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。     

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。     

基于暴雨内涝模型的天津市西青区中小河流暴雨洪涝灾害评估

利用ARCGIS对天津市西青区的高精度地理信息数据、排水设施和排水方式进行预处理,以西青区下垫面和明渠河道的水流运动为模拟对象,建立天津市西青区中小河流暴雨洪涝仿真模型。以区内14条二级河道的水位变化作为模型的动态侧边界条件,针对2016年7月20日的大暴雨过程,设计了4个模拟方案,对河道高水位及暴雨造成的洪涝淹没过程进行评估,并将模拟结果与实际调查内涝灾情进行对比,结果表明,模型可以较客观地反映暴雨和河道水位变化对城镇造成的内涝灾害情况。     

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。     

应用可公度法对华南沿海地区热带气旋登陆的预测研究

在对华南沿海地区热带气旋数据分析的基础上,应用三元、四元、五元可公度法分别对该地区登陆热带气旋进行了预测,以期检验可公度法在气象预报应用中的有效性,并为热带气旋预报提供一种新的思路.     

北半球夏季大气季节内振荡对中国东南沿海热带气旋暴雨的影响

本文采用美国台风联合警报中心整编的1981—2012年的best-track热带气旋资料、中国大陆743站逐日降水数据、亚太经合组织气候中心的北半球夏季季节内振荡(BSISO)指数和美国国家环境预报中心及大气研究中心的再分析资料,分析了中国东南部地区热带气旋暴雨特征及其与BSISO 8个位相的联系。结果表明:7、8月,中国东南沿海地区的热带气旋暴雨发生的频次最多,多个站点热带气旋暴雨占总暴雨频次的比例达40%以上。7、8月热带气旋暴雨主要发生于BSISO1的第1、2、7、8位相,发生的暴雨频次占总频次的78.4%,主要分布于福建省沿海地区和西南部;BSISO2的第5、6、7位相热带气旋暴雨发生的频次也较多,占总频次的73.6%,主要分布于福建省沿海地区及西南部和广东省西南沿海地区。对发生较多热带气旋暴雨的BSISO1和BSISO2位相背景下的环流合成异常的诊断显示,西北太平洋伸向中国东南沿海地区,大尺度引导气流为显著的异常东风带,有利于热带气旋登陆中国大陆;显著异常的纬向东风切变、气旋性相对涡度和整层水汽的异常辐合,有利于热带气旋登陆过程强度的维持,促使热带气旋暴雨发生在中国大陆。     

0908号台风“莫拉克”诱发浙闽暴雨的螺旋度分析

利用气象常规资料和NCEP同化资料,对0908号台风“莫拉克”登陆浙闽诱发的暴雨过程进行螺旋度诊断分析。结果表明：925hPa螺旋度与浙闽暴雨中心强降水演变一致;中低层水平螺旋度由负转正时,浙闽降水急剧增加,减少时则降水趋于结束;垂直螺旋度正极值区与强降水中心对应,预报台风强降水落区,垂直螺旋度比水平螺旋度更具有优势;垂直方向上,用中低层垂直螺旋度“由极大值减小”来判别“莫托克”暴雨结束时间,比水平螺旋度有更多有效预报时效;若能结合水平和垂直螺旋度预报强降水,将有助于提高台风强降水预报准确率。     

基于FloodArea模型的成都主城区内涝风险评估

本文以成都主城区为例,运用气象数据、地理信息数据、社会经济统计数据及内涝灾情资料,通过多种常用分布函数的对比,选出重现期降水估算的最优函数,采用Pilgrim & Cordery法推求研究区的小时雨型,然后结合改进的基于FloodArea内涝模型,开展了24 h历时20、30、50、100 a一遇降水情景内涝模拟,并利用修订的内涝公路风险等级标准和财产损失曲线,探讨100 a一遇降水情景下内涝交通风险等级和居民室内财产损失风险。结果表明：①GEV（Generalized Extreme Value Distribution）分布函数是成都主城区重现期降水估算的最优函数;主城区24 h历时小时雨型呈双峰型, 且峰值出现在降水过程前部。②基于FloodArea模型,通过对输入数据或参数的改进,能够较好模拟城市内涝空间分布;各降水情景模拟结果显示高新南区、高新西区、青羊区内涝淹没范围占比相较其他地区偏高。③24 h历时100 a一遇降水情景内涝可造成成都主城区86.1%公路长度占比出行困难,其中一级风险公路长度占比为105%,二、三级风险公路长度占比分别为27.5%、28.4%,成华区内涝公路风险最高。④24 h历时100 a一遇降水情景内涝可造成居民室内财产潜在损失约占主城区GDP（Gross Domestic Product）的0.8%,其中武侯区财产损失风险最大,潜在损失占其GDP的1.6%。     

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.     

基于设计暴雨雨型的天津城市内涝模拟研究

为分析不同设计暴雨雨型对天津中心城区内涝的影响,采用天津城市暴雨内涝模型水动力数学模型,以天津中心城区为研究区域进行城市内涝数值模拟。通过对2018—2019年天津市3次不同降水过程进行模型模拟效果检验表明,该模型具有一定的模拟精度。在此基础上,对不同重现期、不同历时、不同概率的时段雨型为降雨边界的内涝过程进行模拟,对比分析内涝积水总量、积水面积等模拟结果。结果表明：3种代表性设计暴雨雨型,短历时(6 h)且重现期较短(<10 a)的暴雨,强降水持续时间长,且峰现时间较早的雨型,积水总量及面积最大,而重现期较长的暴雨(≥10 a),强降水时段集中,峰值出现最早的雨型,积水总量及面积最大。12 h和24 h等长历时的降水,则规律相反。     

