正版现货新书 水文资料短缺地区洪水预报预警关键技术研究与应用 9787563089192 张建云[等]著

第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1,2.1流域洪水预报及水文资料短缺处理1,2.2水文相似性与参数区域化

1.2.3无资料地区产汇流理论

1.2.4多源降水数据及其在洪水预报中的应用

1.3目前PUB研究存在的主要问题

参考文献

第二章水文资料短缺地区洪水预报方法

2.1水文资料短缺地区洪水预报面临的问题

2.2水文资料短缺地区洪水预报方法

2.2.1基于水文模型的洪水预报方法

2.2.2基于现代智能算法的洪水预报方法

2.2.3水文分区与参数区域化方法

2.3本章小结

参考文献

第三章多源降水数据适用性评估与融合

3.1精度评估与融合方法

3.1.1精度评估指标

3.1.2降雨产品偏差校正框架

3.2多源降水数据产品适用性评估

3.2.1雅鲁藏布江流域卫星降水数据产品适用性评估

3.2.2澜沧江一湄公河流域遥感再分析降水产品精度评估

3.3

多源降水数据融合

3.3.1雅鲁藏布江流域多源降水数据融合..

3.3.2澜沧江一湄公河流域遥感再分析降水产品偏差校正

3.4本章小结参考文献

第四章中小河流产汇流过程模拟

4.1 中小河流气候和下垫面与产汇流关系

4.1.1中小河流气候和下垫面因子特征分析4.1.2基于GR4J模型的水文模拟

4.1.3产汇流参数与环境因子的关联分析

4.2基于水文相似性的资料短缺地区参数确定性方法

4.2.1研究区域、数据与方法

4.2.2流域气候和径流变化・

4.2.3水文相似性及参数区域化

4.3缺资料地区洪水预估效率分析

4.3.1区域化效率影响要素分析

4.3.2缺资料地区洪水计算

4.4本章小结

参考文献

第五章中小河流洪水预报实时校正方法

5.1洪水预报校正方法

5.1.1K均值聚类分析方法

5.1.2集合卡尔曼滤波校正方法

5.1.3 KNN校正方法

5.1.4主成分分析方法

5.2网格化洪水预报校正方法

5.2.1网格化新安江模型

5.2.2基于KNN和集合卡尔曼滤波的网格化联合校正方法

5.2.3网格尺度下的洪水预报实时校正

5.2.4流域尺度下的洪水预报实时校正

5.3洪水过程模拟与校正应用实例

5.3.1屯溪流域

5.3.2北辛店流域

5.3.3千河流域・

5.3.4大理河流域

5.3.5高庄流域

5.4本章小结

参考文献

……

7.2.4结果与分析

7.3气候变化与人类活动背景下澜沧江一湄公河流域径流影响模拟

7.3.1研究流城与数据

7.3.2研究方法

7,3.3澜沧江流域径流变化归因分析

7,3.4湄公河流域径流变化归因分析

7.4本章小结

参考文献・

第八章城市洪水预报

8.1南京市典型区城市洪涝模拟

8.1.1南京市典型区一一建邺区河西新城的沙洲圩区

8.1.2 SWMM模型简介

8.1.3 SWMM模型搭建

8.1.4模型参数率定

8.1.5模拟结果与分析

8.1.6不同设计暴雨下的内涝模拟情况

8.2杭州市典型区城市洪涝模拟

8.2.1杭州市典型区

8.2.2 MIKE 模型简介

8.2.3 MIKE 模型构建及模拟

8.2.4内涝模拟及风险分析

8.3本章小结

参考文献

第九章不确定性预警

9.1洪水预警及指标

9.1.1洪水预警方法

9.1.2动态临界雨量

9.2洪水预报不确定性下的预警

9.2.1洪水预警中的不确定性

9.2.2洪水预报预警不确定性下的城市洪涝管理

9.3本章小结

参考文献

第十章展望

10.1变化环境下缺资料地区洪水预报面临的挑战

10.2变化环境下洪水预报方法的七点转变

1.1研究背景

我国大部分地区隶属于东亚季风性气候区,年内降雨十分不均匀,降雨大多集中于4-9月份。夏季降雨受季风活动影响明显,其间雨量充沛，暴雨多发，这种气候条件使得我国成为世界上受洪水影响最大的国家之一。另外，我国地形地貌条件复杂,大约有三分之二的土地为山区,山地、丘陵、高原等地形广布。此外，我国山区人口众多，约占全国人口的三分之一，且山区居民居住地多为沿河地带,这又加剧了山区中小流域洪水灾害对我国人民经济财产和生命安全的威胁(陈国阶，2006)。我国山区中小流域通常缺乏长期的降雨和径流等监测资料,站网密度低,且观测站容易在山洪中遭受破坏,因此我国山区广泛存在水文资料短缺流域，导致洪水预报业务受阻。

