沿江城市降雨特性及雨洪关系分析——以四川泸州市为例

沿江城市气候多变,外洪和内涝之间关系复杂,相互影响、相互制约,洪涝统筹是沿江城市面临的最主要问题。分析掌握沿江城市的暴雨、洪水特征,可提前预测不同降雨条件下河道洪水的特性及其对城区排涝的影响,对于城市防洪系统和排涝系统统筹兼顾、合理规划、洪涝预报预警,都具有重要意义。以四川泸州市为例,对暴雨时空分布特征、洪水特征规律等进行了分析探讨,以期为新形势下沿江城市防洪减灾体系建设提供参考。

我国沿海地区城市洪(潮)涝成因及应对策略——以深圳市为例

沿海地区受地理位置、全球气候变化和城市化快速发展等影响,城市洪(潮)涝灾害频发,已成为影响我国沿海地区城市公共安全的突出问题,严重制约经济社会可持续健康发展。根据城市水文循环过程,综合考虑致灾因子、孕灾环境和承灾体等,将沿海地区城市洪(潮)涝成因概括为“先天不足—后天变化”两个方面,并以深圳市为例进行了深入分析。在此基础上,从提高防洪(潮)和排涝能力,协调防洪、除涝、排水标准,科学规划城市发展,充分考虑地下空间竖向设计,全面加强流域统一管理5个方面提出沿海地区城市洪(潮)涝应对策略,为沿海地区城市防洪(潮)、除涝工程体系建设和城市洪(潮)涝风险管理提供支撑。

在水旱灾害防御工作会议上的讲话

2月28日,水利部召开水旱灾害防御工作会议,深入贯彻习近平总书记“两个坚持、三个转变”防灾减灾救灾理念和关于治水重要论述精神,分析研判2024年汛情旱情形势,安排部署水旱灾害防御重点工作。国家防汛抗旱总指挥部副总指挥、水利部部长李国英出席会议并讲话,水利部副部长刘伟平主持会议。

四川金阳县2023年“8·21”山洪泥石流灾害成因分析

2023年8月21日凌晨,四川金阳县芦稿林河流域受短时强降雨影响暴发山洪,位于下游的沿江高速JN1(金宁一)标段项目部钢筋加工场民工驻地板房被冲毁,造成52人死亡失联。灾害发生后,四川省委、省政府高度重视,派出专家对灾害过程进行调查评估。结合现场调查情况,通过水文气象分析计算、河道行洪能力计算等,分析了灾害形成过程及致灾原因,可供类似项目山洪灾害防御工作参考。

2023年汛期我国主要天气气候特征

利用中国气象局国家气象信息中心提供的气象观测数据,对2023年汛期(3月24日至11月16日)我国的天气气候特征进行了综合分析。结果表明,2023年汛期,我国气候状况总体偏差,呈现暖干特征,涝旱灾害明显。2023年汛期,全国平均降水量为2012年以来同期第2少(仅多于2022年同期),平均气温为历史同期第2高(仅低于2022年同期)。华北、东北、华南等地暴雨洪涝灾害重;华北和黄淮地区高温日数多、极端性强;西南地区春秋干旱明显;初台偏晚,登陆台风影响重。

城市地区场次降雨时空展布方法研究

受气候变化和城市规模不断扩张等因素影响,城市地区降雨过程的时空动态性愈发明显,通常采用的点、面雨量等表达方式难以体现这种时空动态性。随着降雨观测技术的进步,大多城市积累了长序列降雨观测数据,其中蕴含了丰富的降雨时空过程信息,为预报降雨或设计降雨的时空展布提供了可能。设计了一套降雨时空展布方法,包括数据收集、标准化处理、降雨场次划分、时空模式提取、标准网格插值、时空展布等环节,并提出每个环节的处理步骤和关键问题。以北京市为例,对该技术方法进行了验证,选择了12 h、24 h、72 h 3个历时的场次降雨,提取的时空模式和展布结果表达出了场次降雨的时空动态性,并与历史的降雨过程表现出很好的匹配性。表明该方法可用于城市地区降雨典型模式提取,以及降雨过程的时空展布。该方法利用历史降雨数据提取降雨展布模板,输入场次降雨(或预报降雨)的总雨量,得到该场次降雨的时空分布过程,展布结果可为洪水预报提供更为准确的降雨输入条件。

黄河防汛抢险技术虚拟试验场构建技术研究

黄河防汛抢险技术试验场由“虚”“实”两部分组成,虚拟平台是实体试验场的数字孪生体。以建设黄河防汛抢险技术虚拟试验场为目标,依托总体布置方案对场地结构进行分解,针对7组模块化构件,通过实体尺寸参数驱动三维模型,同时根据附加材质对不同构件分别进行多边形建模和曲面建模;采用C4D等工具构建三维场景;采用光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法求解纳维—斯托克斯方程组,基于Realflow软件在蓄水池内生成流体粒子和网格,在时间、空间两个维度获取粒子水力要素;采用Octane render对三维场景和流体网格进行渲染。最终构建完成强真实感、高可信度的试验场虚拟场景。

