林志強(qiáng)， 尼瑪吉， 黃志誠(chéng)

(1.西藏自治區(qū)氣候中心, 西藏 拉薩 850000; 2.西藏自治區(qū)氣象局信息網(wǎng)絡(luò)中心, 西藏 拉薩 850000)

西藏東南部山洪災(zāi)害過(guò)程水文動(dòng)力模擬和臨界雨量

林志強(qiáng)1， 尼瑪吉1， 黃志誠(chéng)2

(1.西藏自治區(qū)氣候中心, 西藏 拉薩 850000; 2.西藏自治區(qū)氣象局信息網(wǎng)絡(luò)中心, 西藏 拉薩 850000)

[目的] 研究西藏山洪致災(zāi)臨界雨量確定方法，為西藏地區(qū)水文氣象預(yù)警提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，以服務(wù)于高原山洪災(zāi)害防御工作。[方法] 采用水文動(dòng)力模式Floodarea模型對(duì)西藏東南部的一次山洪過(guò)程進(jìn)行模擬研究，并利用氣象資料逐時(shí)降水量進(jìn)行了淹沒(méi)高度計(jì)算，得到了山洪致災(zāi)臨界雨量。通過(guò)實(shí)地考察獲取西藏自治區(qū)林芝市巴宜區(qū)2015年8月一次山洪災(zāi)害的基本參數(shù)資料，與模型模擬研究結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析和模型驗(yàn)證。[結(jié)果] (1) Floodarea對(duì)暴雨誘發(fā)山洪過(guò)程的模擬結(jié)果較好，結(jié)合多源降水?dāng)?shù)據(jù)能更準(zhǔn)確地模擬西藏山區(qū)山洪暴發(fā)的過(guò)程； (2) 通過(guò)調(diào)整雨量情景設(shè)定可推算山洪不同淹沒(méi)水深的臨界雨量，得到較為準(zhǔn)確的洪水淹沒(méi)范圍和降雨量—淹沒(méi)深度關(guān)系； (3) 應(yīng)用降雨量—淹沒(méi)深度關(guān)系計(jì)算得到巴宜區(qū)永久河山洪溝的4個(gè)淹沒(méi)深度災(zāi)害山洪等級(jí)(0.1，0.6，1.2，1.8 m)的6 h累計(jì)臨界雨量分別為33，55.7，75.4，91.9 mm。[結(jié)論] 研究結(jié)果表明Floodarea軟件適用于西藏高原水文觀測(cè)資料匱乏的復(fù)雜地形山區(qū)，能較準(zhǔn)確地重現(xiàn)山洪災(zāi)害過(guò)程和確定山洪臨界雨量，可為復(fù)雜地形山區(qū)山洪防治和預(yù)警提供參考。

Floodarea模型; 西藏林芝; 山洪; 臨界雨量

文獻(xiàn)參數(shù)： 林志強(qiáng), 尼瑪吉, 黃志誠(chéng).西藏東南部山洪災(zāi)害過(guò)程水文動(dòng)力模擬和臨界雨量[J].水土保持通報(bào)，2017,37(1)：183-187.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.033； Lin Zhiqiang, Nimaji, Huang Zhicheng, et al. Hydrological dynamics simulation and critical rainfall for flash flood in Southeastern Tibet[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(1)：183-187.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.033

山洪是發(fā)生在山區(qū)溝谷或河道地形的突發(fā)性洪水，多為短歷時(shí)強(qiáng)降雨造成，具有持續(xù)時(shí)間短、能量集中、破壞性大，難以預(yù)防等特點(diǎn)，山洪及其誘發(fā)的泥石流和滑坡等次生災(zāi)害常造成人員傷亡，沖毀房屋、田地、道路橋梁，甚至能導(dǎo)致水壩潰決，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重大威脅[1-3]。西藏地區(qū)地處中國(guó)西南邊陲，是青藏高原的主體，向有“亞洲水塔”之美稱，中國(guó)的主要大河長(zhǎng)江、黃河、怒江、金沙江都起源于西藏，雅魯藏布江、獅泉河、象泉河、瀾滄江等河流還流向南亞、東南亞國(guó)家，這些河流和淡水資源是下游地區(qū)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的生命線，為數(shù)以億計(jì)的下游人民提供生存和發(fā)展所需的核心資源[4]，由于西藏地區(qū)地形復(fù)雜、地層巖性多變、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁，地形陡峻、切割破碎，生態(tài)環(huán)境脆弱，山洪災(zāi)害是影響西藏經(jīng)濟(jì)發(fā)展、基礎(chǔ)工程建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一[5]。在氣候變暖的背景下，西藏地區(qū)極端降水事件發(fā)生頻繁[6]，加之冰川退化，山洪災(zāi)害的發(fā)生越來(lái)越頻繁，影響越來(lái)越嚴(yán)重。如何減輕山洪災(zāi)害的影響，保障西藏生態(tài)安全屏障建設(shè)是西藏氣象工作者責(zé)無(wú)旁貸的重任。