基于GIS技术的沧州沿海地区风暴潮灾害承灾体易损性评估

基于GIS和RS技术,以沧州沿海地区遥感影像,风暴潮灾害灾情特征和社会经济数据为支撑,从自然环境、社会经济、土地利用和防灾减灾能力4个方面选取指标,建立风暴潮灾害承灾体易损性评估模型。根据风暴潮的成灾特点和研究区的防灾能力,分情景评估沧州沿海地区风暴潮承灾体易损性。结果表明:黄骅镇、南大港管理区、国营中捷农场、南排河镇、新村回族乡、苏基镇和辛集镇的承灾体易损度达到较高以上等级,其中南排河镇和新村回族乡靠近海岸线,遭受风暴潮的可能性较高,应予以重点关注。其他地区易损度等级则相对较低,其中香坊乡承灾体暴露度较小,防灾能力较强,易损度风险最低。     

“海高斯”登陆后重新加强并导致深圳暴雨的分析

运用实况资料、NCEP再分析资料和深圳市气象局GPS/MET大气水汽资料,对2008年10月4～6日登陆热带气旋"海高斯"环流的演变和深圳暴雨水汽条件进行了分析。结果表明:(1)5日08:00～20:00"海高斯"环流加强,水平涡度和风场有所增大。(2)由于弱冷空气的扩散南下,"海高斯"变性加强,其东部不稳定能量增加,西部不稳定能量减少。(3)GPS/MET大气水汽含量变化和强降水具有一定的对应关系,在强对流天气发生前有一个快速增加过程,对天气预报有一定的指示意义。     

“98.7”广西沿海地区持续性暴雨过程的综合分析

通过对１９９８年７月２～５日广西沿海地区出现的持续性暴雨过程的环流形势和物理量场的客观综合分析,探明了这次暴雨降水过程维持条件及其成因。     

浙江沿海地区一次东风扰动暴雨的成因分析

2010年7月24－27日浙江沿海出现一次东风扰动大暴雨天气过程.利用NCEP 1°×1°客观分析资料对引发此次暴雨天气的环流背景、影响系统和热力动力条件进行诊断,并就沿海地形对暴雨的影响进行数值试验.结果表明:(1)浙江位于大陆高压和西太平洋副高之间的低值区,这种“鞍形场”形势为暴雨发生提供了有利背景条件,海上低涡登...     

基于机器学习的热带气旋灾害等级评估模型构建及其活动特征分析

在全球变暖的背景下,热带气旋（TC）作为影响我国最严重的自然灾害之一,其活动特征及灾害损失评估研究受到了广泛关注。采用组合赋权和k-means等方法,分析了2000年以来登陆我国的TC及灾害损失特征,并构建了基于机器学习的TC灾害等级评估模型。结果表明：从总体趋势来看,登陆我国的TC频数在逐年减少,但登陆风速的最大值却在缓慢增加;广东、浙江、福建、广西受灾较为严重,但整体上全国综合灾情指数呈下降趋势;与传统的随机森林、支持向量机、朴素贝叶斯算法相比,LightGBM（Light Gradient Boosting Machine）在TC灾害评估中效果最佳,准确率值为0.91,其中致灾因子是模型中最关键的因素,其次是防灾减灾能力、暴露度和脆弱性指标。     

基于城市水文模型模拟的暴雨积涝灾害风险预警研究

以土地利用及土地覆盖分类(透水及不透水地表组成)及格点化城市管网排水能力为水文模型主要输入参数,以雷达反演及外推雨量为强迫,模拟城市地表水反应过程及水动力过程,提出在城市水文模型基础上发展城市暴雨积涝风险预警及预报应用.水动力模型以二维浅水方程为基础,用变向隐式法分别在x轴和y轴方向上分两步求解差分方程.此演算方法具回...     

基于概率分析的暴雨事件快速评估模型

通过对区域性暴雨事件历史资料的统计分析,利用平均降水量、降水强度和覆盖范围3个指标,建立了基于距离函数的暴雨事件快速评估模型。在建模过程中,对每个指标进行了正态化转化和正态性检验,并利用正态分布概率密度函数确立了各指标数年一遇的等级标准。采用定义域平移的办法,对模型中各指标的权重系数进行了调整。另外,应用此模型对2005年汛期3次区域性暴雨灾害进行了评估应用,结果表明,决策服务效果较好。     

基于灰色关联度的暴雨事件灾害评估和预评估方法

该文统计了安顺市1986—2009年的暴雨站点资料及其对应的灾害资料,通过对历史气象资料和灾情数据库的综合分析,建立了暴雨灾情数据库。采用灰色关联度方法建立了暴雨灾害的评估方法,建立了划分标准,将暴雨灾害灾情划分为5个等级,经与实际灾情比较表明划分结果合理可用。研究了暴雨引发的灾害与气象因子的关系,建立了基于数值预报释用的暴雨预评估模型,在以上研究基础上建立了安顾暴雨灾害评估和预评估系统,已投入业务使用。     

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.     

基于随机森林的暴雨灾害人口损失预估模型及应用

基于2009—2017年的广西县级暴雨灾情记录,综合考虑致灾因子、孕灾环境和承灾体因素选取7个解释变量,运用随机森林算法,构建暴雨灾害人口损失预估模型;并以精细化网格降水实况分析和预报产品驱动模型,预估是否发生人口损失。研究结果表明:模型训练样本及测试样本的分类准确率均在90%以上,致灾因子(降水情况)是最主要的解释变量,重要性从大到小依次是前10 d降水距平百分率、过程最大日雨量、最大小时雨量和短时强降水频次。应用智能网格降水产品对广西地区近两年的暴雨灾害过程进行回报试验,准确率超过70%。