基于灰色关联与BP神经网络的台风非台风暴雨洪水分类模拟

为进一步研究BP神经网络模型在我国东南沿海地区不同类型暴雨洪水模拟的适用性,基于1956—2011年东南沿海西溪流域暴雨洪水实测资料,将洪水划分为台风和非台风暴雨洪水两类,选取并统计影响洪峰流量的7个要素,采用灰色关联法,分别分析洪水、台风暴雨洪水、非台风暴雨洪水的洪峰流量与各个要素之间的相关性,应用BP神经网络模型对三种系列洪水进行分类模拟。结果表明:(1)各个要素分别与台风和非台风暴雨洪水的洪峰流量的关联度大小、排序明显不同,不同类型洪水的洪峰流量与影响要素的之间相关程度存在较大的差异;(2)构建的多种BP神经网络模型结果都较为满意,可用于西溪流域洪峰流量的模拟预测,且进行台风与非台风暴雨洪水分类后的模型性能更优;(3)分别选取4个主要影响要素建立的台风与非台风暴雨洪水BP神经网络模型,模拟和预测的精度同样较高,能够有效地预测洪峰流量。     

云南白水江流域一次暴雨洪水过程成因分析

利用自动雨量站及水文站观测资料、卫星云图、NCEP再分析资料等对2017年8月24日至25日发生在云南白水江流域的一次严重暴雨洪涝灾害特征及成因进行分析。结果表明:次此灾害是一次由流域暴雨引发的单峰型洪水过程,"天鸽"台风减弱后的热带低压及其北侧的倒槽是主要影响天气系统,低压外围来自南海的东南气流为暴雨区提供了充足的水汽和能量供应,台风倒槽为强烈的上升运动提供动力条件。影响天气系统深厚,流域内降雨强度大、持续时间长,是导致白水江连续17个小时出现超警戒水位并引发严重洪涝灾害的主要原因。过程期间,垂直速度特征、卫星云图上螺旋云带分布及对流云团的监测情况有助于解决台风低压外围暴雨时空分布极不均匀的难题。     

1956-2010 年甬江流域降水变化特性分析

近几十年气候变化加剧了一些地区的水资源时空分布不均匀性, 使水灾害事件呈突发、频发、并发、重发趋势。本文选取中国东南沿海的甬江流域为研究对象, 基于近55 年日过程降雨资料(1956-2010 年), 采用集中度分析和Mann-Kendall(MK)趋势检验等统计学方法, 分析甬江流域降水的变化特性。结果显示, 甬江流域20 世纪80年代后, 年降水集中度呈现显著(置信水平95%)的下降趋势, 汛期降水量占年降水量比重减少, 其中5 月份降水量比重下降最为明显;而非汛期降水量占年降水量比重增加, 1 月份降水量比重增加最为明显;50~100 mm/d级别的暴雨总量稳定且有增加趋势。总体上, 甬江流域降水年内分布呈现坦化趋势, 不同量级暴雨变化趋势有利于洪水资源化, 因此结合合理的工程措施可以有效地增加该区域的水资源可利用量。     

晋江西溪流域不同暴雨过程LUCC的洪水响应

以晋江西溪流域为研究区,构建晋江西溪流域暴雨次洪分布式模型,选择3场不同暴雨强度、雨型分布、历时的暴雨过程,模拟研究区在1988年和2006年土地利用/覆被情景下70年代3场次暴雨的洪水过程,分析其在1988—2006年土地利用/覆被变化(LUCC)情景下的洪水响应。研究结果为:1988—2006年晋江西溪流域LUCC最明显的特征是林地、耕地减少而园地及建设用地增加;LUCC对流域出口流量过程的影响主要表现为洪量、洪峰流量增加,而对洪峰滞时及汇流时间的影响不显著;相同的LUCC对不同场次暴雨洪水过程的洪峰流量、洪量的影响程度不同,LUCC对流域出口流量过程的影响受暴雨强度、雨型分布、历时等因素的影响。     

