基于内涝模型的西安市区强降水内涝成因分析

利用西安市近10～40年降水资料、市政信息资料,采用统计学方法,分析了强降水内涝的成因.结果表明:短时强降水或过程量偏大的降水天气过程是引发西安市内涝的直接气象因素;排水能力的强弱是发生内涝关键因素;随着城市化的发展,极端雨强的强度及大于10 mm/h降水的总时次数均有上升趋势,强降水发生概率的提高加强了内涝灾害发生频率及强度,城市效应是内涝加强的主要原因.用西安市强降水内涝仿真模型来进行模拟试验表明:西安是一个内涝发生降水雨强临界值偏低的城市,小时雨强3 mm/h、13 mm/h是发生内涝、严重内涝的临界值,天气预报、雨情监测重点及市政防御关键部位是西北区.总体上缩小井距效果好一些.     

基于小时分辨率的降水过程辨识方法研究

强降水极易造成暴雨灾害,尤其是突发性强的短时强降水,动态监测、影响评估和风险预估是灾害防御的重要手段。但目前气象服务业务中,强降水的定量评估和风险预估还是以天为单位,现代气象服务精细化的需求迫切要将时间分辨率提升至小时尺度。本文利用1951—2018年国家气象观测站小时降水观测资料,从小时尺度界定站点、大区域、小区域降水过程的辨识方法。基于改进的降水过程综合强度评估方法,在概率密度分布的基础上,重新划分了极端、特强、强、较强、中等五个等级的降水过程综合强度指数。检验论证显示,基于小时分辨率降水过程的自动提取和评估方法合理,具有可操作性,能够对过程性降水、短时降水过程动态评估和预评估,可实时支撑气象服务业务,提升气象防灾减灾能力,也为后续开展短时强降水影响评估和风险预估建立基础。     

基于城市暴雨内涝数学模型的福州内涝灾害风险评估

以福州市城区地表和明渠河道为主要模拟对象,结合福州市城区高精度地理信息、排水设施、排水运作方式等数据,建立福州城市暴雨内涝数学模型。利用该模型对福州市历史上3次典型降雨过程以及不同重现期降雨造成的城区内涝灾害进行模拟。对模型的模拟结果与实况积水进行评估表明,3次降雨过程的模拟与实况积水深度绝对误差小于10 cm的积水点分别占比为50%、78%、76%。模型对雨强较大的短时强降雨过程,模拟效果稍差,模拟积水比实况积水整体偏小;对长时间、雨强比较平均的降雨,整体模拟效果较好。利用模型对不同重现期降雨下福州市城区内涝灾害风险进行评估表明,模型能够客观反映不同重现期降雨过程下福州市城区内涝灾害风险分布。     

基于信息扩散技术的暴雨内涝风险评估模型

针对河北省邯郸市区的道路暴雨内涝风险问题,开展了基于二维信息扩散技术及灾害风险评估理论的模型研究工作,联合气象部门、市政排水部门、社会公众等不同行业群体,收集邯郸市易涝点分布、降雨强度、积水深度、危险源及承灾体等基础数据,建立了针对易涝点的"雨强-水深-风险情景"评估模型,实现基于降雨强度估计易涝点积水深度,进而结合承灾体状况给出相应的风险情景。研究表明,本文提出的二维信息扩散道路暴雨内涝风险评估模型,对估计平原地区道路积水风险情景具有一定的实用价值。     

基于灰色关联度分析的南昌城市内涝积水深度评估

基于南昌市2008年以来11次城市内涝和气象资料,采用灰色关联度、多元线性回归等方法,建立了南昌城市内涝积水深度评估模型.结果表明,面雨量、降水强度、降水持续时间和强降水站次数是影响南昌市内涝积水深度的主要因素,建立的城市内涝积水深度多元线性回归模型具有一定的精度,可用于对城市内涝积水深度的灾后快速评估和预评估.     

西安城市内涝分布特征及其与降雨量的关系

利用西安市市政部门2007—2012年城市内涝资料及相应时段西安城区自动气象站逐小时降雨资料,对西安城区17例内涝过程进行了时空分布特征分析,对58个内涝点内涝进行了内涝等级划分并研究了积水深度与降雨强度的关系,建立了部分内涝点积水深度与降雨量方程。结果表明:西安城市内涝点空间分布较为均匀;内涝发生频率最高为41%,最低为18%;7—8月为城市内涝发生高峰期,占年内涝总次数的70%;07:00—08:00、15:00—16:00为城市内涝日变化中两个明显的高峰时段;城市内涝按积水深度划分为微风险、低风险、中风险、高风险四个等级,其中中风险等级内涝占西安总内涝次数的45%;短时强降水是造成城市积涝的主要原因,1h和3h降雨量是积水深度的重要影响因素。     

