本文關(guān)鍵詞：北京市清河流域極端降水及防汛預(yù)警指標研究

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【摘要】：全球范圍內(nèi)氣候變化引發(fā)的極端降水事件頻繁發(fā)生,我國城鎮(zhèn)化建設(shè)更加劇了城市流域的極端天氣和防汛壓力。流域下墊面硬化導(dǎo)致降雨徑流加大,產(chǎn)匯流進程加快,難以定量化預(yù)警,造成防汛響應(yīng)不及時,城市運行保障亟待提高。針對流域防洪管理中的科學(xué)問題,分析流域極端降水事件,研究極端降水條件下暴雨、洪水、調(diào)度、洪澇等各特征值的變化和影響,最終建立流域降雨和洪水相關(guān)聯(lián)的預(yù)警指標體系,制定響應(yīng)行動與洪澇風險相適應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案大綱。本文以位于北京市城市中心區(qū)北部的清河流域為研究對象,利用1986～2014年降雨和洪水資料,分析流域極端降水事件特性和變化趨勢,確定清河流域極端降水閾值。在定量分析流域土地利用類型、地形因子及匯水條件等基礎(chǔ)上,對城市洪澇管理模型MIKE FLOOD進行參數(shù)化和歷史洪水驗證。應(yīng)用驗證后的模型,模擬流域洪水過程,通過防汛情景分析,量化流域各防汛情景下的暴雨、洪水和洪澇風險關(guān)鍵節(jié)點的關(guān)系,確定4級防汛預(yù)警級別、指標、可能面臨的洪澇風險和應(yīng)對措施,優(yōu)化構(gòu)建清河流域防汛預(yù)警指標體系和防汛應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案。并以2016年"720"暴雨洪水進行應(yīng)用分析,檢驗預(yù)警指標和響應(yīng)預(yù)案在實際防汛管理中的應(yīng)用效果和存在問題。主要結(jié)論如下:(1)清河流域日降水量70mm即可認為發(fā)生流域極端降雨事件。極端降雨在總量、強降雨量和日數(shù)上均呈下降趨勢。汛期1日最大降雨量(Rx1d)、5日最大降雨量(Rx5d)和汛期降雨強度(SDⅡ)均在上游呈上升趨勢,下游呈下降趨勢,流域上游將比下游面臨更嚴峻的極端降水事件。SDⅡ平均值11mm/d,即平均水平上,汛期每天都會有一場中雨量級降水。清河干流行洪能力強,敞泄時,日雨量70～130mm的極端降水不會帶來洪澇災(zāi)害風險。(2)清河流域防汛預(yù)警指標體系包括雨量、水位、流量3個因子,當預(yù)報降雨或監(jiān)測實況達到降雨閾值觸發(fā)預(yù)警。預(yù)警分4級:藍色預(yù)警:流域平均雨量70mm,清河閘水位達到汛期控制水位(37.7m)。清河閘段周邊主要交通干線和低洼地區(qū)積水;黃色預(yù)警:流域平均雨量130mm,沈家墳閘流量達到限泄標準(316 m3/s)。除低洼路段有積水外,沈家墳閘段灘地過水,影響堤內(nèi)行人和游客安全;橙色預(yù)警:流域平均雨量155mm,沈家墳閘流量達到蓄滯洪區(qū)啟用標準(380 m3/s)。沈家墳蓄滯洪區(qū)蓄洪,須封閉蓄洪區(qū)域;紅色預(yù)警:流域平均雨量180mm,清河閘達到設(shè)計洪水位,清河上游發(fā)生嚴重內(nèi)澇。沈家墳閘流量達到二級限泄標準(450m3/s),可能啟用沙子營蓄滯洪區(qū)。相應(yīng)制定Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ級由低到高的4級防汛應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案大綱,針對洪澇風險和社會影響,部署行政性和技術(shù)性兩類搶險救災(zāi)。經(jīng)實測洪水分析驗證,參數(shù)化的MIKE FLOOD模型與清河降雨產(chǎn)匯流擬合較好,可用于清河流域暴雨洪水的模擬分析。本研究得到的預(yù)警指標體系和響應(yīng)預(yù)案大綱可有效避免響應(yīng)過于前置,把握預(yù)警關(guān)鍵時機,是精細化管理的重要技術(shù)支撐,為"河長制"的深化實施打下基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P426.616;TV87

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本文編號：1291307