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。     

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。     

平塘县城市内涝天气形势简析

根据平塘县历史山洪灾害情况统计,在1979—2012年内平塘县有11次由于强降水造成严重的城市内涝,平塘县县城地形特殊,防洪能力低,一旦出现强降水容易造成城市内涝。简述11次强降水过程中较为典型的防洪抗涝的气象服务,目的是为防御或降低由于强降水而造成城市内涝的灾害。该文利用ECMWF逐日6 h再分析资料对这11次强降水天气形势做简析,首先从低层天气形势分析归类,大致可分为西南低涡型、急流型、冷暖空气交汇型和切变型4类,其中冷暖空气交汇型有4次,占总次数的36%,切变型27%,西南低涡和急流型为19%,分析各类型中的物理量,提高对本地强降水天气形势的了解,以期提高对本地强降水的预报。     

桂林市一次夏季持续强降水过程成因分析

利用气象资料和V-3θ图,对2002年夏季桂林市一次持续强降水过程进行分析,探讨其成因、维持及结束的条件。     

深圳城市内涝成因分析

利用深圳市逐时降水和三防信息资料,运用由点到面、点面结合的方法,借助2个内涝程度截然相反的“龙舟水”过程实例,对深圳市内涝的成因进行了分析.结果得出深圳内涝既与气象因素有关,也与城市本身的排水能力、城市效应、遭遇天文高潮等方面相关.短时强降水或过程雨量偏大的降水可以直接引发深圳市内涝.     

1998年6月21日突发性强降水成因分析

通过对 1998年 6月 21日强降水的 500 hPa形势演变过程、中低层形势演变特征、地面形势特征以及物理量场高值中心等因素的分析，找到了一些突发性强降水的预报着眼点。     

武汉城市强降水内涝仿真模拟系统研制

通过采集武汉市城市地理、河道地形、工程设施、气象监测、防洪调度等基础空间信息,构建完整的武汉市暴雨内涝数学模型,反映了降雨量分布、产汇流原理、地面流、河道明渠流、堰流等多种工程情况及其相互连接问题。此外,选择典型的暴雨个例作为降雨边界条件,代人模型中进行计算,将模型的计算结果和实测结果进行比较,分析两者的绝对误差及误差分布特征。结果表明：城市暴雨内涝仿真模拟系统的模拟结果基本可信,模型具有良好的适用性。     

厦门市城市内涝成因研究与对策分析

以2013年的台风＂西马仑＂带来的大范围暴雨过程导致厦门市出现严重的内涝为例,研究了暴雨、降水强度、土壤含水量、潮水顶托、地面硬化、排水管网的质量及淤积等综合因素对厦门内涝的影响,并提出厦门市城市内涝综合防御治理对策。     

新疆短时强降水落区的分析和预报

利用常规高空气象资料、物理量场、ＧＭＳ－５卫星数值化云图,对新疆短时强降水落区的预报方法进行了综合分析．结果表明：采用其他方法预报新疆短时强降水落区时,其范围与实际降水区偏差较大,并且牵涉面广,不利推广;而利用物理量场和ＧＭＳ－５卫星数值化云图,能够较好地预报新疆短时强降水落区,落区范围与实际强和水区偏差〈１００ｋｍ。     

中亚气旋引发的2次新疆强降水过程成因分析

利用常规观测、NCEP 1°×1°再分析资料,对由中亚气旋引发的2015年2月12—14日北疆暴雪天气过程(以下简称"201502过程")和2015年5月17—21日新疆暴雨天气过程(以下简称"201505过程")进行诊断分析,并用HYSPLIT模式模拟了这2次中亚气旋过程中的3条输送带.结果表明2次过程有共性也有差异...     

北京强降雨与道路积水统计分析及应用

利用2007—2011年汛期(6—8月)北京市人民政府防汛抗旱指挥部办公室每日发布的汛情通报、北京市20个气候站日降雨量和200多个自动气象站逐小时降雨量监测数据,对近5年北京强降雨及降雨强度与城区出现道路积水的关系进行统计分析,找出北京城区出现道路积水的降雨量特征、小时降雨强度和2 h降雨量道路积水临界指标。通过在2011年汛期(6—8月)10次道路积水中应用表明,该道路积水临界指标具有较好的参考价值,可为今后北京道路积水预报服务工作提供参考依据。     

泰山地形对一次局地强降水过程动力作用的数值模拟分析

文章针对2005年9月2日发生在济宁郭楼镇的一次泰山背风下游区局地特大暴雨过程（438 mm/7 h）,利用济南SA雷达资料和WRF中尺度数值模式资料,分析了泰山山区地形造成的对流层中低层大气动力过程及其对暴雨中尺度系统的影响,开展了地形敏感性数值试验。结果表明：对流层低层回流南下的东北气流受鲁中山区地形影响,水平方向发生绕流,垂直方向被迫抬升,从而在泰山背风向的暴雨区附近形成准定常的绕流汇合区和重力波扰动区,两项作用强迫的垂直运动,与天气系统辐合区共同作用触发该地区的对流活动,并使移入该地的对流系统增强和维持。改变地形后引起低层风场和散度场变化,进而影响降雨带中的强降水落区和强度,但对主雨带的分布无明显影响。     

基于加权综合法的西安城市内涝灾害区划分析

用西安城区区域气象站降水资料,西安市区1∶10000地理信息资料,人口密度、房屋建筑面积、地均GDP等社会经济资料,采用加权综合法,从孕灾环境、致灾因子、承载体、防灾减灾能力4个方面分别进行内涝灾害的敏感性区划、危险性区划、易损性区划、防灾减灾能力区划,并使用重大内涝灾害天气过程实况资料进行临界值制定和综合分析,给出了西安城市内涝灾害区划.对已经业务化使用的“西安城市强降水内涝灾害预报预警系统”模拟的内涝积水分布情况,与内涝灾害区划的结果进行对比分析,表明加权综合法得出的西安城市内涝灾害风险指数区划较为科学、合理.     

