南方高度城市化地区极端降雨特征分析及阈值确定——以深圳市为例

研究南方高度城市化地区极端气候变化规律,定义极端降雨事件的阈值并对地域风险进行评估,对于完善区域"三防"指挥系统的预报预警方案,应对气候变化和快速城市化过程中的极端暴雨内涝灾害风险,具有重要的现实意义。以深圳市为例,在收集统计2000-2015年暴雨灾害事件和相应的多个站点降雨数据基础上,采用模糊识别、PCI等方法分析了该区域的降雨雨型、集中度特征,并采用百分位法对深圳市极端降雨阈值进行了分析和计算。结果表明:造成深圳市内涝的大部分降雨主要是单峰型;均匀大量降雨是内涝主要产生原因;大鹏新区的降雨阈值最高,降雨阈值空间分布图从东往西呈逐渐减少趋势;深圳市极端降雨阈值为降雨频率P=1%的降雨值。     

长江流域极端降雨事件时空分布特征

近年来,许多学者对中国的极端降水进行了研究,但对长江流域极端降水的研究多集中在日时间尺度强降水事件,从不同子流域极端降水事件入手的研究较少。利用1961～2017年长江流域各子流域面雨量资料,根据面雨量的分布曲线确定长江流域各子流域极端降雨事件判断的阈值,得到各子流域极端降雨年份,分析极端降雨事件的时间变化特征,以及不同子流域间极端事件的相关关系。研究表明:①20世纪60年代长江上游极端多雨事件频发,70年代以全流域极端少雨为主,80年代极端多雨事件中心转移至长江中下游,90年代长江上游变为极端少雨事件中心,2000年以来,长江流域处在由少雨向多雨转变的年代际背景中。②当子流域发生极端少雨事件时,流域其他流域大部也是以降雨偏少为主,空间的一致性较好。但是子流域发生极端多雨事件时,存在大部分地区少雨的情况,会出现旱涝并存的情况。     

鄱阳湖流域1961—2010年极端降水变化分析

基于鄱阳湖流域14个国家气象站1961—2010年的日降水量数据,采用百分位法定义阈值,识别极端降水事件;采用线性回归方法进行趋势检验,进而对鄱阳湖流域1961—2010年极端降水的时空变化特征进行分析。结果表明,相比年降水,流域极端降水的变化趋势更为明显;1961—2010年鄱阳湖流域极端强降水强度呈显著增大趋势而极端强降水天数显著减小;极端降水强度增大的区域主要分布在赣江流域和抚河流域。1961—2010年鄱阳湖流域大部分站点极端降水不存在突变,降水在时间上有分布更加集中的趋势。鄱阳湖流域极端降水的上述变化,对流域水资源管理提出了更加严峻的挑战。     

珠江流域极端降水群发性特征研究

全球气候持续变化下,极端气候事件及其衍生灾害对社会和经济的影响力和破坏力越来越严重。相对一般的极端降水事件而言群发性极端气候事件具有影响力更大、破坏力更强的特点。极端降水群发性事件的理解和定义多样,主要从区域丛集性角度研究珠江流域日降水极端事件的群发性规律及变化趋势。采用频数标准化分析了不同百分位阈值下极端降水群发性事件年际变化特征,采用k阶最近邻距离提取算法提取1959—2009年年际极端降水群发站点数,分析珠江流域51年来极端降水群发性特征。结果表明:a)不同百分位下,极端降水群发性年际变化趋势一致,阚值百分位越大,极端降水事件年际区分度越大;b)珠江流域1959—2009年,流域极端降水群发性站点数逐渐增多,极端降水群发性范围呈逐步扩大趋势。     