中等排放情景下中国未来不同强度降雨对总降雨贡献的区域差异（2006―2100年）

采用RCP6.0中等排放情景下2006―2100年WRF 30 km×30 km日值降雨数据,根据中国气象局颁布的降雨强度等级划分标准,探究了中国不同强度降雨及其对总降雨贡献的变化趋势的空间差异特征。结果表明：1）在雨量上,中等排放情景下2006―2100年中国不同强度降雨呈现出不同的空间分异格局。小雨和中雨自东北向西南呈“高―低―高”的三块式空间分布特征;大雨、暴雨、大暴雨和总暴雨均呈“东南高,西北低”的分异格局;特大暴雨仅东南沿海的部分地区分布较多;总降雨呈“南方高,北方次之,西北低”的空间分异格局。2）在雨量贡献率上,强降雨对总降雨的贡献率普遍存在“东南高,西北低”特征,而弱降雨对总降雨的贡献率恰恰相反;不同强度暴雨对总暴雨的贡献率也有类似分布特征。3）在雨量变化趋势上,中国不同强度降雨变化趋势呈现出不同的空间分异格局,但强降雨呈增加趋势的区域显著多于呈减少趋势的区域。4）在雨量贡献率变化趋势上,强（弱）降雨对总降雨的贡献率呈增加（减少）趋势的区域占主导,强降雨对总降雨的贡献率呈增加趋势的地区明显多于弱降雨。5）在不同强度暴雨对总暴雨贡献率的变化趋势上,大暴雨和特大暴雨对总暴雨的贡献率呈增加趋势的区域明显多于暴雨。预估结果表明,中国东部降雨在朝着极端化方向发展。     

广东省持续性暴雨的气候特征

分析了1952-2002年广东省持续性暴雨的气候特征,结果表明:地形对持续性暴雨的分布有重要影响,持续性暴雨的中心主要分布在沿海地区,粤中地区是次多发区.持续性暴雨中心主要在沿山体南侧分布,即迎风向的山前和迎风坡,前汛期主要以沿海的恩平、阳江和斗门为中心;后汛期主要以海丰、南澳为中心.全省各站都以持续2 d的暴雨为主,持续性暴雨在前汛期发生的次数比后汛期多,最多的月份是6月.全省全年及前后汛期持续性暴雨次数的年代际变化相似;但从年际变化看,前汛期与全年发生持续性暴雨次数呈正相关关系,而后汛期与之则呈现一定的反相关关系.持续性暴雨有20~25 a的长周期变化和2~4 a的短周期振荡.     

1980～2013年滇西北地区降雨侵蚀力变化特征

利用多种统计方法,分析了1980~2013年间滇西北地区中雨、大雨、暴雨和侵蚀性降雨及其对应的日数、产生的降雨侵蚀力时空变化特征、突变时间和未来趋势。结果表明:各量级降雨侵蚀力空间分布差异较大,且表现为随降雨量级的减小而变小;大雨侵蚀力占年降雨侵蚀力的45%,起主导作用;降雨侵蚀力表现出降雨量级越大,集中程度越高的年内分布特征;不同量级降雨产生的降雨侵蚀力、降雨日数和降雨量在时间变化趋势上有增有减,未来表现为持续性;各量级降雨侵蚀力相对趋势在少部地区表现一致,大部地区存在明显差异;各量级降雨侵蚀力在1983年发生显著性突变,2002~2006年后,增长趋势不再明显。     

1788年夏季长江流域持久性洪水暴雨及其前期气候异常现象

1788年夏季,长江流域持久性洪水暴雨范围广,特大洪水暴雨时空分布趋势呈现绳套形.这种持久性洪水暴雨前期冬春两季,前冬系流域性范围降雪,嗣后,流域主要为持时长和范围广的多雨水气候异常现象,中下游流域入梅期早.     

