基于山区小流域暴雨山洪水位上涨变化的水位预警方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910160560.6 (22)申请日 2019.03.04 (71)申请人 四川大学 地址 610065 四川省成都市武侯区一环路 南一段24号 (72)发明人 王协康刘兴年闫旭峰曹辉 许泽星 (74)专利代理机构 成都虹盛汇泉专利代理有限 公司 51268 代理人 周敏 (51)Int.Cl. G08B 21/10(2006.01) G01F 23/00(2006.01) (54)发明名称 基于山区小流域暴雨山洪水位上涨变化的 水位预警方法 (57)摘要 本发明提供了一。

2、种基于山区小流域暴雨山 洪水位上涨变化的水位预警方法， 步骤如下： (1) 选定需要进行暴雨山洪预警的山区小流域河段 作为目标河段， 根据易受灾对象确定目标河段的 成灾水位； (2)在目标河段上游发生暴雨时， 对目 标河段的控制断面进行洪水水位上涨率监测直 到洪水消退； (3)根据洪水水位上涨率的变化情 况判断是否需要发出准备转移预警， 在发出准备 转移预警后， 根据实时洪水水位上涨率变化情况 判断洪水是否发展到洪水水位陡涨阶段， 发现洪 水进入洪水水位陡涨阶段后， 估算洪水水位达到 成灾水位的预计时长和洪水水位达到成灾水位 的预计时刻， 在洪水水位达到成灾水位的预计时 刻之前尽早发出立即转移。

3、预警。 权利要求书1页 说明书8页 附图3页 CN 109961613 A 2019.07.02 CN 109961613 A 1.基于山区小流域暴雨山洪水位上涨变化的水位预警方法， 其特征在于包括以下步 骤： (1)选定需要进行暴雨山洪预警的山区小流域河段作为目标河段， 根据易受灾对象确 定目标河段的成灾水位； (2)在目标河段上游发生暴雨时， 选定目标河段的控制断面每间隔510min进行一次 洪水水位上涨率测量进行洪水水位上涨率监测直到洪水消退； (3)当洪水水位上涨率由1m/h转变为1m/h时， 立即发出准备转移预警； 在洪水水位上涨率由1m/h转变为1m/h之后的1030min连续进行。

4、n次洪水水位 上涨率测量， 记作 11, 12, 1n； 若 11, 12, 1n均1， 说明洪水发展到了洪水水位陡涨阶段， 根据式( )计算洪水水位 达到成灾水位的预计时长t， 根据式()计算洪水水位达到成灾水位的预计时刻T1， 在T0 (T1-t0)时间段内尽早发出立即转移预警， t0为防灾对象所在地区的最小预警时段； 若 1n1， 则按照式()估算洪水水位达到成灾水位的预计时长t， 若洪水水位达到成 灾水位的预计时长t处于(30min,60min时间区间， 则立即发出立即转移预警； 若洪水水位 达到成灾水位的预计时长t60min， 则不用发出立即转移预警， 继续监测目标河段的洪水 水位上。

5、涨率； t(Z0Z1)/ 1 ( ) T1T0+t () t(Z0Z1)/ 2 () 式( )()中， t为洪水水位达到成灾水位的预计时长， Z0为成灾水位， Z1为准备转移 水位， 准备转移水位是指洪水水位陡涨阶段的初始水位， 洪水水位陡涨阶段是指洪水水位 上涨率始终1m/h的阶段， 1为 11, 12, 1n中的最大值， T1为洪水水位达到成灾水位的预 计时刻， T0为洪水水位陡涨阶段起始时刻， 2为 11, 12, 1n中的最小值； 在继续监测目标河段的洪水水位上涨率的过程中， 若洪水水位上涨率又由1m/h转 变为1m/h， 重复步骤， 直到洪水消退。 2.根据权利要求1所述基于山区小流。

