【摘要】：當(dāng)前,全球氣候變化導(dǎo)致自然災(zāi)害的增加已成為人類生存和發(fā)展所面臨的重大挑戰(zhàn)。其中,洪水災(zāi)害是當(dāng)今世界上最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一,已成為世界各國(guó)所關(guān)注的焦點(diǎn)。我國(guó)是世界上洪水災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,洪水災(zāi)害給人類帶來(lái)的損失與日俱增。地處我國(guó)南北方氣候過(guò)渡地帶的漢江上游地區(qū),是全球氣候變化的敏感地帶。近年來(lái),漢江上游頻繁發(fā)生的洪水災(zāi)害不僅造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,也制約了南水北調(diào)中線工程的順利實(shí)施。因此,掌握漢江上游的洪水?dāng)?shù)據(jù)及規(guī)律,科學(xué)、準(zhǔn)確的模擬洪水演進(jìn)過(guò)程并采取相應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策,就成為流域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需求。由于我國(guó)水文觀測(cè)資料時(shí)間尺度較短,漢江上游現(xiàn)有的洪水?dāng)?shù)據(jù)既不能反映長(zhǎng)時(shí)間尺度的洪水變化規(guī)律,也不能滿足漢江上游防洪減災(zāi)和流域綜合開(kāi)發(fā)治理的需要。課題組在漢江上游開(kāi)展了一系列的古洪水調(diào)查研究工作,延長(zhǎng)了漢江上游的洪水?dāng)?shù)據(jù),對(duì)于流域內(nèi)的防洪減災(zāi)和水利工程建設(shè)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其中,整理古洪水研究成果發(fā)現(xiàn),漢江上游T1階地的黃土—古土壤沉積剖面中含有東漢和北宋時(shí)期古洪水事件;歷史文獻(xiàn)考證認(rèn)為可能分別記錄了東漢建安二年(公元197年)九月和北宋太平興國(guó)七年(公元982年)六月一次古洪水事件。但在古洪水事件流量計(jì)算方面,多為單剖面、單河段研究,較少?gòu)恼w上對(duì)記錄同一次古洪水事件進(jìn)行多個(gè)沉積剖面系統(tǒng)綜合研究。為此,本文以東漢和北宋時(shí)期古洪水事件研究為例,基于HEC-RAS模型,運(yùn)用恒定流模塊分別計(jì)算了東漢和北宋時(shí)期古洪水事件的水面線;運(yùn)用非恒定流模塊對(duì)東漢和北宋時(shí)期古洪水事件進(jìn)行了洪水演進(jìn)模擬研究。此外,通過(guò)對(duì)古洪水事件氣候背景的分析,探討了東漢和北宋時(shí)期古洪水事件與氣候變化的響應(yīng)關(guān)系。這對(duì)于漢江上游的防洪減災(zāi)和洪水預(yù)報(bào)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要結(jié)論如下:(1)通過(guò)對(duì)漢江上游的暴雨特性的分析表明,漢江上游致災(zāi)暴雨天氣的環(huán)流形式主要由三種類型,分別為西南氣流型、西風(fēng)槽型和低渦切變型。其中,低渦切變型是造成漢江上游暴雨洪水的主要環(huán)流形式。漢江上游存在三大暴雨中心,分別為米倉(cāng)山區(qū)、大巴山區(qū)和秦嶺山區(qū)。通過(guò)對(duì)洪水特性分析可知,洪水類型主要為石泉以上型洪水、石泉一安康區(qū)間洪水和上游型洪水,其洪水過(guò)程線形態(tài)有多峰型、尖峰型和胖峰型,其中尖峰型洪水由于洪峰流量大,歷時(shí)較短,洪水突發(fā),再加上地形陡峭,洪水匯流速度快,極易導(dǎo)致的嚴(yán)重的洪水災(zāi)害。(2)選取適當(dāng)?shù)牡匦螖?shù)據(jù)和水文參數(shù),基于HEC-RAS模型的一維恒定流模塊模擬了東漢和北宋時(shí)期古洪水事件的水面線;東漢和北宋時(shí)期古洪水洪峰流量模擬值分別為60800m3/s、57500m3/s;東漢和北宋時(shí)期古洪水事件各剖面處模擬水位誤差分別為-0.30～0.46m、-0.52～0.60m,其相對(duì)誤差分別為-0.18%～0.25%、-0.31%～0.34%。此外,分別采用1983年8月洪水、2010年7月18日洪水對(duì)東漢、北宋古洪水水面線進(jìn)行了驗(yàn)證,基于相同的地形數(shù)據(jù)和水文參數(shù),模擬得到1983年、2010年洪水水位誤差分別介于-0.37%～0.26%之間、-0.18%～0.32%之間;經(jīng)計(jì)算,模擬水位序列與實(shí)測(cè)序列的確定性系數(shù)(DC)分別為0.95、0.96。