贵州省小流域洪水预报系统开发与应用
我国中小河流洪水预报的难点与解决方案探讨_欧阳如琳
我国中小河流洪水预报的难点与解决方案探讨欧阳如琳（北京金水信息技术发展有限公司，北京,100053）摘要: 从时空分布、成因、过程、后果等方面分析了我国中小河流洪水的特点，归纳了我国中小河流洪水预报有别于大江大河的洪水预报的难点，提出了基于分布式水文模型解决我国中小河流洪水预报问题的方案，探讨了在中小河流建立分布式水文模型的过程、建模方式以及模型的结构和参数，重点讨论了基于模块化的分布式水文模型在中小河流洪水预报系统开发中的可行性与必要性。
关键词: 中小河流洪水预报分布式水文模型模块化1引言我国幅员辽阔，各地地形、水文、气象条件差异较大，关于大、中、小河流的定义，至今尚没有明确的规定。
考虑到国务院批复的《全国山洪灾害防治规划》中山洪治理主要针对200km2以下的小流域，而《江河流域规划编制规范》（SL201-97）使用范围为流域面积大于3000 km2的河流，从这一意义上讲，可以认为流域面积小于3000 km2的河流为中小河流。
我国中小河流众多，流域面积为100~1000 km2的河流有5万多条，覆盖了85%的城镇及广大农村地区。
由于我国中小河流防洪标准普遍偏低，洪灾损失极为严重。
据统计，一般年份中小河流的水灾损失占全国水灾总损失的70%~80%，近十年水灾造成的人员死亡中有2/3以上发生在中小河流[1]。
长期以来，中小流域洪水预报一直是我国防洪减灾工作中的难点。
相比我国大江大河的防洪体系，当前我国中小河流的防洪建设仍然是一个薄弱环节，许多中小河流防洪标准仅3~5年一遇，有的甚至没有设防，多数中小河流仍处于“大雨大灾、小雨小灾”的局面。
特别是近年来全球气候变暖，极端天气事件增多，局地强降水造成中小流域突发性洪水频繁发生，加之人类活动对中小流域的开发进一步助长了山洪灾害的威胁。
因此，开展我国中小河流洪水分布特征、形成机理、演进规律及预报调控研究，建立我国中小河流洪水预报体系，是确保我国社会经济可持续发展、保障国家公共安全和人民生命安全的重大需求，同时也是我国水文情报事业科技现化代发展的迫切要求。
小流域山洪灾害“四预”能力建设项目需求说明
小流域山洪灾害“四预”能力建设项目需求说明一、项目概况根据《水利部水旱灾害防御司关于印发2023年度小流域山洪灾害“四预”能力建设工作要求的通知》防御函（2023）5号要求，XX省小流域山洪灾害“四预”能力建设要在21个小流域补充夯实算据、算法、算力基础，用以支撑省市县三级平台实现小流域山洪灾害“四预”功能，实现科学识别研判风险隐患、提高预警精准度、延长预见期、快速准确指导人员避险。
1.1建设范围依托现有省级监测预报预警平台，巩固省市县多级部署架构，在21个流域面积50-200平方公里的小流域开展算据、算法和算力建设。
1.2建设内容1、算据建设（1）危险区核定与房屋人口调查。
对每个小流域内3-5个重要防治村落或城集镇进行危险区复核、房屋人口调查、历史洪痕调查工作。
（2）新增防治对象调查评价。
对2013-2015年调查评价未覆盖的新增山洪灾害防治村、重要经济活动区和旅游景区开展调查评价。
（3）风险隐患调查与影响分析。
以每个小流域治理单元内的重点城（集）镇、行政村、沿河村落（自然村）、重要经济活动区、旅游景区等为对象，在山洪灾害调查评价成果基础上，考虑经济社会活动影响等因素，调查排查跨沟路基或桥涵阻水、主支流和外洪顶托、沟道内工程建设等风险隐患，并对主要风险隐患进行影响分析。
