PMP估算中地形对山地暴雨增幅作用的影响

在山区可能最大降水(PMP)估算中,当确定移置附近气候相似区某场灾害性特大暴雨后,就必须定量估算山地地形对暴雨的增幅作用,以便在移置之前定量消除地形对被移置暴雨的影响。为了定量估算辐合雨分量及其时空分布形态,以福建莆田地区和香港地区两场不同类型的暴雨为例,基于福建东南沿海地区84个站点和香港地区77个站点1、3、6、12、24h的5个时段的历史年最大雨量资料和实测降雨资料,应用"分时段地形增强因子(SDOIF)"暴雨分割技术分割香港20080607和莆田19991009两场暴雨,探讨山区暴雨期间地形对暴雨的定量影响及其空间分布模式。研究发现山区地形对暴雨有着增幅作用,且随历时增加而逐渐增强,越靠近暴雨中心增强幅度也越显著。同时地形增强因子也受高程的影响,低海拔处地形增强因子的增速高于高海拔处。经暴雨分割后的辐合雨空间分布形态与实测降雨的形态也基本一致。可见基于极值暴雨历史系列统计特性分析及暴雨天气背景和地形地貌特征分析相结合的SDOIF暴雨分割技术,能够有效地反映特定地形对暴雨的增幅作用及其空间分布形态,为山区暴雨移置提供了可靠依据。     

当地暴雨放大法在香港地区可能最大降水估算中的应用

为给香港地区防洪建设提供科学依据,基于112个气象站1984~2010年共27年的降水资料,采用当地暴雨放大法对可能最大降水进行计算,并将估算结果与频率分析结果、世界点暴雨记录进行比较,验证了该方法的可行性及本次估算结果的可靠性。结果表明,当地暴雨放大法得到的香港地区的可能最大降水是合理的,可为香港地区防汛抗灾提供参考。     

彭泽县可能最大降水量估算方法及评价

以江西省彭泽县为例,选取五个雨量站的1980~2010年共31年的年最大日降水量资料,采用概率论法、当地暴雨放大法和统计估算法对可能最大降水量进行了计算。结果表明,概率论法的计算结果最大,统计估算法的计算结果最小,结合彭泽县的具体情况可知,采用当地暴雨放大法的计算结果较为合理。     

一种基于WRF模式的可能最大暴雨估算新方法

数值天气模式能通过大气物理方程概化气象因子与暴雨关系,基于此模式的暴雨因子放大法已成为估算可能最大暴雨(PMP)的重要途径。考虑到风速在地形作用下能够影响水汽垂直运动,进而与水汽辐合共同影响降雨,增加风速作为放大因子,提出了基于WRF模式的水汽风速放大法估算PMP,即通过大量敏感性试验,研究水汽、风速放大的垂直层数、水平范围、倍比,诊断水汽、风速因子与PMP的正相关性,同时通过因子组合放大确定能产生最大降雨的最恶劣暴雨情景。将其应用于湖北咸宁核电厂暴雨预测中,与基于线性假定的传统水汽风速放大法相比,该法从因子放大后暴雨特征的同向增强效应角度确定最不利暴雨,更为科学合理。     

上海市杨浦区设计面暴雨量与设计暴雨雨型研究

选择上海市杨浦区作为试验区域,对极端性天气下不同重现期和不同历时的设计面暴雨量、设计暴雨雨型进行计算。设计面雨量的计算利用研究区附近3个站点3种历时1978~2015年的降雨资料及上海市频率曲线参数的等值线图插值进行频率计算,得到各重现期的设计面暴雨量;设计暴雨雨型的计算利用江湾站2001~2015年逐分钟暴雨资料,先用模糊识别法进行雨型分类,然后用PC法分别对单峰型和双峰型暴雨进行雨型设计,得到具有代表性的杨浦区设计暴雨雨型。     

