基于FloodArea模型的龙须河流域暴雨洪涝淹没模拟研究

选取龙须河流域内及周边气象区域站和国家站的逐日降雨量资料,采用广义极值分布函数来进行拟合优度检验并计算出不同重现期的致洪面雨量。将不同重现期致洪面雨量、小时雨型分布、高程数据代入FloodArea模型进行洪水淹没模拟,得到不同重现期下面雨量淹没范围和水深。结果表明:龙须河流域中下游水位上涨明显,靠近龙须河中游的荣华水文站点模拟水淹最深,出现2次涨水,模拟水位上涨超过3m,通过和实际水文站数据对比,洪水发展过程、最高水淹深度要滞后于降水峰值5-7小时,且与实际的水文站的水位差较吻合,证明FloodArea模型在龙须河流域具有较好的洪水淹没模拟效果,为暴雨洪涝灾害风险评估和预警业务提供较好的技术支撑。     

基于雷达资料的上海地区暴雨面雨量计算及应用

根据上海地区小时雷达资料的定量降水估测(quantitative precipitation estimation,QPE)网格产品和经过质量控制的自动站雨量资料进行暴雨面雨量计算方法研究,计算方法为:将暴雨区内自动站周围9个网格点的QPE平均值作为自动站的雷达估测雨量,计算各测站雨量与雷达估测雨量的差值,用克里金插值方法将差值场插值到雷达降水估算产品相同的网格点上,再将网格点上残差插值数据加上网格点上雷达估测雨量,得到各网格点用自动站订正后的雷达估测小时雨量资料。文中24个典型暴雨各测站订正后QPE与实测雨量的平均绝对误差比订正前减小了27%;两个典型暴雨主要降水阶段经国家气象站资料订正后QPE与实测雨量的平均误差比订正前减小了33%～39%,暴雨过程总雨量经国家气象站资料订正后减小了34%～59%。根据以上方法得到的网格点雨量计算和绘制上海地区2007—2015年24个典型暴雨降水区域的小时面雨量值和图、过程面雨量值和图、行政区和水利片面雨量值和图。最后基于.NET Framework 4.0基础架构软件开发平台,使用Microsoft Visual Studio 2012和Microsoft Visual Studio软件开发工具制作"基于雷达资料暴雨面雨量自动化计算查询系统",供业务科研人员实时查询和计算。     

基于GIS的广西中小河流山洪气象风险监测预警系统

基于中尺度自动站雨量资料、欧洲中心（EC）细网格数值预报雨量资料、广西雷达数据,利用ArcGIS提取河流边界地理信息,通过用MICAPS、SWAN3．0系统二次开发,数值模式产品应用,面雨量对比等方法建立广西中小河流山洪气象风险监测预警系统。系统能自动生成各种气象要素的可视化警报、预报产品．经过在2012年汛期若干天气过程的应用显示了较好的监测预警作用,可以应用到精细化天气预报业务中。     

东津河流域暴雨洪涝灾害风险区划

本文从暴雨致灾机理出发,以东津河流域为例,开展中小河流域暴雨洪涝灾害风险区划技术研究。根据气象资料、水文资料、地理信息资料、社会经济统计资料以及历史灾情资料等,运用TOPMODEL水文模型并结合统计法确定致洪临界面雨量,利用逐步回归法重建区域站资料序列,基于广义极值分布函数计算出不同重现期的致洪面雨量,根据流域内小时降水雨型分布,将不同重现期致洪面雨量以及叠加堤坝信息的DEM、manning系数等数据代人Flood Area模型进行洪水淹没模拟,得到不同重现期下洪水淹没图,再叠加流域内栅格化的人口、GDP以及土地利用信息,最终得到不同重现期下人口、GDP以及土地利用等风险区划图谱。建立的中小河流域暴雨洪涝灾害风险区划技术方法简便可行,区划结果精度高、实用性强,对于面向实时防灾减灾的动态灾害风险管理具有重要意义。     

