一种山洪灾害预警指标检验复核方法及系统与流程

1.本发明涉及一种山洪灾害预警指标检验复核方法及系统，属于山洪灾害防灾减灾技术领域。


背景技术：

2.我国是世界上洪涝灾害最严重的国家之一，且属于山洪灾害高发区域。2011-2016年，山洪灾害年均死亡人数为449人，占洪涝灾害死亡人数的71.9％，山洪灾害已成为洪涝灾害致人死亡的主要灾种。
3.山洪灾害常用的预警指标为临界雨量和临界水位，其计算方法主要分为数据驱动法和水文水力学法。目前，关于水文水力学法的研究成果较多，但大多数都是基于设计状态，存在公式经验化、雨型及参数概化等问题，且由于计算中不确定性因素较多，临界雨量和临界水位计算精度难以保证，因此难以实现对山洪灾害的有效预警。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种山洪灾害预警指标检验复核方法及系统，能够解决现有技术中难以实现对山洪灾害的有效预警的问题。
5.一方面，本发明提供了一种山洪灾害预警指标检验复核方法，所述方法包括：
6.s1、获取防灾对象资料和防灾对象的实际雨洪过程数据，并根据所述防灾对象资料确定所述防灾对象的前期预警指标；
7.s2、将所述实际雨洪过程数据与所述防灾对象的前期预警指标进行比较，获得预警指标的初步检验复核结果；
8.s3、根据所述初步检验复核结果和所述防灾对象资料，确定所述防灾对象的成灾影响因素；
9.s4、针对不同成灾影响因素，划分预警时段，计算不同成灾影响因素对应的多组成灾预警指标；
10.s5、将多组所述成灾预警指标与所述前期预警指标、所述实际雨洪过程数据进行比较，获得预警指标的最终检验复核结果。
11.可选的，所述实际雨洪过程数据包括实际雨量和实际水位；所述前期预警指标包括前期临界雨量和前期临界水位；
12.所述s2具体包括：
13.若所述防灾对象成灾、且所述实际雨量小于所述前期临界雨量，或者，所述防灾对象未成灾、且所述实际雨量大于所述前期临界雨量，则确定所述前期临界雨量的计算值不合理；
14.若所述防灾对象成灾、且所述实际水位小于所述前期临界水位，或者，所述防灾对象未成灾、且所述实际水位大于所述前期临界水位，则确定所述前期临界水位的计算值不合理。
15.可选的，在所述步骤2之前，所述方法还包括：
16.根据所述防灾对象资料和所述防灾对象的实际雨洪过程数据确定所述防灾对象的实际雨型；
17.所述步骤2还包括：
18.将所述实际雨型与所述防灾对象的推荐雨型进行比较；
19.若所述实际雨型与所述推荐雨型不一致，则确定所述防灾对象的推荐雨型的类型不合理。
20.可选的，所述根据所述防灾对象资料和所述防灾对象的实际雨洪过程数据确定所述防灾对象的实际雨型，具体包括：
21.根据所述防灾对象资料和所述防灾对象的实际雨洪过程数据确定所述防灾对象的暴雨过程演变特征；
22.根据所述暴雨过程演变特征确定所述防灾对象的实际雨型。
23.可选的，所述成灾影响因素包括水利工程、水土保持工程、土壤类型和土壤湿度中的一种或几种。
24.可选的，所述水利工程包括防洪工程、农田水利工程、水利发电工程和供排水工程中的一种或几种；
25.所述水土保持工程包括山坡防护工程、山沟治理工程、山洪排导工程和小型蓄水用水工程中的一种或几种。
26.可选的，所述s3具体包括：
27.若所述前期临界雨量的计算值不合理或所述前期临界水位的计算值不合理，则根据所述防灾对象资料判断所述防灾对象的上游是否设有防洪工程；
28.若所述防灾对象的上游设有防洪工程，且所述防洪工程的蓄水量大于或等于预设阈值，则确定所述成灾影响因素为防洪工程。
29.可选的，所述s4具体包括：
30.根据所述防灾对象资料确定所述防灾对象的流域信息和总流域面积；
31.计算所述总流域面积和所述防洪工程的控制流域面积的差值，将所述差值记为有效产流面积；
32.根据所述防灾对象的实际雨洪过程数据、所述流域信息和所述有效产流面积确定所述防灾对象的不同预警时段的多组成灾预警指标。
33.另一方面，本发明提供一种山洪灾害预警指标检验复核系统，所述系统包括：
34.获取模块，用于获取防灾对象资料和防灾对象的实际雨洪过程数据，并根据所述防灾对象资料确定所述防灾对象的前期预警指标；