多尺度地形对武江流域“06.7”台风暴雨的影响

2006年7月第4号台风“碧丽斯”(Bilis)登陆期间，北江流域一级支流武江遭遇了历史罕见的特大暴雨，并形成有记录以来流域最大洪水。为此，基于地面降水数据和多普勒天气雷达数据，研究发现源自湖南南部的对流风暴越过分水岭后所形成的“列车效应”,是造成武江流域短时间内极端降水的主要原因。利用地理信息系统技术对该对流风暴活动规律的研究表明，武江流域的复杂地形造成对流风暴多次转向，极大延长了风暴在乐昌市境内的停留时间，加剧了局地的暴雨山洪。研究同时发现，位于骑田岭山区的黄岑水库与台风相互作用，可能增强了局地对流活动。研究结果揭示了中小尺度复杂地形对台风暴雨的影响，对于指导防范台风引发的次生灾害具有一定参考意义。     

基于卫星降水数据的金沙江流域可能最大降水量计算方法

为探索缺资料地区可能最大降水计算方法,以金沙江巴塘水文站以上流域为研究区,依据该流域测站降水资料,对MSWEP卫星降水数据进行精度评定。选取MSWEP自1979年以来的数据,采用统计估算法计算得到该流域1、3、7、15d可能最大降水量分别为25.2、49.1、86.1、150.9mm;同时,基于该流域及邻近地区的测站资料,采用水文气象法计算得到对应历时的可能最大降水量。对比两套结果发现,相同历时下前者计算结果与后者的相对偏差均在16%以内,表明在该流域基于MSWEP数据,采用统计估算法计算可能最大降水是有效可行的。研究结果不仅为该流域的可能最大洪水计算奠定了基础,更为缺资料地区的可能最大降水计算提供了新途径。     

张家口赛区冬季降水特征分析

为了解张家口赛区冬季降水特征以便为北京2022年冬奥会和冬残奥会提供更好的服务,基于风廓线雷达、微波辐射计、EC再分析资料和自动站等垂直观测设备,观测和对比了2020年11月18～19日和2021年3月11～12日的两次雨转雪过程。结果表明,赛区降水类型分西南气流型、西北气流型和地形作用型,其中西南气流型降水次数占55.6%,而地形作用型仅占11%;2020年11月18～19日雨转雪过程表现为西南气流型、西北气流型和地形作用型,2021年3月11～12日雨转雪过程主要为西南气流型;西南气流型降水期间相对湿度值在90%以上,西北气流型为82%左右,地形作用型低于80%;两次过程强降水时段均为冷暖空气交汇期,降水量分别为2.9、3.6 mm/h;两次降水过程表现为从高到低温度降至0℃以下,融化层仅存在于近地面;0.3 km为赛区雨转雪的界限,融化层高于0.3 km降水相态为雨,低于则转变为雨夹雪至雪;山顶、山中、山脚站三站雨雪转化的温度分别为0、1、1.7℃,且雨转雪的时间山顶站最快,山脚站最慢。     

瞬时单位线法在复核溢洪道泄洪能力中的应用

为确保水库大坝安全,必须对水库溢洪道的泄洪能力进行校核分析。以双峰山生态农业示范基地为例,阐述了无任何实测水文资料和完整降雨资料情况下通过设计雨量和选择雨型,进而设计暴雨及净雨的过程,再运用瞬时单位线法设计洪水过程并进行调洪演算,对水库溢洪道的泄洪能力进行校核分析,并由此提出泄洪能力不足情况下的改进措施。计算结果表明,改进后的溢洪道可达到设计洪水和校核洪水下的泄洪能力,以保障工程安全。     

基于深度学习的无资料地区多源降水融合与性能综合评估

为研究卫星-地面站点降水融合校正对遥感降水数据在无资料地区水文应用的意义,构建了考虑时空因素的深度神经网络(CNN-LSTM)融合模型,结合地形因子和气象站点实测资料对渫水流域TRMM 3B42遥感数据进行融合校正,并定量评估校正后的日降水误差。结果表明,经过CNN-LSTM模型校正后的降水数据精度有所提高,其与站点降水资料的相关系数在0.65以上,均方根误差、平均绝对误差、探测率分别比原始TRMM数据精度提升4.01%、8.09%、16.61%,且校正后的数据明显低估了降水;在不同雨强条件下遥感融合校正降水精度表现良好,但对于暴雨事件探测的精度仍有待提高。     

崇礼赛区地形影响降水特征分析

利用崇礼赛区4个气象观测站点地面气象资料、微波辐射计资料、NCEP再分析资料和赛区地形资料等,分析了赛区地形对降水的影响.结果 表明,引起崇礼赛区降水的天气类型有低涡型、低槽冷锋型和西北气流型;降水次数、总降水量、降水增加率和小时最大降水量均随海拔高度升高而增加;西北气流型降水地形抬升能力最强为23.9％,低涡型降水量...     