致災(zāi)臨界雨量閾值是山洪預(yù)報(bào)預(yù)警的關(guān)鍵指標(biāo)之一[7]：當(dāng)小流域范圍內(nèi)的降雨量達(dá)到或超過(guò)一定量級(jí)，形成的山洪流量超出河道的安全泄洪能力，該雨量即為致災(zāi)臨界面雨量。結(jié)合準(zhǔn)確的區(qū)域定量雨量預(yù)報(bào)和致災(zāi)臨界面雨量，氣象部門(mén)即可向社會(huì)和決策部門(mén)提供較為準(zhǔn)確的山洪預(yù)警服務(wù)?；诰?xì)DEM數(shù)據(jù)的洪水動(dòng)態(tài)水文模擬[8-10]可以較為準(zhǔn)確地分析山洪的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程，模擬不同雨量量級(jí)的淹沒(méi)范圍和水深，是一種成熟的致災(zāi)臨界雨量研究方案，已在中國(guó)不同區(qū)域得到了應(yīng)用：張明達(dá)等[11]利用Floodarea模型分析了云南宣威2012年“7·12”山洪災(zāi)害淹沒(méi)高度，并得到不同等級(jí)山洪災(zāi)害臨界面雨量；姬興杰等[12]模擬了豫西山區(qū)無(wú)水文資料的暴雨誘發(fā)山洪過(guò)程，通過(guò)雨量情景設(shè)定方法確定了洛河上游地區(qū)4種雨量分配方式下的致災(zāi)臨界雨量；張磊等[13]針對(duì)缺乏水文資料但有歷史洪水淹沒(méi)記錄的山區(qū)小流域進(jìn)行山洪風(fēng)險(xiǎn)雨量計(jì)算，實(shí)現(xiàn)山洪災(zāi)害精細(xì)化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；謝五三等[14]利用Floodarea模型模擬了安徽大通河流域的暴雨淹沒(méi)情景，模擬值和實(shí)際的淹沒(méi)過(guò)程較為吻合；姜智懷等[15]分析了江西省曹水流域降水導(dǎo)致山洪過(guò)程的推進(jìn)路線、淹沒(méi)范圍和淹沒(méi)水深，表明Floodarea模型嵌入河道柵格方法可用于推算曹水流域致災(zāi)臨界雨量；文明章等[16]利用Floodarea再現(xiàn)了福建上清溪流域無(wú)水文資料山區(qū)的山洪過(guò)程，通過(guò)模擬結(jié)果水深和雨量相關(guān)關(guān)系推算流域受災(zāi)隱患點(diǎn)不同等級(jí)淹沒(méi)水深的臨界雨量；葉麗梅等[17]依據(jù)蓄滿產(chǎn)流平衡原理和暴雨洪澇淹沒(méi)模型對(duì)通城縣一次強(qiáng)降水造成的洪澇淹沒(méi)水深和范圍進(jìn)行了模擬。最近，劉義花等[18]對(duì)青海省羊智溝的洪水動(dòng)態(tài)模擬表明Floodarea能適用于青藏高原這樣的復(fù)雜地形地區(qū)的山洪模擬，尤其是Floodarea模型可以適用于無(wú)水文觀測(cè)資料地區(qū)山洪分析，這尤其適用于地廣人稀、觀測(cè)資料匱乏的西藏地區(qū)，本文擬采用該模型通過(guò)對(duì)西藏東南部山洪災(zāi)害過(guò)程分析，探討西藏地區(qū)山洪致災(zāi)臨界雨量研究，為水文氣象預(yù)警提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，為防御山洪災(zāi)害提供參考。

