内蒙古山洪致灾阈值与定量化风险评估研究

以赤峰市半支箭山洪沟为例,采用德国二维水文动力模型FloodArea、广义极值分布函数、情景模拟评估法和统计相关分析等方法,基于气象资料、山洪灾情个例和基础地理信息数据等,对半支箭山洪沟发生的5次山洪过程进行淹没模拟,通过建立淹没深度与面雨量的回归关系,计算不同山洪等级的致灾阈值,并定量评估不同重现期下山洪灾害对人口和GDP的可能影响,结果表明:(1) FloodArea模型对半支箭山洪沟流域有较好的淹没模拟能力,可应用于内蒙古无水文资料山洪沟的致灾阈值确定和定量化风险评估。(2)半支箭山洪沟的山洪致灾时效为4 h,其1—4级山洪的致灾阈值分别为58.5 mm、48.9 mm、39.3 mm和29.7 mm。(3)半支箭山洪沟T年一遇山洪影响的人口和GDP均随着淹没深度的增加而减少,其中影响最大的为0.1～0.6 m。(4) T年一遇山洪影响的人口和GDP分别在淹没深度为0.6～1.8 m和大于0.6 m时随着重现期的增大而增大。当淹没深度大于1.8 m时,5年一遇山洪影响的人口最小,100年一遇影响的人口最大;当淹没深度在0.1～0.6 m时,100年一遇山洪影响的GDP最小,30年一遇山洪影响的GDP最大。     

基于淹涝胁迫试验的水稻洪涝致灾阈值指标研究

2017-2018年在黑龙江省庆安县以龙稻18、龙粳31为试材,在拔节孕穗期、抽穗开花期、乳熟期分别设计3个淹水深度(1/3株高、2/3株高、3/3株高)、2个淹水历时(3 d、7 d)的淹涝胁迫试验,将淹水深度占株高的比值(RWH)作为洪涝致灾指示值,通过分析RWH与相对产量变化率的相关关系,构建水稻各生育期洪涝致灾阈值指标。结果表明:(1)水稻淹水深度、淹水历时与相对产量变化率存在较好的相关性,淹水深度越深,淹水时间越长,减产越严重。但不同品种间存在差异。(2)同一品种相同发育期,随着淹水历时加长,水稻洪涝致灾阈值减小,表明在洪涝对水稻产量影响相同的情况下,若淹水历时加长,则淹水深度减小;(3)两个品种相同发育期比较,龙稻18拔节孕穗期、抽穗开花期、乳熟期洪涝致灾阈值均大于龙粳31,表明龙稻18耐洪涝能力强于龙粳31。     

内蒙古牧区春季旱灾致灾因子危险性致灾阈值分析

以内蒙古58个牧业旗县为分析区域,以北方牧区频繁发生的旱灾为分析对象,从旱灾的致灾因子危险性指标的致灾阈值着手,通过各指标干旱等级阈值的划分,与灾害发生实际情况对比,选择适合不同下垫面的干旱指标等级划分标准,根据此标准确定致灾因子强度,统计发生概率,通过干旱致灾危险性指数的计算方法,完成内蒙古牧区春季旱灾潜在致灾因子危险性区划。分析结果如下:用降水距平百分率指标作为干旱的评定标准,不同的下垫面选用不同的干旱等级阈值,草甸草原、森林植被用气象干旱降水距平百分率指标干旱等级阈值效果较好;典型草原用北方干旱降水距平百分率指标典型草原干旱等级阈值;荒漠草原、沙地植被、荒漠均用北方草原干旱降水距平百分率指标荒漠草原干旱等级阈值;人工植被用气象干旱或农业干旱降水距平百分率指标干旱等级阈值。内蒙古牧区春季干旱潜在致灾因子危险性程度由东北向西南呈逐渐增加的趋势,春季干旱对内蒙古中西部牧区的影响较大。     