安徽省台风降水气候特征及台风降水事件预测

基于安徽省15个站1957~2016年逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了梅雨期和伏期台风降水的气候特征及台风降水异常年的大气环流特征;通过相关分析确定了影响安徽省台风降水事件的前期环流指数,建立了基于BP神经网络的梅雨期和伏期台风降水事件发生与否的预测模型。结果表明,60年中有32年在梅雨期发生了台风降水,有40年在伏期发生了台风降水,对应梅雨期、伏期的多年平均台风降水量分别为123.7、126.8mm;台风降水偏多和偏少年的环流背景具有明显差异,降水偏多年欧亚大陆以经向环流为主,副高偏强、偏北;降水偏少年欧亚大陆以纬向环流为主,副高偏弱、偏东;台风降水事件发生与否的BP神经网络预测模型具有较高的准确度,率定期内梅雨期、伏期准确率分别为98%、100%,验证期内梅雨期、伏期准确率均为90%,其中1976、2013年预测错误,可能是这两年台风降水分别受ENSO和西太平洋海温异常事件的影响,台风降水机制异于常年。     

基于水汽通量放大法的可能最大暴雨估算改进方法

我国可能最大暴雨(PMP)估算方法以暴雨成因分析法使用最为普遍,传统的水汽通量放大法受风速日变化差异大影响,估算得到的PMP明显偏大。对此,采用"风向玫瑰图"改进传统水汽通量放大法,根据研究区域稳定风场情况对实测资料进行分组,确定暴雨水汽的主要入流方向和相应水汽通量值,并应用水汽通量放大倍比对实测典型暴雨进行放大推求可能最大暴雨(PMP)。以东南沿海某核电厂为例进行应用研究,并与其他方法计算结果对比,验证了所提方法的合理性。     

基于邻近测风塔的风电场长期风速估算

分别采用线性相关方法、物理方法和支持向量机(SVM)方法对内蒙古不同地形的两个风电场进行了基于邻近测风塔2个月学习数据的10个月平均风速估算研究,给出了较详细的实现过程,并比较了3种估算方法的预测精度。计算结果表明,线性相关方法能快速给出预测结果,但要求两塔之间的空间相关性良好;物理方法对较平坦地形估算结果精度较高,但对于较复杂地形估算结果平均百分比误差高达15%;SVM方法能给出精度较高的估算结果,在两个风电场的估算平均百分比误差均小于5%,对复杂地形适应性强,综合结果好于其他两种方法。     

基于网络爬虫和IDF曲线的郑州城区致灾降水特征研究

近年来,极端降水引发的城市内涝问题日益突出,对城市灾害性降水特征研究愈发重要。以郑州城区13个雨量站2011~2018年的降水摘录数据为基础,基于网络爬虫技术获取降雨场次同步的微博新闻报道信息,以敏感词为依据确定致灾降水的发生时间,利用GIS软件从水文过程演化角度对城市易涝点进行分析;结合郑州市暴雨强度公式,绘制郑州市不同重现期下的标准IDF曲线,与已判定致灾的34场降水强度-历时曲线对比,定量描述本地致灾降水特征。结果表明,郑州市致灾降水可分为雨强致灾和雨量致灾两种,主要致灾标准为峰值降雨20min内雨量达到25mm及以上,以及场次降水60min内雨量达到40mm及以上。     