缺资料综合利用水库兴利调节计算研究

水库兴利调节计算是开展水资源论证的核心工作,而对于缺少入库径流观测资料的供水水库而言,来水量计算是进行水库兴利调节计算的关键步骤。针对缺资料地区水库实际情况,基于降雨径流系数法推求入库径流量,并综合采用水文比拟法、水量平衡法等多种方法合理确定径流系数。根据水库调度运用原则按照长系列时历法以旬为单位进行水资源供需平衡调节计算,得到了不同取水规模下的调节计算成果,评价了不同取水规模的供水保证程度及对灌溉、发电等其他用水户的影响,以达到对水资源合理分配及优化的目的。

北斗导航卫星系统在水利行业的应用与展望

北斗导航卫星系统是我国重要的时空基础设施,建设以来已经广泛应用于社会经济多个领域。智慧水利是新阶段水利高质量发展的最显著标志和6条实施路径之一,北斗导航卫星系统为智慧水利提供了强大的技术支撑,为数字孪生水利建设提供了重要的时空基准和高精度的位置及通信服务。从北斗导航卫星系统的功能视角,选择水利工程变形监测、水利巡检、水文监测数据传输等典型应用场景,分析了北斗导航卫星系统的应用现状;同时,还讨论了北斗遥感技术在水位监测、土壤水分反演和大气水汽反演等方面的应用情况;最后,展望了北斗系统在水利领域的发展趋势,指出其应用场景和领域将持续拓展、应用规模将不断增长,以及与新技术融合应用将不断增强,随着北斗导航卫星系统技术的持续创新和应用范围的进一步扩大,北斗导航卫星系统在未来水利行业中将发挥越来越重要的作用,它将成为加快水利新质生产力、推动水利高质量发展的重要推力。

无临设工程施工的沉桩方法及工法设计

传统的打桩(振动、冲击)技术,不仅需要打桩机,还需要施工车辆、大型附带设备及暂设工程,施工效率低、占地面积大,对生态环境影响大。以黄河堤岸刚性加固为需求导向,设计了无临设工程施工的沉桩方法,并开发出整套设备,该设备主要包含静压植桩机、动力单元、桩用起吊装置及桩材自走装置。该工法实现了无暂设工程施工,提高了作业效率,减小了对生态的影响。从工法特点、施工周期、施工成本、硬质地层适应性、成桩质量、占地面积和环境影响(CO_(2)排放)等方面对比分析了此方法与传统施工的优缺点。结果表明,该方法可广泛应用于坝决口封堵、堤防加固、植入式斜桩护岸、挡土墙、止水墙、基础和地基工程加固等方面。

山洪灾害雨量预警指标分析方法评述与展望

山洪灾害预警指标是山洪灾害预报预警的核心,我国现阶段主要采用经验法和水位流量反推法确定雨量预警指标,并逐步推广应用复合预警指标法和动态临界雨量法。在系统阐述国内外常用雨量预警指标分析方法及其特点基础上,针对山洪灾害预警指标分析中需考虑的降雨时空分布变化、高含砂水流、泥石流及其他不确定因素影响问题,提出今后雨量预警指标研究方向。

河南郑州市防洪“五预”系统建设及应用

当前大数据、云计算、数字孪生等新兴技术在防洪工作中的应用,极大提高了洪水预报预警能力,为新时代防汛减灾提供了新的思路。为响应河南省政府防洪“五预”(预报、预判、预警、预案、预演)措施建设的号召,落实郑州市委、市政府“7·20”特大暴雨灾害调查报告整改和灾后重建工作专题会上的指示精神,针对郑州市河流众多、水系复杂的特点,开展郑州市防洪“五预”系统建设。基于“五预”理念,从监测感知和支撑平台方面梳理了郑州市防洪“五预”系统的总体架构,介绍了防洪预报、预判、预警、预演、预案“五预”模块的主要功能。该系统的建成对提高郑州市灾害预防和预警能力、增强郑州市对突发性洪水灾害的反应能力、有效降低灾害损失、保障社会经济正常运行和社会安定有重要意义,也为大型城市智慧水利建设提供了参考和借鉴。

江苏省里下河地区洪涝灾害与综合应对策略

防洪除涝保安是保障地区经济社会稳定发展的重要前提。近年来持续变化的自然和人文条件给防洪减灾带来了一系列重大挑战,总结归纳了江苏省里下河地区洪涝治理特点及历程,在解析自然和人文因素对流域洪涝灾害主要影响基础上,从加快完善防洪除涝工程体系、升级防汛预警调度决策指挥系统、强化防洪抢险和应急救援能力、科学规范和管控人类活动4个方面探讨变化环境下强化流域防洪除涝能力与韧性的对策,为江淮平原河网完善防洪治涝体系提供了参考。