35.比较模块，用于将所述实际雨洪过程数据与所述防灾对象的前期预警指标进行比较，获得预警指标的初步检验复核结果；
36.确定模块，用于根据所述初步检验复核结果和所述防灾对象资料，确定所述防灾对象的成灾影响因素；
37.计算模块，用于针对不同成灾影响因素，划分预警时段，计算不同成灾影响因素对应的多组成灾预警指标；
38.所述比较模块还用于将多组所述成灾预警指标与所述前期预警指标、所述实际雨
洪过程数据进行比较，获得预警指标的最终检验复核结果。
39.可选的，所述实际雨洪过程数据包括实际雨量和实际水位；所述前期预警指标包括前期临界雨量和前期临界水位；
40.所述比较模块具体用于：
41.若所述防灾对象成灾、且所述实际雨量小于所述前期临界雨量，或者，所述防灾对象未成灾、且所述实际雨量大于所述前期临界雨量，则确定所述前期临界雨量的计算值不合理；
42.若所述防灾对象成灾、且所述实际水位小于所述前期临界水位，或者，所述防灾对象未成灾、且所述实际水位大于所述前期临界水位，则确定所述前期临界水位的计算值不合理。
43.本发明能产生的有益效果包括：
44.本发明提供的山洪灾害预警指标检验复核方法，首先通过收集的防灾对象资料和防灾对象的实际雨洪过程数据确定防灾对象的前期预警指标，然后利用该实际雨洪过程数据与防灾对象的前期预警指标进行比较，获得前期预警指标的设置是否合理这一初步检验复核结果，若前期预警指标的设置不合理，则分析导致设置不合理的原因，即成灾影响因素；接着计算针对不同成灾影响因素，划分预警时段，计算不同成灾影响因素对应的多组成灾预警指标；最后将该多组成灾预警指标与前期预警指标、实际雨洪过程数据进行比较，获得预警指标的最终检验复核结果。该方法充分考虑了成灾影响因素对预警指标的影响，从而使得最后计算的多组成灾预警指标具有较高的参考价值，进而实现对山洪灾害的有效预警，同时该方案也完善了山洪灾害预警指标检验复核体系。
附图说明
45.图1为本发明实施例提供的山洪灾害预警指标检验复核方法流程图；
46.图2为本发明实施例提供的2017年“7.26”暴雨过程示意图；
47.图3为本发明实施例提供的秋家沟设计暴雨推荐雨型示意图。
具体实施方式
48.下面结合实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。
49.本发明实施例提供了一种山洪灾害预警指标检验复核方法，如图1所示，所述方法包括：
50.s1、获取防灾对象资料和防灾对象的实际雨洪过程数据，并根据防灾对象资料确定防灾对象的前期预警指标。其中，实际雨洪过程数据可以包括实际雨量和实际水位。
51.s2、将实际雨洪过程数据与防灾对象的前期预警指标进行比较，获得预警指标的初步检验复核结果。其中，前期预警指标可以包括前期临界雨量和前期临界水位。
52.具体的：
53.若防灾对象成灾、且实际雨量小于前期临界雨量，或者，防灾对象未成灾、且实际雨量大于前期临界雨量，则确定前期临界雨量的计算值不合理；
54.若防灾对象成灾、且实际水位小于前期临界水位，或者，防灾对象未成灾、且实际水位大于前期临界水位，则确定前期临界水位的计算值不合理。
55.s3、根据初步检验复核结果和防灾对象资料，确定防灾对象的成灾影响因素。其中，所述成灾影响因素可以包括水利工程、水土保持工程、土壤类型和土壤湿度中的一种或几种。进一步的，水利工程可以包括防洪工程、农田水利工程、水利发电工程和供排水工程中的一种或几种；水土保持工程可以包括山坡防护工程、山沟治理工程、山洪排导工程和小型蓄水用水工程中的一种或几种。
56.示例的，在实际应用中，s3可以具体包括：
57.若前期临界雨量的计算值不合理或前期临界水位的计算值不合理，则根据防灾对象资料判断防灾对象的上游是否设有防洪工程；
58.若防灾对象的上游设有防洪工程，且防洪工程的蓄水量大于或等于预设阈值，则确定成灾影响因素为防洪工程。
59.s4、针对不同成灾影响因素，划分预警时段，计算不同成灾影响因素对应的多组成灾预警指标。
60.具体包括：
61.根据防灾对象资料确定防灾对象的流域信息和总流域面积；
62.计算总流域面积和防洪工程的控制流域面积的差值，将该差值记为有效产流面积；
63.根据防灾对象的实际雨洪过程数据、流域信息和有效产流面积确定防灾对象的不同预警时段的多组成灾预警指标。
