官厅水库流域致灾临界面雨量及洪灾风险分析

官厅水库流域致灾临界面雨量及洪灾风险分析1750年以来,全球气候经历着一次以变暖为主要特征的显著变化,气候变化会导致极端天气气候事件的频率、强度、空间范围及持续时间发生改变,并导致前所未有的极端事件。IPCC第五次评估报告(AR5)指出,由于人类活动排放的温室气体增加,一些极端事件已发生改变。旱涝灾害是影响中国最为严重的主要极端天气气候灾害,在全球变暖背景下,极端旱涝事件的频率和强度都会增加,影响会进一步扩大。开展暴雨洪涝灾害的预警工作,进行洪灾风险分析对于防灾减灾、保障区域社会经济持续发展具有重大意义。选取首都北京重要的水源地之一的官厅水库流域作为研究区域,在地理信息系统技术支持下,利用HBV水文模型对流域的水文过程进行模拟,通过模型反演建立面雨量-流量-水位关系,根据分布函数拟合方法确定响水堡水文站四个重现期水位作为不同等级暴雨洪涝预警的临界判别条件,确定致灾临界面雨量指标；基于研究区数字地形、土地利用等资料构建二维水动力模型Floodarea,选取响水堡水文站所在位置为进洪口,模拟官厅水库上游洋河流域洪水演进过程,模拟入流量采用响水堡水文站控制流域四个预警等级致灾临界面雨量产生的径流量。取得主要研究结果如下：(1)1961-2013年,官厅水库流域的年平均气温要素(平均气温、最高气温、最低气温)有着明显的上升趋势,1990年为突变点,空间分布上呈现东部高,北部及西北部低的形态：年平均降水量呈微弱下降态势,干湿交替变化较为明显,没有明显突变点,空间上,东西部降水多于中部地区,大部分站点的降水量呈现下降趋势：在径流研究时间段内,官厅水库流域径流量呈显著减少趋势,并在1984-1985年左右发生突变。(2)以1971-1974年为率定期,1975-1978年为验证期,构建流域的HBV水文模型。结果表明：HBV水文模型对官厅水库流域的径流有着较好的模拟能力,率定期和验证期日径流模拟值与实测值的确定性系数为0.68和0.67,Nash效率系数为0.68和0,70。(3)根据率定好的HBV水文模型对响水堡水文站的水文资料进行插补和延长,获得1961-2013年逐日水文资料,通过模型反演建立面雨量-流量-水位关系,确定响水堡水文站四个重现期水位作为不同等级暴雨洪涝预警的临界判别条件,分析了三个不同前期水位的致灾临界面雨量指标,并选择3次洪水过程验证其有效性。结果表明：基于水文模型方法确定的致灾临界面雨量指标预警效果较好。(4)以官厅水库上游洋河流域数字地形、土地利用资料等构建二维水动力模型Floodarea,选取响水堡水文站所在位置为进洪口,以响水堡水文站控制流域四个预警等级致灾临界面雨量产生的流量作为入流量,动态模拟洪水演进过程。结果显示：四种进洪方案洪水演进过程基本一致,但演进速度随进洪量增加而加快。(5)淹没模拟过程中,淹没水深变化迅速。模拟96h后,进洪量最小的方案一主要淹没水深为0.5-2m,进洪量最大的方案四则以4-6m淹没水深范围最多。(6)根据洪涝灾害损失率指标及河北省2008-2012年中稻、玉米单位面积产量和收购单价,计算每年单位面积产值,并以2008-2012年平均值作为单位