长江上游中小洪水月分布特征及天气成因

基于1981~2012年宜昌站日均流量、长江上游287个气象站逐日雨量及NCEP再分析资料,选取长江上游中小洪水过程128例,分析其洪水、致洪降雨月分布特征,并研究其天气成因。结果表明:长江上游流域中小洪水多发于7~9月,且过程持续时间6~9月呈逐渐变长趋势,其中过程洪量7月最大,洪峰流量及次洪量最大值出现在8月。6月副热带高压(以下简称副高)及南亚高压偏东偏南,贝加尔湖槽引导冷空气南下,与西南急流在重庆—宜昌、乌江汇合,造成降水各子流域分布不均,中心位置偏东,强降水日数少但强度较大;7月副高及南亚高压西伸北抬,中高纬地区多短波槽活动,西南气流强盛,辐合区范围大,造成降水范围广且分布均匀,强降水日数多;8月副高进一步西伸北抬,中高纬环流平直,辐合中心位于长江上游流域西北部,配合高热高湿的环境场,造成降水分布不均匀且局地性强,中心位于岷沱江,过程面雨量大;9月以后,副高继续西伸,南亚高压南压东移,受深厚东北槽影响,地面冷空气活跃,西南暖湿气流减弱,降水中心位于岷沱江、嘉陵江,强度减弱,过程面雨量小。     

2005年汉江秋汛气象水文特征分析

利用气象卫星、常规气象观测资料和水文部门提供的中尺度水情观测资料对2005年汉江秋汛进行气象水文特征分析。得出如下结论:汉江秋汛与西太平洋副热带高压的位置、强弱密切相关;在汉江上游整个流域累计面雨量达到100mm以上,如果汉江上游地区再出现一场强暴雨,将造成汉江流域发生较大的洪水;汉江上游强降水是由中尺度系统造成的,中β暴雨云团存在合并-加强-分裂的过程,其合并加强的方式有气旋式和追赶式两种;2005年汉江秋汛是仅次于1983年的大洪水,洪水的形成与降水和地质条件密切相关;汉江上游洪水的流量差与区域降水的累积值有很好的相关,洪峰由区域性的强降水造成;汉江上游洪水传播的时间具有一定的规律,由石泉到丹江口水库洪水传播的时间为36～48h,其中石泉到白河平均传播时间为24 h,白河到丹江口传播时间为12～18 h;根据降水预报,运用库容和水位的统计关系,按照一定的算法可以预测水库水位。     

利用HBV水文预报模型推算贺江流域洪水致灾临界雨量

利用逐日气象水文资料,针对贺江流域进行HBV水文模型率定与验证,获得降水-流量关系,结合广西贺州市信都水文站的水位-流量关系,推算得到3个洪水风险预警级别对应的临界雨量,并通过2次历史洪水过程,检验该临界雨量在暴雨洪涝灾害风险预警中的应用效果。结果表明:(1)由HBV水文模型确定的贺江流域3个不同洪水风险等级下24h、48h的致灾临界雨量,预警效果较好;(2)HBV模型能很好地反映降水对贺江水文过程的影响,可为贺江流域暴雨洪涝灾害防御工作提供决策参考。     

一种基于水文模拟建立中小河流洪水气象风险等级指标的方法

提出一种基于水文模拟建立中小河流洪水气象风险等级临界累积面雨量指标（简称气象风险等级指标）的方法,由水位-流量曲线估计不同风险等级相应的临界参考流量,将2009年5月1日—9月30日綦江五岔、东溪、石角水文站的08：00BST报汛流量和雷达联合地面雨量计估测的流域面雨量作为TOPMODEL降水-径流模型率定时的流量和降水输入;在TOPMODEL水文模拟的基础上,选取2009年峰值流量过程,设计不同的小时面雨量序列进行水文模拟,得到峰值流量与流域累积面雨量的关系,根据临界参考流量,建立不同气象风险等级的临界累积面雨量指标;用2010年相应流域洪峰过程对所建立的指标进行检验。结果表明,利用气象风险等级指标推断的风险等级与实际洪峰对应的风险等级较为一致。     