6、域暴雨山洪水位上涨变化的水位预警方法， 其特 征在于， 防灾对象所在地区的最小预警时段t0为0.51h。 3.根据权利要求1或2所述基于山区小流域暴雨山洪水位上涨变化的水位预警方法， 其 特征在于， 步骤(3)在洪水水位上涨率由1m/h转变为1m/h之后的1030min连续进行n 次洪水水位上涨率测量， n为3或4。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109961613 A 2 基于山区小流域暴雨山洪水位上涨变化的水位预警方法 技术领域 0001 本发明属于暴雨山洪灾害防灾减灾领域， 涉及基于山区小流域暴雨山洪水位上涨 变化的水位预警方法， 适用于对山区小流域的暴雨山洪进行预警。 背景技术 0。

7、002 山洪灾害是指由于降雨发生在山丘区引发的洪水灾害及由山洪诱发的泥石流、 滑 坡等对国民经济和人民生命财产造成损失的灾害。 山区小流域暴雨洪水过程具有非常显著 的陡涨陡落过程， 洪水涨落历时较短。 王协康等(1999)通过分析西南地区典型小流域176场 暴雨洪水过程， 表明洪水过程的平均涨水历时一般在几小时内发生。 Borga等(2007)指出暴 雨山洪是山区流域极为严重的自然灾害之一， 主要是局部区域短历时、 强降雨引起， 其产汇 流过程极为短暂， 约数小时内结束。 0003 我国当前暴雨山洪灾害预警体系一般以降雨量和水位作为预警指标。 雨量预警一 般通过分析成灾断面的 “水位流量降雨”。

8、 内在关系， 反推临界雨量参数。 如水位流量 反推法(叶勇等， 2008)、 降雨水位关系预警(吴承卿， 2016)、 成灾水位流量降雨关系 的雨量预警(陶珏辉， 2017)。 在实际应用中， 由于众多山区小流域缺乏有效的降雨系列资 料， 无法采用 “水位流量降雨” 反推法求解临界降雨量， 导致成灾控制断面缺乏稳定可 靠的 “水位流量雨量” 关系， 临界雨量阈值的确定存在显著的不确定性， 同时也难以实 时掌握暴雨山洪过程响应关系， 给山区小流域暴雨山洪预警带来了极大的困难。 为此， 针对 山区小流域暴雨山洪， 有必要提出准确性更高的暴雨山洪预警方法， 为山区小流域局地区 域的暴雨山洪灾害防治提。

9、供科学依据。 发明内容 0004 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供基于山区小流域暴雨山洪水位上涨 变化的水位预警方法， 以提高山区小流域暴雨山洪预警的及时性和可靠性， 为山区小流域 暴雨山洪预警提供更科学和可靠的指导。 0005 本发明提供的基于山区小流域暴雨山洪水位上涨变化的水位预警方法， 包括以下 步骤： 0006 (1)选定需要进行暴雨山洪预警的山区小流域河段作为目标河段， 根据易受灾对 象确定目标河段的成灾水位； 0007 (2)在目标河段上游发生暴雨时， 选定目标河段的控制断面每间隔510min进行 一次洪水水位上涨率测量进行洪水水位上涨率监测直到洪水消退； 0008 (3。

10、)当洪水水位上涨率由1m/h转变为1m/h时， 立即发出准备转移预警； 0009 在洪水水位上涨率由1m/h转变为1m/h之后的1030min连续进行n次洪水 水位上涨率测量， 记作 11, 12, 1n； 0010 若 11, 12, 1n均1， 说明洪水发展到了洪水水位陡涨阶段， 根据式( )计算洪水 水位达到成灾水位的预计时长t， 根据式()计算洪水水位达到成灾水位的预计时刻T1， 在 说明书 1/8 页 3 CN 109961613 A 3 T0(T1-t0)时间段内尽早发出立即转移预警， t0为防灾对象所在地区的最小预警时段； 0011 若 1n1， 则按照式()估算洪水水位达到成灾。