（4）构建小流域数据底板。
集成梳理已有基础数据、新增防治对象调查评价成果、风险隐患调查与影响分析成果、雨水情监测预报数据，针对龙门溪、龙溪、沙溪上游国宝溪、富泉溪、晒口溪等5个小流域内具有山洪灾害防治任务的城集镇开展L2级地理空间数据测量与处理，支持构建三维数字化场景，对经危险区核定与房屋人口调查的重要防治村落，开展河道断面测量；针对其它16个小流域开展危险区核定与房屋人口调查的重要防治村落，开展河道断面测量，构建小流域数据底板。
2、算法建设评估现有未来24小时风险预报模型、临近预报预警模型的适用性、准确性、合理性，进一步优化模型结构和模型参数，提升预报预警精准度。
科技成果——IWHR洪水预报调度系统
科技成果——IWHR洪水预报调度系统技术开发单位中国水利水电科学研究院对应需求洪水预报调度系统成果简介该系统充分利用信息处理、网络通讯、软件工程等现代科学技术，建立人机交互式的实时洪水预报调度系统，达到对流域防洪形势宏观把握和整体、定量认识，为防洪决策和管理供科学依据和技术支撑。
包括实时洪水预报、预报方案编制、预报成果管理、实时调度计算、调度结果仿真以及辅助工具（数据处理、降雨径流相关图分析、单位线分析、水位流域关系曲线维护、退水曲线维护等）和模型/方法管理等功能。
主要性能指标采用B/S与C/S相结合的灵活系统架构模式，满足多用户同时在线预报调度。
系统的信息查询响应时间小于1s，地图访问响应时间小于1s，预报模型计算响应时间小于3s，联合调度模型计算响应时间小于10s。
建立了超过24个洪水预报计算模块，覆盖了我国常用的洪水预报模型和方法。
参数自动优选计算效率高，30场洪水模型参数优选耗时不超过10分钟。
适用范围适用于湿润、半湿润、半干旱、干旱地区的水雨情测报、洪水预报、水库调度以及防汛抗旱等多个领域，可推广到流域、省、地市等防汛指挥、水旱灾害防御及水文部门。
技术特点系统基础框架扩展性强，适应未来扩展和升级，采用B/S与C/S 相结合的灵活系统架构模式满足多用户同时在线预报；紧密结合业务需求，可实现新增预报断面功能；支持模块的排列组合与模型的灵活搭建；采用模型参数全局自动优选技术；灵活的防洪调度接口，可以基于任意未来可能洪水情势进行防洪调度；基于水库度汛方案，结合当前来水情况，可采用联合调度方式通过人机交互形成水库防洪调度方案。
应用成本100万元。
典型案例案例1：应用于江西省鄱阳湖区防汛通信预警系统洪水预报调度系统及防汛辅助支持系统开发项目，安装部署在江西省防办、江西省水文局，供各水文分局访问浏览，目前运行了5个汛期，为水文工作提供技术支持。
案例2：应用于陕西省中小河流洪水预报系统开发项目，安装部署在陕西省水文局，并供各水文分局访问浏览，目前运行了2个汛期，为水文工作提供技术支持。
贵州无资料地区小型水库水文分析计算
贵州无资料地区小型水库水文分析计算［摘要］采基水库位于威宁县西南部黑石头镇河坝河左岸支流安家沟上，坝址以上流域面积为9.1km2，河长为6.9km，平均坡降为16.88‰。
设计流域属于无资料地区，采用降水径流频率相应法对水库坝址径流进行推算；设计流域无实测洪水资料，且面积较小，故水库坝址设计洪水采用“雨洪法”计算。
［关键词］：无资料小型水库降水径流同频相应法雨洪法0引言采基水库位于威宁县西南部黑石头镇河坝河左岸支流安家沟上，所在河流为长江流金沙江水系河坝河左岸一级支流。
安家沟发源于水箐老营（2450m），由南向北流经大海子，于白龙梁子进入河坝河（入口高程2130m）。
