秦鵬程，劉 敏，李 蘭

（武漢區(qū)域氣候中心，武漢 430074）

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有效降水指數(shù)在暴雨洪澇監(jiān)測(cè)和評(píng)估中的應(yīng)用*

秦鵬程，劉 敏，李 蘭

（武漢區(qū)域氣候中心，武漢 430074）

摘要：科學(xué)有效的監(jiān)測(cè)和評(píng)估是防范和減輕暴雨洪澇災(zāi)害的重要基礎(chǔ)?；谟行Ы邓笖?shù)（EP）構(gòu)建單站和區(qū)域暴雨洪澇監(jiān)測(cè)、評(píng)估指標(biāo)，利用1961-2014年湖北省76站逐日氣象觀測(cè)資料及相關(guān)災(zāi)情資料，確定降水衰減參數(shù)及致澇閾值，在此基礎(chǔ)上分析EP指數(shù)在歷史暴雨洪澇評(píng)估及實(shí)時(shí)暴雨洪澇過(guò)程監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用效果。結(jié)果表明：經(jīng)參數(shù)率定后的EP指數(shù)對(duì)農(nóng)作物洪澇受災(zāi)面積的解釋方差達(dá)78.1%，對(duì)年際間暴雨洪澇強(qiáng)度差異反應(yīng)敏感，能識(shí)別歷史典型大澇年和嚴(yán)重洪澇年，在2014年實(shí)時(shí)暴雨洪澇過(guò)程監(jiān)測(cè)中能直觀診斷出一般性暴雨洪澇的起止時(shí)間和過(guò)程動(dòng)態(tài)變化，但對(duì)局地性和間歇性發(fā)生的暴雨洪澇過(guò)程刻畫(huà)不足。創(chuàng)建EP指數(shù)所需數(shù)據(jù)資料少、計(jì)算簡(jiǎn)便，可用于洪澇災(zāi)害歷史排位、年景評(píng)價(jià)、災(zāi)情預(yù)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃以及作物產(chǎn)量建模等。

關(guān)鍵詞：有效降水指數(shù)；參數(shù)率定；暴雨洪澇；應(yīng)用檢驗(yàn)

秦鵬程，劉敏，李蘭.有效降水指數(shù)在暴雨洪澇監(jiān)測(cè)和評(píng)估中的應(yīng)用[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2016，37（1）:84-90

洪澇災(zāi)害是全球最為頻繁的自然災(zāi)害之一，其造成的生命財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失居各類(lèi)自然災(zāi)害的前列*[1]。中國(guó)季風(fēng)氣候顯著，降水集中，且地形復(fù)雜，是全球洪澇災(zāi)害頻發(fā)和重發(fā)區(qū)域之一[2-4]。因此，對(duì)暴雨洪澇的監(jiān)測(cè)預(yù)警和評(píng)估具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

國(guó)內(nèi)外針對(duì)洪澇災(zāi)害的監(jiān)測(cè)評(píng)估方法和案例研究較多，其復(fù)雜程度各異，對(duì)資料的要求也不同，如依據(jù)氣象指標(biāo)、地形地貌、水文模型、衛(wèi)星遙感及災(zāi)情統(tǒng)計(jì)資料等開(kāi)展的洪澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)警、災(zāi)情評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃等[1]。目前，對(duì)洪澇災(zāi)害評(píng)估的研究進(jìn)展迅速，從微觀、簡(jiǎn)單系統(tǒng)到中觀復(fù)雜及宏觀巨系統(tǒng)，洪澇災(zāi)情評(píng)估范圍不斷拓展，評(píng)估手段不斷完善，評(píng)估結(jié)果的客觀性和科學(xué)性不斷提高。然而，隨著專(zhuān)業(yè)化和多元化評(píng)估的不斷深入，其對(duì)信息獲取、軟硬件設(shè)施及計(jì)算時(shí)間的要求也越來(lái)越高[5]，相反，其普適性和應(yīng)用范圍卻越來(lái)越有限。