黄河中游夏季降水异常的先兆特征和预测方法

本文利用黄河中游61站降水资料,分析了其变化规律和同期及前期环境场特征,并建立了夏季降水预测模型。研究发现：黄河中游夏季降水具有显著的年际变化特征,显著周期在3年左右;黄河中游夏季降水主要受到同期东亚高空急流、西太平洋副热带高压(以下简称副高)以及贝加尔湖附近低槽的影响,当急流和副高偏强（弱）偏北（南）、贝加尔湖附近高度场偏低（高）时,黄河中游降水偏多（少）。另外,前期秋季南方涛动指数、北非副热带高压（20°W~60°E）、南海副热带高压（100°~120°E）、北半球副高强度及北半球极涡强度发生异常时,对夏季环流产生影响,从而影响黄河中游夏季降水,据此,建立预测模型。评估发现该模型具有较强的预测能力,可用于黄河中游夏季降水的定量预测。     

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。     

近54 a江苏梅雨演变特征及2014年梅雨监测分析

通过对1961-2014年江苏省56个常规气象观测站降水及历年5-8月太平洋副热带高压资料进行了整理、订正及分析,揭示了江苏省梅雨入出梅日期、梅雨量、梅雨强度等特征量的变化趋势及年代际变化差异,并对2014年江苏省梅雨异常进行了分析。研究表明：长江以北和长江以南站点均表现出梅雨强度增强,梅雨期内降水频次和强降水事件频次增多的趋势,其中长江以南的梅雨强度、降水频次和强降水事件频次的变化趋势分别为0.18/（10a）、0.75 d/（站·10a）和0.25 d/（站·10a）较长江以北的变化趋势0.07/（10a）、0.01 d/（站·10a）和0.08 d/（站·10 a）更为明显,年代际变化特征也不尽相同。从2014年梅雨监测来看,长江以北处于空梅年份,长江以南则出现了长度为11 d的梅雨。     

花林流域面雨量监测分析

以花林流域发生的2次洪水过程为例,对雨量计观测记录插值得到的降水分析场(Ps)和雷达联合雨量计估计的降水分析场(Pr)进行了对比,分析了不同来源降水场对流域面雨量计算和流域水文响应的影响.结果表明:雨量计稀疏或分布不均匀,可能会漏测强降水中心,导致不同降水场计算的面雨量存在较大偏差;不同来源降水分析场的差值场(Pr-P...     

基于HBV水文模型的西拉木伦河流域洪水临界面雨量的应用分析

文章以内蒙古西拉木伦河巴林桥水文站以上流域为分析区,基于分布式水文模型HBV,利用1995—2005年逐日降水、气温、水位、流量等数据,对HBV模型进行参数率定和日径流过程的模拟,建立降水—流量—水位之间的关系,以河流设计的警戒、保证和漫堤水位为临界判别标准,确定不同洪水等级的致灾临界面雨量。通过历史灾情检验验证,说明HBV模型可以较好地反映该流域的洪水过程,具有较强的本地适用性,可为内蒙古中小河流洪水监测预警提供技术支撑。     

基于HBV模型的太子河流域致洪临界雨量的确定

以太子河流域为研究区域,基于流域内的气象水文数据、数字高程模型及土地利用等资料,采用HBV水文模型对流域的水文过程进行模拟,通过对模型参数的率定与验证,评估了HBV模型在该流域径流模拟的适用性,确定了适合太子河流域的最优化参数,结合水位-流量关系曲线,推算太子河流域不同等级洪水致洪临界雨量。结果表明: HBV模型对太子河流域的径流模拟效果较好,率定期与验证期Nash效率系数与确定性系数均超过0.60,模型中积雪和融雪模块(CFR)、土壤含水量计算模块(BETA)与响应模块(KUZ2、UZ1、PERC)中的这些参数最为敏感,模型基本模拟出了洪水对降水的响应过程。通过建立的HBV水文模型,结合小林子水文站的水位-流量关系曲线,以警戒水位、保证水位作为不同等级洪水的判别条件,推算得到了不同起始水位下太子河流域动态临界雨量指标,临界雨量随起始水位的升高而有所减小。     

