暴雨洪灾风险评估研究进展

洪灾风险评估是洪灾风险管理的首要步骤,作为非工程性防洪措施的一种,要及时、准确地把握洪水灾害的多方面特征。首先对洪灾风险形成机理、洪灾风险评估与区划、洪灾风险评估方法3 个方面进行国内外研究现状及分析,指出当前洪灾风险评估中在评估指标体系、评估方法及模型、风险演变驱动机制等方面尚存在的问题,最后,对洪灾风险评估中的发展趋势进行了展望。     

2017年盛夏湖南持续性暴雨过程的水汽输送和收支特征分析

基于混合单粒子拉格朗日综合轨迹模式(版本4)(Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model, HYSPLIT4),利用降水观测数据、ERA5和NCEP GDAS (National Centers for Environmental Prediction, Global Data Assimilation System)再分析数据,分析2014年7月13—16日铜仁持续性暴雨过程的水汽输送、收支和各水汽源地的定量贡献。结果表明：(1)东伸的南亚高压和高低空急流的耦合作用增强了低层辐合、高层辐散的动力机制,利于水汽在目标区域辐合上升、凝结,形成降水。(2)500 hPa稳定控制贵州南部以南地区的副热带高压、短波槽和低纬印度半岛的热带气旋协同作用,建立明显的水汽输送通道,使海上的水汽源源不断地输送到暴雨区。(3)后向追踪120 h发现,暴雨区空气块主要来自阿拉伯海、孟加拉湾和南海,所处高度较低;少量空气块来自铜仁以北至欧亚大陆、大西洋,所处高度较高。(4)影响铜仁暴雨的水汽源地为铜仁以南-南海及附近岛屿和海域、印度半岛东部-孟加拉湾、阿拉伯海-印度半岛西部,水汽贡献率分别为48.29%、32.17%和10.47%,铜仁以北至欧亚大陆、大西洋的贡献率为9.07%。(5)850 hPa和700 hPa为主要的水汽输送层,为暴雨区贡献了近3/4的水汽,其余1/4水汽由500 hPa输送。

     

基于SWMM模拟上海市区排水及地面淹水过程

利用基于GIS的二维水动力暴雨淹没模型,在考虑排水管网抽排的基础上,模拟了武汉城区短历时6个重现期暴雨内涝过程,基于MapGIS绘制了重现期暴雨内涝图,分析了内涝特征,并用近年实际暴雨内涝点对模拟内涝区进行了验证,结果表明模拟效果较好。在此基础上,对业务中常用短时预报暴雨量进行了内涝模拟。结果可用于武汉城区暴雨内涝高风险区(点)预警、内涝灾害评估及防治。技术方法可推广到其他城市应用。

     

2007年6月粤东持续性暴雨的成因分析

利用自动站雨量、NCEP/NCAR 1°×1°间隔6 h再分析数据、卫星TBB等资料, 对2014年7月13-17日贵州铜仁持续性暴雨天气过程的维持机制进行了分析。结果表明:稳定贝加尔湖阻高东侧低涡槽后的西北气流携带冷空气南下与副热带高压外围西南暖湿气流在贵州北部交汇, 使得该区上空大气出现持续的不稳定。同时, 高层反气旋环流与低层低涡切变之间, 形成低层上升、高层下沉的垂直环流结构, 进一步加强了对流不稳定系统的发展; 随着干冷空气的不断入侵, 触发了对流不稳定能量的几次快速释放, 并通过西南暖湿气流的持续输送及辐合而再次重建, 从而导致持续性暴雨的形成。低层低涡系统及地面辐合线稳定维持, 及低层水汽的不断输送并形成辐合, 为持续性暴雨的发生发展提供了有利的动力和水汽条件。在这样的大气环流形势下, 利于不同区域生成的强对流云团反复影响铜仁, 形成持续性暴雨。加上地形阻挡、抬升和喇叭口地形收缩作用, 进一步增强了局地极端强降水形成。

     

一次辽宁秋季暴雨天气的诊断分析

使用1.0°×1.0°NCEP再分析资料,对2006年10月21—22日深秋暴雨在天气形势分析的基础上,进行物理量诊断。结果表明:在有利的环境背景形势下,高位涡从对流层高层向低层伸展并形成湿位涡柱,引起气旋性环流与低涡环流叠加。对流层低层的湿斜压性增强,引起低层的锋区加强及垂直涡度发展,高空入侵干冷空气锲入底层,低层暖湿空气强迫抬升,使地面发展为气旋;高低空急流耦合产生上升气流,同时较强的补偿下沉运动激发上升运动加强,使次级环流加强,触发不稳定能量的释放;低空急流和超低空急流向辽宁输送暖湿空气及能量,对流层中低层形成湿柱并积聚高不稳定能量;中尺度气旋、高低空急流、湿位涡柱、次级环流上升支、地面高水汽含量湿区、高假相当位温出现的时间、强度、位置和结构决定了暴雨的时间和落区。     