盡管形成暴雨洪澇的災(zāi)害系統(tǒng)異常復(fù)雜，但其致災(zāi)因子主要是過(guò)強(qiáng)或過(guò)于集中的降水[6]，因此，以降水為主導(dǎo)因子建立暴雨洪澇危險(xiǎn)性的評(píng)估指標(biāo)，在洪澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警及災(zāi)前和災(zāi)中快速評(píng)估中仍有良好的應(yīng)用前景。溫泉沛等[7]基于10個(gè)降水因子開(kāi)展了中國(guó)中東部地區(qū)暴雨氣候及其農(nóng)業(yè)災(zāi)情風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，郭廣芬等[6]基于過(guò)程雨量建立了湖北省暴雨洪澇等級(jí)劃分模型，其不足之處在于對(duì)地表水分收支考慮不足，同時(shí)也不便于確定暴雨洪澇過(guò)程的起止時(shí)間。Byun等[8]提出了有效降水的概念，即降水經(jīng)蒸發(fā)、滲漏、徑流等物理過(guò)程后的剩余量，Lu[9]通過(guò)推導(dǎo)證明有效降水隨著時(shí)間的推移呈指數(shù)衰減，并示范了基于有效降水指數(shù)的旱澇監(jiān)測(cè)應(yīng)用，Deo等[10]基于有效降水指數(shù)建立了洪澇監(jiān)測(cè)評(píng)估指，并在澳大利亞進(jìn)行了應(yīng)用檢驗(yàn)，張國(guó)平[11]基于有效雨量建立了滑坡泥石流災(zāi)害預(yù)測(cè)模型，趙一磊等[12]基于有效降水指數(shù)建立了干旱監(jiān)測(cè)指標(biāo)，但在暴雨洪澇監(jiān)測(cè)評(píng)估方面的應(yīng)用還未見(jiàn)報(bào)道。本文以湖北省為例，利用歷史災(zāi)情資料對(duì)有效降水指數(shù)進(jìn)行參數(shù)率定，并對(duì)其在暴雨洪澇監(jiān)測(cè)和評(píng)估中應(yīng)用的可行性進(jìn)行分析，以期為暴雨洪澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)和評(píng)估業(yè)務(wù)提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

氣象資料為1961年1月1日-2014年12月31日湖北省76個(gè)氣象站的逐日觀測(cè)資料，由湖北省氣象信息與技術(shù)保障中心提供，數(shù)據(jù)均經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)，站點(diǎn)分布及高程信息見(jiàn)圖1。1961-2014年湖北省洪澇災(zāi)情資料來(lái)自歷年《湖北省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)氣象災(zāi)害大典（湖北卷）》及湖北省民政廳災(zāi)情快報(bào)。

圖1 研究區(qū)域高程及站點(diǎn)(·）分布Fig. 1 Distribution of digital elevation and 76 meteorological stations(·) in study area

1.2 利用有效降水指數(shù)監(jiān)測(cè)與評(píng)估暴雨洪澇過(guò)程的方法

1.2.1 有效降水指數(shù)

本文采用文獻(xiàn)[9]定義的有效降水指數(shù)，即

式中，EP為有效降水指數(shù)，a為降水衰減參數(shù)，取值0～1，P（t）為t時(shí)刻降水量，t為距離檢測(cè)日的日數(shù)，t＝0表示檢測(cè)當(dāng)日，t＝1表示前一日，以此類(lèi)推，N為前期降水對(duì)當(dāng)前影響的有效時(shí)長(zhǎng)，理論上可以取無(wú)窮大（即考慮距當(dāng)前無(wú)窮日前降水的影響），但由于隨著距離當(dāng)前日數(shù)的增加，降水的權(quán)重衰減迅速，距當(dāng)前14d時(shí)降水權(quán)重已不足5%（a≤0.8時(shí)），因此，在暴雨洪澇的監(jiān)測(cè)評(píng)估中取14d既可滿足監(jiān)測(cè)需求，同時(shí)也降低了資料收集和計(jì)算要求。從式（1）可以看出，EP實(shí)際上相當(dāng)于加權(quán)累積降水，因此與降水量具有相同的量綱，EP數(shù)值越小，表示有效降水越少，偏旱；EP數(shù)值越大，表示有效降水越多，偏澇。