11、水位的预计时长t， 若洪水水位达 到成灾水位的预计时长t处于(30min,60min时间区间， 则立即发出立即转移预警； 若洪水 水位达到成灾水位的预计时长t60min， 则不用发出立即转移预警， 继续监测目标河段的 洪水水位上涨率； 0012 t(Z0Z1)/ 1 ( ) 0013 T1T0+t () 0014 t(Z0Z1)/ 2 () 0015 式( )()中， t为洪水水位达到成灾水位的预计时长， Z0为成灾水位， Z1为准备 转移水位， 准备转移水位是指洪水水位陡涨阶段的初始水位， 洪水水位陡涨阶段是指洪水 水位上涨率始终1m/h的阶段， 1为 11, 12, 1n中的最大值， T1。

12、为洪水水位达到成灾水位 的预计时刻， T0为洪水水位陡涨阶段起始时刻， 2为 11, 12, 1n中的最小值； 0016 在继续监测目标河段的洪水水位上涨率的过程中， 若洪水水位上涨率又由 1m/h转变为1m/h， 重复步骤， 直到洪水消退。 0017 上述基于山区小流域暴雨山洪水位上涨变化的水位预警方法的技术方案中， 防灾 对象所在地区的最小预警时段t0的取值根据防灾对象所在地区暴雨特性、 流域面积大小、 平均比降、 形状系数、 下垫面情况等具体因素进行确定， 一般来说， 防灾对象所在地区的最 小预警时段 t0为0.51h。山洪灾害分析评价技术要求 (全国山洪灾害防治项目组， 2014)规定。

13、了： 根据山洪从水文站演进至下游预警对象的时间不应小于30分钟。 对于本发明 涉及的山区小流域或者说山区河流而言， 由于山区相对于平原地区地形坡度更陡， 目标河 段成灾范围的群众可以用相对更短的时间转移到海拔更高的地方， 因此防灾对象所在地区 的最小预警时段t0取值 0.5h都是可以满足转移要求的， 通常， 防灾对象所在地区的最小预 警时段t0取值0.5h。 0018 上述山区小流域暴雨山洪水位上涨变化的水位预警方法的技术方案中， 洪水水位 上涨率越大， 说明洪水来势越猛， 为了避免出现预警滞后的问题， 同时获得更长的预警时 长， 在步骤(2)的洪水水位上涨率监测过程中， 若洪水水位上涨率越大。

14、， 则相邻两次洪水水 位上涨率的测量时间间隔应相应缩短。 0019 上述山区小流域暴雨山洪水位上涨变化的水位预警方法的技术方案中， 在步骤进 行洪水水位上涨率监测时， 可采用简易水尺对洪水水位进行人工监测， 也可以采用自动水 位计对洪水水位进行自动监测， 在测得洪水水位之后及时计算洪水水位上涨率， 洪水水位 上涨速率的计算方式是用相邻两次测得的洪水水位之差除以对应的相邻两次洪水水位测 量的时间间隔。 0020 上述山区小流域暴雨山洪水位上涨变化的水位预警方法的技术方案中， 步骤(3) 在洪水水位上涨率由1m/h转变为1m/h之后的1030min连续进行n次洪水水位上涨率 测量， n 优选为3或。

15、4。 0021 本发明中所述的洪水水位陡涨阶段是指洪水水位上涨率始终保持在1m/h的阶 段， 洪水水位起涨阶段是指洪水水位上涨率1m/h的阶段， 或者是以洪水水位上涨率以 1m/h为主、 期间洪水水位上涨率偶尔1m/h(通常洪水水位上涨率1m/h的持续时间不超 过30min)但很快又回落至1m/h的阶段， 洪水水位陡降阶段是指在达到洪峰水位之后洪水 说明书 2/8 页 4 CN 109961613 A 4 水位上涨率呈负增长的阶段。 0022 与现有技术相比， 本发明的技术方案产生了以下有益的技术效果： 0023 1.本发明是基于山区小流域的暴雨山洪受地形地貌及降雨过程影响， 山区小流域 暴雨。

