【摘要】利用流域內(nèi)及周邊區(qū)域站和國家氣象站的逐日降雨量資料，采用廣義極值分布函數(shù)來進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，并計(jì)算出不同重現(xiàn)期的致洪面雨量。將致洪面雨量、高程數(shù)據(jù)、小時(shí)雨型分布代人FloodArea模型進(jìn)行洪水淹沒模擬，得到不同重現(xiàn)期下面雨量淹沒范圍和水深，并對(duì)2014年6月一次暴雨洪澇過程進(jìn)行淹沒模擬檢驗(yàn)。結(jié)果表明：刁江河流域中下游及出水口一帶淹沒深度較深，易發(fā)生暴雨時(shí)洪澇；靠近刁江河中游的河口水文站點(diǎn)模擬水淹最深，模擬水位上漲達(dá)2.95m，并與實(shí)際水文站數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，洪水發(fā)展過程中，最高水淹深度滯后于降水峰值6-7小時(shí)，且與水文站的實(shí)際水位差較吻合，表明FloodArea模型在模擬刁江河流域洪水淹沒過程中效果較好，能為暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)警業(yè)務(wù)提供較好的技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵詞】刁江河流域；暴雨洪澇；FloodArea；淹沒模擬

引言

河池市位于廣西西北部，屬云貴高原南緣，是典型的喀斯特地形，巖溶發(fā)育，洼地密布，素稱“千山萬弄”。同時(shí)，河池市地處屬亞熱帶季風(fēng)氣候，高溫多雨，多年平均降雨量1496mm。特殊的地形加上頻繁的降雨，導(dǎo)致每年都要發(fā)生不同程度的洪澇災(zāi)害。尤其是20世紀(jì)80年代后期以來，氣候異常，生態(tài)失衡、人口劇增，暴雨洪澇災(zāi)害更有頻發(fā)密現(xiàn)之勢(shì)。洪澇多發(fā)區(qū)有兩類，一是降水量多、暴雨多的低洼地區(qū)，二是大、中河流沿岸，特別是地處江河中、下游及交叉海拔較低的河谷平原地帶，例如大化六也低洼地帶、巴馬盤陽河沿岸、龍江宜州段、刁江下游等地段。因此，加強(qiáng)對(duì)暴雨洪澇氣象災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)管理，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。

1、刁江河流域概況

刁江，珠江流域西江水系紅水河北岸一級(jí)支流，全長(zhǎng)237公里，總流域面積3604平方公里，全長(zhǎng)237公里，總流域面積3604平方公里。刁江發(fā)源于廣西壯族自治區(qū)南丹縣車河鎮(zhèn)塘漢打錫坡，流經(jīng)金城江區(qū)、都安縣板嶺鄉(xiāng)、拉仁鄉(xiāng)、九渡鄉(xiāng)、拉烈鄉(xiāng)、百旺鄉(xiāng)，于百旺鄉(xiāng)的八甫村那浩屯注入紅水河。主要支流有拉仁河、板嶺河、同更河等。流域途經(jīng)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)基本都處于山區(qū)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在區(qū)域和延河區(qū)域土地較為平緩，人口均較為密集。

刁江河流域年降水量1400-1700mm，為河池市中小河流洪水和山洪地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)地區(qū)。受季風(fēng)氣候及復(fù)雜地形影響，常發(fā)生暴雨洪澇和山洪地質(zhì)災(zāi)害，給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。刁江河流域地形、水系及氣象、水文站點(diǎn)分布見圖1。

2、資料與方法

2.1資料

氣象資料提取刁江河流域內(nèi)及周邊46個(gè)區(qū)域自動(dòng)站2009-2014年及3個(gè)國家站（南丹、金城江、都安）1970-2014年逐日降水資料；水文資料選取了金城江、都安縣境內(nèi)的刁江河段的三個(gè)水文站（ 河口站、馬隴站）的2012-2015年典型洪水過程的逐小時(shí)流量與水位觀測(cè)值。基礎(chǔ)地理信息為耕地、水系及刁江河流域分辨率45m*45m高程數(shù)據(jù)；GDP及人口為2010年數(shù)據(jù)。流域?yàn)?zāi)情資料為2013-2015年廣西暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。

2.2 FloodArea淹沒模型

FloodArea模型是由德國Geomer公司基于GIS柵格數(shù)據(jù)開發(fā)的內(nèi)嵌于GIS平臺(tái)Arcview3.x的一個(gè)擴(kuò)展模塊。FloodArea采用ArcGRID數(shù)據(jù)格式，采用數(shù)字高程模型進(jìn)行水文-水動(dòng)力數(shù)學(xué)建模。模型充分考慮了地形坡度和地表粗糙度對(duì)洪水動(dòng)態(tài)演進(jìn)過程的影響，洪水以輸入水位、流量和面雨量三種方式進(jìn)入模型，并根據(jù)水文過程線進(jìn)行實(shí)時(shí)參數(shù)調(diào)整[1]。本研究以面雨量輸入模型方式對(duì)流域進(jìn)行模擬。