1960-2009年中国降雨侵蚀力的时空变化趋势

降雨侵蚀力反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力,因此降雨侵蚀力已经成为土壤侵蚀、产沙和水环境建模的主要参数之一。利用中国590个气象站1960-2009年逐日降雨量资料估算了中国每个气象站的降雨侵蚀力,并使用趋势系数、气候倾向率和Kriging空间插值方法分析了中国降雨侵蚀力的时空变化趋势。结果表明:我国年均降雨侵蚀力从东南沿海向西北内陆逐渐递减,与年均降水量空间分布基本一致;近50年来我国大部分地区年降雨侵蚀力呈现不显著的上升趋势,存在四个明显的上升区域和两个明显的下降区域;59个气象站年降雨侵蚀力变化趋势通过了0.05显著水平的置信度检验,年降雨侵蚀力显著增加的气象站主要分布在青藏高原中东部、东缘、天山山脉以及东南沿海区域。青海省的诺木洪-都兰-曲麻莱-伍道梁一带近50年来年降雨侵蚀力增加趋势最为显著,有可能加剧长江、黄河源头土壤侵蚀的风险。     

北京地区汛期降雨时空演变特征及城市化影响研究

近年来伴随着城市化的快速发展,世界各大城市汛期极端降雨事件频发,洪涝造成的社会经济损失日益严重,在此背景下,分析中国首都北京各城市化阶段汛期降雨变化显得非常有必要。论文基于30个雨量站1963—2012年汛期降雨资料,运用线性回归、滑动平均以及ArcGIS空间分析等方法对北京汛期降雨时空特征进行分析,通过对比城区和近郊区汛期降雨之间的差异来研究城市化对汛期降雨特征的影响,同时利用北京不同城市化阶段土地利用数据分析了城市下垫面变化对降雨的影响,得出以下主要结论：① 北京各区域汛期降雨时间上整体呈现下降趋势,空间上整体表现为由东向西呈逐渐减小的趋势。② 北京山区最容易发生小雨和中雨;城区则更容易发生中雨以上等级降雨事件,特别是暴雨和大暴雨;近郊区发生小雨和中雨概率与城区接近,但大雨以上等级降雨事件发生可能性小于城区;远郊发生各等级降雨事件的可能性均较大。③ 相对于北部近郊而言,在不同城市化发展阶段,城区降雨比南部近郊更大,但城市化增雨效应在城区与北部近郊之间也有所体现。④ 随着城市化的发展,北京城区和郊区城镇建设用地面积持续增长,原有下垫面条件被改变;由于城区城市化进程比近郊区更快,下垫面条件的改变使得城区汛期降雨量大于近郊区,且更易发生大雨以上等级降雨事件。     

华南沿海地区泥石流的类型特征及其动力机制分析

通过对广东清远飞来寺、广州花都梯面、佛山南海西樵山等典型泥石流案例的分析,揭示了华南沿海地区泥石流的类型特征及其动力机制,认为泥石流的流域地貌有沟谷型和坡面型两种,流体特征以水石流和稀性泥石流居多,激发泥石流的动力主要为暴雨,属台风暴雨型;在规模上各类泥石流均为小型,但灾情严重.分析认为在华南沿海地区具有泥石流条件的区域当中,降雨量达到200 mm/d时有可能发生泥石流,降雨强度达到63～86mm/h时发生泥石流的几率极大,局部地区达到43 mm/h也有可能激发泥石流.激发泥石流与降雨强度有直接关系,日降雨量的影响为其次.     

