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情系江河安澜倾心洪旱研究——水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心成立二十周年成果总结与展望

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中国防汛抗旱 2022年第1期32卷 1-6页

作者：吕娟中国水利水电科学研究院北京100038 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心北京100038

水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心(以下简称减灾中心)成立于2002年,20年来,减灾中心始终坚持以人民为中心,将提高防洪抗旱科技水平、保障人民生命财产安全、降低水旱灾害损失视为己任,在宏观战略与对策、微观技术与方法、科研平台与... 详细信息

水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心(以下简称减灾中心)成立于2002年,20年来,减灾中心始终坚持以人民为中心,将提高防洪抗旱科技水平、保障人民生命财产安全、降低水旱灾害损失视为己任,在宏观战略与对策、微观技术与方法、科研平台与应用等方面,取得了诸多重大突破。介绍了减灾中心在防洪减灾、抗旱减灾、遥感技术与应用、水利史与水文化等领域开展的相关研究,总结了取得的防洪抗旱减灾特色成果,为我国防洪抗旱减灾事业的高水平发展提供有力支撑。

关键词：防洪抗旱水旱灾害山洪灾害减灾遥感技术水利史与水文化

基于随机森林模型的GRACE数据3种空间降尺度对比

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湖泊科学 2024年第3期36卷 951-962页

作者：褚江东粟晓玲张特雷逸甦姜田亮吴海江王芊予西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾研究所北京100038 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心北京100038

陆地水储量是赋存在陆地上各种形式水的综合体现,研究其时空变化对认识区域水循环过程和水资源调控等具有重要意义。然而现有陆地水储量变化数据实际分辨率较低,限制了其在中小流域或地区中的应用。针对这一问题,本文基于GRACE重力卫星... 详细信息

陆地水储量是赋存在陆地上各种形式水的综合体现,研究其时空变化对认识区域水循环过程和水资源调控等具有重要意义。然而现有陆地水储量变化数据实际分辨率较低,限制了其在中小流域或地区中的应用。针对这一问题,本文基于GRACE重力卫星和其后续卫星GRACE-FO反演的陆地水储量变化数据,首先采用随机森林模型,分别基于格点、区域(流域)和区域(全国)3种空间降尺度思路将GRACE数据降尺度至0.25°×0.25°,后结合GLDAS模型数据,基于水量平衡原理计算得到地下水储量变化数据,最后基于降尺度模型模拟效果和实测地下水位数据评估3种降尺度思路在全国的适用性。结果表明:随机森林模型能够较好地模拟驱动数据(降水、气温、植被条件指数和土壤水储量)与GRACE数据的统计关系,验证期格点降尺度思路的平均相关系数总体在0.6左右,区域降尺度思路的平均纳什效率系数、相关系数和均方根误差分别>0.5、>0.75和<6.6 cm,3种空间降尺度思路的模拟精度均满足基本要求;2003—2021年间,GRACE数据、格点降尺度、区域降尺度(流域)和区域降尺度(全国)得到的我国陆地水储量亏缺量分别约为119.5×10^(8)、62.4×10^(8)、121.1×10^(8)和121.8×10^(8)m^(3)/a,地下水储量亏缺量分别约为230.0×10^(8)、171.8×10^(8)、235.6×10^(8)和236.4×10^(8)m^(3)/a,受制于样本数较少等原因,格点降尺度结果精度较差;两种区域降尺度思路得到的水储量变化速率均和原始GRACE数据基本一致,模拟结果均优于格点降尺度,且细化到流域的区域降尺度对地下水储量变化验证精度有一定的改善。区域降尺度具有适用性强、模拟精度高、计算效率高的优势,研究结果可为流域水资源可持续利用以及水资源规划等提供精细化的水储量变化数据。

关键词：水储量变化 GRACE 随机森林模型统计降尺度中国

极端暴雨下不可移动文物脆弱性分析——以河南“7·20”暴雨为例

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防灾减灾工程学报 2024年第2期44卷 283-292页

作者：赵超辉万金红中国水利水电科学研究院北京100038 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心北京100038

暴雨灾害往往会对不可移动文物造成极大破坏,对灾后文物的损毁情况进行分析研究,可为不可移动文物的预防性保护工作提供重要参考。通过对2021年河南“7.20”暴雨中188处不可移动文物灾后调查资料的整理统计,分析了受灾文物损毁情况的差... 详细信息

暴雨灾害往往会对不可移动文物造成极大破坏,对灾后文物的损毁情况进行分析研究,可为不可移动文物的预防性保护工作提供重要参考。通过对2021年河南“7.20”暴雨中188处不可移动文物灾后调查资料的整理统计,分析了受灾文物损毁情况的差异性特征,归纳不可移动文物在暴雨灾害中的损毁形式表现为暴雨冲刷、积水浸泡造成的缓慢侵蚀破坏和洪水冲击、泥石流破坏造成的急剧动力破坏形式。另外,选取过程降雨量来表征暴雨灾害的危险性强度,构建了基于Lognormal概率分布函数的受灾文物损失状态脆弱性曲线模型,分别从结构材料、建筑规模、保存状态三方面综合分析不可移动文物的脆弱性特征。研究结果表明,砖土结构文物相比于砖木、砖石结构文物的脆弱性更强,当降雨量超过100 mm时有较高概率发生严重破坏,砖木、砖石结构文物在降雨量超过340 mm时有较高概率发生严重破坏;建筑面积在100 m2以下文物的脆弱性最高,极端暴雨灾害更容易对其造成严重破坏;相同降雨量下保存状态越差,文物脆弱性越强,其中保存状态较差的文物在极低降雨量(≤25 mm)有较高概率发生严重破坏。