面雨量分析和预报技术改进

松花江是我国重点防汛的七大江河之一,流域面积广阔,洪涝基本取决于流域内降水的多少。1998年超历史记录的特大洪水,就是由于流域内区域性的暴雨、特大暴雨造成的。利用流域内各气象站点逐日降水量计算出流域内各区域的面雨量值,并结合水位资料分析了嫩江、松花江流域水位变化与面雨量的关系。在此基础上,利用逐步回归、相似技术建立了流域内各区域面雨量的预报方法。经检验、试报,有较好的预报参考价值。在MICAPS业务平台上开发的面雨量预报业务系统可以投入业务运行。     

数据处理方法在雨量中的应用及面雨量形成

基于中尺度雨量站资料,将SQL Select语句、bcp数据处理方法应用到实时雨量的计算中,利用GIS技术得到精细的子流域的栅格点雨量,形成子流域的面雨量值.结果表明:1)采用SQL Server的数据查询技术与bcp数据处理技术可以获取每天实时雨量;2)利用GIS的拼接、转换和抽样处理技术,可以形成5km空间分辨率的坡度和高程数据;3)根据雨量与高度和坡度的关系得到雨量的计算公式,获得精细化的雨量资料,通过算术平均法的求算形成更准确的面雨量值.     

基于GIS淹没模型的流域暴雨洪涝风险区划方法

在求取漳河流域雨洪曲线,分析流域历史暴雨洪涝风险个例基础上,确定流域致灾临界面雨量和洪涝风险水位段.采用耿贝尔极值Ⅰ型分布法求取流域不同重现期面雨量,基于GIS的暴雨洪涝淹没模型,利用D8及曼宁公式计算不同重现期面雨量淹没范围和水深;运用灾害风险原理,制作漳河流域暴雨洪涝风险区划.同时,对湖北省钟祥市行政区域制作了风险区划图,并与实际灾情进行了比较,暴雨洪涝灾害频发区与高风险区对应较好.结果表明,该方法能够直观表达暴雨洪涝灾害的形成,也反映了流域及研究区域内的暴雨洪涝灾害风险,有较清楚的物理意义.     

基于FloodArea的新疆依格孜牙河流域 山洪灾害风险区划

以新疆依格孜牙河流域为研究区,利用流域内6个自动站2013—2017年和周边7个国家基本气象站1961—2017年降水资料,基于水动力模型FloodArea构建淹没水深和降雨量之间的函数关系,确定不同重现期的致灾临界雨量阈值。利用FloodArea模型动态模拟暴雨洪灾的淹没情况,并结合研究区承灾因子(人口分布、GDP、土地利用类型),完成该流域的暴雨洪灾风险区划。结果表明,位于该流域中下游的塔格勒克艾日克村、克孜勒陶乡、依格孜牙乡林场等属于暴雨山洪的高风险区,而海拔相对较高且处于流域上游的塔木喀拉牧场、布格拉等地属于山洪淹没的低风险区。     

“98·8”清江典型致洪暴雨分析

针对 1998年 8月上、中旬清江流域的典型致洪暴雨过程 ,就雨洪关系、环流形势、中尺度系统及数值预报产品释用等方面进行了剖析。结果表明 ,清江流域洪峰直接由致洪暴雨形成 ,而雨团总时次与暴雨过程累积面雨量紧密相关。致洪暴雨的产生与 50 0hPa副热带高压位置 ,高、中、低各层中尺度环流系统及其配置和演变密切相关。几种数值预报产品对清江致洪降水面雨量都具有一定预报能力 ,其中尤以武汉区域中心的MAPS产品更突出一些。     

"98·8"清江典型致洪暴雨分析

针对1998年8月上、中旬清江流域的典型致洪暴雨过程,就雨洪关系、环流形势、中尺度系统及数值预报产品释用等方面进行了剖析.结果表明,清江流域洪峰直接由致洪暴雨形成,而雨团总时次与暴雨过程累积面雨量紧密相关.致洪暴雨的产生与500hPa副热带高压位置,高、中、低各层中尺度环流系统及其配置和演变密切相关.几种数值预报产品对清江致洪降水面雨量都具有一定预报能力,其中尤以武汉区域中心的MAPS产品更突出一些.     