16、山洪表现出 “起涨陡涨陡落” 三阶段的过程， 提出的基于洪水水位起涨阶段与洪水 水位陡涨阶段的转折变化的洪水位上涨率预警方法。 本发明的方法以成灾区洪水水位变化 过程为依据， 实时分析洪水水位上涨率， 结合成灾区临界水位， 即可确定发出准备转移预警 以及立即转移预警的时机， 无需降雨系列资料， 且成灾控制断面的水位资料的获取非常容 易， 预警方式也更为直观， 有利于实时掌握暴雨山洪过程响应关系。 有利于提高山区小流域 暴雨山洪预警的准确性， 为山区小流域暴雨山洪提供更科学和可靠的指导。 解决了现有小 流域临界雨量推算获得的间接预警法因存在缺乏有效的降雨系列资料、 临界雨量阈值的确 定存在显著的。

17、不确定性等实际困难而造成的容易误警和漏警的现象。 0024 2.具体的山区小流域的暴雨山洪预警实施例表明由本发明提供的方法计算出的 立即转移预警时间段可以满足 山洪灾害分析评价技术要求 (全国山洪灾害防治项目组， 2014)中关于成灾区预警对象转移时间不少于30分钟的基本要求， 也可以更长的预警时长。 附图说明 0025 图1是本发明所述基于山区小流域暴雨山洪水位上涨变化的水位预警方法的示意 图。 0026 图2是复兴河沙滩站暴雨洪水水位变化曲线。 0027 图3是官山河孤山站暴雨洪水水位变化曲线。 0028 图4是岔巴沟曹坪站暴雨洪水水位变化曲线。 0029 图5是白沙河杨柳坪站暴雨洪水水位。

18、变化曲线。 具体实施方式 0030 以下通过实施例对本发明提供的基于山区小流域暴雨山洪水位上涨变化的水位 预警方法作进一步说明。 有必要指出， 以下实施例只用于对本发明作进一步说明， 不能理解 为对本发明保护范围的限制， 所属领域技术人员根据上述发明内容， 对本发明做出一些非 本质的改进和调整进行具体实施， 仍属于发明保护的范围。 0031 实施例1 0032 本实施例中， 对过往已经发生的三场次山区小流域暴雨山洪的进行分析， 并以这 三场次山区小流域暴雨山洪作为预警对象进行模拟预警， 初步判断本发明所述方法的可行 性。 0033 1.重庆市复兴河小流域2014年 “6.3” 洪水 0034 。

19、重庆市复兴河为长江的第三级支流， 其干支流关系依次为长江-綦江-笋溪河-复 兴河， 复兴河小流域现有1个国家基本水文站沙滩站， 水文站控制流域面积193km2。 2014年6 月3 日， 受局部区域特大暴雨影响， 复兴河沙滩站6月3日8时36分的水位达最高值254.12m， 成灾水位为251.0m， 最高洪水位超成灾水位3.12m， 造成了严重的淹没灾害。 复兴河沙滩站 测得的此次暴雨洪水水位变化曲线如图2所示， 该场暴雨洪水的洪水水位起涨阶段历时约 4h、 陡涨阶段历时约2.6h， 洪水水位起涨阶段的平均洪水水位上涨率约为0.28m/h， 洪水水 说明书 3/8 页 5 CN 1099616。

20、13 A 5 位陡涨阶段的平均洪水水位上涨率约为2.54m/h， 洪水水位陡涨阶段与洪水水位起涨阶段 的水位上涨率之比为9.07。 0035 以重庆市复兴河小流域2014年 “6.3” 洪水为例， 采用本发明所述方法进行模拟预 警， 步骤如下： 0036 (1)根据目标河段易受灾对象确定复兴河目标河段的成灾水位Z0251.0m。 0037 (2)在目标河段上游发生暴雨时， 在沙滩站每间隔560min对洪水水位进行一次 测量， 结果如图2所示， 根据洪水水位结合测量时间间隔计算洪水水位上涨率， 洪水消退后 停止计算洪水水位上涨率。 0038 (3)在洪水暴发后的4h之内， 洪水水位上涨率计算结果。