晋西黄土丘陵区圪洞流域洪水演变特征及其贡献因素

为研究晋西黄土丘陵区圪洞流域洪水演变特征及其贡献因素,依据圪洞水文站1964~2015年的实测洪水资料,利用长序列资料、M-K检验法以及累积量斜率变化率比较法进行了分析。结果表明,相同级别雨量和雨强下,人类活动有效地衰减了洪水要素,洪量、洪峰流量的衰减幅度分别为7.69%~81.79%、2.42%~78.78%,滞时增长率达31.7%以上;不同级别雨量和雨强下,人类活动对40~50mm雨量和8~11mm/h雨强下的洪水要素影响最大;以1980~1989年为天然基准期,降水和人类活动对洪水变化的贡献率在1990~1999年间分别为33.09%和66.91%,在2000~2015年间分别为25.28%和74.72%,表明自1990年以来,流域洪水变化主要受人类活动影响。研究结果可为当地防洪减灾提供依据。     

厦门市管网排水与河道排涝标准关系分析

因河道排涝系统与管道排水系统均单独设计,两个系统采用的选样方法、设计暴雨历时及边界条件不同,造成排水与排涝标准的不衔接。对厦门市长系列雨量资料进行统计分析,采用年多个样法与年最大值法得出短历时不同选样方法重现期的对应关系。在此基础上,统计雨强较小、降雨历时较长、总降雨量较大的次雨量绘制频率曲线,即考虑河道高水位对管道排水的破坏率的影响下,分析管道排水与河道排涝重现期的对应及衔接关系,作为河道排涝设计标准的依据。结果表明,考虑河道与管道规划施工的衔接,当管道的设计标准为1、2、3、5年时对应的河道设计标准分别为5、10、15、20年。     

"基于城市雨洪模型的内涝交通影响研究

随着城市化进程的加快以及极端天气的频繁出现,城市内涝问题日益突出。交通损失为超标暴雨积水造成的主要损失之一。从暴雨内涝积水原理及交通通行规律的研究入手,综合运用气象水文、交通、气象、遥感、地理、灾害等学科的理论,以北京典型桥区为研究对象,基于高分辨率的DEM地形资料和降水、土地利用数据,构建典型桥区的一维雨洪模型,采用函数拟合的溢流量—积水深度曲线法模拟道路实际积水过程;耦合桥区一维雨洪模型与交通仿真模型,定量研究了内涝积水对交通系统运行状态的影响度。结果表明,暴雨积水导致的车辆减速、绕行会大大降低交通系统的运行效率。研究成果可为暴雨条件下的交通影响分析提供参考。     

昆明城市暴雨洪水特性分析

昆明城市化进程加快后,城市暴雨洪水特性发生了变化。利用昆明市城内及城郊水文、雨量代表站1971～2011年实测资料,分析了城内及城郊暴雨洪水的地域分布、时空尺度变化、季节变化、年际变化。结果表明,昆明城区局部暴雨发生频次增多,暴雨中心主要位于盘龙江上游甸尾河—西北沙河—昆明主城一带,高强度暴雨常集中于几十分钟内,10min降雨占60min降雨的23%～70%,1h降雨占24h降雨的30%～63%。受城市化发展影响,城区暴雨量值在1990年后呈递增趋势,最大1d降雨量尤为明显,洪水的时空分布、季节变化与暴雨基本一致。     

1972～2017年河北省夏季降水的时空变化特征

利用河北省1972～2017年(不含2014年)135个地面观测站的逐日降水资料,对河北省夏季(6～8月)降水过程的时空变化特征进行诊断分析。结果表明,近45年河北省夏季年均降水量、降水强度和降水极值均呈现出从东南沿海向西北内陆逐渐递减的分布形势,降水频率的分布则与其相反。降水的年均降水量在河北省北部呈下降趋势,南部呈上升趋势,年均降水量的减少主要是降水频率的减少造成的。暴雨的空间分布与地形分布关系密切,年均降水量与降水强度增强的区域均位于张家口、承德北部、太行山西侧的高原区和秦皇岛东部的沿海地区,其他地区二者均呈下降趋势。各类2、3、4、5d及其以上降水过程的频数均具有年际和年代际变化特征,且以下降趋势为主,持续2、3d降水过程频数的空间分布较为均匀,而持续4d及其以上降水过程频数的年际变化明显。