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渭河干流洪水演变趋势与变异特征研究

水利水运工程学报 2024年

作者：王灵子姜仁贵赵勇解建仓汪雅梅吕喜玺 1.西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室 2.中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室 3.陕西省江河水库工作中心 4.新加坡国立大学地理系西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室陕西省江河水库工作中心新加坡国立大学地理系

通过揭示渭河干流洪水演变趋势与变异特征，为流域防洪减灾和水资源管理提供参考。考虑日径流特征对洪水序列分析的影响，基于渭河干流6个典型水文站点1990—2020年逐日流量资料，采用块极值模型（Block Maxima Model，BMM）、超阈值峰... 详细信息

通过揭示渭河干流洪水演变趋势与变异特征，为流域防洪减灾和水资源管理提供参考。考虑日径流特征对洪水序列分析的影响，基于渭河干流6个典型水文站点1990—2020年逐日流量资料，采用块极值模型（Block Maxima Model，BMM）、超阈值峰量模型、Mann-Kendall检验和Pettitt突变检验分析洪水演变趋势与变异特征。结果表明：渭河干流洪水发生的时间和空间尺度上存在差异，时间尺度上，在1990—1993年、2003—2005年、2011—2013年及2018—2020年洪水出现频率较高，空间尺度上，渭河中下游地区发生洪水灾害频率较高。年最大洪峰流量总体上呈现增加趋势，超定量洪水发生次数呈减少趋势，洪水指标序列的变异点存在集聚性。研究结果可为流域防洪安全和水资源开发利用提供依据，助力流域高质量发展。

关键词：渭河干流洪水特征 POT模型 Mann-Kendall检验 Pettitt突变检验

极端暴雨下黄土高原小流域洪水特征及风险分析

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水资源与水工程学报 2023年第2期34卷 52-58,70页

作者：张凡侯精明马勇勇王添景静张晔董美君周庆诗西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048

为研究极端暴雨下小流域的洪水特性,采用二维全水动力数值模型模拟流域洪水演进过程,计算不同重现期下典型断面的水力要素,并进行流域洪水风险分析。结果表明:500 a重现期对应洪峰流量增长速率最大,高达51.38%;而1000 a重现期对应洪峰... 详细信息

为研究极端暴雨下小流域的洪水特性,采用二维全水动力数值模型模拟流域洪水演进过程,计算不同重现期下典型断面的水力要素,并进行流域洪水风险分析。结果表明:500 a重现期对应洪峰流量增长速率最大,高达51.38%;而1000 a重现期对应洪峰流量增长速率降低至7.61%,洪峰流量增长速率随降雨重现期的增大呈现先上升后降低规律。各断面的最大水深增幅小于其对应的洪峰流量增幅。流域洪水淹没面积随重现期增加变化较小。为使社会经济效益达到最大化,建议该小流域使用500 a重现期下洪峰流量推算新建公路和铁路桥涵孔径尺寸,研究成果可为小流域应对极端暴雨和进行防洪评价提供必要参考。

关键词：极端暴雨洪水特征全水动力模型洪峰流量增长速率黄土高原小流域

金华江流域土地利用变化对洪水特征的影响分析

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水电能源科学 2022年第11期40卷 82-84,34页

作者：王浩秦巍刘福瑶田玺泽许波刘浙江省水文管理中心浙江杭州310009

金华江是钱塘江的重要支流,流域内经济发达,人口众多。近30年城市发展迅速,下垫面变化较大,对洪水运动规律影响较大。研究洪水运动规律,对进行精准洪水预报和支撑水旱灾害防御具有重要意义。对金华江流域1980~2015年下垫面土地利用类型... 详细信息

金华江是钱塘江的重要支流,流域内经济发达,人口众多。近30年城市发展迅速,下垫面变化较大,对洪水运动规律影响较大。研究洪水运动规律,对进行精准洪水预报和支撑水旱灾害防御具有重要意义。对金华江流域1980~2015年下垫面土地利用类型进行归类分析,发现2000年为土地利用变化转折点。以2000年为分界点,分别建立新安江三水源模型,重演分界点前后若干场历史洪水。对比分析模型参数变化,发现金华江流域土地利用变化导致流域内不透水面积比例增加,洪水洪峰增大,汇流时间变短。

