柳州市暴雨渍涝气象预警系统

介绍柳州市暴雨渍涝气象预警系统的技术路线及原理,该系统利用城市暴雨内涝灾害仿真模型,并结合了柳州市的地理特征、城市规划、排水系统、防洪工程等多方面的非气象资料,具备一定的暴雨渍涝动态监测预报能力,对拓展城市灾害预报服务领域,提高城市暴雨渍涝灾害监测、预报、灾害风险评估水平具有一定的参考作用。     

柳州市暴雨渍涝气象预警系统

介绍柳州市暴雨渍涝气象预警系统的技术路线及原理，该系统利用城市暴雨内涝灾害仿真模型，并结合了柳州市的地理特征、城市规划、排水系统、防洪工程等多方面的非气象资料，具备一定的暴雨渍涝动态监测预报能力，对拓展城市灾害预报服务领域，提高城市暴雨渍涝灾害监测、预报、灾害风险评估水平具有一定的参考作用。     

南宁市暴雨内涝监测预警系统

利用多普勒雷达产品、精细化数值预报产品和城市密集自动雨量观测站数据,以内涝积水模型和内涝风险等级划分原理为核心,研发精细化到街区的南宁市暴雨内涝监测系统,实现城市内涝的实时监测、提前预警和风险预估,并将内涝预警信息以多种途径发布;将该系统用于2015年5月4日的短时强降雨造成城市内涝过程,验证结果表明:模拟结果与观测结果基本相符,最大积水深度和位置基本一致,但个别点存在两者异常偏大情况,排水管网初始场数据不完善是导致模拟结果产生异常的主要原因。应用结果表明,该系统具备一定的暴雨内涝动态监测预报能力,对提高对城市暴雨内涝灾害的监测预警和风险评估水平起到了一定作用。     

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。     

基于GIS的西安城市强降水内涝预报预警系统

介绍西安城市强降水内涝气象预警系统的技术路线、原理及业务流程。该系统基于本地化的城市内涝仿真模型,以城区加密自动站、多普勒雷达降水估算、数值预报产品、主观预报等作为实况和模拟用的降雨边界条件,并结合西安市地理地貌特征、城市规划、排水系统特征、排水规则、防洪工程等多方面的非气象资料建立而成,具备一定的内涝动态监测预报能力,对拓展城市灾害预报服务领域,提高城市气象服务水平具有一定的作用。     

基于智能物联网技术的天津城市积水监测预警系统

通过智能物联网技术实时获取积水监测实况数据,利用天津市气象精细化格点预报产品和城市自动雨量观测站实况数据,以机器学习、神经网络模型和天津市城市内涝风险等级划分原理为基础,研究基于用户实时位置的城市内涝预报预警技术,研发天津市城市自动化积水监测预警系统。结果表明,该系统具备一定的城市内涝风险监测预警预报能力,并在2018—2020年多次重大天气过程中应用,积水深度预报结果与监测结果基本一致,应用数据表明验证结果良好,系统可以为政府防灾减灾决策、指挥调度提供精准、及时的气象数据支撑。     

基于GIS的石家庄市暴雨内涝数学模型与应用

利用石家庄市高精度城市地理信息、排水工程设施、河道地形、气象降水等基础数据,基于天津城市内涝模型技术,构建了石家庄市暴雨内涝数学模型。同时在原有工作基础上,对模型网格概化方式和计算模式加以改进,将城市河网、路网、管网和社区的计算网格分层划分,形成分区、分层和立体多重的内涝计算模式。选取典型暴雨个例对模型的模拟效果进行验证,结果表明城区最大积水落区预报成功率达70%以上,模拟的积水深度误差主要分布在0.2 m以内。此外,基于WEBGIS技术开发的石家庄城市内涝监测预警平台,进一步增强了模型的表现力。     

2005年6月20日柳州市大暴雨渍涝灾害模拟分析

利用柳州市城市暴雨渍涝气象预警系统,对2005年6月20日柳州市出现了有记录以来最严重的城市渍涝灾害进行了模拟分析,结果表明:该系统具有较强的渍涝动态监测和预报能力,对拓展城市灾害预报服务领域,提高城市暴雨渍涝灾害监测、预报、灾害风险评估水平具有一定的参考作用。     

2005年6月20日柳州市大暴雨渍涝灾害模拟分析

利用柳州市城市暴雨渍涝气象预警系统，对2005年6月20日柳州市出现了有记录以来最严重的城市渍涝灾害进行了模拟分析，结果表明：该系统具有较强的渍涝动态监测和预报能力，对拓展城市灾害预报服务领域，提高城市暴雨渍涝灾害监测、预报、灾害风险评估水平具有一定的参考作用。     