21、显示洪水水位上涨率不超 过 1m/h， 平均约为0.28m/h， 洪水暴发的第4h之后的洪水水位上涨率数据显示， 洪水水位上 涨率迅速增加至1m/h以上， 此时立即发出准备转移预警， 通知目标河段区域的群众做好转 移准备。 0039 在洪水水位上涨率迅速增加至1m/h以上之后的约2.6h内的洪水水位上涨率保持 在1m/h 以上的水平， 可认为此阶段为洪水水位陡涨阶段， 洪水水位陡涨阶段的初始水位即 为准备转移水位Z1， Z1247.51m， 记录洪水水位陡涨阶段起始时刻T0。 根据式( )计算洪水 水位达到成灾水位的预计时长t， 根据式()计算洪水水位达到成灾水位的预计时刻T1， 0040 t。

22、(Z0Z1)/ 1(251.0-247.51)/2.541.37(h) ( ) 0041 T1T0+tT0+1.37h () 0042 式( )()中， t为洪水水位达到成灾水位的预计时长， Z0为成灾水位， Z1为准备 转移水位， 准备转移水位是指洪水水位陡涨阶段的初始水位， 洪水水位陡涨阶段是指洪水 水位上涨率始终1m/h的阶段， 由于是过往洪水， 缺少详细的洪水水位上涨率数据， 因此此 处 1以洪水水位陡涨阶段的平均洪水水位上涨率约为2.54m/h代替进行初略估算， T1为洪水 水位达到成灾水位的预计时刻， T0为洪水水位陡涨阶段起始时刻。 0043 根据 山洪灾害分析评价技术要求 (全。

23、国山洪灾害防治项目组， 2014)规定的： 根 据山洪从水文站演进至下游预警对象的时间不应小于30分钟， 确定防灾对象所在地区的最 小预警时段t0取值为0.5h， 则T1-0.5hT0+1.37h-0.5hT0+0.87h。 也就是需要在T0(T1- t0)， 即在 T0(T0+0.87h)时间段尽早发出立即转移预警。 将发出立即转移预警的时间段与 洪水达到成灾水位的实际时刻相比较， 结果详见表1。 0044 2.汉江支流官山河2012年 “8.5” 洪水 0045 官山河为汉江支流， 下游出口设有水文站孤山站， 控制流域面积322km2。 2012年8 月5 日， 受强暴雨洪水影响， 官山河。

24、孤山水位陡涨近8m， 官亭村滩地水深约2.5米， 良田全部 淹没， 官亭村成灾水位约为33.5m， 洪峰水位达35.76m。 官山河孤山站测得的此次暴雨洪水 水位变化曲线如图3所示， 该场暴雨洪水的洪水水位起涨阶段历时约3h、 洪水水位陡涨阶段 历时约1h， 洪水水位起涨阶段的平均洪水水位上涨率约为0.66m/h， 洪水水位陡涨阶段的平 均洪水水位上涨率约为5.46m/h， 洪水水位陡涨阶段与洪水水位起涨阶段的水位上涨率之 比为 8.29。 0046 以汉江支流官山河2012年 “8.5” 洪水为例， 采用本发明所述方法进行模拟预警， 步 骤如下： 0047 (1)根据目标河段易受灾对象确定官。

25、山河目标河段的成灾水位Z033.5m。 说明书 4/8 页 6 CN 109961613 A 6 0048 (2)在目标河段上游发生暴雨时， 在孤山站每间隔560min对洪水水位进行一次 测量， 结果如图3所示， 根据洪水水位结合测量时间间隔计算洪水水位上涨率， 洪水消退后 停止计算洪水水位上涨率。 0049 (3)在洪水暴发后的3h之内， 洪水水位上涨率计算结果显示洪水水位上涨率不超 过1m/h， 平均约为0.66m/h， 洪水暴发的第3h之后的洪水水位上涨率数据显示， 洪水水位上 涨率迅速增加至1m/h以上， 此时立即发出准备转移预警， 通知目标河段区域的群众做好转 移准备。 0050 在。