关键词：土地利用变化新安江三水源模型洪水特征金华江流域

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基于流域异质性的洪水特征分析与分类预测

基于流域异质性的洪水特征分析与分类预测

作者：杨晨电子科技大学

学位级别：硕士

洪水预报是最有效的防洪减灾措施,其中洪水分类预报能够显著提高预报精度,因而成为洪水预报领域研究的热点。当前已报道的研究多数基于气象和水文数据针对某一特定流域对不同场次洪水进行分类预报,缺乏对影响洪水产生的重要因素——流... 详细信息

洪水预报是最有效的防洪减灾措施,其中洪水分类预报能够显著提高预报精度,因而成为洪水预报领域研究的热点。当前已报道的研究多数基于气象和水文数据针对某一特定流域对不同场次洪水进行分类预报,缺乏对影响洪水产生的重要因素——流域空间异质性的考虑。为了提高洪水预测精度,探究流域异质性与洪水特征的关系,本文以中国354个流域作为研究对象,运用层次聚类法对各流域洪水事件进行分类,并使用偏相关分析和因子分析方法筛选出影响各类型流域洪水特征的流域异质性因子,进一步构建洪水特征预测模型和洪水过程流量预测模型,为不同类型流域防洪策略的制定提供了新思路和依据。本文主要研究结论如下:(1)本文选择8个洪水特征指标作为聚类因子,并通过主成分分析和层次聚类算法将中国354个流域2020年6月19日至2021年6月19日的洪水事件分为3类,轮廓系数为0.68,聚类效果较好。其中,类型1包含165个流域,主要分布于长江中下游支流、淮河下游、黄河中上游支流、辽河流域以及珠江流域,其偏态系数和变异系数较大,洪水总量和洪峰流量较小,属于变化剧烈型小洪水;类型2包含8个流域,主要分布于长江中下游干流,其洪水历时长,洪水总量和洪峰流量较大,但偏态系数和变异系数较小,属于长历时型大洪水;类型3包含181个流域,主要分布于西北诸河流域、西南诸河流域、黄河干流、松花江流域、淮河上游等,其洪水量、洪水变化均较小,为常规型小洪水。(2)本文通过偏相关分析和因子分析,筛选出各类型流域和所有流域洪水特征的主要影响因子。第1类流域洪水特征影响因子共10个,包括前期湿度条件、前2天总降水、前15天总降水、归一化植被指数、平均高程、地形湿度指数、黏土含量、砂土含量、蔓延度和不透水面占比。第2类流域洪水特征影响因子共5个,包括前15天总降水、归一化植被指数、地形湿度指数、香浓多样性指数和不透水面占比。第3类流域洪水特征影响因子共12个,包括前期湿度条件、前11天总降水、前12天总降水、归一化植被指数、植被覆盖率、森林覆盖率、周长、坡度、黏土含量、砂土含量、辛普森多样性指数、不透水面占比。所有流域洪水特征影响因子共13个,包括前3天总降水、前6天总降水、前期湿度条件、归一化植被指数、森林覆盖率、面积、平均高程、高程差、坡度、地形湿度指数、黏土含量、砂土含量和斑块数目。(3)本文基于筛选出的流域异质性因子,使用随机森林和XGBoost分别构建了洪水特征预测模型和洪水过程流量预测模型,并用SHAP框架解释了洪水过程流量预测模型。对于洪水特征预测模型而言,各类型和所有流域测试集R分别为0.88、0.84、0.89以及0.86,均超过0.8,模拟效果较好,其中第1类和第3类洪水特征预测模型效果好于所有流域洪水特征预测模型。就洪水过程流量预测模型来看,各类型和所有流域测试集R分别为0.84、0.86、0.89、0.83。结果表明,洪水分类预测可以提高洪水预测的精度。对于第1类流域,前期湿度条件、归一化植被指数与砂土含量对洪水过程流量影响较大。对于第2类流域,香浓多样性指数、前15天总降水与归一化植被指数为洪水过程流量的主要影响因子。对于第3类流域,洪水过程流量的关键影响因子为周长、坡度、不透水面占比。对于所有流域而言,前期湿度条件、斑块数目与平均高程对洪水过程流量影响较大。

关键词：洪水特征洪水聚类流域异质性因子洪水预测

基于POT和BMM模型的甘河洪水演变特征分析

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人民长江 2023年第9期54卷 99-105页

作者：章清松陈伟吴燕锋章光新戴长雷黑龙江大学水利电力学院黑龙江哈尔滨150080 中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林长春130102 水利部松辽水利委员会吉林长春130021

全球气候变化引起极端洪水频发和强度增大,增加流域洪水风险。甘河是嫩江尼尔基水库上游最大的支流,其洪水演变关乎下游尼尔基水库的防洪调度。本研究基于甘河1958~2018年的逐日气温、降水和径流等数据,利用块最大值模型和超阈值模型,... 详细信息

