cè)丝谶_5500人左右；這一數(shù)字逐年下降，1990～1998年平均每年死亡4200人左右；在經(jīng)過1998年的長江、松花江、嫩江等大洪水后，我國進一步加強了對防洪的投入力度，1999～2004年，每年平均死于洪澇災(zāi)害人口下降至1683人；2011～2019年，該數(shù)字已經(jīng)降低到800人左右。 然而，長久以來我國的防洪減災(zāi)工作主要側(cè)重于大江大河，對中小河流洪水尤其是山區(qū)洪水的關(guān)注較少。實際上，我國擁有眾多分布廣泛的中小河流，流域面積50平方公里以上河流有45203條，流域面積100km2以上河流有22909條，流域面積1000km2以上河流有2221條①。由于缺乏合理的治理規(guī)劃，這些中小河流的防洪標(biāo)準(zhǔn)一般不高。在2006年開展的全國山洪災(zāi)害防治規(guī)劃項目中，共調(diào)查到發(fā)生洪水災(zāi)害的山洪溝數(shù)目超過18901條；山洪災(zāi)害防治區(qū)域涉及全國29個省（直轄市、自治區(qū)），總面積達463萬km2，占全國土地面積的48%。 近年來，我國逐步展開了一系列中小河流洪水及山洪防治工作，例如2002年開始的《全國山洪防治災(zāi)害規(guī)劃》、2011年開始的全國中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)項目、2013年開始的全國山洪災(zāi)害防治項目等，并取得了一定進展。但針對山洪災(zāi)害以及中小河流洪水的預(yù)報預(yù)警技術(shù)尚處于初步階段，我國山洪災(zāi)害的防治建設(shè)工作依然任重而道遠。我國山區(qū)中小流域通常缺乏長期的降雨和徑流等觀測資料，站網(wǎng)密度低，且觀測站容易在山洪中遭受破壞；此外，以流量觀測或模型模擬為主要預(yù)報手段的傳統(tǒng)預(yù)報方法，其時空尺度與中小河流洪水預(yù)報不匹配。因而山洪的預(yù)報預(yù)警能力仍然十分有限。 另外，山洪自身具有以下特點：①突發(fā)性強。山洪通常由短歷時、高強度降雨所造成的，大多為局地的對流系統(tǒng)，加之山區(qū)中小流域面積小、流域坡度通常較大，產(chǎn)匯流迅速，從強降雨到出現(xiàn)洪峰僅需數(shù)小時甚至更少，因而預(yù)見期較短，留給災(zāi)民的響應(yīng)時間不足（詹曉安，2006）。②破壞性強。山洪往往伴隨著其他次生災(zāi)害，如山體滑坡和泥石流，可能造成橋梁倒塌、建筑物受損、對人造成心理傷害甚至造成死亡。③季節(jié)性明顯。山洪一般重復(fù)發(fā)生于數(shù)個月的汛期中。④分布廣泛但區(qū)域性明顯。山洪分布雖然廣泛但其多發(fā)區(qū)域的地形地貌具有明顯特點，例如西南高原山地丘陵、秦巴山地以及江南、華南、東南沿海的山地丘陵區(qū)是我國遭受山洪災(zāi)害*為嚴(yán)重的地區(qū)①。 由于上述原因，在我國，山洪每年會造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。歷年死于中小河流洪水事件中的人口數(shù)如圖1-2所示。1950～1990年，每年死于山洪災(zāi)害的平均人數(shù)高達3707人，占據(jù)了洪澇災(zāi)害造成死亡總?cè)藬?shù)的67%；1991～1998年，年均死亡人數(shù)下降至2800人，同樣占總死亡人口的67%；1999-2004年年均死亡人數(shù)大幅下降至1250人，但占比上升至74%；2011～2019年以來死于山洪災(zāi)害的人數(shù)逐漸降低，平均為646人，占比上升至79%。可見，隨著科技發(fā)展，山洪造成的死亡人數(shù)總體上有所降低，但占總死亡人數(shù)的比例居高不下，甚至有潛在上升的趨勢；同時在極端氣候事件發(fā)生時，山洪災(zāi)害導(dǎo)致的死亡人口可能會急劇上升，例如2010年的死亡人口突增至2824人。 隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，土地利用也在急劇變化，城市化面積不斷增加，城鎮(zhèn)中不透水的道路等區(qū)域面積增加，森林湖泊面積的減小，導(dǎo)致山洪災(zāi)害發(fā)生的頻率增加，中小河流洪水所造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失急劇增加。此外，在地球變暖和水文循環(huán)加劇的大背景下，極端氣候事件的頻率有可能增加，山洪發(fā)生的頻率可能進一步升高（Huntington，2006）。 