20世纪后半期以来赣江流域极端降水事件分析

全球气候变暖的背景下,局地极端降水事件发生频率逐渐上升。选用极端降水阈值(EPT)、极端降水量(R95)、极端降水天数(RD95)、极端降水强度(RI95)、连续五日最大降水量(RX5day)和一日最大降水量(RX1day) 6个极端降水指数,采用百分位阈值法、M-K趋势分析法、滑动t检验法和Kriging空间插值法对1964—2013年赣江流域的极端降水事件进行分析。结果表明:(1)赣江流域内大部分站点的极端降水指数呈不显著上升趋势;(2)各站点极端指数的突变时间大多数集中于20世纪八九十年代,且有少数站突变非常显著(α=0.01);(3)各极端降水指数除RD95外均呈现由东向西递减的规律,与之相反,RD95呈现出由西向东递减的变化。研究结果可为赣江流域防洪减灾和水资源的开发利用提供参考价值。     

海河流域极端降水阈值确定与风险评估

随着全球变暖,极端降水发生频率和强度不断增加,研究流域极端降水风险分布有利于防灾减灾措施科学制定。本文以海河流域为对象,基于30个气象站点1990—2019年逐日降水资料,采用去趋势波动法(DFA)、百分位法、Pearson-Ⅲ概率分布计算极端降水阈值,分区提出极端降水阈值建议并探讨其时空变化规律,进一步基于危害性和脆弱性指标分析流域极端降水风险。结果表明：海河流域极端降水阈值西北地区为45 mm,东南地区为65 mm;近30年来极端降水天数呈减少趋势,其中东南地区下降幅度更大,且极端降水发生概率存在东部沿海区和西部五台山、原平附近两个高值中心区;海河流域极端降水风险自东南部沿海向西北内陆逐渐降低,其中较高和高风险区主要位于滦河下游、北三河下游、大清河下游、子牙河和徒骇马颊河,低和较低风险地区位于北部山区。     

汛期极端降水对水位、流量的影响实例分析

以吴家堡水文站2000~2014年15年水位资料和其上游8个站的降水数据作为短系列数据,由于掌握资料限制,根据百分位法定义出极端降水事件的阈值,对出现的极端降水事件进行对比分析,并对在极端降水情况影响下的水位、流量产生的一系列变化进行分析,得出了本站在特殊天气情况下水位、流量变化的规律。     

洞庭湖流域极端降水变化特征分析

随着极端降水事件变率增强,洞庭湖流域频繁的极端洪旱事件严重威胁了地区人水和谐。基于洞庭湖流域28个国家气象站1961-2015年的逐日降水资料,采用RClim Dex模型定义阈值来识别极端降水事件,利用线性倾向估计法和集合经验模态分解(EEMD)组合的方法进一步分析了洞庭湖流域极端降水变化特征,由EEMD方法分解得到的各类极端降水指数的3个固有模态函数分量分别表现出3~6a、8~15a和21~27a的准周期。结果表明:洞庭湖流域极端降水频次峰值出现在6月,4-10月份极端降水频次之和占全年的82.7%,南岳和安化为极端降水高发带。洞庭湖流域除持续湿润日数CWD略有减小外,各项极端降水指数均表现出小幅上升趋势。在空间分布上,该流域东南部受山区地形地貌的影响,极端降水呈明显上升趋势。洞庭湖流域极端降水时空格局变化特征分析对流域水资源开发利用和水安全预警具有重要参考价值。     

小流域水文水利计算及治理对策研究——以太湖流域湖西通胜地区为例

项目基于遥感、地理信息系统等技术,对湖西通胜地区下垫面变化特征进行了动态分析;通过选取具有实测雨洪资料的湖西山丘区典型流域,基于遗传算法对图集法、新安江模型和太湖流域降雨径流模型的产汇流参数进行自动率定,进行实测洪水模拟;无资料山丘区流域的产汇流参数,采用经验值法、回归分析法和地形指数法获取和移用.建立水动力学模型,按照通胜地区治理目标要求,遵循"上蓄、中滞、下泄"的治理原则,提出通胜地区治理方案及对策措施.     