1.2.2 單站暴雨洪澇過(guò)程識(shí)別與評(píng)估

通過(guò)對(duì)降水資料序列進(jìn)行滾動(dòng)計(jì)算，建立EP指數(shù)的時(shí)間序列，根據(jù)暴雨洪澇致災(zāi)閾值，當(dāng)EP指數(shù)超過(guò)暴雨洪澇致災(zāi)閾值時(shí)確定發(fā)生一次暴雨洪澇過(guò)程，過(guò)程起始日期為第1天EP指數(shù)大于致災(zāi)閾值的日期，結(jié)束日期為最后1次EP指數(shù)大于致災(zāi)閾值的日期。過(guò)程強(qiáng)度以過(guò)程內(nèi)的EP指數(shù)累積值表示，即

式中，S（t）為t時(shí)刻暴雨洪澇強(qiáng)度，EP（i）為自過(guò)程起始日開(kāi)始第i日的有效降水，EPthr為暴雨洪澇致災(zāi)閾值。

1.2.3 區(qū)域暴雨洪澇過(guò)程識(shí)別與評(píng)估

區(qū)域性暴雨洪澇的確定通常要求發(fā)生暴雨洪澇的站點(diǎn)數(shù)達(dá)到一定數(shù)量或百分比，如福建省區(qū)域性暴雨的界定要求發(fā)生暴雨的站點(diǎn)數(shù)不少于3個(gè)（或至少5%）[13]，湖北省區(qū)域性暴雨天氣過(guò)程判定的最低站點(diǎn)數(shù)量為7～10個(gè)，約占總站點(diǎn)數(shù)的10%[14]。為了綜合考慮暴雨洪澇過(guò)程的發(fā)生范圍和強(qiáng)度，首先對(duì)單站建立EP指數(shù)序列，依據(jù)單站暴雨洪澇致災(zāi)閾值，確定單站的暴雨洪澇過(guò)程，然后對(duì)每日發(fā)生暴雨洪澇的單站EP指數(shù)進(jìn)行累加，作為區(qū)域暴雨洪澇的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，為了避免監(jiān)測(cè)站數(shù)不同及過(guò)程內(nèi)數(shù)據(jù)缺失造成的誤差，將累加值除以總站數(shù)，參照單站暴雨洪澇過(guò)程的識(shí)別和評(píng)估方法確定起止時(shí)間和強(qiáng)度，其中區(qū)域暴雨洪澇過(guò)程的閾值為單站暴雨洪澇致災(zāi)閾值與區(qū)域性過(guò)程判定最低站數(shù)（百分比）的乘積。

區(qū)域暴雨洪澇監(jiān)測(cè)指數(shù)用公式表示為

其中

式中，RFI（t）為t時(shí)刻區(qū)域暴雨洪澇監(jiān)測(cè)指數(shù)，n為區(qū)域內(nèi)觀測(cè)站的總個(gè)數(shù)，EPthr為暴雨洪澇致災(zāi)閾值。

區(qū)域暴雨洪澇的綜合強(qiáng)度RSI表示為式中，Si（t）為第i個(gè)站點(diǎn)t時(shí)刻的暴雨洪澇強(qiáng)度。區(qū)域暴雨洪澇站次比RPI定義為當(dāng)日發(fā)生暴雨洪澇的站數(shù)（nflood）與區(qū)域內(nèi)總站數(shù)（n）的比值，即