1.1.2我國山洪災(zāi)害防治進展 進入21世紀(jì)以來，隨著中小河流洪水災(zāi)害造成人員死亡比例的不斷攀升，中小河流的洪水災(zāi)害防治工作越來越多地得到社會各界的重視，我國逐步加強了中小河流洪水及山洪災(zāi)害防治建設(shè)工作。 2006年國務(wù)院批復(fù)了《全國山洪災(zāi)害防治規(guī)劃》，對29個省（直轄市、自治區(qū)）的1836個縣級行政區(qū)展開工作，此次防治工作以監(jiān)測、通信、預(yù)報、預(yù)警等非工程措施為主，與工程措施相結(jié)合（邱瑞田等，2012）。非工程措施的主要實施步驟包括山洪災(zāi)害現(xiàn)場調(diào)查，進而確定災(zāi)害危險區(qū)；確定雨量、流量和水位的預(yù)警指標(biāo)，并加強雨情水情監(jiān)測并集合為監(jiān)測預(yù)警平臺；配備一定的設(shè)施以在災(zāi)害到來時能夠及時進行預(yù)警；建立群策群防體系，加強宣傳，明確責(zé)任。依據(jù)災(zāi)害類型和成災(zāi)要素相關(guān)分析法、主導(dǎo)標(biāo)志分析法及基于GIS的數(shù)字制圖等方法，我國根據(jù)山洪災(zāi)害分布差異、降雨分布差異、社會經(jīng)濟人口差異、以及災(zāi)害防治對策差異等特征，將山洪防治規(guī)劃區(qū)劃分為一級重點防治區(qū)、二級重點防治區(qū)和三級一般防治區(qū)，全國共劃分96.93萬km2山洪災(zāi)害重點防治區(qū)，占防治區(qū)總面積的20.94%，其中一級重點防治區(qū)、二級重點防治區(qū)及三級一般防治區(qū)分別占8.72%、12.22%和79.06%（張平倉等，2006）。2005年國家防汛抗旱總指揮部辦公室首次選取12個受山洪威脅嚴(yán)重的縣域初步展開試點工作；2009年水利部和財政部等在全國103個縣展開了試點工作（沈盛或等，2014）。2011年國務(wù)院又通過了《全國中小河流治理和病險水庫除險加固、山洪地質(zhì)災(zāi)害防御和綜合治理總體規(guī)劃》’山洪防治工作在試點基礎(chǔ)上逐步推廣至全國30省2058個縣，涉及山丘區(qū)157萬個村莊，面積超過487萬km2。此次項目除山洪災(zāi)害調(diào)查及完善非工程措施外，著重加強了對重點山洪溝的治理。2010～2016年，項目實際安排非工程措施投資達231.5億元，重點山洪溝投資達47.8億元，并建立了1個國家機構(gòu)，7個流域機構(gòu)，30個省級、305個地市級山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警信息管理系統(tǒng)①。通過大規(guī)模的災(zāi)害防治建設(shè)工作，中小河流雨水情站網(wǎng)密度大大加強，對中小河流暴雨洪水的監(jiān)測預(yù)警能力明顯提高，有效減少了山洪災(zāi)害損失。2017～2020年，我國進一步展開了山洪災(zāi)害防治工作，旨在進一步加強原有工作、擴大防治范圍，同時利用大數(shù)據(jù)、云計算、GIS、移動端APP應(yīng)用等新技術(shù)、新手段進一步加強防治能力①。 1.2國內(nèi)外山洪災(zāi)害風(fēng)險預(yù)警硏究進展 洪水預(yù)警方法一般有基于臨界雨量的預(yù)警方法、基于降雨-徑流的定量預(yù)報預(yù)警方法、基于上游河道水位監(jiān)測的預(yù)報方法。這三種方法的預(yù)見期是逐漸減少的。基于上游河道水位監(jiān)測的預(yù)報方法的預(yù)見期為河水從上游到下游的流動時間，因而這種方法通常只能在較大的河流中使用。如果不使用定量降雨預(yù)報技術(shù)，用模型模擬降雨徑流過程，其預(yù)見期即為流域的降雨徑流響應(yīng)時間。然而，在我國的一些面積較小的山區(qū)流域，流域的降雨徑流響應(yīng)時間非常短，用模型模擬徑流過程僅能獲得較為有限的預(yù)見期，因而這種方法在很多中小型流域中的適用性也較低（Liuetal.，2018）。耦合氣象預(yù)報能夠提高預(yù)警的預(yù)見期，但很多研究表明，小流域的定量洪水預(yù)報面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)（AlfieriandThielen，2012）。本節(jié)將從水文模型在洪水預(yù)報中的應(yīng)用、基于臨界雨量的預(yù)報預(yù)警方法、多源降水觀測及其在洪水預(yù)報中的應(yīng)用、數(shù)值天氣預(yù)報產(chǎn)品及其在洪水預(yù)報中的應(yīng)用四個方面對國內(nèi)外研究進展展開調(diào)研。 