径流和洪水在阿尔卑斯山概述

博得塞尔BACCHI1和VIGILIO VILLI2布雷西亚的土木工程大学- 1部门通过Branze 38 - 25123 Brescia-I, 2中国北车-水文地质风险防范研究所Corso Stati Uniti, 4 - 35127 -帕多瓦我

14.1介绍

在这篇概述中,气象和水文方面之间的密切联系山区简要讨论和最先进的气象和表面过程的影响问题上提出了洪水的形成。尽管本文重点是欧洲阿尔卑斯山,大多数考虑可以应用于山区。

最近指出,温嘉顿et al .(2003),山区洪水是特别的因为它们独特的组合因素的结果山盆地如高强度降水、陡峭的梯度和薄土不过“尽管许多研究,生产风暴响应流域的径流仍然不理解”。气象和水文模型,因此,当耦合山岳志和地貌学洪水的影响应考虑特别密切。

14.2降水和径流的形成

众所周知,暴雨在阿尔卑斯山是复制当极地和北大西洋气团,特点是低温,与海洋的温暖和潮湿的空气质量或地中海的起源。结果方面大小不同从几百到1000公里,倾向于从西向东移动平均寿命的2 - 7天。山区降水特定方面的知识进一步加强中尺度下高山计划(Bougeault等等。2003)动力学和微观物理学的进程导致降水的增强和组织阿尔卑斯山脉范围进行了实验和数值模型。总结的一些项目的结果,看来弧形高山缓解空气流动的影响被连接到两个相关的大气现象:降水方面的偏差几乎平行取向的山脉(2001年Rotunno和Ferretti)和空气的强制对流质量向分水岭。这些现象会产生持久和空间扩散降雨导致地区年降水量和频率最高的雷暴位于阿尔卑斯山的边界。相比之下,迅速降低大气水分的高度结合雨影影响山脉的背风面谷脊导致east-west-oriented内心的高山峡谷获得大大减少年平均降雨量(阿尔珀特1986;布吉和Foschini 2000;范Delden 2001;弗雷和Schar 1998)。最后,在夏天,对流产生突然冷却的热空气质量,造成频繁的和局部的雷暴尤其是上游源头地区由陡峭的斜坡和薄的土壤。

重要的是要注意,在高山集雨、气象、水文和冰河学现象进行复杂和高度在短的空间和时间尺度变量的交互。然而,效果可以

raybet雷竞技最新在山区气候和水文。编辑c·德容d·柯林斯和r . Ranzi©2005年约翰·威利& Sons有限公司延续长距离和时间。高山斜坡主机许多不同的环境:极端山峰的冰川和冰缘现象,降低牧场和森林地带,冲积阶地标记前泛滥平原和最后山谷的底部边缘河道相对平滑的土地。沿着这“节”,特点是陡峭的斜坡和小溪、形式和过程之间的动态平衡是不断修改大小和频率的水文气象过程(降雨、蒸发蒸腾,冰雪融化,等等)。这些交互的最重要的证据是由冲积扇,这是由泥石流来自陡峭的支流主要的山谷。这些冲动现象一起山体滑坡修改景观结合其他慢现象。在文献中仍在深入讨论是否改变表面流、侵蚀和洪水是由于土地利用变化由于修改农业实践,森林砍伐和不透水区域由于城市化的增加(Ranzi et al . 2002年,Brath et al . 2002年)。

通过链接水文气象时空域中高山峡谷的特点,下面的空间和时间尺度水文过程可以被识别高山地区。

在微尺度的平方公里,当地大气不稳定盛行孤立风暴的形式细胞由地形引起的提升。这里,主要控制径流形成过程是影响流域的地貌和地形特征、降雨条件下,降雪和消融,土壤水分条件下,植被,土地使用,等等。

中尺度,广泛的层状降水引起等效潜力高隆起的大规模气团的温度,造成严重的洪水数千平方公里的盆地。洪水强度反映了气象和地形学的因素以及路由性能的渠道。

洪水在较大的盆地,如那些发生在中欧和东欧的天气尺度降水在2002年被迫结合气候事件引起的异常在上层发行量和海洋表面温度以及其他异常密集的水文气象的交互。

讨论后径流过程在高山地区,一个短暂的旅行将在重建和/或类型的模型预测流域响应。

渗透模拟根据两个基本假设。第一个是基于“Hortonian”