1 災(zāi)害過(guò)程概況

本研究選取的山洪溝位于西藏自治區(qū)林芝市巴宜區(qū)，山洪發(fā)生災(zāi)害點(diǎn)位于94°21′38.69″E，緯度：29°36′07.61″N，海拔高度2 984 m。林芝地處西藏東南部，南接喜馬拉雅山脈，北靠念青唐古拉山脈，東連橫斷山脈，位于雅魯藏布江下游地區(qū)，主要有帕隆藏布和尼洋河，高山峽谷相間，多陡峻峽谷，侵蝕強(qiáng)烈，是地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)區(qū)[19]。林芝屬于高山溫濕季風(fēng)氣候，印度洋暖濕氣流在夏季西南季風(fēng)驅(qū)動(dòng)下沿雅魯藏布江河谷北上[20]，形成較為豐沛的降水，植被生長(zhǎng)茂盛，有“雪域江南”之譽(yù)，也是廣受游客喜愛(ài)的旅游目的地。林芝山洪災(zāi)害多由強(qiáng)降水引發(fā)，多發(fā)于5—9月的汛期，山高坡陡，山洪匯流快、成災(zāi)迅猛。由于林芝地處川藏交界，是入藏出藏重要交通干道，山洪及其次生地質(zhì)災(zāi)害往往造成交通中斷，甚至是嚴(yán)重的交通事故，是旅游事業(yè)發(fā)展的重大威脅。

2015年8月17—19日，在西太副高、孟加拉暖濕氣流輸送和西風(fēng)槽東移的綜合影響下，西藏中東部地區(qū)大部持續(xù)強(qiáng)降水，其中林芝市多地有大到暴雨過(guò)程，其中林芝、波密和米林3個(gè)氣象站的日降水量打破了有氣象站記錄以來(lái)的日降水量極值，此次過(guò)程按照林志強(qiáng)等[6]的環(huán)流分型，屬于典型的西太副高西伸型。強(qiáng)降水造成318國(guó)道一鋼便橋被山洪沖毀，致交通中斷達(dá)20余天；山洪引發(fā)泥石流災(zāi)害，導(dǎo)致地處永久河邊永久村的部分道路、橋梁、交通工具和房屋、店鋪等不同程度損毀，所幸未造成人員傷亡。此次山洪及其次生災(zāi)害過(guò)程共造成直接經(jīng)濟(jì)損失900多萬(wàn)元，間接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2 000多萬(wàn)元。與其他山洪災(zāi)害相比，由于災(zāi)害發(fā)生地點(diǎn)距聚居區(qū)較近，有道路施工人員見(jiàn)證過(guò)程，為西藏東南部山區(qū)的山洪災(zāi)害分析提供了寶貴的資料。

2 資料和方法

2.1 災(zāi)害調(diào)查

由于研究區(qū)域地形起伏較大，不同的研究地點(diǎn)將導(dǎo)致淹沒(méi)深度變化，因此本文將以垮塌鋼便橋和永久河附近為致災(zāi)臨界雨量的淹沒(méi)深度參考區(qū)，由于河道無(wú)防護(hù)堤，淹沒(méi)水深為基于河道測(cè)量的水深。由于山洪暴發(fā)過(guò)程時(shí)間短，災(zāi)害強(qiáng)，親歷者并不是專業(yè)氣象、水文工作人員，因此很多信息并不完整，以山洪災(zāi)害發(fā)生時(shí)受洪水淹沒(méi)的橋體設(shè)施和附近的樹(shù)木、施工簡(jiǎn)易設(shè)施等淹沒(méi)痕跡進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)地災(zāi)害調(diào)查，準(zhǔn)確記錄淹沒(méi)點(diǎn)的位置，包括經(jīng)度、緯度、海拔高度、最大淹沒(méi)深度等信息。