基于加权综合法的西安城市内涝灾害区划分析

用西安城区区域气象站降水资料,西安市区1∶10000地理信息资料,人口密度、房屋建筑面积、地均GDP等社会经济资料,采用加权综合法,从孕灾环境、致灾因子、承载体、防灾减灾能力4个方面分别进行内涝灾害的敏感性区划、危险性区划、易损性区划、防灾减灾能力区划,并使用重大内涝灾害天气过程实况资料进行临界值制定和综合分析,给出了西安城市内涝灾害区划.对已经业务化使用的“西安城市强降水内涝灾害预报预警系统”模拟的内涝积水分布情况,与内涝灾害区划的结果进行对比分析,表明加权综合法得出的西安城市内涝灾害风险指数区划较为科学、合理.     

合肥市城市典型易涝点致灾阈值确定及其风险评估

以合肥市为例,设计了4个内涝风险等级,并运用"Flood Area"模型确定了两种排水条件下典型易涝点致灾阈值,开展城市内涝动态淹没模拟,评估不同风险下承灾体的可能损失。结果表明:岳西新村各等级致灾阈值为4级56.9 mm·h~(-1),3级65.9 mm·h~(-1),2级100.8 mm·h~(-1),1级162.3 mm·h~(-1)。在4个内涝风险等级下,岳西新村内涝积水主要集中在社区东北部低洼区,且随降水强度的增大,社区内积水面积和住宅财产损失率也相应增加。长江东街下穿桥致灾阈值为4级49.0 mm·h~(-1),3级53.0 mm·h~(-1),2级78.0 mm·h~(-1),1级108.0 mm·h~(-1),当出现2级以上内涝风险时,长江东大街下穿桥路面积水将对过往车辆造成重大损失。     

1961—2013年内蒙古地区极端降水时空变化分析

选取内蒙古具有代表性的71个地面气象站1961—2013年逐日降水及平均降水量资料,计算各等级降水日数,分析不同时间尺度及等级极端降水时空变化分布特征。结果表明:近53a内蒙古地区降水日数和小雨日数均呈减少趋势,但暴雨、大雨和中雨出现的概率略增;日和小时短时降水强度增大。20世纪80年代和90年代是中雨、大雨和暴雨多发期,也是日和小时降水强度最大时期,进入21世纪后,强降水发生频次减少。     

基于高时空分辨率降水预报产品的城市内涝预警研究

使用高精度高程、路网、河网、排水管网、工程设施以及防洪调度等数据,将各类空间信息剖分为7 287个无结构不规则网格及相应通道,并针对城市立体化交通设施,对模型进行调参,最终构建了合肥城市暴雨内涝数值模型。采用城市地表、明渠河道、排水管网等主要水文水动力学物理过程,模拟积水深度及演进情况。在此基础上,将短时临近预报系统INCA (Integrated Nowcasting through Comprehensive Analysis)的降水估测产品和降水预报产品(空间分辨率1 km,时间分辨率1 h)作为驱动条件,得到未来6 h逐时的积水深度预报及内涝风险预警产品。研究结果表明:城市内涝模型对积水深度及积水演进过程的模拟和实况较为吻合,体现出对河网、路网、社区积水良好的模拟能力。对2017年8月25日合肥西南部严重内涝过程的检验表明,积水深度预报效果很大程度上依赖INCA的降水预报质量,对于短时强降水,INCA在临近时效预报效果相对较好,因此积水深度预报产品可在临近时效内较为准确的预报积水区域以及积水变化过程。可见利用高时空分辨率降水预报产品和城市暴雨内涝数值模型耦合制作内涝风险预警,可有效增加内涝灾害的预见期,为城市防涝减灾提供科学参考。     

近10a大方县暴雨时空分布特征及致灾性的研究

【目的】研究大方县暴雨及其灾害特征,提高当地暴雨预报服务能力,为地方政府防洪部署及地质灾害防治提供参考。【方法】利用大方县国家气象观测站和乡镇自动气象站2013—2022年逐日降水资料、灾情资料,结合大方县地形、河流分布特点,统计分析近10 a大方县暴雨时空分布特征及各乡镇暴雨、大暴雨的致灾特点。【结果】大方县年均暴雨日、大暴雨日分别为14.8 d、3 d,且有增加趋势,暴雨、大暴雨主要出现在5—9月,均呈单峰型分布,暴雨的峰值出现在6月,大暴雨的峰值出现在7月,最早暴雨初日为4月18日,最晚暴雨终日为10月5日。【结论】大方县暴雨及大暴雨主要出现在南部、西部及北部乡镇,中部出现暴雨的次数较少,其分布特征与地形和水域有着较好的对应关系,位于迎风坡或水域附近的乡镇出现暴雨的频次高于其他乡镇。从暴雨灾情分布来看,致灾性暴雨出现在6、7月居多,与暴雨日、大暴雨日的月分布趋势相同,乡镇暴雨致灾频率大多在10%~30%之间,分布特征不明显;大暴雨致灾频率较高,在南部、北部海拔落差大或位于河谷地带的乡镇致灾性在50%以上。     