26、洪水水位上涨率迅速增加至1m/h以上之后的约1h内的洪水水位上涨率保持在 1m/h 以上的水平， 可认为此阶段为洪水水位陡涨阶段， 洪水水位陡涨阶段的初始水位即为 准备转移水位Z1， Z130.30m， 记录洪水水位陡涨阶段起始时刻T0。 根据式( )计算洪水水位 达到成灾水位的预计时长t， 根据式()计算洪水水位达到成灾水位的预计时刻T1， 0051 t(Z0Z1)/ 1(33.5-30.30)/5.460.59(h) ( ) 0052 T1T0+tT0+0.59h () 0053 式( )()中， t为洪水水位达到成灾水位的预计时长， Z0为成灾水位， Z1为准备 转移水位， 准备转移水位。

27、是指洪水水位陡涨阶段的初始水位， 洪水水位陡涨阶段是指洪水 水位上涨率始终1m/h的阶段， 由于是过往洪水， 缺少详细的洪水水位上涨率数据， 因此此 处 1以洪水水位陡涨阶段的平均洪水水位上涨率约为5.46m/h代替进行初略估算， T1为洪水 水位达到成灾水位的预计时刻， T0为洪水水位陡涨阶段起始时刻。 0054 同前， 确定防灾对象所在地区的最小预警时段t0取值为0.5h， 则 T1-0.5hT0+ 0.59h-0.5hT0+0.09h。 也就是需要在T0(T1-t0)， 即在T0(T0+0.09h)时间段尽早发出立 即转移预警。 将发出立即转移预警的时间段与洪水达到成灾水位的实际时刻相比。

28、较， 结果 详见表1。 0055 3.大理河支流岔巴沟小流域1989年 “7.22” 洪水 0056 岔巴沟小流域位于陕西省子洲县， 是大理河流域的一级支流， 流域出口设有国家 级水文站曹坪站， 控制流域面积187km2。 岔巴河流域属于干燥少雨的大陆性气候， 四季分 明， 暴雨洪水发生频次少， 河滩地农田多， 曹坪站临近区域成灾水位约为814.0m。 1989年7月 22日岔巴沟发生特大暴雨， 该区域成灾水位约为814.0m， 洪峰水位达815.24m， 引发了严重 的山洪灾害， 岔巴沟曹坪站测得的此次暴雨洪水水位变化曲线如图4所示， 该场暴雨洪水的 洪水水位起涨阶段历时约4h、 洪水水位陡。

29、涨阶段历时约2h， 洪水水位起涨阶段的平均洪水 水位上涨率约为0.13m/h， 洪水水位陡涨阶段的平均洪水水位上涨率约为1.05m/h， 洪水水 位陡涨阶段与洪水水位起涨阶段的水位上涨率之比为8.07。 0057 以大理河支流岔巴沟小流域1989年 “7.22” 洪水为例， 采用本发明所述方法进行模 拟预警， 步骤如下： 0058 (1)根据目标河段易受灾对象确定岔巴沟目标河段的成灾水位Z0814.0m。 0059 (2)在目标河段上游发生暴雨时， 在曹坪站每间隔10120min对洪水水位进行一 次测量， 结果如图4所示， 根据洪水水位结合测量时间间隔计算洪水水位上涨率， 洪水消退 后停止计算。

30、洪水水位上涨率。 0060 (3)在洪水暴发后的4h之内， 洪水水位上涨率计算结果显示洪水水位上涨率不超 过 1m/h， 平均约为0.13m/h， 洪水暴发的第4h之后的洪水水位上涨率数据显示， 洪水水位上 说明书 5/8 页 7 CN 109961613 A 7 涨率迅速增加至1m/h以上， 此时立即发出准备转移预警， 通知目标河段区域的群众做好转 移准备。 0061 在洪水水位上涨率迅速增加至1m/h以上之后的约2h内的洪水水位上涨率保持在 1m/h 以上的水平， 可认为此阶段为洪水水位陡涨阶段， 洪水水位陡涨阶段的初始水位即为 准备转移水位Z1， Z1813.0m， 记录洪水水位陡涨阶段。