1.3 參數(shù)率定及洪澇等級(jí)劃分

降水衰減參數(shù)和洪澇致災(zāi)閾值通過(guò)遺傳算法優(yōu)化確定，遺傳算法是借鑒生物界自然選擇思想和自然遺傳機(jī)制的一種全局優(yōu)化算法，在水文模型參數(shù)率定中具有廣泛應(yīng)用[15]。以湖北省歷年農(nóng)作物洪澇受災(zāi)面積與該年暴雨洪澇過(guò)程累積強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)作為遺傳算法的目標(biāo)函數(shù)，在預(yù)先設(shè)定的參數(shù)取值空間，當(dāng)降水衰減參數(shù)和洪澇致災(zāi)閾值的組合使洪澇受災(zāi)面積與過(guò)程累積強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)達(dá)到最大時(shí)即為最優(yōu)參數(shù)。優(yōu)化過(guò)程通過(guò)R語(yǔ)言genalg包實(shí)現(xiàn)。暴雨洪澇等級(jí)劃分為一般性洪澇、嚴(yán)重洪澇和特大洪澇3級(jí)。一般性洪澇等級(jí)劃分閾值直接采用上述優(yōu)化后的致災(zāi)閾值，嚴(yán)重洪澇和特大洪澇等級(jí)通過(guò)對(duì)76站1961-2014年歷次暴雨洪澇過(guò)程的最大EP值進(jìn)行概率分布擬合計(jì)算重現(xiàn)期，分別以1a一遇和5a一遇對(duì)應(yīng)的EP指數(shù)值作為等級(jí)劃分依據(jù)。概率分布擬合基于超定量法的廣義帕累托分布[16]，通過(guò)R語(yǔ)言extRemes包實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 降水衰減權(quán)重及洪澇等級(jí)劃分閾值的確定

從式（1）可以看出，如果降水衰減參數(shù)a取值0.5，則降水量減弱50%需要1d，取值0.7則需3d，取值0.9需7d，通常一般性暴雨洪澇的衰退需要3～10d，據(jù)此，參數(shù)a可近似取值0.7～0.9。由于不同地理區(qū)域及不同季節(jié)降水在地表的滯留時(shí)間具有明顯差異，故采用統(tǒng)一的降水衰減參數(shù)難免存在偏差，為此，利用湖北省歷年農(nóng)作物洪澇受災(zāi)面積資料，基于遺傳算法對(duì)降水衰減參數(shù)和致澇閾值同時(shí)進(jìn)行率定。其中參數(shù)a取值空間設(shè)置為0～1，EPthr取值空間設(shè)置為10～150，種群規(guī)模設(shè)置為200，迭代次數(shù)設(shè)置為100次。優(yōu)化結(jié)果顯示（圖2），降水衰減參數(shù)a取值0.825，暴雨洪澇致災(zāi)閾值EPthr取值70較為合理。基于率定后的EP指數(shù)統(tǒng)計(jì)年內(nèi)暴雨洪澇累積強(qiáng)度與歷年農(nóng)作物洪澇災(zāi)害受災(zāi)面積百分比具有較好的線性關(guān)系，解釋方差達(dá)78.1%?；诔糠ǖ膹V義帕累托分布，以70mm為門(mén)限值，對(duì)76站1961-2014年歷次暴雨洪澇過(guò)程的最大EP值進(jìn)行概率分布擬合，計(jì)算得到1a一遇和5a一遇的重現(xiàn)期對(duì)應(yīng)的EP值分別為140和220mm，由此確定嚴(yán)重洪澇和特大洪澇的劃分閾值分別為140和220mm。

圖2 基于遺傳算法的降水衰減參數(shù)a（a）和洪澇致災(zāi)閾值EPthr(b)優(yōu)化結(jié)果頻率統(tǒng)計(jì)Fig. 2 Frequency distribution of parameter values selected by the genetic algorithm, for parameter a(a) and for parameter EPthr(b)