“98.8”清江典型致洪暴雨分析

针对１９９８年８月上、中旬清江流域的典型致洪暴雨过程,就雨洪关系、环流形势、中尺度系统及数值预报产品释用等方面进行了剖析。结果表明,清江流域洪峰直接由致洪暴雨形成,而雨团总时次与暴雨过程累积面雨量紧密相关,致洪暴雨的产生与５００ｈＰａ副热带高压位置,高、中、低各层中尺度环流系统及其配置和演变密要相关。几种数值预报产品对清江致江降水面雨量都具有一定预报能力,其中尤以武汉区域中心的ＭＡＰＳ产品更突出一     

SVM方法与长江上游降水落区预报

在分析长江上游各流域面雨量的气候特征及面雨量与暴雨站数关系的基础上,依据SVM回归方法,利用面雨量和ECMWF 0 h资料,建立了面雨量的SVM回归方法预报模型,并对其进行了模拟试验.结果表明,SVM回归方法能运用于面雨量预报,并给出了依据SVM方法建立的流域面雨量实时业务预报系统的检验结果.     

伊春中小河流强降水引发山洪预警指标研究

为提高对中小河流强降水引发山洪的预报预警能力,尽可能减少山洪灾害造成的人民生命财产损失,基于伊春市近10 a(2011-2020年)中小河流山洪灾害和对应的暴雨、短时强降水资料,分析了暴雨和短时强降水发生时的天气形势,统计了易发山洪的降水面雨量阈值。结果表明:伊春市暴雨和短时强降水发生时的天气形势主要为副高北抬阻挡低涡东移型、高空槽配合地面低压型和低涡配合地面低压型。通过雨量统计,得出6-8月易发山洪的降水面雨量阈值,6月份,同一区域48 h累计雨量达到85 mm,降水期间部分时段有短时强降水,小时雨强达到20 mm/h,并连续出现2-3 h;7月份,同一区域48 h累计雨量达到90 mm,或局地小时雨强超过30 mm/h;8月份,同一区域48 h累计雨量达到110 mm,或局地小时雨强达到30 mm/h。基于研究结果,建立了伊春市山洪预警流程。     

基于不同数据的新疆山洪淹没模拟及致灾阈值分析

利用实测淹没深度、数字高程(DEM)、土地利用类型、小时降水、定量降水估测(Quantitative Precipitation Estimation,QPE)等数据,通过FloodArea模型对新疆博尔博松流域3次(2013年8月25日、2015年6月28日、2016年6月17日)洪水过程进行再现模拟,对模拟结果的分布特征进行分析,以实测数据进行精度检验,并建立了面雨量-淹没深度关系,在此基础上确定了研究区四个淹没等级对应的致灾临界雨量。运用不同数据模拟得出淹没分布特征为随着时间的变化淹没深度具有上升的趋势,淹没过程可分为蓄积期、稳定增长期和波动上升期3个阶段;通过精度验证得出:FloodArea模型运用自动站降水数据模拟的淹没深度与实测数据相比偏高,而QPE、R-QPE(订正后QPE)数据模拟的则偏低,这三种数据的模拟结果与博尔博松村和塔尔村两个考察点的绝对误差分别为0.46 m、0.78 m、0.35 m和1.35 m、1.44 m、0.65 m,R-QPE数据模拟出的淹没深度效果最好,更能精确地反映出该流域洪水淹没情况;通过相关性分析可知,模拟洪水淹没深度与7 h累计时效的面雨量的相关性最好,相关系数达到了0.989,在此基础上建立了面雨量-淹没深度的关系;按照面雨量-淹没深度的关系和山洪灾害等级划分标准得出,预警点累计时效7 h面雨量对应四个等级的致灾临界雨量阈值分别为:四级6.25 mm、三级23.61 mm、二级49.64 mm、一级75.67 mm。     