降雨量超过了的概念渗透能力低渗或低的土壤深度。这个标识的主要机制之一的降雨可以达到排水网络通过坡面流。许多模型是基于估计的概念渗透过量率(绿色和阿姆普特1911;霍顿在1933年,1940年)。自从这个概念方案成为不合适在一些盆地,特别是与温柔的斜坡或地区的特点是更大的渗透能力,提出的另一个机制是邓恩et al。(1975)变量来源区域概念的基础上,首次由休利特(1961)定义的。这个模型假定排水流出主要是由于地面水流,源于饱和区域接近流。这里地形的作用是至关重要的,特别是凹陷的饱和的发展。这个概念方案形成了许多径流生成模型的基础:Topmodel的(贝文和科克比1979)和概率分布模型(摩尔和克拉克1981年)。

冰,雪融化估计阶段通常是通过使用一个简化的概念方案基于空气温度。这种所谓的“温度单位”的方法已在许多不同的方式使用了60多年。当一组完整的气象数据可用(辐射、风速、空气湿度和温度、降水),模型检测的基础上应用方程。讨论了分布式融雪模型的优缺点,Kirnbauer等等。(1994)。然而,实证温度单位方法无法轻易取代了基于物理方法(Martinec和Rango 1995),因为所需的气象数据通常是失踪。

地表径流,特别是河道径流过程,与液压通道网络管理流传播属性。运动学公式和线性水库方法可能是最古老的方法可用来确定排水网络的水文响应。相关IUH概念引入了谢尔曼(1932),后来主要应用于水文研究。在1950年代,一个概念模型,考虑了流域级联的介绍了线性水库(纳什1957)。这个模型可能是最广泛采用水文实践。通过先后连接水文和量化geo-morphology Rodriguez-Iturbe和巴尔德斯1979;巴尔德斯等等。1979;古普塔等等。1980; Rinaldo etal. 1991), attempts were made to estimate the hydrologic response ofcatchments. Relationships between geomorphological basin characteristics and parameters of the geomorpho-logical IUH function were retrieved. The Nash conceptual model with the same time lag and peak height fits the resulting GIUH very well (Rosso 1984).

14.3洪水和频率分析

近年来,一些欧洲国家有经验的破坏性洪水事件是由于居高不下的降水集中在山区。雷竞技手机版app在一些国家,几乎雷竞技手机版app每年都要发生特大洪涝灾害,破坏村庄,基础设施,培育区域和造成损失的生命。最近的洪水发生在2002年8月欧洲中部,波河流域1994年和2000年在意大利(Valtellina,洪水和山体滑坡事件),1987年在瑞士,奥地利,德国(大黄酸和默兹)和荷兰在1993年,1994年,1995年和2000年分别。奥得河,摩拉瓦河和多瑙河河流洪水在1997年7月。在1998年- 2002年,超过200年的洪灾发生在欧洲,导致了700人的生命的丧失。在2002年的洪水,少于100丧生,但成本累积为保险公司41亿欧元。

科学家和公民受到怀疑,这样的频繁和灾难性事件是由于非凡的降雨事件,我们的气候变化或结果而不是从河床领土和维护不足的脆弱性增加。raybet雷竞技最新

争论仍然开放,因为数据是相互矛盾的。参照意大利河流,重要的是要注意,而测量站的皮亚琴察和Pontelagoscuro波河显示增加最大在1920 - 2000年期间每年洪水,阿迪杰河河主要测量稳定或轻减少1923 -1997年洪水。阿迪杰河盆地,平均每日流量显示了显著的减少趋势30%(绒毛2003),一个事实观察其他几个欧洲的河流。

的成本和效率构造措施减轻洪水的影响取决于设计洪水估计。的选择设计洪峰,QT,给定的重现期,T,河培训至关重要。它是基于假设的可接受的风险水平,知识的河流水文和水文数据的可用性。总之,随着潜在损害的保护成本增加平行越来越设计重现期。

在过去的30年里,有效的程序已建立洪水估计,洪水数据包括一些技术的区域化特征独特的统计模型(技术委员会估计概率极端洪水,1988)。洪水峰值的基本假说假定时间序列在给定地区新一个适当的索引值(如年平均洪水)表示相同的无量纲变量在每个河上均匀分布的地区。这个假设是可以接受的只有新洪水是空间同构的。

在阿尔卑斯山,许多地区洪水频率方法应用了。在奥地利和瑞士,欧盟框架计划(洪水风险评估的影响下土地利用变化和河流工程作品)应用于该地区的影响力(ROI)概念除了季节性措施和Gradex方法。在意大利,一个层次型region-alization模型,TCEV(二元极值)是应用于一个国家基础(看到罗西et al . 1984;绒毛和Bacchi 2001)。

