Page 15 - 《水文》2023年第5期

第43卷第5期 水 文 Vol.43 No.5
2023年10月 JOURNAL OF CHINA HYDROLOGY Oct., 2023

DOI：10.19797/j.cnki.1000-0852.20220235

基于降雨径流关系的山洪动态临界雨量计算研究

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韩臻悦 ，赖瑞勋 ，王金星 ，马 利 ，汤业海 ，刘成帅 ，胡彩虹 1
（1. 郑州大学 水利科学与工程学院，河南 郑州 450000；. 黄河水利科学研究院，河南 郑州 450003；
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3. 水利部信息中心，北京 100053；. 禹州市人民政府，河南 禹州 461670）
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摘 要：为解决初始土壤含水量不确定性给山洪快速准确预警带来的难题，实现山洪临界雨量的动态计
算，以初始土壤含水量、降雨量和径流深之间的指数型关系为基础，构建考虑初始土壤含水量的降雨径
流关系，并通过试算法得临界雨量。以陕西省子洲县岔巴沟流域为典型区域，构建同历时降雨初始土壤
含水量和临界雨量间的响应关系曲线，用1980—2019年间的21场降雨数据进行验证。结果表明：临界
雨量计算准确率为85.7%，因此基于降雨径流关系的山洪动态临界雨量计算方法具有一定可行性。
关键词：山洪灾害；降雨径流关系；动态临界雨量；预警指标
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中图分类号：P338 .9 文献标识码：A 文章编号：1000-0852（2023）05-0012-06

量、初始土壤含水量等多种因素的综合动态阈值 。
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0 引言
目前国内对动态临界雨量的计算，在探究降雨的雨
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我国山洪灾害点多面广、突发性强、破坏力大，受 型 、空间异质性 对指标的影响，以及山洪灾害的分
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极端天气及人类活动的影响呈频发、多发态势 ，是威 级预警 等多方面有长足的研究和发展，但较少侧重
[1]
胁人民生命财产安全的主要灾种之一 。山洪多发于 于分析临界雨量与初始土壤含水量间的动态变化关
[2]
缺资料、少资料的山区小流域，具有急涨急落、突发性 系。为了进一步探索山洪动态临界雨量的计算方法，
强的重要特征 。因此，在山洪预警中，不仅要提高预 充分考虑初始土壤含水量的影响，计算同历时降雨初
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警效率，也要降低对水文资料的依赖性。临界雨量作 始土壤含水量和临界雨量间的响应关系。选取位于陕
为山洪预警的重要指标，其计算方法随着大量研究的 西省频受山洪灾害威胁的岔巴沟流域作为研究对象，
推进，逐渐由基于历史数据驱动的分析计算法 [4-6] ，发 通过构建结构简单、计算效率高的降雨径流关系进行
展到考虑物理机制的水文模型计算法 [7-10] ，有效提高 动态临界雨量计算，探究该计算方法的可靠性，为减少
了指标的可靠性和适用性。但水文模型的运算通常以 山洪灾害和保护人民生命财产安全提供技术支撑。
繁复的率定验证工作为前提，大大制约了在实际应用
1 研究方法
中的效率。因此构建结构简单、参数少的降雨径流关
系，是实现山洪快速预警的重要突破口。 1.1 动态临界雨量计算方法
在降雨径流关系的构建中，径流量的决定性影响 山洪动态临界雨量计算的本质是探究在初始土壤
因素除了降雨量之外还有流域的土壤含水量情况，其 含水量影响下的降雨径流关系，采用情景模拟分析方
动态变化直接影响降雨下渗、包气带蒸散发及产流等 法，根据设计暴雨得到不同历时的降雨时程分配结果，
过程。在相同情况下较饱和的土壤条件产流量更大， 通过构建考虑初始土壤含水量的降雨径流关系试算山
更容易诱发山洪 。因此临界雨量应是考虑累计降雨 洪动态临界雨量。
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收稿日期：2022-06-28 网络首发日期：2023-10-20
网络首发地址：https://kns.cnki.net/kcms2/detail/11.1814.P.20231020.1349.001.html
基金项目：国家重点研发计划项目（2019YFC1510703）；国家自然科学基金项目（51979250）；中央级科研院所基本科研业务专项（黄河山洪灾害成
灾机理与风险评估）
作者简介：韩臻悦（1997—），女，河南郑州人，硕士研究生，主要研究方向为水文学及水资源。E-mail：hanzhenyue1997@163.com
通信作者：胡彩虹（1968—），女，山西平遥人，博导教授，主要从事水文学及水资源专业方面的教学和科研工作。E-mail：hucaihong@zzu.edu.cn