中小河流山洪监测与预警预测技术研究

前言

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 我国中小河流山洪灾害概况

1.1.2 中小河流防洪面临的挑战

1.1.3 研究的必要性与需求分析

1.2 国内外山洪监测与预警技术研究进展

1.2.1 国外技术研究进展

1.2.2 国内技术研究进展

1.3 研究目标与内容

1.3.1 研究目标与任务

1.3.2 主要研究内容

1.4 研究区概况

1.4.1 研究区的选择

1.4.2 湘江洙水流域概况

1.4.3 赣江遂川江流域概况

第2章 中小河流水文站网布设原则与方法

2.1 概述

2.2 山洪灾害监测雨量站网布设原则

2.2.1 站网布设目的

2.2.2 设站数量原则

2.2.3 设站位置原则

2.3 中小河流水文站网布设方法

2.3.1 山洪灾害防治区划

2.3.2 降雨分区

2.4 遂川江流域雨量站网密度分析

2.4.1 遂川江流域雨量站网密度

2.4.2 抽站法

2.4.3 流域水文模型法

2.4.4 结果对比分析

2.5 米水流域雨量站网密度分析

2.6 山洪监测站网布设特点

2.7 小结

第3章 中小河流山洪预警指标

3.1 概述

3.2 山洪预警指标的研究方法

3.2.1 雨量预警指标的确定方法

3.2.2 预警响应时间的确定方法

3.2.3 水位预警指标的确定

3.3 遂川江流域山洪预警指标的确定

3.3.1 遂川江流域山洪特征

3.3.2 警戒雨量和转移雨量的确定

3.3.3 警戒水位和转移水位的确定

3.3.4 山洪预警响应时间的确定

3.4 小结

第4章 降水空间分布和流域蒸散发估算技术

4.1 概述

4.2 雨量站监测降水数据的空间插值方法

4.3 雷达测雨的应用实例

4.3.1 研究区概况

4.3.2 雷达测雨数据直接估测降雨分布

4.3.3 雷达测雨数据校正

4.3.4 基于分布式水文模型的雷达数据产品适用性评价

4.4 蒸散发的遥感监测方法研究

4.4.1 单层蒸散发模型

4.4.2 蒸发模型中的地表植被参数化方案

4.5 小结

第5章 数字高程模型生成数字流域技术

5.1 概述

5.2 基于快速排序的分级填洼算法

5.2.1 M&V算法原理及实现伪码

5.2.2 快速排序实现分级填洼

5.3 流向及集水面积确定

5.4 基于“蓝线”的集水面积阈值确定

5.4.1 集水面积阈值的概念

5.4.2 “蓝线”处理

5.4.3 河网密度推求阈值

5.4.4 流域宽度分布推求阈值

5.4.5 水系分形推求阈值

5.4.6 根据阈值提取水系

5.5 数字水系尺度转换

5.5.1 尺度转换的必要性分析

5.5.2 最大集水面积出流小栅格

5.5.3 河网栅格流向聚集

5.5.4 坡地栅格流向聚集

5.5.5 栅格流向修正

5.6 小结

第6章 以水文学理论为基础的分布式水文模拟技术——XIN3GRID

6.1 概述

6.2 XIN3GRID模型的建立

6.2.1 模型构建流程

6.2.2 降水空间插值

6.2.3 产流计算

6.2.4 汇流计算

6.3 模型参数及其率定方法

6.3.1 模型参数

6.3.2 参数率定方法

6.4 模型在山洪预报中的应用

6.4.1 应用流域的资料情况

6.4.2 模型率定与验证

6.4.3 精度评定与误差分析

6.4.4 结果与讨论

6.5 模型的参数地区综合

6.5.1 无资料流域水文预报概述

6.5.2 区域化流量历时曲线

6.5.3 以FDC为目标实现模型参数区域化

6.6 小结

第7章 基于水文物理机制的分布式水文模拟技术——GBHM

7.1 概述

7.2 GBHM的原理与结构

7.2.1 GBHM的结构

7.2.2 坡面产汇流计算

7.2.3 河道汇流计算

7.3 模型参数与确定方法

7.3.1 模型参数与参数确定方法

7.3.2 模型的参数识别与地区综合

7.4 GBHM在山洪预报中的应用

7.4.1 应用流域概况和基础数据信息处理

7.4.2 模型估算与模型校验

7.4.3 精度评定与误差分析

7.5 小结

第8章 基于地貌单位线的山洪经验预报方法

8.1 概述

8.2 地貌单位线简介

8.3 基于地貌单位线的遂川江流域山洪预报方法

8.3.1 采用的地貌单位线方法

8.3.2 面积函数的推求

8.3.3 地貌单位线推求

8.3.4 净雨过程推求

8.3.5 洪水过程推求

8.4 小结

第9章 中小河流山洪预警预报原型系统

9.1 概述

9.2 总体结构与设计

9.2.1 总体结构

9.2.2 功能设计

9.2.3 接口设计

9.2.4 数据库设计

9.3 中小河流山洪预报原型系统

9.3.1 系统结构

9.3.2 系统功能

9.3.3 关键技术

9.4 中小河流山洪预警原型系统

9.4.1 系统结构

9.4.2 系统功能

9.4.3 关键技术

9.5 中小河流山洪预警预报原型系统的应用

9.5.1 在遂川江流域的应用情况

9.5.2 在米水流域的应用情况

9.6 小结

第10章 成果总结与有关建议

10.1 成果总结

10.1.1 中小河流水文站网布设方法

10.1.2 数字高程模型生成数字流域技术

10.1.3 降雨和蒸散发能力的时空分布估算技术研究

10.1.4 基于水文物理机制的分布式水文模拟技术研究

10.1.5 水文模型的参数识别和参数地区综合

10.1.6 中小河流山洪预警指标研究

10.1.7 中小河流山洪预警预测原型系统

10.2 有关建议

参考文献

附录1 GBHM模型用户指南

附录2 XIN3GRID用户建模指南

附表不同初始土壤饱和度条件下的临界雨量表

彩图

《中小河流山洪监测与预警预测技术研究》共分为10章。第1章为绪论，简要介绍项目的研究背景与意义，分析了国内外山洪监测与预警预测技术研究进展。第2章介绍中小河流山洪灾害防治区水文站网布设的技术原则和技术指标。第3章介绍山洪预警指标的确定方法和应用实例。第4章介绍降水空间分布和流域蒸散发估算技术。第5章介绍数字高程模型生成数字流域技术。第6章介绍以水文学理论为基础的分布式水文模拟技术，建立了以XIN3GRID为基础的山洪预报模型。第7章介绍了基于水文物理机制的分布式水文模拟技术，建立了基于GBHM的山洪预报模型。第8章介绍基于地貌单位线的山洪经验预报方法及其应用成果。第9章介绍中小河流山洪预警预报原型系统的结构、功能、接口、数据库以及关键技术。第10章总结了项目研究的主要结论，提出了有关建议。
《中小河流山洪监测与预警预测技术研究》可供水文学及水资源、水利工程、气象科学、环境科学、土地管理等学科的科研人员、相关专业师生和从事水利工程或防洪管理工作的技术人员参考。