关键词：不可移动文物暴雨灾害灾后调查破坏特征脆弱性曲线

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河湖幸福指数——安澜之河评价研究

中国水利水电科学研究院学报(中英文) 2024年第5期 457-465页

作者：王杉王静李娜吕娟中国水利水电科学研究院水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心

水安全是人民群众生存发展的最基本要求之一，是影响社会经济发展的重要因素。防洪安全是沿河人民获得和提升幸福感的基本保障。本研究分析了安澜之河与“幸福河”的关系、安澜之河的内涵，从洪涝灾害严重程度、洪涝灾害防御能力、洪涝... 详细信息

水安全是人民群众生存发展的最基本要求之一，是影响社会经济发展的重要因素。防洪安全是沿河人民获得和提升幸福感的基本保障。本研究分析了安澜之河与“幸福河”的关系、安澜之河的内涵，从洪涝灾害严重程度、洪涝灾害防御能力、洪涝灾害恢复能力等三方面构建了安澜之河的评价指标体系，提出了指标标准计算方法，并对全国10个水资源一级区安澜之河指标进行计算评价。结果显示，全国安澜之河总体水平已接近良好，太湖流域、黄河区、松花江区、淮河区和长江区等5个水资源一级区均高于全国水平。本次研究成果较为合理的反映了全国安澜之河的总体情况，可为水利行业开展“幸福河”建设与评估等工作提供参考。

关键词：幸福河湖安澜之河指标体系洪涝灾害

2022年长江流域不同类型干旱时空响应关系

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水资源保护 2024年第3期40卷 61-70页

作者：董蓉蓉粟晓玲屈艳萍姜田亮吴海江西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾研究中心北京100038 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心北京100038

为研究2022年长江流域不同类型干旱的时空响应关系,基于三维时空聚类识别方法在月尺度下提取2022年长江流域气象、农业和水文干旱事件,在候尺度(5 d)下利用三类型干旱事件对匹配规则识别2022年长江流域存在时空联系的气象农业水文干旱... 详细信息

为研究2022年长江流域不同类型干旱的时空响应关系,基于三维时空聚类识别方法在月尺度下提取2022年长江流域气象、农业和水文干旱事件,在候尺度(5 d)下利用三类型干旱事件对匹配规则识别2022年长江流域存在时空联系的气象农业水文干旱事件对,定量揭示各类型干旱之间的时空响应关系。结果表明:三维时空聚类识别方法在月尺度下识别出历时大于2月的气象、农业和水文干旱事件分别为3、2和2场,能够清晰地刻画出各类型干旱在时空上的发生、发展、消亡过程;利用三类型干旱事件对匹配规则在候尺度下识别出2022年长江流域1场气象农业水文干旱事件对,即由气象和农业干旱事件共同引发的水文干旱事件,该场干旱事件对中各类型干旱事件迁移路径均为长江上游至中下游迁移,最终分别在湖北,重庆和湖北结束。

关键词：特大干旱聚类识别方法干旱识别时空响应长江流域

南水北调中线工程水源区和受水区的降水时空变化特征及丰枯遭遇

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水土保持通报 2024年第1期44卷 136-146页

作者：陈茜茜屈艳萍吕娟张学君中国水利水电科学研究院北京100038 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心北京100038

[目的]基于1950—2022年时间序列ERA5再分析降水数据,探究南水北调中线工程水源区和受水区降水量时空变化特征,旨在保障跨流域调水的可行性和持续性,为南水北调中线工程水资源调度和运行管理提供科学参考。[方法]采用Mann-Kendall检验... 详细信息

[目的]基于1950—2022年时间序列ERA5再分析降水数据,探究南水北调中线工程水源区和受水区降水量时空变化特征,旨在保障跨流域调水的可行性和持续性,为南水北调中线工程水资源调度和运行管理提供科学参考。[方法]采用Mann-Kendall检验、小波分析、云模型以及Copula函数等方法,分析水源区和受水区降水变化趋势以及丰枯遭遇特征。[结果]①1950—2022年南水北调工程水源区和受水区分别按照年降水量34.75和39.35mm/(10a)幅度减少,水源区年降水量存在43a的主周期,受水区年降水量存在55a的主周期。②云模型隶属云图夏季降水量分布不均且离散程度较高,而冬季分布均匀且较集中。③调水不利的组合汛期和非汛期遭遇频率分别为23.15%和25.92%。[结论]水源区和受水区年降水量均呈现明显减少趋势,水源区丰枯交替变化显著;南北丰枯异步概率大于丰枯同步,同枯频率不高,有利于调水工程的安全性和可靠性。研究结果可为制定南水北调中线工程相关政策和技术指导提供理论依据,有助于工程的规划和管理,提高水资源利用效率和可持续性。