附近村民和搶險(xiǎn)施工人員和資料查詢，并通過(guò)多方信息相互映證，得到盡可能準(zhǔn)確的淹沒(méi)過(guò)程信息，由于無(wú)法確定淹沒(méi)水深隨時(shí)間的變化，因此采取多點(diǎn)測(cè)量災(zāi)害過(guò)程中淹沒(méi)跡線獲取最大淹沒(méi)深度的方法，與模擬時(shí)段得到的最大淹沒(méi)深度進(jìn)行對(duì)比(表1)。

表1 山洪淹沒(méi)深度調(diào)查信息

2.2 氣象和地理信息數(shù)據(jù)

本文采用的降水?dāng)?shù)據(jù)為西藏自治區(qū)氣象局信息網(wǎng)絡(luò)中心提供的自動(dòng)氣象站逐小時(shí)降水觀測(cè)數(shù)據(jù)，為彌補(bǔ)氣象觀測(cè)站不足，采用CMORPH(CPC MORPHing technique)多衛(wèi)星觀測(cè)融合降水?dāng)?shù)據(jù)作為降水觀測(cè)的補(bǔ)充，以往的研究表明[10]，結(jié)合CMORPH數(shù)據(jù)和站點(diǎn)觀測(cè)能更準(zhǔn)確地反映降水的強(qiáng)度和分布情況。

地形數(shù)據(jù)采用ASTER GDEM V2全球數(shù)字高程數(shù)據(jù)，空間分辨率達(dá)30 m，由日本METI和美國(guó)NASA聯(lián)合研制，于2015年1月6日免費(fèi)面向公眾分發(fā)，數(shù)據(jù)由地理空間數(shù)據(jù)云(www.gscloud.cn)提供下載；土地利用數(shù)據(jù)采用歐洲空間局(ESA，http:∥due.esrin.esa.int/page_globcover.php)2009年全球陸地覆蓋數(shù)據(jù)集，分辨率為300 m，在ArcGIS平臺(tái)上通過(guò)最鄰近法插值到與DEM相一致的30 m。按照張洪江等[21]的試驗(yàn)結(jié)果，由土地利用類型得到流域Manning水力糙度系數(shù)。

2.3 Floodarea模型

Floodarea是德國(guó)Geomer公司開(kāi)發(fā)的水文動(dòng)力學(xué)洪水淹沒(méi)模型，內(nèi)嵌于ArcGIS平臺(tái)，被廣泛應(yīng)用于洪水演進(jìn)模擬、洪水動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等，國(guó)內(nèi)的應(yīng)用表明了其在不同地區(qū)山洪淹沒(méi)模擬的適用性[11-18]。Floodarea洪水過(guò)程同時(shí)考慮柵格周圍八個(gè)單元，水流量由Manning-Stricker公式計(jì)算，坡度由單元最低水位和最高高程差異決定，對(duì)每個(gè)單元都進(jìn)行計(jì)算[22]，相鄰單元的水流寬度被認(rèn)為是相等的；位于對(duì)角線的單元，以不同的長(zhǎng)度算法來(lái)計(jì)算；水流方向柵格間坡度決定。Floodarea每個(gè)時(shí)相運(yùn)行過(guò)程的相應(yīng)淹沒(méi)范圍和水深都以柵格形式存儲(chǔ)，直觀地呈現(xiàn)洪水演進(jìn)動(dòng)態(tài)過(guò)程。

