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2023-10-16
新理念助力洪水预警系统装备
【摘要】：洪水造成最严重的后果是财产损失和人员伤亡。现在美国的一家公司已开发了一种洪水报警系统。被赋予不同特征的各流域犹如各种不同的“指纹”每个流域对暴雨产生的反应都不相同。当制作水文模型时，首先要找出能够确定一个特定流域“指纹”的因素，同时还要考虑土壤类型、排水面积、流域特征和流域内的土地使用情况。首次建立洪水报警系统大约需要6个月，系统完全投入工作需1年时间。
“工欲善其事，必先利其器”。这是达古通今的中国古训。
一般来说，当水流量超过其流经河道的容量时就会发生洪水；而当洪水导致堤坝溃决倒塌时就会引发洪水泛滥。
影响河道流量的因素很多[1]，以暴雨为例，主要是降雨量、降雨时间、降雨强度和降雨范围。这些因素直接影响径流强度和径流量及其周边地区吸收雨水的能力。当降雨量超过截流和土地吸收能力时，就会产生径流。长时间的大量的径流则会变为洪水。
洪水造成最严重的后果是财产损失和人员伤亡。当人们试图徒步或乘小汽车渡过被淹没的道路时，常常发生伤亡情况。几乎没有人知道仅15.24cm深的快速流动的水就可将人冲倒，0.3048m深快速流动的水能将小汽车冲走。
由于无法预测在什么地方、什么样的暴风雨会引发洪水，因此地方政府和紧急事务管理人员无法采取有效的措施减少人员伤亡和财产损失。
传统的预测方法是当洪水发生后，流速计网络系统才能预测洪波向下游移动的情况。但对于紧急事务管理人员来说这时采取任何防护措施都为时已晚。
现在美国的一家公司已开发了一种洪水报警系统。该系统将实时Nex RAD雷达技术与水文和水力模型相结合，测定在哪个流域以及哪个河段内何时会发生洪水。
为设计洪水报警系统，首先要将各河流流域赋予不同的特征，形成水文模型。被赋予不同特征的各流域犹如各种不同的“指纹(Fingerprint)”每个流域对暴雨产生的反应都不相同。连续几天的大雨是大河流域发生洪水的主要原因，而暴雨，例如对流雷雨则会影响中小型河流流域。(www.chuimin.cn)
当制作水文模型时，首先要找出能够确定一个特定流域“指纹”的因素，同时还要考虑土壤类型、排水面积、流域特征和流域内的土地使用情况。其中土壤类型和土地使用情况是两个最重要的因素，因为它们直接影响径流产生的总量。渗水性不好的地区导致大量径流的产生。
水文模型制作成功后，水位图就会反映出在暴雨情况下，一个特定流域的变化情况。水位计能绘制在假定暴雨的任何时段内的水流率，测出降雨强度、分布情况和降雨总量。在各种各样的暴风雨发生过程中，可以形成多种不同的水文曲线。
开发洪水报警系统的第二步是制作水力模型。该模型能显示与输入的水位图相对应的河流及湖泊情况及其物理环境。在被模拟的特性曲线中有河道断面、平原区、建筑物、公路和堤坝。水力模型能预测在暴雨发生过程中会溢出河岸的水量和相邻地区的洪水情况，还能预测道路、涵洞和桥梁及其附近地区的水量状况。
水力模型制作完成后，开始收集历史降雨数据以便对水文和水力模型进行检验，并检测在假定的暴风雨发生过程中，两个模型会做出什么样的预测。然后根据大量的变化因素例如降雨深度、降雨分布情况及降雨密度形成多种模型。这些模型有助于预测不同类型的暴风雨对河流流域的影响。需要制作几百个模型才能确认不同类型的暴风雨分布形式、降雨密度和降雨深度对河流流域的影响。
将水位图输入到水力模型中，根据水力模型输出的数据预测将会发生洪水的时间和地点。
首次建立洪水报警系统大约需要6个月，系统完全投入工作需1年时间。数据收集时间和流域面积不同，完成报警系统建立的时间也不同。
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