洪水预报作为防洪减灾的重要非工程措施之一,是流域洪水预报预警系统的重要组成部分(王文川等,2011;李红霞等,2014;Miao等,2016;Gourley等,2017),在流域防洪减灾中一直起到了非常关键的支撑作用。山区流域主要为大江大河发源地，具有流域面积小、河道比降大、水流汇集快等特点,再加上局地短历时强降雨、地形起伏大等因素作用,造就了山区暴雨洪水具有陡涨陡落、历时短、峰高量小和产汇流非线性显著的特点，给山丘区中小河流(一般指流域面积在200~3 000 km’)洪水预报带来了很大的技术难度和不确定性(陈真莲，2014;赵刚等，2016)。然而，受到水文科学发展水平和水文站网建设的限制，我国江河水系的水文观测覆盖率较低(约20%),尤其是我国西部地区近60%的河流没有观测站点(何惠，2010),这些地区的水文预报面临资料短缺难题。1949年以来,我国大江大河的洪水治理工作取得了长足进步,洪水预报水平明显提高，重大洪水灾害频次和受灾程度明显降低(刘宁，2018);但我国数量众多、分布广泛的中小河流，存在着水文资料缺乏、洪水预报精度低等难题和不足(刘志雨等，2021),提高中小河流水文预报水平是当前江河洪水防控的重点。水文相似理论为水文资料和水文模型参数的移用提供了理论依据，是解决水文资料缺乏难题的有效手段(祝冰洁等，2020)。目前,我国山洪灾害预报预警方法、中小河流洪水预报技术等仍处于探索研究阶段，预报精度仍无法满足防洪减灾工作的实际需求,有待进一步提高。如何有效提升山丘区中小河流的洪水预报水平,是我国山洪灾害防治的重要任务之一。

传统的水文预报是基于事先获得的流域降雨、蒸发等输人资料,水位、流量等输出资料,通过在输出与输人之间建立关系或模型,再按当前或估计的输入预报未来输出的过程。流域输入、输出资料系列较短，不足以建立关系或模型;或者没有输入或(和)输出资料的流域,统称为资料短缺流域。中国是世界上最大的发展中国家,陆地总面积约960万km,但水文站点相对偏少，全国只有3155个国家基本水文站点(来自《国家基本水文站名录》,而且站点分布不尽合理，多集中在经济较为发达、人口较多的中东部地区,而西部地区作为众多大江、大河的源头和上游区域(如青藏高原、横断山脉),站点密度仍非常低(Liu,1994)。因此，研究资料缺乏地区洪水预报预警方法具有重要意义。

1.2国内外研究现状

1.2.1流域洪水预报及水文资料短缺处理

应用水文模型模拟降雨径流过程是进行洪水预报的主要方法之一。大多数实时洪水预报系统。例如美国国家气象局的河流预报系统National Weather Service River ForecastSystem(Morris,1975),欧洲的洪水预警系统The European Flood Alert System(Alfieri等，2012).以及中国的国家洪水预报系统(张建云，2010;刘志雨，2009;刘金平和张建云，2005),都是基于水文或水力学模型，计算给定河道断面的流量(水位)从而进行洪水预警。各种模型都需要水文数据(流量或流速)来率定模型参数，然而大多数山洪发生的流域都是无观测站点的。

用于洪水预报的水文模型可分为集总式水文模型和分布式水文模型两类。集总式水文模型主要包括日本的水箱模型(Tank Model) (Sugawara,1979)、我国的新安江模型(XAJ)(赵人俊，1984)等。它们将流域当作一个整体来看待，这一类水文模型通常用概念性或经验性方程来描述水文过程,模型的参数通常是根据实测资料率定得到的,其水文输入、输出及参数在整个流域内都是统一的，不能反映模型参数和状态变量空间分布的不均匀性。这一类模型在下垫面和气候条件等变化不显著的流域可以得到较好的模拟精度，但由于山区中小河流下垫面不均匀性问题突出，资料系列代表性较差，大多山区无水文观测站，无法率定模型参数或模型参数代表性差,因此其在山区中小河流洪水预报中的应用受到很大限制。

分布式水文模型的特征在于它能够考虑各种水文参数的空间变异性。在具有物理机制的水文模型中,用于描述水文过程的方程通常是局限于小尺度的，必须考虑参数的空间变异性,因此通常属于分布式水文模型;当然也有一些概念性水文模型也可以是分布式水文模型,例如分布式的新安江模型(姚成，2007)等。国外的分布式水文模型发展较早，如英国、法国、丹麦三国科学家开发的MIKE-SHE模型(Abbott等，1986)、基于地形指数的TOPMODEL模型(Beven等,1979)等。我国的分布式水文模型发展相对较晚,但近年来应用较多，例如:刘志雨(2004)的研究表明,改进后的分辨率为1km的TOPKAPI模型在淮河上游息县以上流域(约10 000 km’)具有较好的应用效果;许继军(2007)构建了整个长江流域上游10 km分辨率的分布式水文模型 GBHM,探讨了分布式水文模型在大尺度流域水资源管理及洪水预报中的应用;雷晓辉等(2010)开发了一种面向业务化运用的EasyDHM模型,扩展了模型的通用性。

本书针对中小河流、高原高寒区、城市化流域等典型水文资料短缺或观测不足地区，在系统梳理水文资料短缺地区洪水预报方法的基础上，探讨了卫星、遥感、气象预报、实时监测等不同信息条件下多源数据在支撑洪水预报方面的作用，提出了基于流域气候特征和下垫面条件的参数区域化方法，构建了可充分考虑不同信息条件下多源数据的网格化的洪水预报模型与校正方法，建立了气象水文集合预报方法，并研究了洪水预报不确定性及预警方法。本书是对水文资料短缺地区洪水预报预警关键技术的系统梳理，也是对变化环境下新型水文资料短缺地区洪水预报预警关键技术的重要创新。