這證明基于HEC-RAS模型對(duì)于東漢和北宋時(shí)期古洪水事件水面線的模擬結(jié)果是準(zhǔn)確的,所選取的地形數(shù)據(jù)和水文參數(shù)是合理的。(3)基于HEC-RAS模型的一維非恒定流模塊,在相同的河段對(duì)東漢和北宋時(shí)期古洪水事件進(jìn)行了演進(jìn)模擬研究。在研究河段內(nèi),東漢古洪水演進(jìn)歷時(shí)約為3h,洪峰流量削減1.43%;北宋古洪水演進(jìn)歷時(shí)約1.15h,洪峰流量削減了不到1%;此外,基于相同的地形數(shù)據(jù)和水文參數(shù),采用MIKE11軟件對(duì)東漢和北宋時(shí)期古洪水事件進(jìn)行了演進(jìn)模擬研究;將模擬結(jié)果與HEC-RAS模擬結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn),東漢時(shí)期古洪水MIKE11與HEC-RAS模型水位和流量序列的確定性系數(shù)(DC)均大于0.95;北宋古洪水MIKE11與HEC-RAS模型水位和流量模擬序列的確定性系數(shù)(DC)均大于0.97;東漢和北宋時(shí)期古洪水在各個(gè)剖面處峰現(xiàn)時(shí)間誤差均小于1.21%。MIE11軟件與HEC-RAS模型模擬誤差相差不大,兩者相互驗(yàn)證。這說(shuō)明基于HEC-RAS模型對(duì)于東漢和北宋古洪水事件的演進(jìn)模擬是可靠的、合理的。(4)通過(guò)分析東漢和北宋時(shí)期古洪水事件的氣候背景可知,東漢時(shí)期氣候波動(dòng)變化,特別是東漢后期(公元180～220年),氣候異常;北宋時(shí)期是我國(guó)過(guò)去2000年氣候變化的一個(gè)轉(zhuǎn)折時(shí)期,尤其是980s,氣候發(fā)生突變,且東漢后期和北宋980s在我國(guó)2000年氣候變化中都是極端水文事件的頻發(fā)期。由此證明,古洪水事件多發(fā)生在氣候波動(dòng)和氣候異常突變期,是河流水文系統(tǒng)對(duì)于當(dāng)時(shí)氣候異常多變的瞬時(shí)響應(yīng)。(5)當(dāng)前,古洪水水文學(xué)的研究多為單剖面、單地點(diǎn)的流量計(jì)算研究,對(duì)于多個(gè)沉積剖面記錄一次古洪水的多剖面、綜合研究卻不多見(jiàn)。本文選取了漢江上游集中分布的古洪水沉積剖面,基于HEC-RAS模型的一維恒定流模塊計(jì)算了古洪水水面線,采用一維非恒定流模塊對(duì)古洪水進(jìn)行了演進(jìn)模擬研究。這對(duì)于認(rèn)識(shí)漢江上游極端洪水的演進(jìn)規(guī)律具有重要的科學(xué)價(jià)值;對(duì)于漢江上游的洪水預(yù)報(bào)和防洪減災(zāi)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【圖文】：

圖１－２邋１９００？２００１年全球１００次最嚴(yán)重自然災(zāi)害的造成的人員傷亡與流離失所人數(shù)百分比【ｎ］逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ邋ｏｆ邋ｃａｓｕａｌｔｉｅｓ邋ａｎｄ邋ｄｉｓｐｌａｃｅｄ邋ｐｅｒｓｏｎｓ邋ｃａｕｓｅｄ邋ｂｙ邋ｔｈｅ邋１００邋ｍｏｓｔ邋ｓｅｒｉｏｕｓ邋ｎａｔｕｒａｌ逡逑ｄｉｓａｓｔｅｒｓ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｗｏｒｌｄ邋ｆｒｏｍ邋１９００邋ｔｏ邋２００１逡逑２逡逑

１９５０邐１９５５邐１９６０邐１９６５邐１９７０邐１９７５邐１９８０邐１９８５邐１９９０邐１９９５邐２０００邋２００５邐２０１０邋２０１５逡逑年份逡逑圖１－４邋１９５０？２０１６年我國(guó)洪澇災(zāi)害的受災(zāi)面積與成災(zāi)面積統(tǒng)計(jì)圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋ｄａｍａｇｅ邋ａｒｅａ邋ａｎｄ邋ｉｎｕｎｄａｔｅｄ邋ａｒｅａ邋ｏｆ邋ｆｌｏｏｄ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ邋ｄｕｒｉｎｇ邋１９５０－２０１６逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV87;TV122.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2677651