最后的话,这个简短的概述展示了进步和不确定性在我们对山区洪水的水文气象方面的理解,我们希望未来的研究将提高我们的知识对这些复杂的和相关的现象。

14.4确认

手稿中受益的评论罗伯特Ranzi和英语校对卡门·德容和很高兴认识到他们的帮助和建议。

引用

AlpertP。中尺度索引分布地形雨在高山。j:。Meteorol。,25岁,532 - 545年,1986年。贝文kj,科克M.J.,一个基于实物的变量贡献区域的流域水文模型,二聚水分子。科学。公牛。43 - 69,24日,1979年。

Brath。,Castellarin A。,Montanari A。评估的影响,土地利用变化对总值年均侵蚀。二聚水分子。地球系统。科学。6(2),255 - 265年,2002年。BougeaultP。小,Houze Rotunno R。,Volkert H。,客人Ed中尺度高山项目(MAP)。 Q. J. Meteor. Soc., 129, 588, Part B, 2003. Buzzi A., Foschini L., Mesoscale meteorological features associated with heavy precipitation in southern Alps. Atmos. Phys., 72, 131-146, 2000. Committee on Techniques for Estimating probabilities for extreme floods, Techniques for Estimating Probabilities of Extreme Floods: Methods and Recommended. National Academy Press, Washington, DC, 1988. Dunne T., Moore R.T., Taylor C.H., Recognition and prediction of runoff-producing zones in humid regions. Hydrol. Sci. Bull., 20(3), 305-327, 1975. Frei C., Schar C., A precipitation climatology of the Alps from high-resolution rain-gauge observations. Int. J. Climatol., 18, 873-900, 1998.

绿色的诗人,阿姆普特G.A.第一部分,研究物理,通过土壤流动的空气和水。j·阿格利司。科学。4(1)后,1911年。

古普塔W.K.Waymire E。,小王比较温度瞬间的,表示单位自记水位计从地貌。水Resour。Res, 16(5), 855 - 862年,1980年。

休利特J.D.,土壤水分来源Baseflow从陡峭的山地流域,132年论文(站)。美国林务局,东南部森林实验台,阿什维尔,数控,1961。

霍顿右眼水文循环,渗透的作用。反式。点。地球物理学。联盟,14,446 - 460年,1933年。

霍顿右眼,这种方法对渗透能力的物理解释。Proc。土壤科学。Soc。点。5,399 - 417年,1940年。

KirnbauerR。,Bloschl G。,GutnechtD。,进入分布式雪模型的时代。北方。二聚水分子。24、25日,1994年。

Martinec J。,Rango A。,回顾融雪的温度单位方法计算。水Resour。公牛。31(4),657 - 669年,1995年。

摩尔R.J.R.T.,克拉克降雨径流模型的分布函数方法。水Resour。Res, 17(5), 1367 - 1382年,1981年。

NashJ.E。,瞬时单位自记水位计的形式。IAHS出版42号1379 - 1394,1957。

Ranzi R。,Bochicchio M。,Bacchi B。对洪水的影响,最近的造林和城市化蜜剂河(意大利阿尔卑斯山脉)。二聚水分子。地球系统。科学。6(2),239 - 265年,2002年。

莱。,Marani R。里冈R。,地貌色散。水Resour。Res, 27(4), 513 - 525年,1991年。

Rodriguez-Iturbe我。,巴尔德斯J。水文地貌结构的响应。水Resour。Res, 15(5), 1409 - 1420年,1979年。

罗西F。,佛罗伦萨M。,范思哲P。,双组分对洪水频率估计极值分布。水Resour。Res, 20(7), 847 - 856年,1984年。

罗索R。霍顿秩序比率,纳什模型关系,水Resour。Res, 20(7), 914 - 920年,1984年。

Rotunno R。,近期R。、机制的高山降雨。j .大气压。科学。、58、1732 - 1749年,2001年。

谢尔曼L.K.从降雨,河流单元图像的方法。Eng。NewsRec。,18岁,501 - 505年,1932年。

巴尔德斯B.J.,Fiallo J。,我Rodriguez-Iturbe。地貌IUH的降雨径流分析。水Resour。Res, 15(6), 1421 - 1444年,1979年。

VanDelden。在西欧,雷雨的天气设定。大气压。56岁的Res。89 - 110。2001年。

绒毛V。,减少每日排放上阿迪杰河河和可能的原因(意大利)。博耳。Geofisico第二十六章(3 - 4),73 - 87年,2003年。

绒毛V。,Bacchi B。在意大利东北部的、评价的洪峰。CNR-GNDCI, 2511号(意大利),2001年出版。

温嘉顿R。,BarbenM。,Spreafico M。山areas-an概述基于示例中,洪水从瑞士。j .二聚水分子。10 - 24,282年,2003年。

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