31、起始时刻T0。 根据式( )计算洪水水位 达到成灾水位的预计时长t， 根据式()计算洪水水位达到成灾水位的预计时刻T1， 0062 t(Z0Z1)/ 1(814.0-813.0)/1.050.95(h) ( ) 0063 T1T0+tT0+0.95h () 0064 式( )()中， t为洪水水位达到成灾水位的预计时长， Z0为成灾水位， Z1为准备 转移水位， 准备转移水位是指洪水水位陡涨阶段的初始水位， 洪水水位陡涨阶段是指洪水 水位上涨率始终1m/h的阶段， 由于是过往洪水， 缺少详细的洪水水位上涨率数据， 因此此 处 1以洪水水位陡涨阶段的平均洪水水位上涨率约为1.05m/h代替进行初。

32、略估算， T1为洪水 水位达到成灾水位的预计时刻， T0为洪水水位陡涨阶段起始时刻。 0065 同前， 确定防灾对象所在地区的最小预警时段t0取值为0.5h， 则 T1-0.5hT0+ 0.95h-0.5hT0+0.45h。 也就是需要在T0(T1-t0)， 即在T0(T0+0.45h)时间段尽早发出立 即转移预警。 将发出立即转移预警的时间段与洪水达到成灾水位的实际时刻相比较， 结果 详见表1。 0066 表1 0067 0068 0069 结合实施例1对过往已经发生的不同场次的山区小流域暴雨山洪的分析可知， 山 区小流域的暴雨山洪受地形地貌及降雨过程影响， 常具有显著的陡涨陡落过程， 暴雨。

33、山洪 的洪水水位一般可分为洪水水位起涨阶段、 洪水水位陡涨阶段以及洪水水位陡降阶段这三 个主要阶段。 其中， 洪水水位起涨阶段与洪水水位陡涨阶段的转折位置具有较好的预警作 用， 也就是通过实时分析洪水水位上涨率， 出现暴雨山洪水位上涨率1m/h且洪水水位上 涨率持续保持在该水平的信号时， 可作为暴雨山洪预警的依据。 结合实施例1对三场实际山 区小流域暴雨山洪的模拟预警可知， 采用本发明所述方法对山区小流域暴雨山洪进行预警 说明书 6/8 页 8 CN 109961613 A 8 是可行的， 可以在洪水达到成灾水位的实际时刻之前至少0.61h发出立即转移预警， 并且具 有较长的实际预警有效时长。。

34、 0070 实施例2 0071 在实施例1证实了采用本发明的方法对山区小流域暴雨山洪进行预警是具有可行 性的基础上， 本实施例以岷江支流白沙河的某次暴雨山洪为例， 采用本发明提供的方法进 行实际的暴雨山洪预警。 0072 白沙河为岷江支流， 白沙河流域面积364km2， 出口设有杨柳坪水文站。 2008年汶川 地震后， 该小流域频发暴雨山洪灾害。 下面以白沙河上游某次暴雨引发的山洪为例， 采用本 发明的方法进行暴雨山洪预警， 该次暴雨引发的山洪的洪峰水位达到了756.8m。 具体步骤 如下： 0073 (1)根据易受灾对象确定白沙河目标河段的成灾水位Z0756.0m。 0074 (2)在目标河。

35、段上游发生暴雨时， 在沙滩站进行洪水水位上涨率监测直到洪水消 退， 具体是采用简易水尺每间隔510min对洪水水位进行一次人工测量， 并根据洪水水位 和两次洪水水位测量的间隔时间计算洪水水位上涨率。 0075 (3)步骤(2)的洪水水位上涨率监测过程显示， 从洪水暴发起至洪水暴发的约第 9.3h， 以510min不等的间隔时间共进行了大概60次洪水水位测量并计算了洪水水位上涨 率， 结果发现这期间的洪水水位上涨率虽然有增加、 持平和减小的波动， 但始终都保持在 1m/s的水平， 洪水暴发后的第0约1.4h， 洪水水位持续增加， 但洪水暴发后的约1.4h约 3h， 洪水水位基本保持不变， 洪水暴。

