基于动态聚类分析和模糊模式识别法的北京城区汛期降雨时空分布规律研究

以北京城区近十几年汛期50场暴雨过程为样本,利用动态聚类分析和模糊模式识别方法对单站雨型和降雨整体空间分布特征进行了研究,得到北京城区汛期最容易发生的雨型以及时空分布规律。结果表明,北京城区汛期主要发生前单峰型雨,峰值集中且极值雨量大,容易造成内涝积水。发生双峰型雨的次数较少,且极值雨量较小,对内涝积水影响相对较小。     

西宁市短历时暴雨雨型及适用性分析

利用西宁市1954-2017年降水分钟数据建立暴雨统计样本,采用年最大值法推算暴雨强度公式并推求西宁市短历时暴雨雨型。结果表明：西宁市短历时暴雨雨型单峰特征比较明显,单峰峰值出现在前1/3。历时120 min芝加哥设计雨型综合雨峰位置系数0.27,雨峰位置在35 min左右,峰值前（后）雨强迅速增加（减小）,最大1 h降水量为13.14 mm,降水主要集中在20～80 min。各历时的瞬时雨强变化趋势以及分布型基本一致,雨强随着重现期的增大而增大。累计降雨雨峰前（后）增长斜率升（降）最大。西宁市暴雨分布呈现局地性强,空间差异明显特征,芝加哥设计雨型结果对城西和城北区代表性较好,城中和城东区可参考使用。     

黄土高原降雨空间分布的不均匀性研究

根据黄土高原13条流域的降雨资料,分三种雨型妈局地强对流条件引起的小范围,短历时,高强度的局地性暴雨（A型暴雨）,峰面型降夹有局地雷暴性质的较大范围,中历时,中强度暴雨（B型暴雨）,峰面型降雨引起的大面积,长历时,低强度暴雨（C型暴雨）,选用汉域面雨量离差系数C,流域降雨不均匀系数η和流域最大点与最小点降雨比值系数α三种指标,分析了次降雨空间分布的不均匀性。     

地质灾害与降雨雨型的关系研究

地质灾害的发生与降雨历时、降雨量及降雨雨型有密切的关系,不同雨型的降雨诱发地质灾害的诱发机制具有明显的差异性。本文通过收集的降雨实况与地质灾害反馈资料,将诱发地质灾害的降雨雨型分为3种类型:台风降雨、持续强降雨和局地暴雨。研究表明,台风降雨型降雨诱发地质灾害具有即雨即滑的特点,即地质灾害的发生与降雨在时间上具有较好的对应关系;地质灾害发生空间位置与台风运移轨迹也基本一致。多为群发型地质灾害,灾害规模较小,一般为表层或浅层滑坡、崩塌。持续强降雨型降雨诱发地质灾害,在强降雨过程中地质灾害具有同步发生的特点;在降雨强度不大但连续降雨过程中,地质灾害具有一定的滞后效应;在地质灾害大规模发生后,诱发新的地质灾害雨量阈值提高。局地暴雨型降雨诱发的地质灾害往往集中发生在出现局地暴雨的当日当地。     

汶川震区暴雨泥石流发生的降雨阈值

搜集了汶川震区暴雨泥石流发生的降雨数据,采用詹氏法和修正法两种雨场分割法对其进行处理,研究了降雨参数（降雨强度、累积雨量和降雨历时）与泥石流发生之间的关系,建立了汶川震区暴雨泥石流发生的降雨阈值模型。结果表明:采用詹氏法和修正法这两种雨场分割方法所获得的降雨参数之间存在差异。两者的累积雨量差异不大,但后者的平均雨强要小于前者,其原因在于修正法改善了詹氏法估计降雨时间过短的缺点,延长了降雨历时。通过分析平均雨强~历时、累积雨量~历时、标准化平均雨强~历时和标准化累积雨量~历时之间的关系,采用单线法建立了汶川震区暴雨泥石流发生的降雨阈值。研究成果在四川省绵竹市清平乡的泥石流灾害事件中进行了应用与验证,结果表明该方法具有合理性和可行性。     