坝址以上流域面积为9.1km2，河长为 6.9km，平均坡降为16.88‰。
流域地处黔西北高原山区，流域主要以溶丘洼地地貌为主，丘山与溶蚀低丘结合，属于岩溶较强发育区。
采基水库规模为小⑵型，水库正常蓄水位2215.00m，校核洪水位2216.87m，水库总库容90.60万m3，年可供水量114.70万m3。
大坝为砼砌毛石重力坝，最大坝高39.5m，坝顶宽3.0m，最大坝底宽29.63m。
采基水库属于无资料地区小型水库设计采用降雨径流频率相应法计算径流，采用“雨洪法”计算洪水的方法是适合的。
1径流计算1.1径流特性流域属典型的山区雨源型河流，径流主要由降水补给，径流特性与降水特性基本一致，即年际变化小而年内分配不均，径流主要集中在5～10月，占全年径流总量的88%，枯季径流相对平稳。
径流洪枯悬殊，年内分配不均，年际变化较大。
查贵州省1956～2000年年径流深均值等值线图可知采基水库所在流域年径流深在300mm～400mm等值线之间，查贵州省1956～2000年年径流变差系数等值线图可知年变差系数在0.3左右。
1.2径流计算设计流域无水文观测资料，其径流以黑石头雨量站、斗古坪雨量站和威宁气象站为参证站，采用降水径流频率相应法推求。
设计流域内多年平均降雨量为三个参证站降雨量的平均值，以黑石头雨量站相应年份降水分配率进行径流分配。
中小流域设计洪水计算理论研究及其软件开发
一、中小流域设计洪水计算理论 研究现状
中小流域设计洪水计算是水文学、水力学、计算机科学等多学科交叉的领域， 其研究内容包括洪水过程的模拟、洪水风险的分析和洪水预报的精度提高等。目 前，国内外学者在中小流域设计洪水计算方面已取得了一定的研究成果。
在洪水过程模拟方面，大多采用基于降雨径流模型的算法，如经验统计模型、 物理成因模型等。这些模型主要考虑了降雨、地形、植被等因素对洪水的影响， 但在实际应用中，仍存在一定局限性。因此，如何提高模型的适用性和精度是当 前研究的重点。
三、结论与展望
本次演示介绍了中小流域设计洪水计算理论的研究现状、相关算法和模型， 以及软件开发的过程和实现方法。虽然目前已经取得了一定的研究成果，但仍存 在许多需要进一步探讨的问题和研究方向。
未来，中小流域设计洪水计算理论的研究应更加深入，需要考虑更多的影响 因素和更为复杂的物理过程。需要加强不同学科之间的交叉融合，推动技术创新 和进步。在软件开发方面，应进一步优化算法和模型，提高计算效率和精度；同 时需要加强软件的易用性和可维护性，推动软件的应用和推广。
总之，中小流域设计洪水计算理论研究和软件开发是一个长期而复杂的过程， 需要不断深化研究、优化技术和加强应用实践。只有这样，才能更好地为防洪减 灾提供科学支撑和决策依据。
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中小流域设计洪水计算理论研究及 其软件开发
目录
01 一、中小流域设计洪 水计算理论研究现状
03 三、结论与展望
02
二、中小流域设计洪 水计算软件开发
随着全球气候变化和人类活动的不断影响，洪水灾害的发生越来越频繁，给 人们的生命财产安全带来严重威胁。因此，开展中小流域设计洪水计算理论研究 和软件开发，对于提高洪水预报精度、减少洪水灾害具有重要意义。本次演示将 介绍中小流域设计洪水计算理论的研究现状、相关算法和模型，以及软件开发的 过程和实现方法。
小流域暴雨洪水的坡面汇流研究
小流域暴雨洪水的坡面汇流研究小流域暴雨洪水的坡面汇流研究报告随着城市化的进一步发展，发生暴雨洪水的频率也愈加频繁。