36、发后的第约3h约3.7h， 洪水水位又出现了短暂增加， 但随后有出现了略微下降， 之后基本保持不变， 从洪水暴发后的第6h约7.5h， 洪水水位再 次出现了增加， 但在此后的一段时间再次出现了降低和基本持平， 总体来讲该时间段内洪 水水位出现了波动式的增加。 在洪水暴发后的9.3h之内， 洪水水位上涨率计算结果显示洪 水水位上涨率不超过1m/h， 平均约为0.22m/h。 0076 在洪水暴发后的约第9.3h开始， 洪水水位显著增加， 洪水水位上涨率达到了1m/h 以上， 此时立即发出准备转移预警， 通知目标河段区域的群众做好转移准备。 同时需特别注 意洪水水位上涨率的监测， 采用尽量短的时间。

37、间隔进行洪水水位上涨率监测。 0077 在发现洪水水位上涨率达到了1m/h以上开始， 每隔5min进行一次洪水水位监测并 计算洪水水位上涨率， 将三次洪水水位上涨率分别记作 11, 12, 13， 结果发现 11, 12, 13均 在1m/h 以上， 也就是连续3次洪水水位上涨率都保持在超过1m/h的水平， 这3次连续洪水水 位上涨率测量数据中， 最大的洪水水位上涨率数据 132.36m/s， 说明从洪水暴发的约第 9.3h开始以已经进入了洪水水位陡涨阶段。 洪水水位陡涨阶段的初始水位即为准备转移水 位Z1， Z1754.21m， 记录洪水水位陡涨阶段起始时刻T0。 0078 根据式( )计算。

38、洪水水位达到成灾水位的预计时长t， 根据式()计算洪水水位达 到成灾水位的预计时刻T1， 0079 t(Z0Z1)/ 1(756-754.21)/2.360.76(h) ( ) 0080 T1T0+tT0+0.76h () 0081 式( )()中， t为洪水水位达到成灾水位的预计时长， Z0为成灾水位， Z1为准备 转移水位， 准备转移水位是指洪水水位陡涨阶段的初始水位， 1为 11, 12, 13中的最大值， 也就是 1 132.36m/s， T1为洪水水位达到成灾水位的预计时刻， T0为洪水水位陡涨阶段 说明书 7/8 页 9 CN 109961613 A 9 起始时刻。 0082 根据。

39、 山洪灾害分析评价技术要求 (全国山洪灾害防治项目组， 2014)规定的： 根 据山洪从水文站演进至下游预警对象的时间不应小于30分钟， 确定防灾对象所在地区的最 小预警时段t0取值为0.5h， 上述计算结果， 可知T1-0.5hT0+0.76h-0.5hT0+0.26h。 也就 是需要在T0 (T1-t0)， 即在T0(T0+0.26h)时间段尽早发出立即转移预警， 实际发出预警 的时间是洪水爆发后的约9.5h， 在发出立即转移预警后， 目标河段区域的群众在约0.4h内 即完成了转移， 也就是在洪水爆发后的约9.9h即完成了转移。 0083 而洪水水位上涨率监测数据和洪水水位监测数据显示， 。

40、从洪水暴发后的约第9.3h 开始至洪水暴发后的约第10.4h， 洪水水位上涨率一直保持在1m/h以上的水平， 在洪水暴发 后的约10.2h， 洪水水位达到了成灾水位756m， 在洪水爆发后的约10.4h， 洪水成为达到了洪 峰水位 756.8m。 图5是白沙河杨柳坪站暴雨洪水水位变化曲线， 由于数据量较多， 图5仅显 示了部分重要的典型洪水水位数据。 0084 本实施例中， 在实际洪水水位达到成灾水位前的0.7h， 即发出了立即转移预警， 在 实际洪水水位达到成灾水位前的0.3h， 目标河段区域的群众已经完成了转移， 本次暴雨山 洪未造成群众生命危险， 同时也减小了必要的财产损失。 说明书 8/8 页 10 CN 109961613 A 10 图1 图2 说明书附图 1/3 页 11 CN 109961613 A 11 图3 图4 说明书附图 2/3 页 12 CN 109961613 A 12 图5 说明书附图 3/3 页 13 CN 109961613 A 13 。