高度城镇化背景下珠三角地区极端降雨时空演变特征

为分析城镇化发展程度与极端降雨变化之间的关系,选取珠江三角洲地区22个雨量站1973—2012年的小时降雨资料,利用空间分析、线性回归、滑动平均和Mann-Kendall趋势检验等方法,分析高度城镇化背景下珠三角地区极端降雨时空分布规律和变化特性,并解析暴雨雨型变化特征。结果表明:①珠江三角洲高度城镇化地区极端降雨量上升了44.3 mm/（10 a）,呈显著增加趋势,相邻其他地区则无明显变化,高度城镇化地区的前汛期极端降雨量显著增多是造成其年极端降雨量增加的主要原因。②珠三角地区暴雨雨型以单峰型为主,其中以雨峰在前的Ⅰ型暴雨占比最高,约为33.7%,高度城镇化地区Ⅰ型暴雨发生频率明显增加,易导致暴雨内涝事件增加,需加强高度城镇化地区防洪排涝工作。     

基于不同雨型的裴河小流域山洪灾害临界雨量分析

临界雨量是山洪灾害预警的重要指标,为分析小流域雨型对临界雨量的影响,首先对流域降雨过程按照雨峰出现位置的不同进行归类和划分,定性分析流域常出现的各种典型雨型;在此基础上,采用PilgrimCordery法定量确定流域各种典型雨型的时程分配,并通过试算法计算其相应的临界雨量;利用流域近期发生的成灾洪水,采用临界雨量偏离度指标进一步分析论证雨型对临界雨量的影响。以河南省新县裴河典型小流域为实例进行应用研究,结果表明:设计雨型不能完全代表该流域的降雨类型,其属于雨峰偏后式雨型,由此确定的临界雨量与该流域常出现的雨峰偏前式雨型临界雨量相差33%,与多峰雨型临界雨量差异较大,相差43%。实时预警时,根据实时雨型类型,采用相应的临界雨量,可以提高山洪灾害预警预报水平。     

西江流域灾害性暴雨洪水特征及成因分析

为探究西江流域暴雨洪水发生规律,根据1994、1998、2005和2008年四场灾害性暴雨洪水实测资料,对暴雨洪水过程进行分析。通过计算暴雨时间、空间变差系数、相对中心和洪水集中度等特征指标定量分析暴雨洪水特性,结合洪水组合和遭遇情况分析洪水成因。分析结果表明:四场暴雨雨量分布不均,降雨历时均大于10d,且暴雨相对中心值呈减小趋势,暴雨中心沿河流流向移动易导致灾害性洪水。1998和2005年两场100年一遇洪水均为全流域大量级洪水遭遇导致。两场暴雨均有雨量大、时间变差系数V_t值小,时间分布均匀和雨峰系数C_p值大,主雨峰峰现时间迟的特点;暴雨中心均有向下游转移的趋势,空间变差系数V_p值均趋于增加,空间分布趋于集中。研究结果可为西江流域的水库群联合防洪调度提供科学依据。     

基于随机雨型的山洪灾害预警模式

针对雨型随机性所导致山洪灾害预警预报空报、漏报率过高问题,为提升山洪灾害预警精度,依据概率分布传递扩散原理,以雨型特征参数为控制条件,提出了基于参数控制的随机雨型生成法,建立了基于随机雨型的山洪灾害临界雨量计算模型及考虑决策者风险偏好的预警模式。以裴河流域为例,对不同雨型集下的临界雨量进行对比分析,并确定研究区6h临界雨量阈值空间。结果表明:雨峰位置、峰值倍比、前期土壤含水量对临界雨量的影响范围分别为32%~34%、33%~34%、15%~22%;雨型较前期影响雨量对临界雨量影响幅度更大;由雨峰位置系数和峰值倍比(r,bmax)双因子雨型集所确定的6h临界雨量阈值空间为98~185mm;考虑决策者不同风险偏好的临界雨量预警模式合理可靠,对更合理地开展山洪灾害预警工作具有指导意义。     