全球气候变化引起极端洪水频发和强度增大,增加流域洪水风险。甘河是嫩江尼尔基水库上游最大的支流,其洪水演变关乎下游尼尔基水库的防洪调度。本研究基于甘河1958~2018年的逐日气温、降水和径流等数据,利用块最大值模型和超阈值模型,在对洪水事件提取的基础上,分析了洪水事件发生次数、发生时间和洪峰流量的演变特征,并探究了洪水演变与降水、气温关系。结果表明:甘河流域洪水频发,61 a间共发生了124次洪水事件,且主要集中在5~10月。年最大洪峰流量总体呈增加趋势,增加速率为4.6 m^(3)/(s·a);年最大洪峰发生时间均有提前趋势,增加速率为0.37 d/a。洪水与气温相关性较弱,与降水密切相关,甘河流域易形成暴雨型洪水;洪峰发生前10 d的降水频率和强度与洪水的相关性最为密切,且年最大7日洪量和最大7日降水量变化趋势大致相当。研究成果可为甘河洪水风险管理和下游尼尔基水库的防洪调度与水安全保障提供参考。

关键词：洪水特征变化趋势 BMM模型 POT模型甘河

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麦茨巴赫冰湖突发洪水的遥感监测与特征研究

麦茨巴赫冰湖突发洪水的遥感监测与特征研究

作者：韩丰泽云南大学

学位级别：硕士

冰湖溃决洪水是指冰湖突然释放出大量水体的现象,冰湖溃决洪水具有突发性强、洪峰流量高、破坏性强、波及范围广等特点,冰湖溃决时往往还会引发滑坡、泥石流等一系列次生灾害,对下游居民的生命财产安全及沿岸基础设施造成巨大的威胁。... 详细信息

冰湖溃决洪水是指冰湖突然释放出大量水体的现象,冰湖溃决洪水具有突发性强、洪峰流量高、破坏性强、波及范围广等特点,冰湖溃决时往往还会引发滑坡、泥石流等一系列次生灾害,对下游居民的生命财产安全及沿岸基础设施造成巨大的威胁。位于吉尔吉斯斯坦的麦茨巴赫冰湖,是一个典型的冰坝湖,已有上百年溃决历史,其被记录的第一次溃决事件可追溯至1902年,自那时起,该冰湖几乎每年都会发生溃决事件。麦茨巴赫冰湖的溃决洪水对位于其下游的新疆阿克苏地区造成严重影响,使阿克苏地区的工农业生产造成重大损失。冰湖作为冰冻圈变化的重要指示物,对气候变化极为敏感。在全球气候变化影响之下,了解麦茨巴赫冰湖洪水特征的改变,通过对其历史溃决洪水的重建分析找出影响其溃决的因素,对保障我国新疆阿克苏地区人民财产安全以及辅助阿克苏地区洪水调控有着重要意义。本文使用GIS技术,通过分析水文数据与多源遥感数据,重建麦茨巴赫冰湖气候影响型洪水的历年临界水位和临界面积,分析蓄水速率与溃决之间关系,明晰洪水变化规律,以期为阿克苏地区洪水防控工作提供帮助。研究表明:(1)自1958年起冰湖溃决前临界面积整体表现为三个不同时期。1958～1980年,冰湖溃决前临界面积呈现增长趋势,历史最大临界面积(4.1 km)出现在这一阶段。而在1980～1990年间,冰湖溃决前临界面积增长速率达到最高峰,此时的冰湖溃决前临界面积总体上以0.15km/a的速率增加,增长速率高于上一阶段30%,平均面积为3.2km,然而1990年后,麦茨巴赫临界面积开始逐渐减小。近14年来麦茨巴赫冰湖溃决前临界面积减小速率加快,下降趋势显著。(2)麦茨巴赫冰湖溃决前冰湖水位上升速率与冰湖水位呈显著负相关关系。这代表在临近溃决前,水位上升速率越快,冰湖溃决所需要的临界水位越低的关系依旧成立。即较高的冰湖蓄水速率会提高冰湖溃决风险,冰湖蓄水速率依旧是导致麦茨巴赫冰湖溃决的重要因素。(3)库马拉克河流域内冰川消融加剧,麦茨巴赫冰湖溃决时间由8月提前至7月,7月发生概率为75%,洪水间隔逐渐缩短,洪峰流量呈现逐渐增长趋势,随着气候改变,冰湖溃决时间提前现象将长期存在。