64.s5、将多组成灾预警指标与前期预警指标、实际雨洪过程数据进行比较，获得预警指标的最终检验复核结果。
65.本发明首先通过收集的防灾对象资料和防灾对象的实际雨洪过程数据确定防灾对象的前期预警指标，然后利用该实际雨洪过程数据与防灾对象的前期预警指标进行比较，获得前期预警指标的设置是否合理这一初步检验复核结果，若前期预警指标的设置不合理，则分析导致设置不合理的原因，即成灾影响因素；接着计算针对不同成灾影响因素，划分预警时段，计算不同成灾影响因素对应的多组成灾预警指标；最后将该多组成灾预警指标与前期预警指标、实际雨洪过程数据进行比较，获得预警指标的最终检验复核结果。该方法充分考虑了成灾影响因素对预警指标的影响，从而使得最后计算的多组成灾预警指标具有较高的参考价值，进而实现对山洪灾害的有效预警，同时该方案也完善了山洪灾害预警指标检验复核体系。
66.进一步的，在步骤2之前，所述方法还包括：
67.根据防灾对象资料和防灾对象的实际雨洪过程数据确定防灾对象的实际雨型；
68.具体可以是：根据防灾对象资料和防灾对象的实际雨洪过程数据确定防灾对象的暴雨过程演变特征；根据暴雨过程演变特征确定防灾对象的实际雨型。
69.步骤2具体还包括：
70.将实际雨型与防灾对象的推荐雨型进行比较；
71.若实际雨型与推荐雨型不一致，则确定防灾对象的推荐雨型的类型不合理。
72.实施例为延安市富县茶坊镇秋家沟，秋家沟于2017年07月26日发生暴雨洪水，为所收集资料中近年来最大规模暴雨洪水事件。因此本发明实施例将以此洪水调查成果为依据，依据水文数据统计规定洪号为20170726，实施例将充分地利用现有实测水文资料，依据
实测资料分析计算，检验复核富县秋家沟村富县茶坊镇秋家沟村四个控制断面即秋家沟1、秋家沟2、秋家沟3、秋家沟4的山洪灾害分析评价结果。
73.富县茶坊镇秋家沟四个控制断面控制信息见表1～2。
74.表1 富县山洪灾害检验、率定、复核名录
[0075][0076][0077]
表2 计算小流域信息表
[0078]
流域名称集雨面积km2沟道长度km比降
‰
糙率秋家沟115.534.1617.600.035秋家沟216.214.6617.600.033秋家沟317.145.2617.600.033秋家沟417.395.6917.600.033
[0079]
根据《富县山洪灾害分析评价报告》，富县茶坊镇秋家沟村秋家沟1、秋家沟2、秋家沟3、秋家沟4四个控制断面所控制流域范围防洪能力分别为27.4年一遇、6.4年一遇、18.5年一遇、16.9年一遇，均为危险区，评价报告所给预警指标，具体见下表3所示。
[0080]
表3 富县山洪灾害检验复核村落前期预警指标成果表
[0081][0082][0083]
根据实测降雨资料进行设计洪水计算，计算结果对比如下表4所示：
[0084]
表4 实测计算流量与调查流量对比
[0085][0086]
通过对富县秋家沟实地调研，富县20170726洪水并未致灾，由于未成灾，所以20170726洪水对应暴雨过程的雨量至少应小于各村庄的临界雨量，如果20170726洪水对应暴雨过程的雨量大于各村庄临界雨量，而却未致灾，说明该村庄临界雨量确定不合理。根据富县各复核村庄临界雨量与20170726洪水对应暴雨过程的雨量对比来判断各村庄临界雨量合理性，本次20170726洪水对应暴雨降雨总量101.6mm，小于秋家沟1、秋家沟3、秋家沟4立即转移雨量，但大于秋家沟2立即转移雨量，本次20170726洪水对应暴雨雨量均大于4个控制断面的准备转移雨量，因为未致灾，所以雨量预警指标在量级上是不合适的。
[0087]
由于20170726洪水未成灾，所以其最高水位至少应小于各村庄成灾水位，如果其最高水位大于各村庄成灾水位，而却未致灾，说明该村庄水位预警指标确定不合理。根据富县沿河村庄成灾水位与20170726洪水洪峰流量对应水位(即最高水位)判断各村庄成灾水位合理性，具体如表5所示。
[0088]
表5 富县复核村落成灾指标合理性
[0089][0090]
所得结果与实地测量对应，富县山洪灾害评价报告中富县茶坊镇秋家沟村秋家沟1、秋家沟2、秋家沟3、秋家沟4确定的控制断面成灾水位正确，20170726洪水的洪水位均小于成灾水位，水位预警指标在量级上是合理的。