不同对流参数化方案和初值场组合对四川两次暴雨影响的数值模拟

针对2004年9月2~6日四川盆地东北部一次持续性暴雨过程和2004年6月30日成都地区暴雨过程,利用MM5中尺度数值模式,进行了Grell、Kuo、KF及BM四种积云对流参数化方案与T213模式分析值及NCEP再分析值两种初始值组合的数值试验,分析了不同积云方案和初值组合的模拟性能。比较结果表明,MM5模式较好地再现了这两次强降水过程。在同一模式中,不同对流参数化方案和不同初值组合在降水落区和强度模拟上存在一定程度的差异。初步模拟表明NCEP资料模拟的降水强度较T213资料模拟的降水强度偏弱,但降水落区较T213资料模拟的更接近实况,T213资料模拟的降水空报现象较严重。以T213资料模拟得到的高度、温度场都较NCEP资料更有利于影响系统的加强,模拟的湿度场、散度场和垂直运动场都较NCEP资料更有利于强降水的发生。相对而言,NCEP资料模拟结果更接近实况,Kuo和Grell方案对初值表现出更为敏感。     

石家庄盛夏一次暴雨空报诊断分析

实时天气系统的时空分布、多个物理量要素都表明2007年7月18日河北省石家庄市东、南和北部将有暴雨天气发生的可能,结果暴雨并没有发生.为了找到暴雨空报的原因,对常规资料和各种数值预报产品进行诊断分析.结果表明:(1)石家庄地区处于2条切变线的中间区域,导致缺少强降水的垂直条件(中、低层的切变线),这是暴雨空报的最主要原因;(2)利用离石家庄最近的邢台探空站的物理量特征来判断石家庄对流发展程度效果较差,这和探空站空间尺度较大有关,这是空报原因之二;(3)缺少有效的数值预报产品是预报失误原因之三:(4)这次邢台、邯郸的暴雨天气系统可定为西南涡类暴雨.利用卫星水汽云图和雷达、国家级自动站要素资料相结合可以大大提高灾害性天气预警能力.     

耦合蚁群算法和SCS-CN水文模型的城市不透水面空间格局优化

近年来,中国城市暴雨内涝频繁发生,已经发展成为一类严重的“城市病”。城市不透水面密度及其空间格局是形成暴雨内涝的一个重要影响因素。本文提出一种耦合蚁群算法和SCS-CN水文模型优化不透水面空间格局的方法,从而实现通过增加地面雨水渗透量达到减缓城市内涝发生的目的。首先应用Williams公式计算基于坡度修正的CN值,在此基础上计算地表径流量;然后设定径流系数最小化目标,耦合水文模型和蚁群算法对径流小区尺度的不透水面空间格局进行优化配置;最后应用景观格局指数对不透水面空间格局进行分析。研究结果表明：面对1年、5年、10年、20年、50年以及100年一遇重现期的1 h持续降雨事件,研究区优化后的不透水面空间格局可以分别减少径流系数21.19%、19.58%、19.38%、18.93%、18.41%和17.25%,在一定程度上缓解城市暴雨内涝的发生。在此基础上,提出面向暴雨内涝防治的城市更新优化措施建议：① 通过增加草地、花园、树木等植被绿化减少高不透水面类型的面积,并划分成更多中高不透水面类型的斑块;② 集聚低、中低等不透水面类型,从而加大连通性,形成更多的中高不透水面类型;③ 增加每个径流小区内斑块数量,增大斑块密度,减少其蔓延度和聚集度。     

长江上游洪涝暴雨环流形势中期演变趋势分析

本文通过对1980年以来长江上游10次洪涝过程的500hpa环流形势分析,并用车比雪夫多项式对500hpa高度场进行展开,研究了各类洪涝过程的中期演变特征,发现代表不同洪涝过程环流形势变化的不同的车氏系数值都有明显的特征变化,结合欧洲中心中期数值预告96小时500hpa高度场的车氏系数分析,可为洪涝暴雨的中期预报提供一种新的思路。     

暴雨内涝危险性情景模拟方法研究——以上海中心城区为例

本文采用地理信息系统技术（GIS）与水文/水动力学相结合的方法,使用修正的SCS模型进行产流模拟,利用局部等体积法和水动力模型进行汇流模拟,建立了基于情景的城市暴雨内涝危险性模拟工具,并对相同雨强情景下不同汇流模型的模拟结果与精度进行了对比分析。结果表明：（1）局部等体积法计算简单,对降雨的时程分配较为敏感,峰前历时和雨强对结果影响显著,较适合于雨型确定的城市暴雨内涝危险性快速模拟;水动力模型计算复杂,与整个降雨历时存在明显关系,模拟精度较高。（2）利用台风“麦莎”带来强降雨导致的积水实测数据,对模拟结果进行对比和验证,表明本文建立的水动力模型法模拟结果与实测降雨积水更为接近,更适合上海中心城区暴雨内涝危险性情景模拟。