小流域是一个汇聚雨水的区域，是洪水泛滥的主要来源。
因此，如何有针对性地研究小流域暴雨洪水的坡面汇流规律，对于城市防洪和城市规划至关重要。
一、研究目标本研究的目标是研究小流域暴雨洪水的坡面汇流规律，包括坡面汇流的基本公式和参数，为进一步的洪水数量和质量预报、防洪工程设计以及城市规划提供科学依据。
为了达到这个目标，我们将以下三个方面进行研究：1. 坡面汇流的基本公式和参数通过对小流域中地表径流的分析，总结坡面汇流过程中的基本公式和参数。
基本公式包括蒸散发、入渗、径流和超渗四个主要方程式。
其中，蒸散发方程式用于计算从地面到空气中的水分量；入渗方程式用于计算雨水在地下渗透的速率；径流方程式用于计算小流域中的雨水径流流量；超渗方程式用于计算已入渗雨水和未入渗的雨水的径流比例。
参数包括地面覆盖率、土壤类型、土壤质量和降雨量等，将其结合运用，可以更好地解释坡面汇流的过程。
2. 土壤类型和土壤渗透性实验通过实验室中的模拟，确定小流域中不同类型的土壤渗透率和土壤类型对径流形成的影响。
实验中，我们将选定地点的土壤进行分析，并对其进行充分的处理，包括控制土壤湿度、土壤厚度、降雨量等变量。
通过实验得出的数据将结合模拟程序，分析影响小流域雨水径流的具体因素，为防洪工程设计提供科学依据。
3. 降雨—径流过程通过研究小流域中降雨—径流过程的整个过程，从水文和土壤方面分析其规律和基本特性。
该过程是雨水从空气中落下后，随着重力进行迅速流动的过程。
我们将通过实地观测和数据收集，结合先前研究的基本公式和参数，探究径流流量与降雨输入之间的关系，帮助防洪工程设计和城市规划中的多种决策。
二、研究方法1. 实地观测：通过对小流域中的土壤湿度、径流流量、水位等方面的实地观测，确定小流域水文特性。
2. 模拟程序：通过在计算机上建立与小流域相对应的模拟程序，模拟小流域的径流流量和水系运动过程。
中小河流洪水预报预警问题与对策及关键技术应用
中小河流洪水预报预警问题与对策及关键技术应用【摘要】中小河流洪水预报系统是一个具有较高复杂性的系统，其洪水预报效能也直接影响着我国整体经济的发展以及广大人民的人身安全和财产安全。
为了有效提高中小河流洪水预报的准确性，国家有关部门必须对中小河流洪水预报系统进行全面的分析，并针对系统中的难点与重点，采取一系列有效的措施，对其进行合理的改进和完善。
本文对中小河流洪水预报的难点及解决方案进行简单的分析。
【关键词】中小河流; 洪水预报; 难点; 解决方案1.中小河流洪水预报简析所谓的“洪水预报”，就是依据前期和现时的水文、气象等数据信息，揭示或者预测洪水的发生及其变化过程的一种应用学科技术。
它是防洪非工程措施的重要内容之一，直接为防汛抢险、水资源合理利用与保护、水利工程建设和调度运用管理，以及农业的安全生产提供服务。
2. 中小河流洪水预报工作的难点2.1数据资料和监管测试点较少从目前来看，中小河流的数据资料相对较少，这样就很难为形成完善的洪水预报系统提供具体完善的数据。
同时，因为监管测试点较少，且站网缺乏较高的精密度，导致监管测试点在对雨量进行监测的过程中依旧出现一定的问题，对于暴雨的强度等级和量度把握不准确，洪水预报系统就会存在问题。
2.2雨洪相应的复杂性与作业预报要求的简单性之间不能够达到平衡利用简单的相关图或者是统计模型进行洪水的预报，预报的效果往往取决于预报员的经验，而在技术上很难实现突破，这样推广起来也存在一定的难度。