2.2 利用有效降水指數(shù)評(píng)估暴雨洪澇過(guò)程方法的檢驗(yàn)

2.2.1 歷史暴雨洪澇災(zāi)害的評(píng)估與檢驗(yàn)

利用湖北省1961-2014年76站逐日氣象觀測(cè)資料，計(jì)算各站逐日EP指數(shù)，依據(jù)式（2）統(tǒng)計(jì)各站暴雨洪澇過(guò)程。由于缺乏詳細(xì)、可靠的單站驗(yàn)證資料，故針對(duì)全省統(tǒng)計(jì)歷年暴雨洪澇過(guò)程的累積強(qiáng)度，并與《中國(guó)氣象災(zāi)害大典（湖北卷）》的災(zāi)情記載及湖北省歷年農(nóng)作物洪澇受災(zāi)面積進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。

圖3為基于EP指數(shù)的湖北省歷年暴雨洪澇累積強(qiáng)度指數(shù)，為了區(qū)分不同等級(jí)類(lèi)型的洪澇過(guò)程，依據(jù)一般性洪澇、嚴(yán)重洪澇和特大洪澇的劃分閾值分別進(jìn)行洪澇強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)，其中一般性洪澇累積強(qiáng)度在統(tǒng)計(jì)時(shí)包含了嚴(yán)重洪澇和特大洪澇過(guò)程，同理，嚴(yán)重洪澇強(qiáng)度包含特大洪澇。從圖中可以看出，1961年以來(lái)的1964、1969、1980、1983、1991、1996、1998、1999、2010年暴雨洪澇累積強(qiáng)度指數(shù)相對(duì)較高，反映的洪澇程度較為嚴(yán)重，這與災(zāi)情記載中的大澇年一致，對(duì)應(yīng)年份農(nóng)作物洪澇災(zāi)害受災(zāi)面積均在30%以上，嚴(yán)重洪澇年主要集中在20世紀(jì)90年代，均與實(shí)際情況吻合，表明EP指數(shù)能客觀反映洪澇災(zāi)害程度及年際間的差異。從圖還可以看出，1980 和1996年特大洪澇等級(jí)強(qiáng)度較弱，主要以一般性洪澇和嚴(yán)重洪澇為主，而其它大澇年份均有特大洪澇發(fā)生，表明基于不同致澇閾值能夠有效診斷出洪澇過(guò)程強(qiáng)度特征。

圖4為基于一般性洪澇臨界閾值和EP指數(shù)的湖北省歷年暴雨洪澇過(guò)程累積強(qiáng)度空間分布格局，從圖可以看出，EP指數(shù)反映的湖北省域范圍暴雨洪澇強(qiáng)度具有明顯的空間差異，頻發(fā)重發(fā)區(qū)域主要位于鄂西南、鄂東南及鄂東北地區(qū)，幾近每年發(fā)生，鄂西北地區(qū)發(fā)生頻率較低，程度也相對(duì)較輕，這與湖北省的地形和降水分布特征一致。通過(guò)對(duì)典型洪澇年災(zāi)害發(fā)生范圍驗(yàn)證比較，EP指數(shù)反映的暴雨洪澇空間格局與實(shí)際災(zāi)情相符，洪澇發(fā)生的范圍和強(qiáng)度與農(nóng)作物受災(zāi)面積也有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖3 基于EP指數(shù)的1961-2014年湖北省歷年暴雨洪澇累積強(qiáng)度Fig.3 Annual accumulated severity of rainstorm flood identified by EP index