东江流域近50年旱涝时空演变特征

基于东江流域57个站点1957~2010年逐月降雨数据,对比分析SPI和Z指数两种方法在流域旱涝等级划分中的应用,揭示流域近50 a来旱涝时空分布特征及其变化趋势。结果表明:1 SPI和Z指数两种方法计算旱涝指标所得结果差异度较小,均能较好地反映流域历史实际旱涝状况,Z指数对极端旱涝等级具有更好的指示作用;2近50 a来,流域各年代旱涝交替明显,偏涝和重涝多于偏旱和重旱;3流域汛期、非汛期和全年旱涝分布形态在空间上有较好的一致性;4近50 a来,流域总体上呈"北旱南涝"的旱涝变化趋势空间格局。     

文山州降雨侵蚀力时空分布规律浅析

降雨是导致土壤侵蚀的主要动力因素,降雨侵蚀力反映降雨引起土壤侵蚀的潜在能力。利用文山州内21个雨量代表站月降雨资料,估算文山州降雨侵蚀力,对该地区降雨侵蚀力的年内分布、年际变化特征和空间分布变化规律进行分析。结果表明：文山州降雨侵蚀力空间分布基本与降雨一致,山区为高值区,坝区为低值区;降雨侵蚀力主要集中在汛期（5～10月）,各月的差异大于降雨量的差异;文山州降雨侵蚀力长期变化为略减小趋势但不显著,年际变化较年降雨量年际变化显著。     

中国短历时和长历时暴雨对总暴雨贡献的空间差异性研究（1961-2015）

采用1961-2015年659站日值降水数据,以持续1d和持续2d及以上暴雨作为短和长历时暴雨标准,分析不同历时暴雨变化趋势,结果表明,中国总降雨、总暴雨和短历时暴雨从东南沿海向西北内陆依次呈“增-减-增”的分布特征,且整体以增加趋势的站点占主导,而长历时暴雨则呈现出“增-减”的分布特征,且整体以减少趋势的站点占主导,并且检测出中国自东北向西南存在一条变干带。同时中国总暴雨对总降雨、长历时暴雨对总暴雨的贡献呈现出“东南高-西北低”的分布特征,而短历时暴雨对总暴雨的贡献呈现出“东南低-西北高”的分布特征。中国总暴雨对总降雨、短历时暴雨对总暴雨贡献的变化趋势呈现出“增-增减镶嵌-增”的分布特征,且以增加趋势的站点占主导,而长历时暴雨在东部沿海地区呈现出增减镶嵌的趋势,而西北内陆地区呈略微减少趋势,且以减少趋势的站点占主导,也检测出自东北向西南存在一条气候过渡带并与上述变干带基本重合。     

东南沿海中小流域平原区洪水淹没模拟

我国东南沿海中小流域洪水过程短,调节能力差,洪水灾害严重。而该区洪水灾害主要发生在流域中下游冲洪积平原上,为此本文以我国东南沿海甬江流域奉化江下游为实验区,探讨了将遥感和地理信息系统应用于中小流域洪水淹没模拟研究的方法和途径。开展了基于遥感和GIS的流域降雨径流和洪水演进模型的研究,建立了基于数字高程模型的洪水淹没范围和灾情评估模型。最后利用遥感、遥测和GIS信息,对实验区洪水淹没和灾情评估进行了验证分析,并取得了较满意的成果,从而为中小流域防洪减灾决策研究提供了经验。     

基于TRMM数据的鄱阳湖流域降雨时空分布特征及其精度评价

基于1998-2007 年热带测雨卫星(TRMM) 3B42 V6 降雨数据分析鄱阳湖流域降雨时空分布特征, 并利用40个气象站观测日降雨数据对TRMM数据在不同子流域、不同降雨强度及不同季节里的精度进行了对比分析, 弥补了以往只评价整体精度的不足。结果显示:鄱阳湖流域北部地区修水、饶河子流域较易出现暴雨, 导致雷达信号衰减, 使TRMM对大雨强降雨的探测出现较大偏差;流域内降雨以10~50 mm为主, 其雨量占到总雨量的60%;流域降雨在年内1-3 月中旬为干旱少雨期, 3 月下旬-9 月初为湿润多雨期, 9-12 月再次进入干旱少雨期;而空间分布呈东、西部大, 中部小的格局;同时发现, 在赣南山区TRMM降雨较观测雨量低300~400 mm, 这可能受高程和坡度的影响, 使TRMM对山区降雨的探测精度也出现较大偏差。     