而将集总模型或者是现有通用的水文模型应用到中小河流洪水预报工作当中，则会缺乏针对性，不能够很好的适应洪水的特征，预报的精度和预见期不能够满足需求，这种不平衡的状态是洪水预报中不可忽视的难点。
2.3 因为暴雨的时空分布存在不均衡的现象中小河流洪水灾害发生在流域内的某个小支流，而不是流域出口的位置时，就很难被测知。
同时因为中小河流的洪水发生时间较短，常规水文六小时的报讯方法不能够对其进行有效的预报，这样将会影响到洪水应急方案的制定，严重的时候将会发生洪水灾害。
小流域洪水预报新安江模型参数优选方法及应用研究
小流域洪水预报新安江模型参数优选方法及应用研究
陈洋波;朱德华
【期刊名称】《中山大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2005(044)003
【摘要】针对小流域洪水降雨强度大、历时短、汇流速度快的特点,提出了一种应用新安江模型进行小流域洪水预报及模型参数优化率定的方法.该方法以最小二乘法作为模型参数优选的准则,并采用逐次渐进网格寻优法优选模型参数.由于该方法同时优选所有模型参数,不需要对实测径流进行分割,从而可避免人工分割径流而出现的参数率定误差.最后,按照该方法,应用二水源、三水源新安江模型对广东省黄京塘流域进行了研究计算,优选出了模型参数.模型验证结果表明,二水源新安江模型效果比三水源新安江模型好.
【总页数】4页(P93-96)
【作者】陈洋波;朱德华
【作者单位】中山大学水资源与环境系,广东,广州,510275;中山大学水资源与环境系,广东,广州,510275
【正文语种】中文
【中图分类】P338+.8;P333.2
【相关文献】
1.新安江模型(三水源)参数的客观优选方法 [J], 王佩兰;赵人俊
2.新安江模型在资料匮乏的长江中下游山区中小流域洪水预报应用 [J], 龚珺夫;陈
红兵;朱芳;李永凯;崔明;李致家
3.新安江模型在江西省万安水库流域洪水预报的应用研究 [J], 黄国新;谢小华;黄煌
4.新安江模型在江西省万安水库流域洪水预报的应用研究 [J], 黄国新;谢小华;黄煌
5.半分布式新安江模型在石家庄西部山区小流域洪水预报中的应用 [J], 刘郁
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２ ．贵州省人工影 响天气作业指挥 中心 ， 贵州
发 山洪 地质灾 害 的关 键 因子 ， 汛 期 贵州 省 突 发性 在
山洪灾 害频 繁 发 生 ， 要 是 由于 贵 州 地 形 破 碎 、 主 地 势高差 大 、 时 强 降水 极 易 快 速 汇 合 形 成 洪 水 ， 短 几 乎每 次发生 山洪灾 害 ， 会 导致 大 量 的财产 损 失 和 都 人 员 伤亡 。如 １９ ９５年 ６月 ２ 日遵 义市 城 区降大 暴 ４ 雨， 致使 遵 义 市 湘 江 河 陡 涨 ， 水 淹 没 了城 区 中心 河
能力。
② 中低层低 涡及 地 面 辐 合线 维 持 产 生 的 上 升
运动是 本 次暴 雨 发 生 的 动力 机 制 ， 层 辐 散 、 层 高 低 辐合 的垂直 配置有 利于 暴雨 的发展 。
③ 孟加拉湾和南海越赤道气 流是暴雨水汽的
主要 来源 ， 雨 发 生 时 ， 能舌 与 湿 舌 的 位 置 与 走 暴 高
文 章编 号 ：０ ３— ５ ８ ２ １ ）４— ０ ３—０ １０ ６ ９ （ ０ ２ ０ ０ ３ ４
暴雨 有一定 的指示 意义 ，中低层 辐合 对暴 雨 的产 生
起着 重要作 用 。
５ ７ 假相 当位温 分析 ．