上海地区短历时强降水致灾阈值探索

采用SCS-CN模型,通过对城市降雨径流过程的模拟,结合上海地区径流曲线系数和排水能力分布,以淹没5 cm深度作为致涝阈值,反演上海市短历时强降水1 h致灾临界面雨量,接着选取4个110积水报警较多和造成灾害较重短历时强降水典型个例,根据4个典型强降水过程逐时雨量与报警点的空间分布及逐时最大雨量与积水报警数的关系,验证分析上海地区短历时强降水引起积水灾害时的小时雨量。综合反演计算结果和验证分析,确定上海地区短历时强降水致灾阈值:当雨量达30~40mm·h~(-1),在上海市区和郊区大部分地区,就会出现淹没灾情和积水报警;当雨量大于等于50 mm·h~(-1),淹没区域增加到郊区一些新建城镇灾情加重,积水报警也明显增多;当雨量大于等于70 mm·h~(-1),上海市各个地区都有可能出现淹没现象灾情严重,全市都会出现积水报警且密集出现。短历时强降水致灾阈值的研究结果可为上海城市制定有效预防强降水积水淹涝灾害措施提供可靠的科学依据。     

湖北省旱涝灾害致灾规律的初步研究

利用1960—2005年湖北省76个地区气象灾害的灾情普查数据和逐日降水量观测资料,对湖北省旱涝灾害的时空分布特征及其致灾规律进行分析。结果表明:干旱灾害的频发区呈东西走向的带状分布,而洪涝灾害的发生频次和频发区面积均明显少于干旱;干旱和洪涝灾害年平均发生站次在1996年以后出现相反的变化趋势,干旱发生站次增加,而洪涝发生站次减少,且两种灾害均主要集中发生在夏季;1996—2001年湖北省部分地区连续出现严重干旱灾害,干旱的累积增强效应导致农业经济损失出现跳跃性增长并在2001年达到最大值;洪涝的致灾强度呈准周期的起伏振荡,农作物受洪涝影响面积最大、损失最多的年份集中在20世纪90年代,农作物受害面积与农业经济损失的决定系数为0.8;受害人口与直接经济损失具有较好的相关特征,且直接经济损失随受害人口增多而增加的速度加快,但近年来人口对洪涝灾害的抵御能力也显著提高;急转干旱和急转洪涝主要发生在鄂西北和鄂东南的夏季,农作物的脆弱度增加,农业经济损失随受害面积增大而增加的速度加快,但所造成的农业经济损失远小于仅发生干旱和洪涝时的数值。     

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。     

玉屏暴雨与致灾暴雨特征及乡镇“三个叫应”阈值确定

本文使用玉屏县国家站及乡镇考核站点2014-2020年暴雨天气过程日降水量、逐小时降水量及灾情数据,统计分析玉屏县暴雨天气及致灾暴雨天气过程降水特点,对本地“三个叫应”阈值进行检验,并提炼乡镇“三个叫应”阈值。结果表明：（1）新店镇暴雨频次逐年变化幅度不大,而田坪镇变化幅度最大,朱家场镇次之。（2）全县在5-7月份出现暴雨的频次较高,6月份达到峰值,而朱家场镇暴雨频次的峰值出现在7月。（3）在所有暴雨天气过程中,短时强降水多出现在夜间,致灾分为持续性降水或平缓降水致灾、暴雨叠加致灾、短时强降水致灾。当玉屏县境内出现连续4天以上降水且累计雨量达到100mm左右,或10mm/h左右降水持续5小时～9小时,将可能出现灾情。暴雨叠加分为空间叠加及时间叠加,玉屏县辖区两次暴雨时间间隔小于1天,将极易引发相关灾害。空间叠加为玉屏县中南部3小时出现50mm降水叠加岑巩上游暴雨,玉屏县中南部将可能出现灾情。（4）对“三个叫应”阈值进行检验,结果表明各乡镇的致灾雨强并不统一,因此制定分乡镇的“三个叫应”阈值,3h阈值为40mm～60mm。     

