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印尼万岛之国,河网密布,亟需以流域为单元的综合水资源管理。洪水虽不可根除,却可通过“影响预报”范式——即由雨强风险评估升级为直接预判受灾区域与损失——实现科学减灾。印尼哈桑丁大学工程学院土木工程系团队在 Earth 发文,将UH SUH水文模型、HEC-RAS水动力模型与GIS集成,为Gilireng流域构建洪水预报预警系统。
本研究首次将2024年哈桑丁大学研发的UH SUH合成单位线水文模型与HEC-RAS水动力模型、GIS空间技术深度融合,构建面向Gilireng流域的大尺度洪水预报预警系统。UH SUH以19项地貌参数高精度转化雨量为流量;HEC-RAS数值模拟输出淹没范围、水深、流速及到达时间;GIS则从数字高程模型快速提取流域特征并可视化易涝区。该集成框架突破传统数据获取与观测局限,为南苏拉威西年涝区Wajo县提供水库调度—河道行洪—居民疏散一体化决策支持,亦为热带群岛国家洪灾管理树立新范式。
研究过程与结果
本研究以印尼南苏拉威西Gilireng流域46.45km主河段为对象,基于Pompengan Jeneberang河流域中心提供的十年降雨序列与印度尼西亚地理空间信息局发布的8.4m数字高程模型,构建“UH SUH-HEC-RAS-GIS”一体化洪水预报预警框架。首先,采用2024版UH SUH合成单位线模型,将25年一遇极端降雨转化为1511.31 m³/s洪峰;经Passeloreng水库调洪,洪峰流量削减50.08%,下泄流量降低至754 m³/s。随后,在HEC-RAS 2D水动力模型中进行洪水水力追踪,模拟该下泄过程淹没范围、水深与流速,并以GIS将结果空间划分易涝区。
研究设置Gilireng堰、Mamminasae桥、Akkotengeng桥三级监测点,量化洪峰传播时间 (上游至下游共11h35min) 及各点由正常到撤离级临界时间 (1h35min、45 min、55 min),形成从极端强降雨阈值 (59.7 mm/hour) 触发到社区疏散的完整时间链。结果显示,Sajoangin区受灾面积最大 (3474公顷),模型平均误差9.79%,并通过整合15处学校、清真寺与村公所作为可容纳10–40户的疏散点,为Wajo县低地居民提供可操作、前置8h以上的预警方案。研究同时指出,8.4 m分辨率的国家数字高程模型难以精细描述河道横断面形态,未来需更高精度地形与历史洪水资料以持续校准。
研究总结
研究证实,Gilireng流域连续两年遭遇25年一遇极端降雨 (>150 mm/天),UH SUH模型推求洪峰1511 m³/s,经Passeloreng水库削减50%后,下游仍无法安全行洪,淹没Wajo县四镇共5086 公顷。建立的上游—中游—下游三级监测体系将洪水从正常至撤离级的总预警时间压缩至8h40min,足以支持15处疏散点启用。UH SUH-HEC-RAS-GIS耦合误差<10%,但8.4m数字高程模型精度不足,未来可引入LIDAR或“无人机+断面”测量提升地形分辨率;模型普适性强,只需历史洪水资料即可验证准确性。
阅读英文原文:https://www.mdpi.com/2862450
期刊主页:https://www.mdpi.com/journal/earth
期刊简介
Earth (ISSN 2673-4834) 期刊发表综述、常规研究论文和简报。期刊旨在鼓励科研人员尽可能详尽地发表其实验与理论研究成果。因此,期刊对论文的最大篇幅不作限制,要求完整呈现实验细节以确保研究结果的可复现性。特别欢迎涉及新颖且具创新性的研究提案和思路的稿件;支持将完整计算流程、实验步骤的电子文件或软件以及源代码作为补充材料提交。
期刊主题领域包括但不限于:气候变化与环境效应;大气/水体/土壤质量与污染防治;自然资源管理与生态保护;生物多样性保护与生态系统服务;环境健康与灾害风险评估;可持续发展与城乡系统韧性;环境研究的技术创新与数据科学应用;人类健康与环境系统交互;粮食安全的环境驱动机制;土地利用转型的生态响应;极端事件与复合风险研究等。
期刊主编
Prof. Dr. Charles Jones
加州大学圣塔芭芭拉分校地理系
研究方向: 气候变率;气候变化;可预见性;季风;区域建模;极端火灾天气
投稿优势
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Earth 期刊目前已被Scopus、ESCI (Web of Science)、AGRIS、GeoRef等多个重要数据库收录,JCR分区位于Q2, Citescope分区位于Q1。
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