3、不同重現(xiàn)期的致洪面雨量

流域集水區(qū)內(nèi)的強(qiáng)降水量超過了臨界雨量是暴雨洪澇災(zāi)害發(fā)生的最直接原因，其導(dǎo)致河流水量無法保持平衡，而產(chǎn)生漬澇或洪水淹沒現(xiàn)象，嚴(yán)重危害流域內(nèi)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)。利用國家站歷史長(zhǎng)序列日雨量資料，重建區(qū)域站歷史日雨量資料序列，結(jié)合致災(zāi)臨界（ 面） 雨量以及歷史暴雨洪澇災(zāi)情，建立致洪面雨量序列。采用廣義極值分布函數(shù)來進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，確定分布函數(shù)并計(jì)算出不同重現(xiàn)期（ T年一遇） 的致洪面雨量。

刁江河流域內(nèi)國家氣象站僅有3個(gè)，長(zhǎng)序列日雨量為1970-2014年的數(shù)據(jù)，短序列（2009-2014年）日雨量數(shù)據(jù)的區(qū)域氣象站有46個(gè)。本文采用刁江河流域內(nèi)3個(gè)國家站日雨量資料，通過逐步回歸法，重建流域內(nèi)46個(gè)區(qū)域站歷史長(zhǎng)序列日雨資料。根據(jù)各區(qū)域站的日雨量資料及泰森多邊形的權(quán)重，計(jì)算出1970-2014年刁江河流長(zhǎng)序列逐日面雨量，并用廣義極值分布函數(shù)進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，最后Frechet函數(shù)通過檢驗(yàn)。用Frechet函數(shù)計(jì)算出刁江河流域不同重現(xiàn)期（ T年一遇） 的致洪雨量（表1） 。

4、2014年6月3-4日暴雨洪澇過程模擬及檢驗(yàn)

4.1 洪水淹沒深度檢驗(yàn)

選取了金城江、都安縣境內(nèi)的刁江河段的兩個(gè)水文站 （河口站、馬隴站）此次洪水過程的逐小時(shí)水位的漲幅值，與逐時(shí)同一位置的淹沒模擬值和逐時(shí)的流域面雨量進(jìn)行對(duì)比得出（45），刁江河流域中下游水位上漲明顯，靠近刁江河中游的河口水文站點(diǎn)模擬水淹最深，在第14時(shí)出現(xiàn)2m以上的水位上漲，并且在第19時(shí)達(dá)最高淹沒水深為2.95m，該站點(diǎn)的實(shí)際水位差在第13時(shí)達(dá)2m以上，最大值也出現(xiàn)在第19時(shí)為2.82 m。從該流域的面雨量小時(shí)分布來看，面雨量峰值出現(xiàn)在第5、6時(shí)，說明洪水發(fā)展過程最高水淹深度要滯后于降水峰值6-7h，且與實(shí)際的水位差較吻合。

綜上說明FloodArea模型中的地理、水文參數(shù)調(diào)整合理，適合刁江河流域的水動(dòng)力模 擬，該FloodArea模型在刁江河流域具有較好的洪水淹沒模擬效果。對(duì)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)警有一定的參考價(jià)值 。

5、結(jié)論與討論

（1）通過FloodArea模型進(jìn)行不同重現(xiàn)期下的洪水淹沒模擬，當(dāng)遇洪水時(shí)刁江河流域山地低洼處易澇，但淹沒深度較淺，刁江河流域的干流及其附近淹沒較深，尤其是出現(xiàn)50a一遇及100a一遇的洪水時(shí)，要注意提防刁江河的中下游及出水口一帶。

（2）運(yùn)用FloodArea模型對(duì)龍江河流域2014年6月4日-7日暴雨造成的洪水過程進(jìn)行洪水淹沒模擬，從洪水淹沒范圍和淹沒水深來看，模擬值與實(shí)況值均較為吻合，表明該模型在刁江河流域具有較好的淹沒模擬效果，對(duì)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)警有一定的參考價(jià)值。

（3）FloodArea模型自身的模擬效果以及刁江河的地形地貌等因素，影響流域暴雨洪澇模擬效果，因此要開展精細(xì)化的中小河流域洪澇災(zāi)害預(yù)警，需更精確的地理信息數(shù)據(jù)支撐，并參照更多的淹沒實(shí)例模擬，開展更精細(xì)的實(shí)地調(diào)查，調(diào)整模型相關(guān)參數(shù)。選擇適當(dāng)?shù)慕邓畽?quán)重代入，調(diào)整模型運(yùn)行效果，進(jìn)一步完善淹沒模型在刁江河流域的應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：黃冬梅，1988.07.16- 女，壯族，廣西都安縣人，工程師，從事天氣預(yù)報(bào)預(yù)警工作。