嘉陵江流域洪水预警机制研究

摘 要：本文初步分析了嘉陵江流域的暴雨洪水特性，梳理了国内外关于洪水预警的相关研究，结合嘉陵江流域的实际情况，提出了构建预警机制的思路，对该领域的相关研究提供了参考。

关键词：嘉陵江 洪水 预警机制

嘉陵江流域大部分地区属亚热带湿润季风气候，径流由降雨补给，水量丰沛。北碚站多年平均流量为2 120m3/ s，年径流量为670 亿m3，干流、涪江、渠江径流量分别占全江径流总量的45% ， 25% 和30%。流域内的洪水由暴雨形成，常出现在每年的6 月中旬至9 月中旬， 其中7、8 两月最多。洪水的特征是历时短、洪峰高。由于嘉陵江流域形状略似扇形， 洪水向心汇流， 加剧涨势，常常引发严重洪灾。分析山区河流的河道、地形、汇流情况等，确定主要影响因子，充分考虑空间分布和时程演变的不均匀性，建立嘉陵江流域陆面水文模型与大气模型耦合的模拟系统，用于模拟流域过去的径流过程及预报和预测流域未来的径流过程将成为未来研究的重点之一。

研究综述

目前，针对流域水循环规律分析所采用的主要方法有两种：数理统计方法和水文模型方法。

数理统计方法主要是对实测径流、降水等水循环要素序列进行趋势分析与检验。检验方法包括参数检验和非参数检验两种。由于水文序列具有非正态性，因此通常非参数检验比参数检验方法更适于水文序列的时间变化分析。近年来，无参数Mann-Kendall检验方法（以下简称“MK检验”）在水文序列的趋势分析检验和流域水循环变化研究中得到了广泛应用。

鉴于趋势分析检验等统计方法具有无法反映水循环要素之间的物理联系，也无法揭示径流变化的弊端，近年来，流域水文模型逐渐成为流域水文响应研究中被广泛应用的方法。

1、流域水文模型

流域水文模型的建立和完善基于人们在与水打交道的过程中，对其习性认知度的不断提高，同时得益于社会发展需要的“倒逼”，并有赖于科学技术发展的支撑。回顾水运模型的发展历程，大致可以分为五个阶段。

最初的水文研究大多是针对某一水文环节，采用一些物理概念或数学方程来描述水文现象的基本规律。

随着计算机技术的出现，从20世纪50年代起，研究者开始把水文现象的整体循环过程作为一个系统来研究，在50年代后期提出了“流域水文模型”的概念。

20世纪60-80年代，是流域水文模型即集总式概念模型（“灰箱”模型）的重要发展时期，这一时期涌现了许多知名的流域水文模型。

20世纪80年代以后，流域水文模型开始面临着许多新的挑战，包括水文循环的规律和过程如何随时间和空间尺度变化，水文过程的空间变异性等问题。

进入21世纪以来，水文模型的发展日趋复杂化、多样化和实用化。一方面与地理信息系统（GIS）、数字高程模型（DEM）和遥感（RS）、航测及雷达等遥测技术相结合，以求更加客观地表征流域下垫面和气象输入条件的时空变异性；另一方面还与地球化学、环境生态、水土保持、气象和气候等学科和领域的专业模型相耦合，以解决与流域水循环相关的各种生产实际问题。

2、分布式水文模型

相对于传统的集总式概念性水文模型而言，机理性的流域分布式水文模型能够比较真实地刻画流域的下垫面条件和水文特征。目前，分布式水文模型研究的主要问题包括：模拟计算流域中的各个水文要素的状态量，如径流过程模拟；模拟分析气候变化和人类活动对径流、水质和生态的影响；通过对水文过程的模拟来把握流域水资源的演变规律。在上述研究问题中，径流模拟是最基本和最重要的一环，如果不能准确地模拟流域水流运动的空间变化，那么其它目标就更难实现。分布式水文模型在实践中的应用主要包括：水资源评价；洪水预报；干旱评估；土壤侵蚀及水沙迁移；水源污染影响；土地利用变化的影响；水生态环境演变；气候变化影响；水利工程影响等等。

嘉陵江暴雨洪水特征

嘉陵江是长江水系流域面积最大的一条支流； 嘉、涪、渠三江水系如扇状分布，洪水遭遇频繁，干支流洪水过程有陡涨陡落的特点。嘉陵江流域径流主要由降雨补给，降水主要集中在5～10月，其暴雨中心主要位于中、上游，东侧及渠江上游为大巴山暴雨区，西侧及涪江上游为鹿头山、龙门山暴雨区。

1、暴雨特征

嘉陵江流域属亚热带湿润季风气候区，来自印度洋的西南季风和来自太平洋的东南季风均可长驱直入，流域内气候温和，雨量丰沛，年降雨量800～1100mm。受四川盆地边缘高山地形的影响，暴雨区主要出现在嘉陵江上游的东河、渠江的巴河以及涪江中上游一带，雨量分布由北向南递减。暴雨移动路径多为沿青藏高原东部（ 四川盆地西部边缘） 由西向东或由北向东南推移。

嘉陵江流域全年降雨量的50% 集中在7～9 月，其中7月份降雨最为集中。每年4～5 月份，随着印度洋、南海的暖湿气流和西太平洋副热带高压的逐渐增强，雨带自东南向西北推进； 6月，夏季风继续加强北进，流域降雨过程明显增多； 7月，雨带向北推进到四川盆地，暴雨过程集中且暴雨强度明显增强； 8月，雨带主要在长江上游金沙江、岷沱江、嘉陵江； 9月，夏季风开始撤退，但受到西南高山大地形阻挡，有些年份仍有暴雨出现； 10 月以后，雨季基本结束。

2、洪水特性

嘉陵江流域径流由降雨补给，水量丰沛。洪水特征是历时短、洪峰高。由于流域形状略似扇形，洪水向心汇流，加剧涨势，常常产生严重洪灾。据四川省气象局统计，1485～1949 年近500年内，嘉陵江共发生洪水133次，其中干流在公元773～1949 年的1177 年中出现大洪水62次，嘉陵江干流和涪江出现的历史大洪水共36次。1950～ 2010年，嘉陵江流域也多次发生大洪水，其中北碚站流量超过30000 m3 /s的年份有10次，以1981年的44 800 m3 /s 为最大，1975年的37100m3 /s次之。