中国降雨侵蚀力空间变化特征

降雨是导致土壤侵蚀的主要动力因素，通用土壤流失方程（USLE）中降雨侵蚀力因子R反映了降雨气候因素对土壤侵蚀的潜在作用。为更精确估算降雨侵蚀力，以全国564个测站1971－1998年的逐日降雨资料为基础，采用一种新方法估算降雨侵蚀力，分析全国降雨侵蚀力空间变化特征。结果显示全国降雨侵蚀力的空间分布与降雨量近似，但降雨降雨侵蚀力取决于降雨量和降雨强度两个方面，因此二者的空间分布又存在许多差别。一般在降雨侵蚀力较小地区，降雨侵蚀力的年内分配非常集中，全国大部分地区降雨侵蚀力年际变化表现出正的趋势，江西和湖南等交界的部分地区为明显的正趋势中心。     

降雨变化对东江流域径流的影响模拟分析

降雨变化对流域水文过程的影响是地理与环境科学领域关注的热点。应用流域水文模型HSPF建立了东江流域的径流模拟模型,并结合日降雨随机模拟模型,分析了降雨的长期变化对流域径流的影响。结果表明,降雨对东江流域的径流影响显著,径流量随降雨量均值与降雨量变差系数的增减而增减;相同的降雨量均值变化幅度条件下,径流增减的变化幅度相近;降雨量变差系数增加对径流的影响大于降雨量变差系数减小的影响,降雨强度的变化是影响径流量的重要因素,降雨量变化剧烈时,产生的径流更多;在同等的变化幅度内,降雨量均值变化对径流量的影响大于降雨量变差系数;由降雨情景变化引起的月径流的变化在6~8月最为明显。     

不同登陆地点影响福建的台风灾害时空特征分析

根据福建省灾害性气象年鉴和福建省气候影响评价资料,建立以县域为单元的福建省台风灾害数据库(按登陆地点建立分库),运用Excel软件和Mapinfo技术,重建了1980~2005年不同登陆地点影响福建省的台风灾害时空格局。研究表明:不同登陆地点影响福建省的台风灾害年际变化总体都呈波动上升趋势,年内明显集中在7~9月份、群发性强;空间上分布差异较大,登陆福建沿海的台风灾害Tzc高值中心集中分布在闽中北沿海,登陆广东影响福建的台风灾害Tzc高值中心集中分布在闽南沿海和闽西的龙岩、漳平和永定,登陆台湾影响福建的台风灾害Tzc高值中心主要分布在厦门市和闽中北沿海地区,登陆浙江影响福建的台风灾害Tzc高值中心主要分布在闽东北沿海和闽西北局部。     

不同登陆地点影响福建的台风灾害时空特征分析

根据福建省灾害性气象年鉴和福建省气候影响评价资料,建立以县域为单元的福建省台风灾害数据库(按登陆地点建立分库),运用Excel软件和Mapinfo技术,重建了1980～2005年不同登陆地点影响福建省的台风灾害时空格局.研究表明:不同登陆地点影响福建省的台风灾害年际变化总体都呈波动上升趋势,年内明显集中在7～9月份、群发性强;空间上分布差异较大,登陆福建沿海的台风灾害Tzc高值中心集中分布在闽中北沿海,登陆广东影响福建的台风灾害Tzc高值中心集中分布在闽南沿海和闽西的龙岩、漳平和永定,登陆台湾影响福建的台风灾害Tzc高值中心主要分布在厦门市和闽中北沿海地区,登陆浙江影响福建的台风灾害Tzc高值中心主要分布在闽东北沿海和闽西北局部.