关键词：南水北调中线工程 Mann-Kendall检验小波分析云模型丰枯遭遇

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河北省涿州市“23.7”洪水模拟反演分析及思考

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中国水利水电科学研究院学报（中英文） 2024年第2期22卷 121-128页

作者：丁志雄中国水利水电科学研究院北京100038 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心北京100038

河北涿州“23.7”洪水影响大、损失重。为分析其原因,以及为灾后的恢复重建与今后的防洪治理等提供参考思路,建立了涿州市相关区域二维洪水数值仿真模型,对涿州市“23.7”洪水进行模拟反演及淹没影响对比分析。结果表明:除极端暴雨引发... 详细信息

河北涿州“23.7”洪水影响大、损失重。为分析其原因,以及为灾后的恢复重建与今后的防洪治理等提供参考思路,建立了涿州市相关区域二维洪水数值仿真模型,对涿州市“23.7”洪水进行模拟反演及淹没影响对比分析。结果表明:除极端暴雨引发的洪水量级大外,涿州市特殊的地理位置,防洪工程薄弱,蓄滞洪区内建设用地大量增加,是本次洪水影响大、损失重的主要原因。涿州市今后的防洪治理及其蓄滞洪区内的土地开发建设,除参考相关区域的开发经验外,更应加强防洪工程建设、完善洪水防御体系、加强蓄滞洪区的建设与管理,强化洪水风险分析及实时预报预警,提高公众的洪水风险防范意识等。

关键词：涿州市 “23.7”洪水模拟反演分析蓄滞洪区洪水风险预警

降雨时空不确定性对小流域洪峰模拟的影响评估

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人民黄河 2024年第4期46卷 49-54页

作者：王雪梅郭良翟晓燕中国水利水电科学研究院北京100038 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心北京100038

山丘区小流域洪峰模拟结果与降雨时空分布密切相关。以河南省荥阳市王宗店流域“7·20”山洪灾害为例,构建了15种时空分布的10 min尺度降雨情景,综合采用中国山洪水文模型和方差分析理论评估降雨时空情景变化对洪峰模拟的影响。结果表明... 详细信息

山丘区小流域洪峰模拟结果与降雨时空分布密切相关。以河南省荥阳市王宗店流域“7·20”山洪灾害为例,构建了15种时空分布的10 min尺度降雨情景,综合采用中国山洪水文模型和方差分析理论评估降雨时空情景变化对洪峰模拟的影响。结果表明:中国山洪水文模型可以较好地模拟“7·20”暴雨洪水过程。不同时间情景下10 min降雨量均匀分布模拟得到的洪峰流量较小、峰现时间较晚;非均匀分布时最大10 min降雨量发生时间越晚,模拟得到的洪峰流量越大、峰现时间越晚。空间情景变化主要影响洪峰流量模拟,采用泰森多边形法模拟得到的洪峰流量最大。时间情景变化是洪峰流量和峰现时间模拟结果不确定性的最主要来源,空间情景变化和时空情景耦合变化仅影响洪峰流量模拟。

关键词：暴雨山洪模拟降雨时空不确定性中国山洪水文模型方差分析王宗店流域

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海河流域23·7特大洪水蓄滞洪区泥沙淤积

南水北调与水利科技(中英文) 2024年

作者：杨胜天朱贻凡周柏池娄和震丁建新宋文龙丛佩娟龚记熠王怀星李杰康北京师范大学水科学研究院水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心(水旱灾害防御中心) 水利部水土保持监测中心

为探究海河流域“23·7”特大洪水过程中蓄滞洪区泥沙淤积特征，评估受灾情况，基于实地淤积调查和高分遥感影像，计算了淤积厚度空间分布，并结合DEM数据估算了蓄滞洪量和蓄滞洪区利用率。结果表明：淤积厚度插值的均方根误差ERMS为1.3... 详细信息

为探究海河流域“23·7”特大洪水过程中蓄滞洪区泥沙淤积特征，评估受灾情况，基于实地淤积调查和高分遥感影像，计算了淤积厚度空间分布，并结合DEM数据估算了蓄滞洪量和蓄滞洪区利用率。结果表明：淤积厚度插值的均方根误差ERMS为1.32，纳什系数ENS为0.78，蓄滞洪量计算的ERMS为0.75,ENS为0.92，研究计算方法可行，计算结果可靠；8个蓄滞洪区共蓄洪24.63亿m3，蓄滞洪区利用率约为36.90%，平均淤积厚度为2.60 cm，总淤积量达7.67×10～7 t；海河流域洪水含沙量约31.14 kg/m3，其中大清河系和永定河系的洪水含沙量达到了过去20 a平均含沙量的20～40倍。此外，研究发现海河流域西部和北部山地的淤积情况更严重，较早启用的、位于上游的蓄滞洪区淤积量更大。

关键词： "23·7" 海河流域蓄滞洪区泥沙淤积