2023年黄河含沙量调度探索与实践

2023年汛前,黄河水利委员会联合调度干流万家寨、三门峡、小浪底,支流陆浑、故县、河口村水库实施了黄河汛前调水调沙。此次调水调沙在调度过程中着力细化优化三门峡、小浪底水库调度,精细控制小浪底水库水位和入出库流量、含沙量,采取支流水库加大清水汇入等方式,控制下游河道含沙量在合理范围内,减少了调水调沙高含沙洪水对水生生物及其栖息地的影响,避免了发生洪峰增值过大,保证了调水调沙安全可控,完成了预案设定的各项目标。

专栏导言

我国山洪灾害危险区分布广泛,涉及近3亿人,直接受威胁人口达7000万人。山洪灾害点多面广、突发性强、防御难度大,是汛期造成人员伤亡的主要灾种。按照党中央、国务院决策部署,2010年以来,水利部坚持以规划为统领,持续开展山洪灾害防治项目建设,初步构建了以非工程措施为主,非工程措施与工程措施相结合,专业防治与群测群防相结合的山洪灾害防御体系,发挥了显著的防灾减灾效益,近年来因山洪灾害死亡失踪人数下降7成以上。

专栏导言

长江下游地区是长江流域重要组成部分,也是流域经济重心和精华所在,在国家现代化建设大局中具有至关重要的战略地位,然而该地区自然因素和人类活动因素复杂,汛期受长江中上游来水、河口及沿海潮水和本地暴雨共同影响,洪涝多发易发。经过多年治理,长江下游地区形成了以江河湖海堤防为基本屏障,以水库、湖泊和蓄滞洪区为洪涝调蓄空间,以长江及区域主要河道为洪涝行泄通道,各类闸站相配套的防洪工程布局,防洪除涝能力已有较大提高。但近年来长江流域大洪水事件表明洪涝灾害仍是威胁当地公共安全的重大因素。

专栏导言

四川省地处青藏高原东缘,受特殊的自然地理、水文气象、地质地貌条件的影响,山洪灾害点多面广,防御任务十分艰巨。全省183个区县中,受山洪灾害威胁的区县高达175个,全省山洪灾害危险区1.8万余处。四川省不仅是山洪灾害大省,同时也是地质灾害大省。四川省地质灾害主要类型为滑坡、崩塌、泥石流,全省地质灾害隐患点2.5万余处。

变化条件下长江下游地区防洪问题与韧性提升对策

长江下游地区圩区广布、城镇众多、水网稠密,汛期受长江上中游来水、长江口及沿海高潮和本地暴雨共同威胁。目前,该地区形成了以江河湖海堤防为基本屏障,以水库、湖泊和蓄滞洪区为洪涝调蓄空间,以长江及区域主要河道为洪涝行泄通道,各类闸站相配套的防洪治涝工程体系。但近年来长江流域大洪水事件表明,长江下游防洪工程薄弱环节仍然明显,蓄泄矛盾突出,空间统筹治理和工程协同调度不足,灾害风险预防管控存在盲区,同时还面临着气候水文和经济社会条件双重变化的复杂形势。为强化长江下游地区洪涝灾害风险集成调控、提升应对大洪水的韧性,需在稳固长江干流防洪屏障和行洪主通道的基础上,科学优化各水系洪涝蓄泄格局、加快补齐防洪基础设施短板、促进洪涝治理空间均衡协调、加强洪涝灾害风险管控预防、提升防洪管理智慧化水平。同时,还应针对长江下游地区重大防洪科技问题开展系统深入研究。

北江“2024.4”特大洪水调度复盘分析与启示

在水利部的领导下,水利部珠江水利委员会超前谋划、精心组织实施北江流域水工程群联合调度,成功防御北江“2024.4”特大洪水,保障了北江流域尤其是粤港澳大湾区防洪安全,有效减轻了洪涝灾害损失。对北江流域“2024.4”特大洪水水工程群联合调度过程进行全面复盘,研判防洪调度面临的严峻形势,分析了洪水发展过程不同阶段水工程群联合调度方式和调度效果,探讨了水工程群防洪联合调度过程中存在的制约因素,提出了进一步完善流域水工程群联合调度工作的对策与建议,对提高北江流域大洪水防御、提高粤港澳大湾区防洪保障能力具有重要意义。

基于深度学习和水动力模型的洪水演进快速模拟方法

洪涝灾害的快速模拟及预警预报是洪涝防灾减灾的重点,但目前基于物理机制的城市洪涝模型的模拟时效仍然过低。通过结合水动力模型模拟生成的洪水淹没数据和深度学习技术,构建基于卷积神经网络(CNN)的深度学习洪水模拟模型,对城市洪水淹没演进情况进行快速模拟。结果表明,所构建的CNN模型能较好地模拟洪水淹没的演进情况,预测峰值水深误差在8%以内,对淹没范围模拟效果良好。CNN模型具有极高的洪水淹没模拟效率,在保持和水动力模型近似精度的同时,计算效率可提升约400倍。研究结果可为流域与城市洪水淹没快速模拟、洪涝灾害预警预报和数字孪生流域建设等提供技术支撑。