关键词：麦茨巴赫冰湖冰湖溃决临界水位洪水特征遥感监测

渭河中下游与黄河潼关段2021年洪水特征及预报分析

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地下水 2023年第5期45卷 211-215,223页

作者：顾钊席小康宋淑红西安水文水资源勘测中心陕西西安710199 陕西省水文水资源勘测中心陕西西安710068

受强秋淋影响,2021年渭河中下游、黄河潼关段形成多次编号洪水,洪水在演进中洪峰量级及传播时间异常。为分析洪水演进规律,根据实测与整编洪水资料,采用对比分析、数值模拟等方法分析研究了洪水来源与组成、河段过流能力、洪水演进规律... 详细信息

受强秋淋影响,2021年渭河中下游、黄河潼关段形成多次编号洪水,洪水在演进中洪峰量级及传播时间异常。为分析洪水演进规律,根据实测与整编洪水资料,采用对比分析、数值模拟等方法分析研究了洪水来源与组成、河段过流能力、洪水演进规律及预报误差影响因素。结果表明:(1)渭河2、3号洪水在下游全面漫滩临堤,洪水传播时间滞后、洪峰出现衰减,且2号洪水衰减程度明显大于3号洪水;潼关3号洪水对渭河3号洪水华县以下河段洪水形成顶托,吊桥站峰现时间早于华县站。(2)渭河中下游及黄河潼关段预报误差产生的主要因素:渭河2号洪水咸阳以下河段由局部漫滩向全面漫滩发展,临潼、华县站洪峰滞时和衰减程度异常偏多,黄河1号洪水中华县&龙门~潼关未控区间来水对潼关洪水贡献较常规偏大。

关键词：渭河洪水特征预报误差

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陕南山区月河流域暴雨洪水特征变化分析

中国防汛抗旱 2022年第4期32卷 82-88页

作者：胡小红左德鹏北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875

汉江一级支流月河位于暴雨洪水频发的陕南山区,其暴雨洪水特征分析对于灾害高发的山区流域防灾减灾工作具有重要指导意义。选用非参数Mann-Kendall方法和滑动t检验对月河流域1960-2012年的降雨径流序列及极端降水指数进行时间趋势分析... 详细信息

汉江一级支流月河位于暴雨洪水频发的陕南山区,其暴雨洪水特征分析对于灾害高发的山区流域防灾减灾工作具有重要指导意义。选用非参数Mann-Kendall方法和滑动t检验对月河流域1960-2012年的降雨径流序列及极端降水指数进行时间趋势分析和突变检验;基于流域历史18场次单峰洪水过程结合遗传算法推求流域退水曲线,并对年极值洪水过程进行地表洪水成分和地下洪水成分分割;最后,对突变前后两个时期暴雨洪水特征进行灰色关联分析。结果表明,月河流域近53年的年降水量和径流深分别呈一定程度增加和减少趋势;年径流序列突变点发生在1985年;洪水成分中地下径流平均占比从1985年之前的21%变为1985年以后的17%,而1985年以后降雨与洪水的关系减弱,表明流域降雨径流关系的平稳性受到气候变化及人类活动的影响。

关键词：遗传算法灰色关联分析洪水特征趋势与突变检验极端降水指数

华亭市汭河河堤治理工程洪水特征分析及地质评价

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中国水运（下半月） 2023年第2期 86-88页

作者：柳金权甘肃省华亭市水务局甘肃华亭744100

文中主要对华亭市汭河水文站与基本资料进行总结,并对项目区洪水控制断面、水库下泄流量、产汇流、分期洪水进行计算以及成果合理性进行分析,表明计算结果与《甘肃省平凉市华亭县车厂沟水库除险加固工程初步设计报告》中10年1遇洪峰流量... 详细信息

文中主要对华亭市汭河水文站与基本资料进行总结,并对项目区洪水控制断面、水库下泄流量、产汇流、分期洪水进行计算以及成果合理性进行分析,表明计算结果与《甘肃省平凉市华亭县车厂沟水库除险加固工程初步设计报告》中10年1遇洪峰流量21.1m^(3)/s相接近,结果可靠性较高,车厂沟水库坝址处10年一遇洪峰流量采用值为20.95m^(3)/s。最后对项目区地质地貌和岩土体物理力学性质及参数选择以及治导线工程地质条件进行评价,旨在为工程的顺利实施提供理论依据。

关键词：河堤治理工程洪水特征地质评价华亭市汭河