珠江流域非平稳性降雨极值时空变化特征及其成因

受全球气候变化和人类活动影响,珠江流域极端降雨事件发生的频次和强度均发生变化,变化环境导致极端降雨样本存在非平稳性。本文以珠江流域43个站点1960—2012年的日降雨数据为基础资料,通过分析广义帕累托分布(GPD)的参数时变特性及其空间分布规律,探索珠江流域非平稳性极端降雨的时空变化特征及其成因。结果表明:珠江流域极端降雨序列的极值指数呈从东到西逐渐减小特点,表征强降雨之间的相关性由东向西减弱;极端降雨变化程度大的区域其变化程度呈减弱趋势,而变化程度小的区域其变化程度呈加强趋势;珠江三角洲和东江流域南部、柳江流域东北部地区50/100年一遇的日降雨量级较大,而南盘江西部地区则较小。7个影响因子中,厄尔尼诺指标(SMEI)对流域的极端降雨影响最明显。非平稳时变超定量(POT)模型与平稳POT模型的结果比较表明,本文提出的时变POT模型较好地处理了珠江流域部分区域降雨存在的非平稳性特征。     

气候变化对大型水利工程的影响

气候变化将导致流域降雨径流关系、水文极端事件的大小和频率发生改变，影响大型水利工程的建设标准、规模和运行规程。以三峡工程和南水北调工程为例，介绍了气候变化对大型水利工程设计、运行等方面的可能影响。     

以人为本关爱生命全面推进我国山洪灾害防御工作

近年,全球气候变暧,极端天气导致的灾害事件频繁发生。受其影响,强降雨的突发性加剧,雨强纪录屡创新高,山洪灾害损失加重,群死群伤事件时有发生,生活在广大山丘区的群     

极端降雨事件对雨水年径流总量控制率和24h降雨场次控制率的影响规律探析

雨水年径流总量控制率是海绵城市建设中最重要的指标之一。通过对降雨资料的统计分析得出雨水年径流总量控制率与设计降雨量之间的关系,由设计降雨量确定雨水源头控制设施规模。合理规范地选择分析降雨统计参数是科学制定雨水年径流总量控制目标的前提和保障。采用《海绵城市建设技术指南》的统计方法,分析极端降雨事件(极端小降雨事件和极端大暴雨事件)对雨水年径流总量控制率与24h降雨场次控制率的统计结果带来的影响,对统计中极端降雨事件的取舍做出判断,同时采用箱形图识别极端大暴雨事件,从而确定其最佳扣除比例。     

基于一二维水动力模型的山丘区小流域洪水模拟与淹没分析

我国东南沿海山丘区小流域降水充沛,山洪灾害频发.为科学指导山丘区小流域防洪减灾,以浙江省松阴溪流域遂昌县城为研究区域,构建一二维耦合水动力模型,通过"20140820"、"19930624"两场历史洪水对模型参数率定验证,模拟不同重现期设计洪水情景下的洪水淹没过程,为山丘区小流域防洪决策提出合理建议.     

基于分布式水文模型的“尼伯特”台风暴雨洪水反演

台风暴雨具有强度大、降雨集中的特点,容易在沿海地区中小流域形成局地破坏性洪水灾害,基于高精度地形地貌数据构建分布式水文模型,是实现中小流域洪水模拟和预报的重要手段。以福建闽清县梅溪流域为研究区,基于高精度DEM、土壤和土地利用数据,采用中国山洪水文模型(CNFF-HM),构建了梅溪流域分布式水文模型,以56场实测水文气象资料对模型进行率定和验证,并对2016年7月9日发生的"尼伯特"台风带来的暴雨洪水进行反演。结果显示,构建的分布式水文模型验证和率定效果良好,对"尼伯特"台风暴雨洪水模拟的洪峰流量误差小于20%,确定性系数达到0.96,因此模型能够很好地反映流域短历时强降雨引发的洪水特征,为流域防洪减灾提供可靠的技术支撑。     

