Thủy văn lũ lụt

Thủy văn lũ lụt là lĩnh vực nghiên cứu và ước tính dòng chảy lũ, bao gồm sự hình thành vật lý của chúng và phân tích thống kê về cường độ và xác suất của chúng cho mục đích thiết kế và đánh giá rủi ro.

Definition

Thủy văn lũ lụt là một nhánh của thủy văn nước mặt liên quan đến sự xuất hiện, cường độ, tần suất và ước tính lũ lụt, là những dòng chảy lớn vượt quá khả năng chứa của lòng sông bình thường, bao gồm cả đặc điểm thống kê được sử dụng trong thiết kế và quản lý rủi ro.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự hình thành lũ lụt, ước tính thống kê về cường độ lũ và chu kỳ lặp lại (phân tích tần suất lũ), và khái niệm về lũ thiết kế được sử dụng trong kỹ thuật. Nó dựa trên biểu đồ thủy văn và các quá trình mưa-dòng chảy được đề cập ở những nơi khác và tập trung vào phần dòng chảy cực lớn của chế độ thủy văn.

Core questions

• Cường độ lũ và xác suất của chúng được ước tính từ các hồ sơ như thế nào?
• Chu kỳ lặp lại là gì và nên được diễn giải như thế nào?
• Lũ thiết kế được chọn cho cơ sở hạ tầng như thế nào?
• Làm thế nào để ước tính lũ tại các địa điểm không có trạm đo?

Key concepts

• Chuỗi giá trị cực đại hàng năm
• Phân bố tần suất lũ
• Chu kỳ lặp lại và xác suất vượt quá
• Lũ thiết kế
• Tần suất lũ khu vực
• Phân vị lũ

Key theories

Phân tích tần suất lũ

Các dòng chảy đỉnh hàng năm được coi là các biến ngẫu nhiên và được khớp với các phân bố xác suất để ước tính các phân vị lũ và chu kỳ lặp lại, cung cấp cơ sở thống kê cho việc thiết kế và lập bản đồ vùng ngập lũ.

Hướng dẫn tần suất lũ được tiêu chuẩn hóa

Các hướng dẫn chính thức, chẳng hạn như Bulletin 17C của Hoa Kỳ, quy định các phương pháp nhất quán (lựa chọn phân bố, ước tính tham số, xử lý các giá trị ngoại lai thấp và lũ lịch sử) để tính toán tần suất lũ trong thực tiễn quy định.

Clinical relevance

Thủy văn lũ lụt cung cấp lưu lượng thiết kế cho đập, cầu, đê điều và hệ thống thoát nước, các bản đồ lũ lụt được sử dụng trong quy hoạch sử dụng đất và bảo hiểm, cũng như các ước tính làm cơ sở cho cảnh báo lũ và giảm thiểu rủi ro; việc ước tính sai tần suất lũ có thể dẫn đến cơ sở hạ tầng được thiết kế dưới mức hoặc quá mức và không an toàn.

Evidence & guidelines

Việc ước tính lũ lụt theo quy định thường tuân theo các hướng dẫn quốc gia, chẳng hạn như Bulletin 17C ở Hoa Kỳ, nhằm tiêu chuẩn hóa phân bố, ước tính tham số và xử lý dữ liệu được sử dụng để các ước tính tần suất lũ được nhất quán và có cơ sở.

History

Phân tích tần suất lũ lụt thống kê đã phát triển trong suốt thế kỷ 20 khi các hồ sơ dòng chảy kéo dài hơn, dựa trên lý thuyết giá trị cực đoan; các hướng dẫn quốc gia (ví dụ như loạt Bulletin 17 của Hoa Kỳ, được cập nhật thành 17C vào năm 2019) đã tiêu chuẩn hóa các phương pháp, trong khi khu vực hóa đã mở rộng các ước tính đến các lưu vực chưa được đo đạc.

Debates

Tính ổn định trong tần suất lũ

Phân tích tần suất lũ thông thường giả định khí hậu ổn định, nhưng việc sử dụng đất và biến đổi khí hậu có thể làm cho thống kê lũ không ổn định, gây ra tranh luận về việc liệu và làm thế nào để kết hợp các xu hướng và phương pháp không ổn định vào các ước tính thiết kế.

Key figures

• Jery R. Stedinger
• Ven Te Chow

Seminal works

• chow1988
• stedinger1993
• england2019

Frequently asked questions

Hai trận lũ 100 năm có thể xảy ra trong các năm liên tiếp không?

Có. Một trận lũ 100 năm có khoảng một phần trăm khả năng xảy ra trong bất kỳ năm nào một cách độc lập với các năm trước, vì vậy lũ lớn liên tiếp là có thể; chu kỳ lặp lại mô tả tần suất trung bình dài hạn, không phải là một lịch trình cố định.

Tại sao phân tích tần suất lũ lại không chắc chắn?

Các hồ sơ thường ngắn so với các sự kiện hiếm đang được ước tính, việc lựa chọn phân bố xác suất ảnh hưởng đến kết quả, và các giả định về tính ổn định có thể không đúng trong điều kiện khí hậu và sử dụng đất thay đổi, do đó các ước tính lũ mang theo sự không chắc chắn đáng kể.