《城市暴雨内涝仿真模拟技术及其应用》

正陈靖主编该书从城市暴雨内涝数值模拟、预报、预警等实际需求入手,介绍了暴雨内涝的形成、暴雨内涝仿真模拟的研究现状与进展、暴雨内涝仿真模型的基本理论、方法和应用实例。在此基础上,介绍了基于城市暴雨内涝仿真模型的内涝灾害风险评估,以及城市暴雨内涝预报预警业务系统的应用。该书可供从事水文、气象、工程技术、应急管理等专业人员开展城市暴雨内涝防灾减灾工作参考使用,亦可作为城市暴雨内涝仿真模拟的实例,为城市规划、市政建设、应急指挥、防灾减灾等工作提供科学的参考依据。     

极端暴雨威胁下的城市内涝风险预警系统研究

传统内涝风险预报系统多基于单一降雨产品驱动城市水文水动力模型的模式,难以解决由于暴雨观测或数值模拟带来的不确定性问题。综合利用多源降雨（雷达、地面雨量计,地面雨滴谱）、积水观测数据,有利于提高内涝预报精度,改善风险空间描述。因此,为了进一步加强洪涝预测能力以更好地应对极端暴雨威胁,本研究提出了基于综合观测的城市内涝风险预警系统,并在北京市清河流域进行了初步实践和检验。该系统包含六个模块,融合了新兴的降雨积水观测技术,引入了主流的降雨临近预报方法,采用了成熟的城市雨洪模拟手段,可为道路交通提供实时的积水深度和风险等级,为城市内涝灾害应急管理提供内涝风险预测和预警产品。     

短时强降水对剑河县城市内涝风险影响分析

城市内涝的发生与气象条件紧密相关,强降水是致灾的关键因素。通过分析把握剑河县城降雨变化趋势,结合城区的易涝点及历史积水资料,得到内涝灾害风险的分布特征及演变规律,进一步开展气象条件致灾关键环节分析,有助于剑河县内涝灾害气象决策服务更加精细化,为加强城市灾害的应急处置和应对防范能力体系建设提供气象支撑。通过对剑河县国家气象观测站2007～2021年降水数据进行分析,剑河县城降水主要集中在4～9月,占全年降水的74.5％,该时段也是剑河县城短时强降水、大雨、暴雨的集中高发期,4～9月大雨以上量级降水出现日数呈增多趋势,近15a来1h最大降水量呈逐年波动增加趋势,且主要发生在4～9月。结合DEM数字高程数据得到的易积水路段点及历史积水内涝资料分析,当短时强降水发生时,县城易积水路段会出现不同程度的积水,当小时雨强达到20mm且未来降水持续时,有积水达到10~20cm的风险,对行人过往造成影响,需加强监测并提示相关部门注意易积水路段可能出现积水风险;小时雨强超过30mm时,有积水超过20cm的风险,对车辆及低洼路段建筑影响较大,需及时联系相关部门建议在易积水路段采取相应排水措施,避免出现积水内涝情况影响居民工作生活,同时开展公众服务建议居民注意出行安全;小时雨强超过50mm时,将出现30cm以上积水,对过往车辆及低洼段建筑影响很大,行驶车辆应当就近到安全区域暂避,避免将车辆停放在低洼易涝等危险区域,如遇严重水浸等危险情况应当立即弃车逃生。相关应急处置部门和抢险单位应当严密监视灾情,做好内涝可能引发的其他灾害应急抢险救灾工作。     

沙澧河流域致洪预警系统设计与应用

沙澧河流域致洪预警系统基于中小河流致洪预警气象服务需求,以气象与水文相结合,应用地理信息(GIS)先进技术,利用气象常规数据、地面自动雨量站资料、数值模式、卫星雷达资料及水文雨量、水位数据等资料,运用动力学诊断和统计分析、多元线性回归方法、模式输出法、相似预报等方法,输出暴雨和水位增量预报模型。该系统通过C/C++语言编程,集气象水文信息显示分析、数据库、预报模型和用户界面于一体,建立了涵盖流域暴雨预报、水位增量监测预测、洪涝灾害预警服务等多功能的可视化业务技术平台。在本地基层台站首次将气象和水文两个学科结合,建立降水、水文和洪涝数据库;首次对沙澧河流域进行暴雨形势分型,并建立流域暴雨预报模型;首次建立沙澧河流域五大水库水位增量预报模型。自系统运行以来,成功对沙澧河流域出现的几次致洪暴雨进行了预警,服务效果明显。     

贵州省小流域洪水预报系统开发与应用

贵州夏季突发性山洪频繁发生,山洪灾害损失巨大。对小流域的雨情、水情进行实时监测,结合精细化的降水预报数据,并与水文模型进行耦合开发贵州小流域洪水预报系统可有效地减少山洪灾害带来的损失。贵州省小流域洪水预报系统以AreGIS为平台,依托GIS、数据库技术,利用地理信息数据和气象数据实现小流域降水、流量和水位变化的监测、预报、预警,系统可根据降水预报数据输入水文模型中模拟小流域未来相应时间段的水位和流量变化情况,当达到一定阈值之后系统会自动报警,为决策部门及时提供监测预警信息,最大限度的减少小流域陡涨洪水造成的各种损失,有效地提高贵州省小流域山洪或洪水灾害的防灾减灾能力。     

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.     