近36年遵义市暴雨洪涝灾害变化特征及成因分析

暴雨、大暴雨等自然因素和防洪、除涝工程等社会因数是影响暴雨洪涝灾害发生、发展的重要因素。基于1984-2019年遵义市13个国家气象观测站逐日降水量资料、遵义市第一次自然灾害风险普查暴雨洪涝灾害数据,采用常规统计、突变检验、线性倾向估计、相关分析、对比分析等方法,得出遵义市暴雨、大暴雨以及受灾面积的年际、年代际以及长期变化变化特征,同时揭示农作物受灾面积的变化成因。结果表明：近36年遵义市暴雨日数及其累计降水量呈波动式微弱增加趋势,大暴雨日数及其累计降水量呈显著减少趋势,暴雨、大暴雨均具有不同的阶段性变化特征。1984-1999年农作物受灾面积呈显著上升趋势,2000-2019年农作物受灾面积呈显著下降趋势。大暴雨日数及其累计降水量与受灾面积呈显著正相关,并且具有明显的阶段性差异。暴雨洪涝灾害发生、发展既受暴雨、大暴雨等气象自然因子影响,也受气象灾害防御工程和灾害性天气预报预警水平等社会因素影响。     

四川省康定市泥石流灾害与降水预报阈值确定

通过对康定市历史泥石流灾害资料与历史气象降雨资料进行统计分析,揭示了康定市泥石流灾害与降雨的关系特征,并在此基础上,研制了康定市1h、3h降雨量诱发泥石流预警指标。结果表明:康定市境内各地均有发生泥石流灾害的可能性,东部地区是泥石流的高易发区。康定市境内泥石流灾害发生与当日降雨量、短时强降雨、前期有效降雨量关系密切。降雨量大且降雨强度强的月份（6~8月）易发生泥石流灾害。短时强降水的强度越大,发生灾害的风险越大,强降水出现频率最高的时段（19:00~02:00）也是泥石流高发时段。当降水强度<10mm/h和20mm/3h时,有出现泥石流的可能性,泥石流灾害气象风险等级为4~5级;当降水强度达到10~20mm/h、21~35mm/3h时,发生泥石流的可能性较大,风险等级为3级;当降水强度达到21~35mm/h、36~50mm/3h时,泥石流发生的可能性大,风险等级为2级;当降水强度>35mm/h、50mm/3h时,泥石流发生的可能性极大,风险等级为1级。      

江西致洪暴雨天气特征分析与流域洪涝预报研究

在对1959～1990年的资料进行大量普查分析和统计的基础上,指出对流层中低层形势特征在江西致洪暴雨中的特殊重要性,分析了各个天气系统对形成致洪暴雨的作用,并根据中低层天气形势特征来分型建立致洪暴雨的预报模式。应用水文上降水产生流量过程线的变化原理,提出了仅用降水资料来推算流域洪涝指数,用量化指标来预报未来流域洪涝强度的研究思路和方法。该方法思路是利用流域内测站雨量计算出流域的有效综合面雨量(考虑了前一段时间内的逐日流域面雨量的不同贡献)。复核流量(或水位)等洪涝资料与流域有效综合面雨量的关系,最终确定出各级洪涝指数的流域有效综合面雨量的大小,确定洪涝等级。     

泸定县泥石流灾害特征及降水因子分析

泸定县地质环境条件复杂,新构造运动活跃,是泥石流灾害高易发区.在对前期多次泥石流灾害发生后的灾后调查了解的基础上,分析泸定县泥石流灾害特征,并利用历史地质灾害记录与历史气象资料,研究泸定县泥石流灾害发生与降水的关系.结果表明：（1）泸定县境内泥石流灾害不仅具有分布广、发生频率高、危害重等特点,而且,具有群发性、夜发性、周期性特征.（2）泥石流发生与当日降雨量、短时强降雨、前期有效降雨量关系密切;对6天及以下累积有效降水量36mm、8～10天累积有效降水量49mm、11～14天累积有效降水量101.6mm以上等前期降水条件较为敏感,前期有效累计雨量、天数增加,当日激发雨量、雨强逐步缩小,随着激发雨量增大、小时雨强越强,泥石流灾害将发生质变.当前期有效降雨不明显,泥石流爆发需要较强的激发雨量。     

