1.3　本书主要内容

本书针对我国山洪灾害防治中存在的主要问题，基于水库大坝安全管理实践经验，以充分发挥山洪易发区水库大坝工程措施与非工程措施功能为目标，在水利部公益性行业科研专项经费项目“山洪易发区水库致灾预警与减灾关键技术”研究基础上完成，主要内容如下：

（1）山洪易发区水库致灾因素挖掘与致灾模式分析。水库工程既是小流域山洪灾害的主要承灾体，又极易因超标洪水、滑坡、渗漏等原因从承灾体转变为致灾体。一方面区域性山区洪水极易引起库区水位骤涨骤落，进而触发库区滑坡等严重地质灾害，同时洪峰通过大坝时，水库的“削峰”作用又可以有效降低山洪灾害对下游地区的影响，降低人员伤亡和经济财产损失，减灾意义重大；另一方面，由于分布于山洪易发区的大量中小型水库工程受制于特殊的历史原因，存在不同程度的病险隐患，在遭遇极端气候产生超标洪水时，水库有溃坝风险，此时水库工程从承灾体转变为致灾体，大坝一旦溃决更将会带来难以预估的人员伤亡及经济财产损失。山洪具有明显的区域特征，突发性强、成灾快是其显著特点。降雨、冰雪消融、地形地势、人类活动都会引起山洪的发生，导致山洪灾害，危及水库大坝安全。水库作为承灾体，起到了滞洪和蓄洪的作用；作为致灾体，山洪、水库淤积、库岸滑坡、坝体失稳、地质等因素都会对水库安全造成影响，引发水库致灾。比较全面系统地分析了山洪易发区水库致灾的机理、致灾因素，水库致灾的模式、溃坝特征和原因，提出了山洪易发区水库致灾的各种模式，以及灾害链的形成、发展和特征。

（2）山洪易发区水库大坝脆弱性分析。在充分研究山洪影响与水库大坝的响应机制、分析和挖掘水库大坝脆弱性驱动力因子的基础上，建立了基于极端事件、水文气象、工程地质与自然地理等原生脆弱性以及技术、管理、人员和社会等外在脆弱性的水库大坝脆弱性分析与评价指标体系。基于突变理论和模糊数学建立模糊突变模型，对大坝工程脆弱性进行评价。

（3）山洪易发区洪水监测技术与预报方法。建立小流域突发洪水监测技术及洪水预报方法，实现对洪水的监测预报，是进行灾害预测预警、制定防灾抢险及救灾方案的重要前提和依据，能够最大限度地发挥减灾系统工程的效益，减少山洪灾害造成的损失。介绍了小流域监测站网布设、水雨情监测系统及监测方法等小流域突发洪水监测技术，针对小流域突发洪水，结合小流域洪水监测数据，基于数据驱动模型，建立了小流域突发性洪水预报方法。

（4）山洪易发区水库灾变特征与仿真分析。根据二维浅水运动方程，考虑不可压缩、恒温流体，并假设加速度垂直分量及流体黏性力和科氏力可以忽略不计，通过对质量守恒方程和动量方程进行水深积分，推导出水库溃坝及下泄洪水演进数值模拟控制方程，采用两步泰勒格林方法对控制方程进行求解。通过三个经典算例对洪水演进计算程序进行方法验证，该程序可以很好地模拟洪水的演进，可用于水库灾变仿真计算。实际应用表明，该方法可模拟不同闸门开度下的下泄洪水演进，以及不同溃坝程度、不同上游水位下的溃坝洪水演进，并得出下游水深和淹没范围与上游水位、闸门开度、溃坝程度之间的关系。

（5）山洪易发区水库近坝岸坡安全监控与预警技术。以某水库工程近坝岸坡为例，进行了近坝库岸在坡脚冲刷作用下的滑坡试验研究，通过模型试验，了解边坡土压力、孔隙水压力、基质吸力、含水率及破坏位置的相互关系，揭示了山洪易发区水库近坝库岸边坡滑坡特性，构建了山洪易发区水库近坝岸坡滑坡致灾确定性预警指标及监控模型。

（6）山洪易发区水库安全监控指标与安全评价体系。山洪易发区水库安全监控指标与安全评价体系的建立有助于对大坝安全进行合理、科学、真实的评价。在深入分析山洪易发区山洪灾害特点、致灾机理及影响因素的基础上，提出了山洪易发区水库大坝安全影响因素综合评价指标的选取原则，并建立了水库大坝安全影响因素的多层次评价指标集；在基于模糊集值统计原理的定性指标量化的基础上，构建了水库大坝安全的多层次模糊综合评价模型。

（7）山洪易发区水库致灾快速响应与减灾对策。针对现有山洪灾害非工程措施管理模式被动，各职能部门分工不明，管理粗放、效率低下，过分依赖突击式和运动式的建设和管理方式等问题，通过省级或地市级水利部门合理组织调配和人员优化，以山洪易发区的水库为“支点”，将县级非工程措施的雨量、水位等测点网格化处理。结合水库险情判别和分类方法，开展了山洪易发区水库险情现场调查，有针对性地采取相应的减灾措施，并应用提供的山洪易发区水库减灾相关业务流程实现水库致灾的快速响应与减灾措施，充分有效利用网格化管理效率降低灾害对山洪易发区造成的影响，实现了山洪易发区水库致灾的快速响应，为后续采取必要合适的减灾手段提供依据。

（8）山洪易发区水库致灾预警及减灾系统集成技术。在上述各关键技术研究的基础上，提出了山洪易发区水库致灾预警及减灾系统的总体架构、功能，以及实现方法，并给出了应用实例。