城市暴雨积涝数值模拟技术方法

洪涝灾害是中国最常见、影响最严重的自然灾害之一。在当前城市内涝模拟研究中,通常是对降雨过程中积涝最严重状态进行模拟,缺乏面向整个降雨过程的积涝动态过程模拟技术方法。本研究综合运用SWMM模型和GIS技术,通过对研究区的汇水区划分和排水管网概化建模,建立了研究区的SWMM模型,基于SWMM模型对降雨过程中汇水区积水量进行计算,利用地表积水有源扩散算法进行地表积水演进行计算,实现降雨过程中地表积水空间分布和积水风险深度模拟计算。以研究区2016年6月18日的降水过程进行积涝模拟及模拟误差分析,结果表明该技术方法具有良好的模拟效果。     

面雨量在城市内涝预报中的应用试验

以太原市历史上10次城市积水过程资料和2005年8月16日典型暴雨沥涝个例为基本试验数据,在37°47’-38°00’N、112°28’-112°36’E试验区域内,剖分为1×1km^2的规则网格,中心城区再一分为四,网格面积为0．25km^2,共计477个规则网格。分别把细网格雨量法、二次曲面法、泰森多边形法计算的面...     

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.     

强冰雹和短时强降水天气雷达特征及临近预警

利用恩施多普勒雷达和常规分析资料,详细对比分析了2007-2008年发生在恩施山区强冰雹和短时强降水天气过程中的雷达产品特征.在此基础上,找出了适合恩施山区强冰雹和短时强降水天气的雷达临近预警指标:选取负温区回波厚度≥7 km、CR强中心回波强度≥55 dBz、强回波梯度≥15 dBz·km-1、45 dBz强回波伸展高度≥7.5 km、累积液态含水量(VIL)密度≥3.2 g·m-3和雷达风廓线1.8～6.1 km风垂直切变均值≥2.3×10-3s-1作为强冰雹临近预警指标;当满足组合反射率(CR)强中心回波强度、VIL密度、40 dBz强回波伸展高度和雷达风廓线(VWP)上1.8～6.1 km风垂直切变值达43.0 dBz,1.1 g·m-3,7.0 km和1.9×10-3s-1,可以考虑该站点及附近地区进入短时强降水临近预警状态,并利用2009年发生的强冰雹和短时强降水天气过程检验了这些临近预警指标性能.     

广西一次强降雨TBB场特征分析

利用FY-2E卫星的相当黑体亮温（Black-Body Temperature,TBB）等经纬度投影数据（水平分辨率0.1°×0.1°）和NCEP／NCAR的再分析资料,对应分析2010年5月31日至6月2日TBB平均场分布特征及其演变特点.结果表明：TBB比较好的展示了强降雨落区及强度的变化特点,TBB的梯度变化与强降雨的演变有明显的对应关系,TBB梯度突降时,降水随之增强,突升时,降水随之减弱.丰富的水汽从南海源源不断沿副高西侧向华南上空输送,与高空槽引导下的冷空气在华南上空交汇,对广西上空的强降雨云系的发生、发展和维持起着重要作用.同时,TBB低值区在广西中部暖式切变附近稳定少动,给该地区造成长时间的强降雨天气.     

广东台风特大暴雨预报

使用台风年鉴，天气图，天星云图等气象资料，对１９６０－１９９１年影响广东的３９例特大暴雨台风进行了对比分析，台风特大暴雨主要是由其云系中的中尺度强降水系统造成，归纳出形成发展的概仿模式和相应环境流场特征，建立预报思路与方法。１９９４年作１５次预报试验，其准确率达７３％。     

一组雷达预警指标在2013年短时强降水中的应用分析

利用一组雷达阈值指标,对2013年四川盆地发生的5次区域性暴雨过程中的短时强降雨进行检验和订正,结果表明,(1)无论针对具体的站点,还是区域面上的短时强降水,预警指标对预警短时强降水是可行的,且预警时效在0~2h内效果较佳。(2)SWAN产品中分析显示,要产生20mm/h以上的短时强降水,满足预警指标的回波需要监测到3个6min以上,通常强回波持续越长,对应的雨量也越大。(3)针对降水面上的预警准确率除2013年7月04日15时的成功预警率在57.1%左右,其余过程中预警指标对未来1h短时强降雨的预警成功率基本在80%以上,误报率基本在20%以下,在误报的站点中,SWAN拼图中回波与单站雷达探测的回波,尤其是在低仰角度上存在较大误差。