气候变化影响下极端水文事件的多变量统计模型研究

以黄河流域太原气象站和淮河流域鲁台子水文站为研究对象,利用Copula函数构建气候要素（降水）同极端水文事件（干旱和洪水）之间的多元统计模型,分析不同降水条件下不同等级干旱和洪水的发生概率变化。结果表明,Gumbel Copula能够较好地描述太原站7月份的前期累加降水量和帕默尔干旱指数（PDSI）的相关结构。随着降水量的增加,极端干旱的发生概率逐渐减小,重旱、中旱和轻旱的发生概率则先增加后减小。Clayton Copula能够较好地描述鲁台子水文站前期累加降水量和洪峰流量之间的相关结构。当前期累加降水量大于等于某一定值时,随着年最大洪峰x的增大,发生洪峰≥x的极端洪水事件的概率逐渐减小。在同一个极端洪水发生概率下,前期累加降水量越大,洪峰流量出现大值的可能性越大。     

流域洪涝预报研究

提出了一个应用水文上降水产生流量过程线的变化原理,仅用降水资料来推算流域洪涝指数,用量化指标来预报未来流域洪涝强度的研究思路和方法。利用流域内测站雨量计算出流域的有效综合面雨量(考虑了前一段时间内的逐日流域面雨量的不同贡献)。复核流量(或水位)等洪涝有关资料与流域有效综合面雨量的关系,最终确定出各级洪涝指数的流域有效综合面雨量的大小。在实际预报业务中,利用流域的实况面雨量和预报面雨量计算出未来流域某日的有效综合面雨量,对其值与已确定的各级洪涝指数的有效综合面雨量大小进行比较分析,最终判断未来流域可能出现的洪涝等级和强度。     

滁河流域汛期多模式集成面雨量预报检验评估

对2013—2016年汛期ECMWF、JMA及中尺度WRF模式的预报结果进行检验,基于合理的时间尺度,制作了动态权重集成面雨量预报(DWI)、分步集成面雨量预报(SI)和等权重集成面雨量预报(EWI)产品,并对2017—2020年汛期降水期间多种集成面雨量预报产品和ECMWF、JMA、WRF的单个模式面雨量预报产品进行对比评估.结果表明:3种集成面雨量预报效果整体上优于单一数值预报模式,尤其是预报致灾严重的暴雨等级降水优势明显;DWI和WRF对强降水的面雨量预报正确率最高,其他2种集成面雨量预报结果次之,ECMWF及JMA较差;模式集成预报弱降水过程的优势不明显.     

气象水文模型耦合在黄河三花间洪水预报中的应用

水文预报的有效预见期越长,预报精度越高,其对防洪减灾的价值就越大,而气象水文模型的耦合是延长水文预报有效预见期的一个重要研究方向。选取黄河流域三门峡水库以下、花园口水文站以上集水面积为研究区域,基于空间分辨率为90 m×90 m的数字高程模型数据构建数字流域水系,利用中尺度非静力模式MM5进行降雨预报和气温预报,并将之作为分布式时变增益水文模型降雨和蒸发计算的输入进行关键站点的水文预报,实现了分布式时变增益水文模型与大气中尺度非静力模式MM5的单向耦合及定量降水预报与洪水预报的结合,为花园口防汛工作提供了一定的参考价值。2012年与2010年的流量滚动预报结果相比,2012年预报结果的效率系数较大,径流深相对误差较小,说明2012年预报效果较好。对预报结果分析表明,实测的水情资料完整性直接影响预报结果,而滚动预报时间段的增加,水文预报的初始场对径流预报的影响逐渐减弱,水文预报的精确度逐渐提高,预报的效果变好。     

青岛市汛期降水阶段划分及其环流背景特征

应用1961年1月到2011年12月的中国722站降水、NCEP/NCAR再分析和青岛市辖7站降水等逐日资料,分析青岛汛期降水阶段及对应的环流气候背景。结果表明:青岛市汛期有5个降水阶段,分别是主汛期开始阶段(6月29日至7月3日),黄淮雨期阶段(7月9—25日),华北雨季阶段(7月27日至8月6日),热带低压阶段(8月11-20日)和主汛期结束阶段(8月29日至9月4日)。其中主雨季(7—8月)呈明显的双峰分布,分别是黄淮雨期阶段和热带低压阶段两个主要降水阶段。副热带高压的季节性移动及其高低空的配置是形成青岛汛期降水阶段的主要成因,各降水阶段对应着相对稳定的天气气候阶段,各降水阶段间的大气环流有明显的突变现象,该研究为细化青岛汛期降水气候预测提供了理论支持。     