城市设计暴雨雨型研究

采用模糊模式识别方法对我国四个雨量站的雨型进行分类和统计,获得了短历时暴雨雨型的分布特性;经过模拟分析和比较,找出了一种较好地满足城市排水设计要求的设计雨型。     

1961 - 2018年青海高原昼夜雨量时空变化特征分析

基于青海高原1961 - 2018年47个气象站昼夜雨量数据, 分析了青海高原及各生态功能区的昼夜雨量及雨日的时空变化特征。结果表明： 近58年来, 青海高原昼夜雨量空间分布基本一致, 总体表现为东南向西北减少, 夜雨日多于昼雨日分布。青海高原昼夜雨量总体均呈增多趋势, 昼雨量的增加速率大于夜雨量; 从空间分布来看, 柴达木盆地西部、 东部农业区大部及青南牧区南部少数地区昼夜雨量呈减少趋势, 而柴达木盆地东部、 环青海湖地区、 青南牧区大部昼夜雨量均呈增多趋势。青海高原昼雨日略有增加, 夜雨日有减少趋势; 在地域上, 柴达木盆地昼夜雨日增多趋势明显, 而东部农业区昼夜雨日减少趋势明显。青海高原昼夜雨量分别呈2 a、 3 a的周期。近58年来, 青海高原、 东部农业区、 环青海湖地区、 柴达木地区昼雨量均无明显的突变现象, 仅青南牧区昼雨量在2003年前后存在明显突变现象; 青海高原、 东部农业区、 青南牧区夜雨量无明显突变现象, 环青海湖地区、 柴达木盆地夜雨量分别在1979年、 2003年出现了突变现象。     

柑桔园林下穿透雨的分布特征

研究了柑桔林下穿透雨的分布特征,结果表明:在测定期间,穿透雨量占总降雨量的68.3%,5月的穿透雨量最大(245.1 mm),而穿透雨率最大值(73.3%)出现在8月。穿透雨量与降雨量具有显著相关性(p<0.01),而穿透雨率与降雨量和降雨强度的相关性均达到显著水平(p<0.05)。柑桔林下穿透雨显示出明显的空间变化,各观测点间穿透雨率具有显著性的差异,而且穿透雨的空间异质性(穿透雨率的变异系数CV)随着降雨量或降雨强度的增加而降低,聚类分析也显示出穿透雨在不同观测点间具有差异性。柑桔林下穿透雨呈现明显的聚集效应。     

四川巴中市滑坡灾害与降雨雨型关系探讨

巴中市地处四川盆地和秦岭造山带的过渡地带,地质构造以宽缓的隔档式褶皱为主,地层岩性主要为砂泥岩互层的红层岩体,红层滑坡灾害多为强降雨诱发。开展滑坡灾害与降雨雨型关系的研究,可为该地区滑坡灾害临界降雨阈值和预警服务提供参考。文章通过统计巴中市强降雨事件与滑坡发生的对应关系,初步揭示了滑坡灾害触发的降雨特征,并在分析降雨强度的基础上,结合降雨历时和降雨过程,对巴中市2007—2016年之间23场月降雨量大于200 mm的降雨事件进行了细分,共划分为单峰型、前峰型、后峰型、递增型、递减型、均匀型6类降雨雨型。对各类降雨雨型下滑坡发生数量进行统计,递增型和单峰型降雨事件下滑坡发生的比例分别为46.90%和25.02%。经稳定性计算分析,递增型和单峰型两类雨型条件下滑坡稳定性有明显降低,降雨过程对滑坡发生具有显著影响。结果表明:强降雨期间应加强降雨雨型的分析,为适时发布区域滑坡灾害预警信息、做好提前避让提供技术支撑。     

中国点暴雨量极值的分布

暴雨极值是大型水利工程设计洪水重要依据之一。本文根据中国暴雨资料讨论了点暴雨量极值的主要内容,包括最大24小时点暴雨量、各历时最大点雨量、暴雨极值的季节变化;给出了大量最大点雨量记录图表;探讨了全国暴雨极值的地域分布规律及其影响因素。     

台风暴雨条件下滑坡稳定性影响因素分析

以实验数据为依据,通过数值模拟对台风暴雨条件下滑坡体稳定性的主要影响因素进行模拟研究。台风暴雨条件下滑坡体的主要影响因素为特殊降雨雨型：(1) 在相同雨强程度下,台风暴雨的单峰型降雨水文响应速度、稳定性破坏速度及程度均大于普通均匀型降雨,单峰型降雨导致边坡短时间内达到失稳状态,呈“即雨即滑”情况;(2) 强台风多峰型降雨下,经过第一个峰值强降雨后浅层土质边坡已处于不稳定状态,当第二个强峰值降雨来临时,坡体的稳定性较单峰型降低更为迅速。这些为福建省台风暴雨这一特殊降雨类型条件下滑坡的发生机理探索及预警预报提供了新的思路和科学依据。     