2.2.2 實(shí)時(shí)暴雨洪澇過(guò)程監(jiān)測(cè)和診斷

以2014年為例，利用EP指數(shù)計(jì)算湖北省4-10月逐日的區(qū)域暴雨洪澇監(jiān)測(cè)指數(shù)、站次比及綜合強(qiáng)度指數(shù)，繪制時(shí)間序列曲線如圖5所示。從圖可以看出，2014年湖北省共發(fā)生5次明顯的區(qū)域性暴雨洪澇過(guò)程，分別在4月中下旬、5月中旬、7月上中旬及9月上旬，其中最強(qiáng)過(guò)程為7月上旬，其次為9月上旬，最大過(guò)程的站次比達(dá)到1/3左右，強(qiáng)度達(dá)到全省平均165mm，此外，在5月下旬、6月下旬、8月上旬、9月中下旬還出現(xiàn)了數(shù)次局地性暴雨洪澇，以上過(guò)程均在民政廳災(zāi)情統(tǒng)計(jì)資料（表1）中得到印證，其中5月9-10日過(guò)程監(jiān)測(cè)結(jié)果范圍偏大，程度偏重，這是由于降雨過(guò)程發(fā)生在鄂東南地區(qū)，該地區(qū)常年多暴雨，當(dāng)?shù)乜篂?zāi)能力較強(qiáng)，9月10-19日監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示出現(xiàn)兩次輕度暴雨洪澇過(guò)程，但實(shí)際災(zāi)情較重，這與9月上旬以來(lái)連續(xù)數(shù)次暴雨洪澇過(guò)程的累積影響有關(guān)，表明EP指數(shù)對(duì)間歇性發(fā)生的洪澇過(guò)程監(jiān)測(cè)存在不足?？傮w而言，基于EP指數(shù)建立的區(qū)域暴雨洪澇監(jiān)測(cè)和評(píng)估指標(biāo)對(duì)于暴雨洪澇起止時(shí)間和過(guò)程強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)變化診斷基本合理，但由于對(duì)日內(nèi)降水集中度考慮不足及監(jiān)測(cè)站點(diǎn)密度有限，對(duì)局地性過(guò)程的診斷存在一定偏差，在監(jiān)測(cè)中有必要結(jié)合單站指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。

圖4 1961-2014年湖北省歷年暴雨洪澇累積強(qiáng)度空間分布格局Fig.4 Spatial pattern of the accumulated severity of rainstorm flood in Hubei province from 1961 to 2014注：圖中標(biāo)注百分?jǐn)?shù)為農(nóng)作物洪澇受災(zāi)面積占當(dāng)年耕地面積的百分比Note:Percentage annotated on the map represent the ratio of flooded area to total agricultural acreage in that year

圖5 基于EP指數(shù)的湖北省2014年暴雨洪澇過(guò)程監(jiān)測(cè)Fig. 5 Monitoring of the rainstorm flood process in Hubei province in 2014注：RPI、RFI、RSI分別為區(qū)域暴雨洪澇站次比、監(jiān)測(cè)指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)Note: RPI， RFI and RSI represent flood stations proportion， monitoring index and severity index， respectively

表1 2014年湖北省暴雨洪澇過(guò)程及災(zāi)情T(mén)able 1 Rainstorm flood processes and relevant disaster losses in Hubei province in 2014

3 結(jié)論與討論

利用洪澇災(zāi)情資料對(duì)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行率定后的EP指數(shù)，可以解釋農(nóng)作物洪澇受災(zāi)面積78.1%的變異，針對(duì)1961-2014年歷史暴雨洪澇的評(píng)估檢驗(yàn)，能有效識(shí)別出典型大澇年和嚴(yán)重洪澇年，合理刻畫(huà)出空間分布的差異性，2014年實(shí)時(shí)暴雨洪澇過(guò)程監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，其對(duì)大部分災(zāi)情信息具有較為一致的響應(yīng)關(guān)系，能動(dòng)態(tài)反映出過(guò)程起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間及強(qiáng)度變化，但對(duì)局地性較強(qiáng)和間歇性發(fā)生的暴雨洪澇過(guò)程監(jiān)測(cè)存在一定偏差。暴雨洪澇引發(fā)的次生災(zāi)害種類(lèi)繁多，限于災(zāi)情資料收集的困難，本文僅利用湖北省域年尺度的農(nóng)業(yè)災(zāi)情資料對(duì)EP指數(shù)進(jìn)行了初步應(yīng)用檢驗(yàn)，表明其在農(nóng)業(yè)洪澇損失評(píng)估、年景評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃以及作物產(chǎn)量建模中具有一定的應(yīng)用前景。對(duì)于暴雨洪澇引發(fā)泥石流、山體滑坡以及城市內(nèi)澇等的應(yīng)用檢驗(yàn)需進(jìn)一步收集災(zāi)情資料系統(tǒng)分析。