河北省廊坊市城市积涝动态预报预警系统研制

结合廊坊城区地形地貌、市政工程、排水设施现状等,应用二维非恒定流基本方程和一维明渠非恒定流方程算法,构建城市积涝模型,结合区域自动站雨量实时监测数据、数值预报和预报员主观精细化降水预报,建立廊坊城市积涝动态预报预警系统,可实时估算、预报城市积水深度、积水时间等,预报并进行了业务试运行。系统以2012年7月21日廊坊市特大暴雨引起的城市积涝过程为例对系统进行了验证,结果表明：预报积水深度与实际积水情况比较接近,预报结果对城市防洪减灾有指导意义。     

惠州市暴雨灾害特征和防御对策

基于惠州市国家气象观测站和区域自动气象站逐日降水资料,总结分析了惠州市暴雨灾害特征,并思考和提出了暴雨灾害防御对策,结果表明:惠州市跨广东省粤北和粤东两大暴雨中心;汛期暴雨日数约占全年的90%,其中前汛期(4—6月)暴雨日北多南少,后汛期(7—9月)北少南多;在全球变暖背景下暴雨灾害呈多发趋势,广东省多项暴雨历史极值出现在惠州市,东北-西南走向的山脉和海陆分布造成的迎风坡、喇叭口等特殊地形是暴雨灾害多发重发的原因。同时,基于气象部门的职责提出了通过提升暴雨监测和保障能力、暴雨分析能力和预报预警准确率、暴雨应对和防御能力、积极开展气象科普宣传等措施来全面提升惠州市暴雨灾害防御能力。     

基于城市内涝仿真模型的天津风暴潮灾害评估

基于城市内涝仿真模型,根据天津沿海地区的地形、地貌特征以及排水系统等对城市内涝仿真模型进行改进,在沿海边界和河口设置时变水位,使得模型拓展到既能模拟暴雨产生的内涝,也能模拟由于风暴潮侵袭造成的淹没情景。该模型对天津沿海地区历史上典型风暴潮个例以及10年、20年、50年、100年一遇重现期风暴潮产生的积水范围和积水深度进行了模拟,并对2012年8月3日台风达维 (1210) 造成的天津沿海风暴潮进行了业务试应用。将历史风暴潮个例模拟结果以及2012年8月3日的评估结果与实际灾情进行对比,结果显示模型具有较好的模拟能力,可应用于风暴潮灾害的评估和预估业务中,为相关部门和行业提供决策参考。     

柳州市积涝过程模拟及灾害风险评估

利用柳州市暴雨积涝灾害仿真模型,对不同类型降水过程造成的积涝灾害进行了数值模拟,并对柳州市积涝灾害风险进行了初步的量化评估。结果表明:大暴雨以下降水,积涝灾害风险以Ⅰ级和Ⅱ级为主,降水量级达大暴雨以上时,出现Ⅲ级的积涝灾害达25%以上,当降水量R>150mm时,Ⅲ级达37%。积水深度实测值与模拟值绝对误差主要分布在20cm以内,大暴雨以下降水,误差值主要分布在10cm以内,随着降水强度增加,绝对误差值也随之增大。每年第一场暴雨造成的积涝灾害往往比模拟结果严重,而久晴转暴雨过程则相反。此模型对拓展城市灾害预报服务领域,开展城市暴雨积涝灾害风险量化评估具有一定的参考作用。     

城市内涝监测技术的应用研究

根据城市内涝监测预警的需求,提出在城市河流的关键点,将高精度压力水位器与区域自动气象站组成内涝监测系统,并从系统架构、测量原理、参数设置、误差补偿等方面阐述设计方法.系统每分钟采集一组数据,水位测量精度达到0.1％.通过与国家标准水文站对比分析,该站水位与天文潮位涨落趋势一致,相位落后1h,观测误差平均为0.06 m.通过分析,得到结论,当茅洲河流域日平均面雨量大于40 mm,测站水位达到1.5m,并维持4h以上时,极易发生城市内涝.将水位监测与面雨量实况结合,对提高城市内涝预警预报能力有较大的帮助.