山洪灾害动态预警方法研究现状-中国水利水电科学研究院.PDF

中国水利水电科学研究院第13届青年学术交流会论文 文章编号： 山洪灾害动态预警方法研究现状 1,2 1,2 1,2 张启义 ，张顺福 ，李昌志 （1 中国水利水电科学研究院，北京100038；2 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心，北京100038 ） 摘要：山洪灾害防治是山丘区防灾减灾和社会经济发展的迫切需求，山洪灾害动态预警是减少人员伤亡的有效手 段。山洪灾害动态预警系统的基本构架包括灾害识别、驱动数据、计算模型以及预警系统必备的软硬件构架等四 部分，比较先进的系统还包括可靠度分析模块。在调研世界各国山洪灾害动态预警研究现状的基础上，从灾害识 别、驱动数据、计算模型、预警系统和可靠度研究五个维度综述了山洪灾害动态预警研究现状。我国的山洪灾害 预警系统尚处起步阶段，尚需在降雨预报、遥感数据的应用、计算模型的适用性、可靠度研究和预警系统的建设 等诸多方面继续开展工作。 关键词：山洪灾害，动态预警，现状，FFG，综述 山洪灾害一般是指由暴雨洪水引发的，发生于山丘区小流域的洪灾及由洪水诱发的滑坡、泥石流 [1] 等地质灾害 。山洪灾害一般发生于坡陡流急的源头流域，具有短历时、强降雨、大比降、小面积等 特点[2,3] 。在山洪灾害防御中，虽然滑坡、泥石流等地质灾害也属于山洪灾害的亚类，但由于它们的发 生机理复杂、随机性较大、缺乏成熟的模拟方法，因此，国内外现有的山洪灾害预警系统鲜有考虑。 山洪灾害一般历时不超过6 小时，短则十几分钟，识别、预报、预测的难度较大，因此，每年都 造成重大人员伤亡和基础设施、生态环境的毁灭性破坏。加快山洪灾害防御、减少人员伤亡是山丘区 防灾减灾与社会经济发展的迫切需求。 从上世纪开始，世界各国相继开展山洪灾害预警预报的研究。最早的现代山洪灾害预警系统是美 国的FFG 系统 （Flash Flood Guidance System），该系统于 1969 年上线，经过 40 多年的研究和发展， 已成为全世界应用最广泛的山洪灾害预警系统[4,5] 。此外，还有欧洲的山洪灾害预警系统 EFFS （The [6,7] European Flood/Flash Flood Forecasting System ） 、澳大利亚的 ALERT 系统和马来西亚的 GEOREX [8] FLOOD 系统等等 。 世界上山洪灾害预警系统的主流方法是动态预警。各国对山洪灾害动态预警方法的研究主要侧重 在五个方面：（1）山洪灾害识别方法；（2 ）降雨预报系统；（3 ）山洪灾害预警系统依赖的计算模型； （4 ）预警系统的构建方法；（5 ）可靠度研究。 1 山洪灾害动态预警的基本构架 虽然各国山洪灾害动态预警系统略有差别，但基本构架均包括灾害识别、驱动数据、计算模型以 及预警系统必备的软硬件构架等四部分，比较先进的系统还包括可靠度分析模块，该模拟主要分析预 警指标的可靠程度，为预警信息的发布提供决策支持。 图 1 为山洪灾害动态预警的基本构架。从图 1 可以看出，山洪灾害动态预警系统的运行机制包括 实轴和虚轴两部分，实轴主要根据实测资料计算流域的当前状态，即基于 ti- 1 时刻计算的状态数据和 t -t 时段的实测数据计算得到 t 时刻流域的状态数据；虚轴主要是基于预警数据进行灾害分析并作预 i-1 i i 警决策，主要流程是基于 t 时刻流域的状态数据和未来 T 历时（如 1 小时、3 小时、6 小时等）的降雨 i 预报数据，计算 T 历时后流域的状态，并依据灾害识别的方法和可靠度分析，确定山洪灾害发生的可 能性并作预警发布决策。实轴和虚轴计算互不干扰，当一个某时刻的预警分析完成后，系统自动进入 158 下一周期的计算，从而达到动态预警的目的。 山洪灾害动态预警系统