[0091]
为评价雨洪过程的代表性，将本次发生的较大暴雨与推荐雨型作对比，参考图2(2017年“7.26”暴雨过程)和图3(秋家沟设计暴雨推荐雨型)所示，可见7.26暴雨与推荐单峰雨型差异不大，降雨特征未发生显著的改变，因此在计算临界雨量时仍可采用推荐雨型。
[0092]
对于雨量预警指标不合理的原因分析如下：秋家沟建设有淤地坝且目前仍在安全运行，具有一定的防洪库容，而《富县山洪灾害分析评价报告》中的预警雨量指标计算并未考虑淤地坝的影响。
[0093]
针对富县秋家沟流域特殊情况，本实施例中山洪灾害检验复核将采取以下两种思路进行分析计算：
[0094]
(1)秋家沟淤地坝安全并正常运行时，即淤地坝具有充足的防洪库容，考虑秋家沟淤地坝影响，进行秋家沟流域山洪灾害预警指标计算，即第二组预警指标的计算。
[0095]
(2)由于淤地坝有满库容情况及溃坝风险，为沿河居民安全起见，不考虑淤地坝影响，进行秋家沟流域山洪灾害预警指标计算，即第一组预警指标的计算。
[0096]
根据分析思路的不同，本实施例将给出富县茶坊镇秋家沟村秋家沟1、秋家沟2、秋家沟3、秋家沟4的两种情况下的预警指标。因为秋家沟淤地坝正常运行时，秋家沟2、秋家沟3为安全区，所以选用100年一遇作为准备转移雨量。实际防汛工作应针对不同情况合理确定转移时间，具体成果参见表6和表7所示。
[0097]
表6 秋家沟淤地坝正常运行情况下预警指标计算成果表
[0098][0099]
[0100]
表7 秋家沟淤地坝未正常运行情况下预警指标计算成果表
[0101][0102]
按照《陕西省山洪灾害分析评价技术规定》，针对富县茶坊镇秋家沟村秋家沟4个控制断面，得到了淤地坝正常运行与未正常运行两种情况下防洪现状评价表，富县茶坊镇秋家沟村秋家沟1、秋家沟2、秋家沟3、秋家沟4防洪能力如表8所示：
[0103]
表8 秋家沟淤地坝正常运行情况下防洪现状评价成果表
[0104][0105][0106]
根据计算结果，在淤地坝正常运行条件下，富县秋家沟村秋家沟1、秋家沟4为危险
区，秋家沟2、秋家沟3为安全区。对于危险区，正常计算其预警指标；对于安全区，无需计算临界雨量，考虑到安全区的防洪能力较强，给出任何的立即转移雨量都可能对实际防汛预警工作产生误导，但为安全起见，选用100年一遇暴雨量作为准备转移雨量，以成灾水位作为立即转移水位。在淤地坝未正常运行的条件下，富县秋家沟4个沿河村落均为危险区，并得出预警指标。实际防汛工作中应根据淤地坝运行情况选用预警指标。
[0107]
本发明另一实施例提供一种山洪灾害预警指标检验复核系统，所述系统包括：
[0108]
获取模块，用于获取防灾对象资料和防灾对象的实际雨洪过程数据，并根据防灾对象资料确定防灾对象的前期预警指标；
[0109]
比较模块，用于将实际雨洪过程数据与防灾对象的前期预警指标进行比较，获得预警指标的初步检验复核结果；
[0110]
确定模块，用于根据初步检验复核结果和防灾对象资料，确定防灾对象的成灾影响因素；
[0111]
计算模块，用于针对不同成灾影响因素，划分预警时段，计算不同成灾影响因素对应的多组成灾预警指标；
[0112]
比较模块还用于将多组成灾预警指标与前期预警指标、实际雨洪过程数据进行比较，获得预警指标的最终检验复核结果。
[0113]
进一步的，实际雨洪过程数据包括实际雨量和实际水位；前期预警指标包括前期临界雨量和前期临界水位；
[0114]
比较模块具体用于：
[0115]
若防灾对象成灾、且实际雨量小于前期临界雨量，或者，防灾对象未成灾、且实际雨量大于前期临界雨量，则确定前期临界雨量的计算值不合理；
[0116]
若防灾对象成灾、且实际水位小于前期临界水位，或者，防灾对象未成灾、且实际水位大于前期临界水位，则确定前期临界水位的计算值不合理。
[0117]
上述检验复核系统中各模块的功能解释可以参考检验复核方法中对各步骤的解释说明，在此不再赘述。
[0118]
以上所述，仅是本技术的几个实施例，并非对本技术做任何形式的限制，虽然本技术以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。