3 結(jié)果分析

3.1 山洪災(zāi)害淹沒(méi)過(guò)程模擬

圖1給出了Floodarea模擬的2015年8月19日08時(shí)至20日08時(shí)(北京時(shí)，下同)暴雨過(guò)程鋼便橋附近的淹沒(méi)過(guò)程，同時(shí)給出了距山洪暴發(fā)區(qū)域最近的林芝自動(dòng)氣象站的逐小時(shí)降水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。降水過(guò)程具有顯著的日變化特征[23]，早晨降水較弱；隨著地面增暖加強(qiáng)，地面加熱形成對(duì)流，午后14時(shí)降水強(qiáng)度開(kāi)始增大，到18時(shí)降水強(qiáng)度最大，達(dá)到10.1 mm/h；較強(qiáng)降水持續(xù)到夜間20時(shí)，隨后開(kāi)始減弱；凌晨04時(shí)又開(kāi)始形成較弱的降水。鋼便橋的高度約為2 m左右，根據(jù)調(diào)查鋼便橋約在19時(shí)40分垮塌，此時(shí)模擬深度達(dá)2.5 m左右，沒(méi)過(guò)鋼便橋約0.5 m，較降水峰值滯后2 h左右。模擬的淹沒(méi)水深較降水強(qiáng)度有所滯后，在20日0時(shí)達(dá)到最大，接近3 m，這較降水峰值滯后達(dá)5 h左右，較強(qiáng)降水時(shí)段滯后約4 h，這可能與流域集水過(guò)程有關(guān)，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步檢查降水區(qū)域分布情況，發(fā)現(xiàn)在流域上游地區(qū)的自動(dòng)站監(jiān)測(cè)得到在20—23時(shí)上游有較強(qiáng)的降水，這綜合形成了淹沒(méi)深度的峰值；隨著降水的減弱，淹沒(méi)深度逐漸減小，到20日04時(shí)的降水后淹沒(méi)深度稍有回升。從山洪淹沒(méi)過(guò)程的模擬來(lái)看，F(xiàn)loodarea很好地反映了降水強(qiáng)度和分布的影響，與災(zāi)情調(diào)查的結(jié)果吻合較好。

圖1 林芝巴宜流域永久河鋼便橋逐時(shí)淹沒(méi)水深模擬結(jié)果

3.2 災(zāi)害調(diào)查與模擬對(duì)比

對(duì)山洪暴發(fā)區(qū)最大淹沒(méi)水深的調(diào)查結(jié)果與Floodarea模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，圖2給出所有調(diào)查點(diǎn)的對(duì)比結(jié)果。模擬結(jié)果與實(shí)地調(diào)查得到的最大水深誤差在-0.2～2.9 m之間，其中5個(gè)調(diào)查點(diǎn)的模擬結(jié)果誤差小于0.2 m，8個(gè)調(diào)查點(diǎn)模擬結(jié)果誤差小于0.5 m；2個(gè)調(diào)查點(diǎn)的誤差大于1 m；大部分的模擬結(jié)果的淹沒(méi)深度大于調(diào)查結(jié)果，河床上的模擬結(jié)果較差，偏高幅度最大。

總體而言，F(xiàn)loodarea的模擬結(jié)果效果較好地反映了此次山洪過(guò)程的影響，淹沒(méi)范圍與實(shí)際發(fā)生山洪災(zāi)害分布基本一致，準(zhǔn)確地反映了地勢(shì)低地區(qū)的永久村、橋梁公路與其相鄰的渥羅幫嘎村的淹沒(méi)差異情況，表明在精細(xì)的地理信息基礎(chǔ)上，F(xiàn)loodarea可以較準(zhǔn)確地反映洪水在地勢(shì)低洼區(qū)積水匯集和水流演進(jìn)的過(guò)程。

3.3 降雨量—淹沒(méi)深度關(guān)系和臨界雨量

綜合考慮流域山洪災(zāi)害影響的區(qū)域和模擬結(jié)果，地形、海拔高度、與河溝的距離遠(yuǎn)近，居民聚居點(diǎn)、公路、橋梁等設(shè)施和社會(huì)影響等因素，選取鋼便橋、柏油公路和永河村3個(gè)地點(diǎn)為預(yù)警(山洪隱患)點(diǎn)，通過(guò)逐步增加面雨量的方式動(dòng)態(tài)調(diào)整降水情景，分別模擬不同面雨量下的淹沒(méi)深度和淹沒(méi)水深；當(dāng)隱患點(diǎn)的淹沒(méi)水深達(dá)到山洪災(zāi)害等級(jí)時(shí)，即可得出預(yù)警點(diǎn)的山洪致災(zāi)臨界雨量。