中国降雨过程时程分型特征

为研究降雨过程雨强随历时的变化关系,利用中国14个气象站近40年逐分钟降雨资料,采用动态K均值聚类法并根据雨峰在降雨过程中出现的位置,将中国10256次降雨过程分为4种类型,即降雨前期集中型（Ⅰ型）、降雨中期集中型（Ⅱ型）、降雨后期集中型（Ⅲ型）和降雨均匀分布型（IV型）。结果表明:中国Ⅰ型降雨出现频次最高,占47.1%;Ⅱ型次之,占21.2%;Ⅲ型和IV型出现频次相当,分别占15.3%和16.4%。夏季Ⅰ型降雨发生频次占绝对优势,为夏季总降水过程的52.2%;冬季各类雨型发生频次相差不大。Ⅰ型多为短历时高强度降雨,而IV型多为长历时低强度降雨,Ⅱ型和Ⅲ型居中。历时越短时,Ⅰ型降雨的比重越大;随着降雨历时的增加,Ⅰ型降雨的比重明显下降,IV型降雨的比重增加。     

我国暴雨的最大时面深纪录的介绍

各历时实测和调查最大点雨量纪录(通常用雨深～历时关系表示)提供了各地点实际出现的雨量极值,对点的设计暴雨和可能最大暴雨的估算有着良好的作用。美国利用700多次暴雨资料制作了暴雨最大时面深纪录。我们利用1977年以来各省、市、自治区暴雨分析小组和水电部流域机构、设计院等单位分析计算的     

北京地区降水极值时空演变特征

为了科学评估变化环境下城市地区降水结构变化和深入认识特大型城市降水极值演变特征,以北京市为例,采用《北京市暴雨图集》中6种历时（10 min、30 min、1 h、6 h、24 h和72 h）的年最大暴雨统计数据和北京地区45个雨量站点1960-2012年汛期（6-9月）逐日降水观测资料,分别选择年最大值法和百分位阈值法,基于暴雨图集中的6种历时暴雨的统计特征值和两种百分位阈值下（95%和99%）的3种极端降水指标（发生次数、降水量和降水贡献率）分析北京地区降水极值的时空变化特征。研究结果表明:① 北京地区降水极值的空间分布受地形特征和城市化发展等因素影响而呈现出从东向西递减的趋势,且形成了局部区域高值中心;② 近50年来北京地区极端降水发生频次、极端降水量和极端降水的贡献率均表现出显著的下降趋势,在95%（99%）阈值条件下极端降水发生次数、极端降水量和极端降水贡献率的下降速率分别为0.13次/10 a（0.04次/10 a）、11.59 mm/10a（5.28 mm/a）和2%/10 a（1%/10 a）;③ 两个阶段（1960-1985年和1986-2012年）的城区与近郊的极端降水指标差异表现不同,1960-1985年在极端降水频次方面郊区占优,而极端降水量和贡献率则是城区较高,1986-2012年3个指标均表现为城区较高。     

甘肃河东地区降雨特征分析研究

用甘肃河东地区19个气象站近15年雨量自记资料,分析了该区6月～9月各降雨持续时间和降雨强度下的雨量及其出现次数的分布特征,并初步分析了持续时间和雨强对雨量的综合作用。     

甘肃省最大点雨量量级分布规律及雨量衰减指数分析

甘肃省属于典型的短历时暴雨多发区域,因暴雨以及强降雨所造成的洪涝灾害严重,并且在水文循环系统中暴雨作为活跃性因子对系统影响显著。据此,本文在详细分析了下垫面对暴雨影响作用的基础上,分别对黄河干流区、长江、渭河、泾河以及境内嘉陵江水系的10 min、60 min、6 h、24 h的4种时段的雨量级别分布规律进行研究,通过对不同时段的雨量发生时间和地点进行研究分析探讨了不同曲线转折点的暴雨衰减指数n的变化规律。