1.2.1水文模型在洪水預(yù)報中的應(yīng)用 應(yīng)用水文模型模擬降雨徑流過程是進行洪水預(yù)報的主要方法之一。大多數(shù)實時洪水預(yù)報系統(tǒng)，例如美國國家氣象局的河流預(yù)報系統(tǒng)National Weather Service’sRiver Forecast System（Morris，1975），歐洲的洪水預(yù)警系統(tǒng)The European Flood Alert System（AlfieriandThielen，2012），以及中國的國家洪水預(yù)報系統(tǒng)（劉志雨，2009），都是基于水文或水力學(xué)模型來計算河道斷面的流量從而進行預(yù)警。水文模型一般需要水文數(shù)據(jù)（流量）來率定模型參數(shù)，然而大多數(shù)山洪發(fā)生的流域都是無站點流域，因而沒有流量數(shù)據(jù)進行模型參數(shù)的率定。同時，基于水文模型的實時預(yù)報系統(tǒng)，由于模型不穩(wěn)定性、誤差傳遞或不正確的更新步驟等，可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰（Martina et al.，2006）。這些都使得水文模型在山洪或中小河流洪水預(yù)報中面臨重大挑戰(zhàn)。 用于洪水預(yù)報的水文模型主要可分為分布式水文模型和集總式水文模型兩類。集總式水文模型主要包括日本的水箱模型（tank model）（Sugawara，1979）、我國早期的新安江模型（趙人俊，1984）等。它們將整個流域當(dāng)作一個整體來看待，其水文輸入、輸出及參數(shù)在整個流域內(nèi)都是統(tǒng)一的。這一類水文模型通常用概念性或經(jīng)驗性方程來描述水文過程，因而模型的參數(shù)通常是根據(jù)實測資料率定得到的。這一類模型在早期發(fā)揮了巨大的作用，但由于在無資料地區(qū)往往缺乏實測流量數(shù)據(jù)進行模型的參數(shù)率定，集總式概念性水文模型在山區(qū)中小河流洪水預(yù)報中的應(yīng)用受到較大限制。 分布式水文模型的特征在于它能夠考慮各種水文參數(shù)的空間變異性。在具有物理機制的水文模型中，用于描述水文過程的方程通常是局限于小尺度的，必須考慮參數(shù)的空間變異性，因此通常屬于分布式水文模型；當(dāng)然也有一些概念性水文模型也屬于分布式水文模型，例如分布式的新安江模型（姚成，2007）等。由于分布式水文模型要考慮不同參數(shù)的空間變異性，往往需要大量的數(shù)據(jù)信息，因此，它通常與地理信息系統(tǒng)、DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)等相結(jié)合。國外的分布式水文模型發(fā)展較早，英法丹三國科學(xué)家開發(fā)的MIKE-SHE模型（Abbott et al.，1986；Refsgaard et al.，1995），基于地形指數(shù)的TOPMODEL模型（Beven and Kirkby，1979）等。我國的分布式水文模型發(fā)展相對較晚，但近年來應(yīng)用較多，如劉志雨（2004）的研究表明，改進后的分辨率為1km的TOPKAPI模型在淮河上游息縣以上流域（約10000km2）具有較好的應(yīng)用效果；許繼軍（2007）改進了整個長江流域上游10km分辨率的分布式水文模型GBHM，探討了分布式水文模型在大尺度流域中水資源管理及洪水預(yù)報中的應(yīng)用；吳志勇等（2007）將VIC模型應(yīng)用在全國30km空間分辨率，并采用24h的時間步長，模擬網(wǎng)格的土壤水、蒸發(fā)及徑流；雷曉輝等（2010）開發(fā)了一種面向業(yè)務(wù)化運用的easyDHM模型，擴展了模型的通用性。 以往的研究表明，基于物理機制的分布式水文模型相較于集總式、概念型水文模型具有以下幾個優(yōu)點：①在無需模型參數(shù)率定時，分布式模型的表現(xiàn)略優(yōu)于集總式水文模型（Refsgaard and Knudse，1996；Mendoza，2012），這可能是由于集總式概念性水文模型的參數(shù)無法直接與流域特征建立聯(lián)系所造成的；②分布式
書友推薦
- >
煙與鏡
- >
中國人在烏蘇里邊疆區(qū):歷史與人類學(xué)概述
- >
唐代進士錄
- >
推拿
- >
企鵝口袋書系列·偉大的思想20:論自然選擇(英漢雙語)
- >
李白與唐代文化
- >
回憶愛瑪儂
- >
朝聞道
本類暢銷