圖2 山洪災(zāi)害調(diào)查點(diǎn)淹沒(méi)水深模擬與觀測(cè)對(duì)比

根據(jù)西藏東南部地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水的特征，以6 h為模擬時(shí)間長(zhǎng)度，模擬降水時(shí)間步長(zhǎng)為1 h，按照6 h累積雨量10～100 mm的降水強(qiáng)度分別進(jìn)行模擬，以5 mm的增量逐漸調(diào)整降水強(qiáng)度，得到不同設(shè)定雨量強(qiáng)度下的淹沒(méi)模擬結(jié)果，并提取預(yù)警點(diǎn)的最大淹沒(méi)水深。圖3給出得到的3個(gè)預(yù)警點(diǎn)的淹沒(méi)水深和降雨量的關(guān)系，淹沒(méi)水深隨降雨量增加而增大，但兩者并不成線性關(guān)系，淹沒(méi)深度在降雨量較小時(shí)一直保持較低的淹沒(méi)深度，當(dāng)6 h降雨量達(dá)到40～55 mm以上時(shí)，淹沒(méi)深度隨降雨量增加開(kāi)始呈現(xiàn)線性增加趨勢(shì)；淹沒(méi)深度與降雨量的這種關(guān)系與日常業(yè)務(wù)中對(duì)山洪的認(rèn)識(shí)是一致的，與山洪暴發(fā)的集水過(guò)程、地形和上游地面產(chǎn)流過(guò)程有關(guān)，這種降雨量—淹沒(méi)深度關(guān)系的非線性特征也是山洪多由短時(shí)強(qiáng)降水造成的原因。

圖3 林芝巴宜區(qū)永久河流域降雨量—淹沒(méi)深度關(guān)系

根據(jù)預(yù)警點(diǎn)得到的降雨量—淹沒(méi)水深關(guān)系，當(dāng)預(yù)警點(diǎn)的淹沒(méi)水深分別達(dá)到0.1，0.6，1.2和1.8 m時(shí)，其對(duì)應(yīng)的雨量即為該預(yù)警點(diǎn)的1,2,3和4級(jí)山洪災(zāi)害致災(zāi)臨界雨量(表2)。

3.4 臨界雨量山洪淹沒(méi)模擬

以地勢(shì)較低、受災(zāi)影響較大的柏油公路得到的致災(zāi)臨界雨量作為流域山洪致災(zāi)臨界雨量，把1—4級(jí)山洪臨界雨量輸入Floodarea模型作為驅(qū)動(dòng)雨量，計(jì)算得到不同山洪災(zāi)害等級(jí)臨界雨量對(duì)應(yīng)的淹沒(méi)范圍和深度。隨著臨界雨量的增大，洪水泛濫的范圍擴(kuò)大，淹沒(méi)水深增大，在業(yè)務(wù)中，結(jié)合精細(xì)化分布的居民點(diǎn)和交通數(shù)據(jù)與淹沒(méi)柵格數(shù)據(jù)相疊加，能夠直觀地了解山洪災(zāi)害的影響程度。以圖形和柵格數(shù)據(jù)的方式提供給流域地區(qū)氣象部門(mén)，根據(jù)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)和降水預(yù)報(bào)可得到流域山洪精細(xì)化預(yù)警。本研究還以相同的方法得到了流域4級(jí)山洪臨界雨量的1,3,12和24 h累積降雨量及其對(duì)應(yīng)淹沒(méi)柵格數(shù)據(jù)，為不同時(shí)段山洪預(yù)警提供參考。

表2 林芝巴宜永久河流域山洪臨界雨量閾值

4 討論與結(jié)論

(1) Floodarea水動(dòng)力模型可以較好地模擬西藏復(fù)雜地形地區(qū)的山洪淹沒(méi)過(guò)程，與災(zāi)害普查的山洪影響范圍和淹沒(méi)深度較為一致，在無(wú)水文觀測(cè)資料的山區(qū)小流域山洪分析具有較高應(yīng)用價(jià)值；

(2) 通過(guò)逐步增加面雨量值得方法，以模擬不同強(qiáng)度雨量情景，可用于確定山洪不同淹沒(méi)水深的雨量，建立降雨量—淹沒(méi)水深關(guān)系，進(jìn)而推算不同山洪災(zāi)害等級(jí)的致災(zāi)臨界雨量；利用這個(gè)方法確定了3個(gè)山洪預(yù)警點(diǎn)的臨界雨量；

(3) 林芝巴宜區(qū)永久河山洪溝的0.1，0.6，1.2，1.8 m淹沒(méi)高度災(zāi)害等級(jí)的6 h臨界雨量分別為33，55.7，75.4和91.9 mm。