资水流域柘桃区间中小河流域面雨量算法比较分析

为探析国家气象信息中心多源融合格点降水实况产品在中小河流面雨量计算中的可行性,该文以湖南省资水流域柘桃区间为例,利用泰森多边形法、算术平均值法、克里金插值法以及国家气象信息中心多源融合格点降水实况产品,以2020年9月的主要降水过程为代表,对4种方法计算的面雨量结果进行比较分析。结果表明：(1)4种方法的计算结果相关性显著,均能较好反应出不同强度降水及不同子流域之间的差异。大多数情况下算术平均值法的结果偏大,多源融合格点实况法的结果偏小,插值法和泰森多边形法的结果介于二者之间。(2)当地面雨量站分布密集或降水空间分布均匀时,4种方法计算结果的标准差较小;当地面雨量站分布稀疏或降水空间分布不均时,4种方法的结果标准差较大,此时采用多源融合格点实况法比算术平均值法、泰森多边形法更合理可靠。(3)对于地形地貌复杂多变的山区,尤其是暴雨以上强降水天气,降水空间分布十分不均,实际计算中小河流域面雨量时,针对不同的子流域、不同的天气过程,应当根据天气系统及降水空间分布综合分析,合理利用多种方法才能准确把握面雨量的大小和可能的误差。     

Runoff Simulation of Three Gorges Area in the Upper Yangtze River during 1998 Flood Season

The contribution of areal precipitation of the catchment from Cuntan to Yichang (Three Gorges area) to eight flood peaks of the Upper Yangtze River (the upper reaches of the Yangtze River) is diagnosed for 1998 flood season. A rainfall-runoff model is employed to simulate runoffs of-this catchment. Comparison of observed and simulated runoffs shows that the rainfall-runoff model has a good capability to simulate the runoff over a large-scale river and the results describe the eight flood peaks very well. Forecast results are closely associated with the sensitivity of the model to rainfall and the calibration processes. Other reasons leading to simulation errors are further discussed.     

未来气候变化对黄河流域水文过程的影响

使用NASA/NCAR有限区域大气环流模型FvGCM结果驱动高分辨率区域气候模式RegCM3 (20 km),进行1961～1990年当代气候模拟(控制试验)和2071～2100年IPCC A2排放情景下未来气候模拟(A2情景模拟试验)。将RegCM3径流模拟结果同大尺度汇流模型LRM [分辨率0.25°(纬度)×0.25°(经度)]相连接,模拟预估未来气候变化对我国黄河流域水文过程的影响。结果表明:相对于当代气候,未来黄河流域呈现气温升高、降水增加(夏季7～8月降水减少)和蒸发增大的趋势,且空间分布极不均匀,造成河川径流在5～10月减少,加剧流域夏季的水资源短缺;未来气温升高使得融雪径流增加,可能导致更早和更大的春季径流,使径流过程发生季节性迁移,引起黄河流域水资源年内分配发生变化。     

Using the SWAT Model for Studying the Hydrological Regime of a Small River Basin (the Komarovka River,Primorsky Krai)

The research describes the experience of using digital models (of terrain, soil, and vegetation) for the underlying surface of the catchment for developing the spatial structure of the open-source SWAT (Soil and Water Assessment Tool) hydrological model. The hydrological regime for the Komarovka River basin (616 km²) is simulated with a daily resolution using the data of Primorskaya water balance station and the modern observation network of Primorye Administration for Hydrometeorology and Environmental Monitoring. It is found that the calculated and measured runoff hydrographs are generally in good agreement, and the model is suitable for describing the hydrological regime of mid-latitude rivers where rainfall floods prevail. The model well reproduces average water years, underestimates the peaks caused by intense rainfall of the typhoon origin and overestimates baseflow.