2020年广西暴雨灾害天气综述与分析

利用气象及其灾情等资料,对2020年广西区域性暴雨灾害天气过程进行综合分析,并与历史同期的气候作比较,在此基础上对其进行综述。结果表明:(1)年初至春季出现冬春暴雨,比常年偏早、偏强。(2)前汛期5月底到6月上旬出现了破历史记录的暴雨灾害,具有时间长、雨量大、强降雨叠加及灾害重等特点。(3)6月底出现站点破历史记录的全区性暴雨。(4)后汛期影响台风个数偏少,受“海高斯”影响出现全区性暴雨。(5)全年区域性以上暴雨场数比常年少。通过对2020年广西暴雨灾害的综述分析,加深对广西暴雨灾害整体性认识,对今后做好预报业务提供有益参考。     

1961—2012年重庆市的降水特征分析

利用重庆市1961—2012年34个气象观测站的逐日降水资料,采用EOF分析、线性回归及相关分析的方法对重庆市的降水量时空特征、降水频数特征及降水强度特征进行诊断分析研究,并进行了相关讨论.结果表明:重庆市的年总降水量呈逐年减少的变化特征,并且年总降水量存在空间一致性与重庆市东北地区和其他地区反相变化的空间分布形式;各类持续性降水过程频数的空间分布差异较大,持续性降水过程频数的变化趋势表明短期降水过程(持续2 d)逐年增加而持续较长时间(持续5 d及以上)的连阴雨天气过程减少趋势明显;降水强度分析中发现一般降水(小雨、中雨、大雨)的年总降水量呈下降趋势,是引起重庆市年总降水量减少的主要原因,小雨、中雨降水强度逐年减弱而大雨的强度有弱的增强,较强降水等级(暴雨与大暴雨)的年总降水量呈较弱的上升趋势,降水强度也表现为弱的增强趋势;持续5 d及以上降水过程频数的减少可能与当地500 hPa位势高度场的上升及赤道太平洋海表温度的升高相关,大雨及以上等级降水的强度变化可能与El Niño Modoki现象有关.     

副高边缘暴雨过程中的GPS可降水量和假相当位温分布特征

利用2010年8月石家庄地基GPS反演的可降水量、地面加密自动站和常规天气资料,对由副高进退引起的河北省中南部一次强降水天气过程中GPS可降水量和地面假相当位温的演变趋势进行了详细分析.结果表明:1)此次暴雨过程是由副高边缘暖湿气流与切变线共同作用造成的,强降水区主要出现在500 hPa的584～588 dagpm线、700～850 hPa切变线之间;2)降水出现时GPS可降水量基本对应于高值阶段,强降水出现时可降水量位于峰值前后;降水出现时GPS可降水量偏离系数为正值,而强降水一般出现在偏离系数超过1时;3)对同一测站而言,GPS可降水量越大对应的实际降水越强.当测站不同时,GPS可降水量高并不一定代表更强的降水,这与测站的地理位置和海拔高度有关.4)降水出现前热力和水汽条件配置好,能量不断积累,假相当位温逐渐升至极大值.随着降水出现与能量的释放,假相当位温回落到谷值阶段,此谷值越低、持续时间越长,对应的降水也越强.     

基于回归模型的青藏铁路水害气象风险评估

应用逻辑回归和逐步回归方法对青藏铁路青海段由降水引发铁路水害气象风险评估进行研究,以青藏铁路公司提供的铁路沿线水害统计资料为依据,选取2000—2014年青藏铁路沿线青海境内14个气象站点和28个加密气象站降水资料,开展降水引发的水害气象风险评估,结果表明:青藏铁路水害的发生不仅与降水量级有关,还与降水的性质和持续时间有关,铁路水害主要集中在7—8月,高发路段是乐都-平安、湟源-海晏段。导致青藏铁路沿线水害的主要降水类型为区域性强降水和连阴雨。考虑到降水持续时间对水害的影响,通过计算得出的铁路水害诱发指数和水害有效降水因子,且距水害发生时间愈近,日降水量对水害发生的作用就愈大。采用逻辑回归模型判断青藏铁路青海境内各区段水害的发生有无,其预测模型总判对率均超过86.2%,其次运用逐步回归评估模型计算出水害预报等级,经检验对最高级别1级的预报准确率达88.9%。可见,逻辑回归模型和逐步回归评估模型在青藏铁路青海境内铁路水害预报和评估工作中具有较高的预报准确率。