從實(shí)地考察和衛(wèi)星圖片上可以發(fā)現(xiàn)研究流域地區(qū)有多條泥石流溝，災(zāi)情報(bào)告也強(qiáng)調(diào)了山洪誘發(fā)的泥石流災(zāi)害，山洪和泥石流災(zāi)害共同作用加大了山洪研究的難度；由于山洪的暴發(fā)過(guò)程較快，匯水和集水的過(guò)程時(shí)間短，F(xiàn)loodarea模型并未考慮水流的下滲問(wèn)題，山洪臨界雨量計(jì)算時(shí)沒(méi)有考慮前期降雨和土壤含水狀況；在利用Floodarea進(jìn)行淹沒(méi)模擬過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，普查的GPS數(shù)據(jù)和海拔高度與DEM模型有一定的差異，這些因素都可能給淹沒(méi)模擬帶來(lái)一定的誤差，這是在服務(wù)中利用淹沒(méi)區(qū)域模擬結(jié)果需要加以注意的。在沒(méi)有山洪淹沒(méi)過(guò)程的準(zhǔn)確資料情況下，采用多地點(diǎn)考察最大淹沒(méi)深度的方式進(jìn)行驗(yàn)證，可為西藏地區(qū)這樣幅員遼闊、人口稀少，山洪災(zāi)害過(guò)程記錄匱乏的地區(qū)提供一種可行的災(zāi)害普查方法和途徑；還需要再加強(qiáng)山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查工作，為西藏山洪分析和預(yù)警工作的開(kāi)展提供更詳盡、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料，改善水文模型的率定效果和驗(yàn)證；西藏地區(qū)的氣象觀測(cè)站點(diǎn)稀疏，山洪過(guò)程集水范圍較小，在業(yè)務(wù)應(yīng)用中需要綜合多種資料得到盡可能精細(xì)的降水分布和面雨量以更準(zhǔn)確評(píng)估山洪災(zāi)害的影響。

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Hydrological Dynamics Simulation and Critical Rainfall for Flash Flood in Southeastern Tibet

LIN Zhiqiang1, Nimaji1, HUANG Zhicheng2

(1.ClimateCenterofTibetAutonomousRegion,Lhasa850000,China; 2.MeteorologyInformationNetworkCenter,MeteorologicalBureauoftheTibetanAutonomousRegion,Lhasa850000,China)

[Objective] In this paper, we aimed to determine the critical rainfall of flash flood in Tibet, in order to provide the basic data for hydrological and meteorological warning in Tibet and serve the flash flood prevention. [Methods] We simulated the process of a flood in Southeastern Tibet by hydrodynamic model Floodarea, and calculated the submergence depth by using meteorological data of hourly precipitation, and we then obtained the critical rainfall of flash flood. To test the simulation result, we conducted a field survey to obtain the basic parameter of a flash flood disaster in August 2015 in Bayi Nyingchi region. [Results] The Floodarea model could be well used in the simulation of rainfall induced mountain flood process. The critical rainfall of flood submerged in different water depth could be calculated by adjusting the rainfall scenarios. According to the relationships between rainfall amount and submergence depth, the critical 6 hours accumulated rainfall amounts in four mountain flood ditches with different submergence depths(0.1, 0.5, 1.2, 1.8 m) were 33, 55.7, 75.4 and 91.9 mm, respectively. [Conclusion] Floodarea model software can be applied in the complex terrain mountainous areas that lack of hydrological observation data, in Tibetan Plateau. It can accurately simulate the flash flood disaster process and determine the critical rainfall. This study can provide reference for flood prevention and early warning in complex terrain mountainous areas.

Floodarea model; Nyingchi prefecture in Tibet; flash flood; critical rainfall

2016-05-05

2016-06-11

第三次青藏高原資助項(xiàng)目專題“西藏高原災(zāi)害性天氣分析和預(yù)報(bào)方法研究”(GYHY201406001); 中國(guó)氣象局業(yè)務(wù)建設(shè)項(xiàng)目“西藏暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”

林志強(qiáng)(1982—),男(漢族),福建省漳州市人,碩士,工程師,主要從事西藏氣候分析工作。E-mail:linzq82@gmail.com。

A

1000-288X(2017)01-0183-05

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