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。     

基于优势分析法的河北省暴雨对房屋致灾阈值研究

利用河北省1984～2014年142个国家气象站的降水资料和历史灾情,以房屋为承灾体,基于优势分析法确定致灾因子的影响权重,构建暴雨综合致灾指数模型.以影响环境脆弱性的要素为指标,运用K-mean聚类分析法将河北省分成5个区域,采用指数函数拟合房屋损失与综合致灾指数的关系,反推出各个类型区不同灾情等级对应的综合致灾指数...     

安徽省夏玉米涝渍灾害时空特征及其灾损风险

为分析安徽省夏玉米全生育期涝渍灾害发生的特征,定量化评估涝渍灾害风险程度.利用安徽省48年的气象资料(1971 2018年),采用夏玉米涝渍指数模型,计算分析了安徽省夏玉米涝渍指数的时空特征,并确定了夏玉米涝渍指数等级指标,最后采用灾损风险指数模型得到了安徽省夏玉米产量涝渍灾损风险分布.结果 表明:①夏玉米全生育期涝渍...     

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。     

南渡江流域暴雨洪涝致灾临界面雨量的确定

基于海南省南渡江流域龙塘水文站1976—1987年和2009—2010年的逐日气象水文资料,采用HBV-D水文模型,通过对模型参数率定和验证,确定了适合南渡江流域的HBV-D水文模型最优化参数。结果表明：该模型在1976—1981年率定期、1982—1987年验证期和2009—2010年验证期的Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.891,0.831,0.953,相关系数分别为0.944,0.912,0.977,达到了0.01显著性水平。通过建立的南渡江流域HBV-D水文模型进行模型反演,确定了不同前期水位 (7 m,8 m,9 m,10 m,11 m) 的面雨量和水位关系,根据龙塘水文站的警戒水位、10年重现期水位、30年重现期水位、50年重现期水位作为不同等级预警的临界判别条件,最终确定了不同前期水位的致灾临界面雨量指标。     

四川丹巴县泥石流灾害及其降雨预报阈值确定

利用2000~2020年丹巴泥石流和降雨资料,对丹巴泥石流灾害进行了研究。结果表明：丹巴县境内东北部的小金河谷是泥石流的高易发区,西北部的金川河谷是次易发区;5~9月均有泥石流发生,相对集中在6~7月,高发期为7月;短时强降水的雨强越大,发生灾害的风险越大,强降水出现频率最高的时段也是泥石流高发时段,19:00~05:00是泥石流灾害发生的高发时段;当降雨强度10~15 mm/h或15~25 mm/3h时,有一定泥石流灾害气象风险,为四级;降水强度在16~20 mm/h或26~35 mm/3h时,泥石流灾害气象风险较高,为三级;降水强度21~35 mm/h或36~60 mm/3h时,泥石流灾害气象风险高,为二级;降水强度≥35 mm/h或≥60 mm/3h时,泥石流灾害气象风险极高,为一级。前期有效雨量累积时间越长、雨量越大,出现泥石流灾害的可能性越大。     

长江中下游典型涝年准双周振荡特征及其影响分析

针对长江下游典型涝年（1999、2016和2020年）,通过全域功率谱分析和Lanczos滤波方法提取准双周振荡（QBWO）分量;并采用再分析资料进行同位相合成,揭示不同典型涝年共性特征及其各自的关键影响因子。结果表明：（1）1999、2016和2020年是长江下游地区最为典型的涝年,存在10—20 d显著的准双周振荡周期,且6—7月更为明显。（2）中、高纬度地区高层低频环流呈现扰动波列分布,有利于“两脊一槽”大尺度背景的维持和下游扰动增强,引起长江下游地区低频垂直运动变化,进而造成降水异常。低纬度地区准双周振荡是长江下游低频变化的另一来源,低层低频涡旋以10°N为轴对称分布,低频辐散风由中国南海指向长江下游地区,热带对流活动低频变化可通过低频大气环流影响长江下游降水。高、低纬度低频大气环流配合热源强迫存在相向运动,叠加低频水汽强烈辐合,为长江下游地区降水偏多提供有利条件。（3）3个长江下游典型涝年降水分布特征及其关键影响因子存在不同。1999年,西北太平洋上低频反气旋环流偏强、偏西,辐散风由中国南海指向长江下游地区,低频水汽来源为孟加拉湾和中国南海地区。2016年,对流层低层南、北低...     