０ｅ ｓ 是表 示 温 压 湿 综 合 的物 理 量 ， 常 暴 雨 发 通 生 在假相 当位 温大 值 区或 是 等值 线 较 密集 区 ， 直 垂 方 向 的变化可 以反 映大 气 层 结对 流 不 稳定 状 态 ， 这 次暴 雨 过程 是 在 有 较 高 的能 量 与 急 流 的配 合 下 产
２１ ０ ２年 第 ４期
第３ 卷 ６
贵 州 气 象
Ｊｕｎｌ ｆ ｕｚｏ ｔｏ ｌ ｙ ｏｒａ Ｏ ｉ ｕＭｅ ｒ ｏ Ｇ ｈ ｅｏｇ Ｖｏ ． ６ Ｎ０ ４ Ｌ ３ ．
着西 风槽前 是一个 较 强 的 正 涡度 平 流 区 ， 雨 出现 暴 在正 涡度平 流 中心 的右 前 方 ， 正 涡 度 平 流先 于 暴 且 雨 出现 ， 对 判 断 西 风 槽 未 来 是 否 发 展 加 深 、 生 这 产
向一 致 ， 雨 落 区与 全 风 速 大 值 区、 汽 通 量输 送 暴 水
关键词 ： 小流域； 洪水； 预报系统 ； 开发
中图分类 号 ：Ｐ１．２ 文献标 识码 ： Ｔ３１５ Ｂ
带 、 汽通 量散 度辐 合 区 、 水 垂直 速 度 上 升运 动 区 、 假
相 当位 温大值 区有很好 的对应 关 系 。
摘 要 ： 贵州夏季突发性山洪频繁发生， 山洪灾害损
失 巨大 。对小流域 的雨情 、 水情进 行实时 监测 ， 结合精 细化 的降水 预报数据 ， 与水文模 型进行耦合开发贵＇ ｔ 并 Ｊ Ｊ流域洪 ＋ ｌ 水 预报 系统可有效地 减少 山洪灾 害带来 的损 失 。贵州 省小
６ 结论
① 这 次暴 雨过 程 是 发 生 在 良好 的大 尺 度 环 流
背下 ， 贝湖低槽 后 部偏 北 气 流 引导 冷 空气 南 下 与 中 低层偏 南 暖湿气 流共 同作 用 的结果 。
流域洪水 预报 系统 以 Ａ ｅ Ｉ ｒＧＳ为平台 ， 依托 Ｇ Ｓ 数据库技术 ， Ｉ、 利用地 理信 息数据和气象数据实现小流域降水 、 流量 和水位
变化的监测 、 预报、 预警 ， 系统可根据降水预报数据输 入水文
模型中模拟小流域未来相应时 间段 的水位和流量变化情 况 ，
当达到一定 阈值之后 系统会 自动报警 ， 为决策部 门及时提供 监测预警信 息 ， 最大限度的减 少小 流域 陡涨洪水造成 的各种 损失 ， 有效地提高贵州省小流域山洪或洪水灾害 的防灾减灾
参考 文献
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京 ： 象 出版 社 ，９ １ 气 １８ ．
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过程诊断分析 ［］ Ｊ ．贵州气 象，００，６ ２ ：７ — Ｏ ２１ ３ （ ）１ ２．
生 。从假 相 当位温 剖面 随 时 间 的变化 图上 分 析 （ 图
贵 州 省小 流 域 洪水 预报 系统开发 与应用
毛显后 李怀 志 ，
（ ．贵州 省气象 台， １ 贵州 贵阳 ５ ００ ； ５ ０ ２ 贵阳 ５ ００ ） ５０ ２
略 ）０ｅ随高度减 小 ， ，ｓ 大气 处 于不 稳定 状 态 ， 降水 强
１ 引言
山洪 具 有 突发 性 、 多发 性 、 坏性 强 ， 范 困难 破 防
等 特点 ， 一旦 形 成 ， 往往 会 给 局 部 地 区尤 其 是 低 洼 地 带 的居 民点 带来 毁 灭性 灾 害 ， 国民经 济 和人 民 给 生 命财 产造成 严 重损 害 。气 象 条 件 如降 水 等 ， 是诱