基于隐马尔可夫模型的中小河流致灾雨量阈值研究

基于数字高程模型(digital elevation model,DEM)高程数据和D8算法实现了湖南中小河流流域子流域划分。利用洪水预报网络传播模型,构建中小河流各子流域径流拓扑结构并提出了空间子流域等效面雨量的概念。基于等效面雨量序列和径流观测序列,构建了基于时空概念的隐马尔可夫降水-径流模型,并利用该模型计算了中小河流各子流域不同时间尺度条件下暴雨致灾临界面雨量阈值,最后利用2010—2015年实况资料对阈值进行检验,结果证明相比传统统计法,新方法的计算结果与传统方法结果一致且具有很好的准确性和稳定性。基于2015年6月的一次暴雨灾害预报,证明了该方法适应于业务化运行。     

2016年商洛“7·30”局地突发性大暴雨综合分析及预报着眼点探讨

利用MICAPS资料,自动站加密雨量、FY-2E卫星云图、商洛多普勒雷达和数值预报产品等资料,对2016年7月30日商洛局地大暴雨过程进行综合分析。结果表明：数值预报对本次局地暴雨预报能力偏低,环流特征不明显;地面冷空气经过山西南部、河南东部影响陕西东部是本次暴雨的触发机制;关注午后关中南部与商洛北部的地面辐合线演变和西安站20时对流层低层偏东气流的剧增,加强卫星云图、雷达回波和自动站加密雨量等气象资料分析是提高局地突发性暴雨短临落区、强度预报的关键。

     

利用多普勒雷达资料作站点雨量及面雨量临近预报

通过对近两年收集的降水过程的雷达回波资料进行统计分析,得到本地区主要降水过程类型及其回波演变特征;利用反射率因子的基数据和风廓线产品数据等资料,运用交叉相关法计算区域速度、读取风廓线得到环境风速度,自动判别降水回波类型、识别回波整体及单体移动速度;应用本地实时的dBz-I关系及线性外推法计算未来1～2 h站点降水量及面雨量,实现降水临近预报自动化;应用自动站雨量资料及雷达联合自动站资料所作的雨强实时分析场对1 h站点雨量预报及区域雨量预报进行初步检验,1～24.9 mm和≥25 mm以上站点预报的平均相对误差分别为58%、33%;区域雨量预报的雨区范围及中心分布与实况具有较好的一致性;2 h降水预报在回波较稳定时,仍有较好的预报效果.     

基于FloodArea的山洪灾害风险区划研究——以淠河流域为例

致灾临界面雨量、洪水淹没范围及深度的确定是暴雨山洪灾害风险区划的核心环节。本文以淠河流域为研究区,利用统计方法与水文模型相结合的方法确定雨-洪关系,得到致灾临界面雨量;基于FloodArea开展洪水淹没模拟,叠加承灾体信息,得到T年一遇洪水淹没风险评估与区划图。通过对2015年13号台风"苏迪罗"强降水过程的淹没反演,验证表明:无论是洪水淹没范围还是淹没水深,FloodArea模拟值与实况值均较为吻合。综合来看,淠河流域暴雨山洪灾害风险区划与评估结果较为合理;基于FloodArea模型在淠河流域具有较好的洪水淹没模拟效果,可用于暴雨洪涝灾害风险评估与预警。     

北江、珠三角河网降水量级与面雨量的统计关系

文中利用北江流域和珠江三角洲河网的面雨量资料，分别对流域内出现各级降水量级(雨型)时所对应的面雨量进行统计，并将面雨量与流域内出现暴雨以上降水的范围进行比较分析，找出了区域内出现暴雨的站数与平均面雨量的关系，发现区域内有40％以上测站出现暴雨时，该区域面雨量一般接近50mm。     

格点选择对MAPS面雨量预报效果的影响

以MAPS数值预报产品为基础，采用1998～2001年MAPS数值格点降水预报场资料，选取长江上游六大流域不同的代表格点计算该流域不同时段、不同时效的面雨量。以历年面雨量实况为标准，对上述时段面雨量预报值进行相关分析。结果表明，格点选择不同，该流域面雨量预报结果存在较大差异，对于MAPS数值降水预报而言，采用将格点北移1纬度、东移3经度的方式，其预报效果最佳。将这种格点选择方式应用于2002年长江上游六大流域面雨量预报，其效果较好。