云南省典型涝夏特点及其与相关因子的关系分析

利用云南省125个气象站1961－1998年6－8月降水量资料，确定典型涝夏年，分析发生特点，并讨论其与大气环流、ENSO事件、青藏高原积雪变化及太阳黑子相对数等因子的关系，以期为云南省夏季降水趋势预测提供有意义的指示因子。     

淮河上游地区夏玉米生长降水关键期内旱涝致灾降水阈值研究

基于淮河上游地区11个气象站点1959—2015年降水资料,利用夏玉米气候产量与生育期降水序列进行相关性分析,确定降水影响夏玉米生长的关键时段,定义为夏玉米生长降水关键期,并采用21种分布函数对降水关键期内降水序列进行拟合,选取K-S和A-D方法进行拟合优度检验,建立最优概率分布模型,再基于降水概率分位数法定量化设计夏玉米各级旱涝的降水阈值R,并验证指标的合理性。结果表明:(1)淮河上游地区夏玉米抽雄-成熟生育时段及前一旬降水量对夏玉米产量影响显著;(2)各站点夏玉米生长降水关键期内降水序列的最优概率分布模型差异明显;(3) 11个站点夏玉米各级旱涝灾害的降水阈值地区差异较大,利用泰森多边形法确定整个淮河上游地区夏玉米生长降水关键期内旱涝致灾降水阈值分别是:重旱R73 mm,旱73 mm≤R138 mm,正常138 mm≤R337 mm,涝337 mm≤R475 mm,重涝R≥475 mm。     

印江、江口、松桃降水集中期及长历时降水致灾风险阈值初探

通过近30 a逐日降水资料对印江、江口、松桃3县降水稳定性分析得出：(1)汛期降水的主要集中在5—7月;(2)汛期雨量在年际间表现不够稳定,雨涝年的汛期雨量是干旱年的2倍多;(3)按滑动10 d计算集中期,松桃降水集中期主要是6月1—10日、6月22日—7月1日、7月10—19日;江口县降水集中期主要是6月29日—7月8日、6月1—10日、6月15—24日;印江降水集中期主要是6月18—27日、6月1—10日、7月15—24日。年际间降水集中期不稳定,需要常年做出预测。(4)印江、江口、松桃4月和10月有暴雨灾害出现,宜将当地的汛期定为4—10月。对长历时降水分析得出：(1)汛情的严重程度与4 d以内的长历时降水有较好的正相关,研究时长4 d以内的最大累积降水能反映汛情的基本情况;(2)依据经验频率,统计24 h、48 h、72 h和96 h共4个时长10 a 1遇、5 a 1遇、3 a 1遇的雨量情况,认为在无新增佐证的情况下,宜将3 a 1遇的降水量确定为长历时降水致灾风险阈值。     

基于FloodArea模型的林洞河流域致灾临界雨量的分析确定

基于FloodArea模型对2018年8月31日18时-9月1日08时出现在贺州市林洞河流域的特大暴雨天气引发的山洪过程进行反演,得出了本次暴雨天气发生过程中各时次、各地点淹没范围及深度的变化特征.结果表明,此次强降雨过程中,随着降雨的持续,水位变化呈现单峰型分布,与此同时地表降水量也明显增加,洪水持续涌向中下游地区,...