北江飞来峡流域TRMM卫星降雨数据适应性研究

近年来TRMM卫星降雨数据的精度和适应性备受关注,以位于亚热带季风气候区的典型流域——北江飞来峡流域为研究区,利用24个实测站点降雨数据对TRMM数据集进行时空精度和准确性分析;采用CDD、CWD和RX5day等指标研究流域内极端持续性气候特征,并应用Cox-Stuart趋势分析法分析流域内极端持续性气候变化趋势,重点探讨TRMM降雨数据对持续性极端降雨情况的捕捉能力。所得结果如下:(1)时空精度分析表明TRMM在低纬度低海拔地区精度和准确性较好,而在高纬度且地形变化较大的地区则表现一般,容易出现虚报、误报现象;(2)持续极端气候方面,TRMM倾向于低估CWD及后汛期的RX5day,TRMM可捕捉到流域西部的持续干旱趋势,但难以捕捉到流域东南部持续性降雨显著增加的趋势。本研究所得结果可为流域内水资源管理和径流预测等提供一定科学依据,也可作为同纬度其他相似流域参考。     

山丘区小流域洪水风险模型研究及应用

一维水动力演进模型能快捷进行长河段洪水演进预报,二维演进模型能准确进行山丘区小流域水流运动的模拟,提供洪水淹没范围、淹没深度等信息。基于一维、二维演进模型的不同特点,提出基于无结构化网格划分流域计算网格的一、二维耦合山丘区小流域洪水风险分析模型。利用该模型对太平溪流域P=10%设计暴雨条件下的洪水进行模拟分析,制作该设计暴雨条件下太平溪流域的洪水风险图,并通过耦合模型分析、风险图成果利用,研究太平溪流域的洪水风险因素,提出洪水风险应对对策及措施。利用耦合模型进行洪水风险分析,将成为山丘区小流域洪水风险管理的一项重要技术支撑。     

柘溪水库防洪发电优化调度策略研究

柘溪水电站地处湖南中部的资水流域,在湖南省承担重要的防洪及发电任务。近年来受全球气候变化影响,暴雨事件频发,导致水库发生弃水,甚至威胁下游防洪安全。当前在柘溪水库流域暴雨预测、水库入库流量和水位预测等方面开展了一些研究工作,但尚未形成完整的柘溪水库防洪发电优化调度体系。提出了柘溪水库防洪发电优化调度策略,涵盖水库流域暴雨长期形势分析、暴雨位置与强度预测、分布式产汇流计算、防洪发电多目标调度方案制定等方面,可为柘溪水库防洪发电优化调度提供技术支撑。     

2021年全球典型极端降雨灾害事件对比及综合防御

气候变化导致极端降雨过程频繁出现，严重危害生命、财产及生态环境安全，影响社会经济健康发展。对比分析不同区域极端降雨及其致灾过程案例，对于提高综合风险防御与应对能力具有一定意义。以2021年7月份发生在中国、欧洲、日本、印度等地的典型极端降雨事件为基础，通过情景复盘、归因分析、比较分析，探究极端降雨致灾特点。结果表明：极端降雨具有过程骤然性、落区局地性和雨强极值性等特征，极端降雨灾害具有隐患零存整现、破坏性能量集聚爆发、邻近空间链式致灾等特点。建议从基于自然水流系统的国土空间规划优化、提高防御工程标准和规范预警响应行动等方面提升综合防御能力。研究成果可为科学高效防御城市极端降雨灾害提供参考。     

万安水电厂抓住首汛抢发电量

<正>据北极星水力发电网万安水电站位于江西省万安县、赣江中游,距赣州市90 km。电站以发电为主,兼防洪、灌溉、养殖、航运等综合效益,是江西电力南北交换的枢纽。2017年3月中上旬,万安流域迎来本年第一场大于3 000 m3/s的洪水过程,电厂以"经济运营日会商"为中心,灵活切换调度方式,实现零弃水抢发电。受厄尔尼诺事件持续影响,万安流域2015~2016年出现连续极端天气,降雨偏丰,尤其是2016年,来水量创1953年以来历史第二大来水。根据水文气象规律,厄尔尼诺事件后的次年极易出现降