暴雨洪澇災(zāi)害的發(fā)生遠(yuǎn)不止區(qū)域內(nèi)的自然降水一個(gè)因素，地理、地形、土壤質(zhì)地、江湖水位、外來(lái)洪水以及防災(zāi)抗災(zāi)能力對(duì)災(zāi)害的形成都具有重要的影響[17]。本文在對(duì)EP指數(shù)進(jìn)行參數(shù)率定中采取通過(guò)災(zāi)情資料反演的方法，未考慮地形因子對(duì)地表水分平衡的影響，湖北省地形復(fù)雜，山地、丘陵分布廣泛，對(duì)洪澇災(zāi)害的形成具有不同的影響，這是導(dǎo)致EP指數(shù)在洪澇實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中驗(yàn)證效果不佳的重要原因之一。因此，在降水衰減參數(shù)及致災(zāi)臨界雨量的確定上，有必要結(jié)合地形或分區(qū)域考慮更加準(zhǔn)確的參數(shù)。此外，本文基于日雨量建立EP指數(shù)，在資料允許的條件下，可以考慮采用小時(shí)雨量，以提高降水集中度對(duì)暴雨洪澇形成的反映能力，以及使用更多的加密氣象站資料，從而提高EP指數(shù)在暴雨洪澇監(jiān)測(cè)評(píng)估中的應(yīng)用效果。在農(nóng)業(yè)災(zāi)情的評(píng)估中還應(yīng)盡可能結(jié)合農(nóng)作物土地利用圖以提高評(píng)估精度。

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Application of Effective Precipitation Index in Rainstorm Flood Disaster Monitoring and Assessment

QIN Peng-cheng, LIU Min, LI Lan
（Wuhan Regional Climate Center， Wuhan 430074， China）

Abstract:Scientific and effective monitoring and assessment are significant to prevent and mitigate the rainstorm flood disasters. Based on the Effective Precipitation Index （EP）， the indices for flood monitoring and assessment at both site and regional scales were established. Using daily meteorological data from 76 stations in Hubei province and disaster loss data related during 1961 to 2014， the decay parameter and critical rainfall were determined， and the performance of the index in historical rainstorm flood assessment and real-time monitoring was examined. The results showed that the calibrated EP index explained 78.1% variances of damaged crop area， and it was sensitive to identify typical extreme and severe flood year from 1961 to 2014. During the real-time rainstorm flood in 2014， the EP index showed a certain capability to determine the start， duration， and strength of each flood process， while there was disagreement for local and discontinuous flood processes. Generally， the EP index was simple in calculation，reasonable in analysis and easy in spread. So it had more advantages in rainstorm flood evaluation， such as historical ranking， annual climatic assessment， disaster loss pre-evaluation， risk zoning， as well as crop yield prediction.

Key words:Effective Precipitation Index; Parameter calibration; Rainstorm flood; Application validation

作者簡(jiǎn)介：秦鵬程（1986-），工程師，主要從事氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估研究。E-mail：qinpengcheng027@163.com

基金項(xiàng)目：中國(guó)工程院重大咨詢(xún)項(xiàng)目“我國(guó)旱澇事件集合應(yīng)對(duì)戰(zhàn)略研究（2012-ZD-13）”；公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)（GYHY201406028）

* 收稿日期：2015-06-14

doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.01.011