郑州“7·20”特大暴雨移置合肥市洪涝分析

分析郑州“7·20”特大暴雨形成条件,合肥市发生郑州“7·20”特大暴雨的可能性是存在的。为深刻吸取特大暴雨灾害教训,将郑州“7·20”特大暴雨移置至合肥市,开展模拟计算和洪涝分析,为防范此类暴雨洪水、完善防御超标准洪水预案及城市防洪规划提供参考。

郑州“7·20”特大暴雨内涝成因及灾害防控

当前全球气候变化导致洪涝灾害频繁发生,尤其一些高强度、极端性的城市降水洪涝事件更是严重损害了人民群众的生命财产安全。郑州“7·20”特大暴雨内涝灾害是新中国成立以来最严重的城市内涝灾害,国内外专家学者对暴雨的特性及成因、内涝形成机理与防治途径等开展了大量研究。系统回顾郑州“7·20”特大暴雨城市内涝灾害,梳理了近年来城市内涝及郑州“7·20”特大暴雨内涝灾害的相关研究和主要成果,解析了郑州“7·20”特大暴雨的重现期、时空分布、形成机理等特性;分析了内涝形成机理与防治途径以及城市排水防涝基础设施、洪涝应急指挥、风险管理和城市规划中存在的主要问题。“7·20”特大暴雨具有极端性和难预测性的特点,其中单日和累积降水均超过历史极值。台风、地形以及“雨岛效应”的耦合影响造成了此次强降水天气过程。“7·20”特大暴雨城市内涝灾害暴露出郑州城区排水防涝基础设施、建设存在明显短板,河道防御体系存在瓶颈,应急设施和管理能力不足等问题。基于上述问题,应适当调整内涝防治标准,增强洪涝风险管理与规划建设管控措施,建设外洪内涝同防控的工程体系,加强城市洪涝智慧调度与应急指挥决策等方面的能力。

突发自然灾害事件多主体风险信息感知全过程模型研究--以郑州“7·20”暴雨灾害事件为例

为给突发自然灾害事件风险信息感知工作提供理论支撑,厘清公众风险信息感知的影响因素和演变过程,构建突发自然灾害事件多主体风险信息感知全过程模型。结合当前应急管理工作实际情况,深入剖析突发自然灾害事件多主体风险信息感知的价值和特征,提炼影响因素,明晰自然灾害信息与前期准备、风险感知以及应急响应三者之间的作用机理,在此基础上构建突发自然灾害多主体风险信息感知的全过程作用模型,并以郑州“7·20”暴雨灾害事件为对照样本进行阐释验证。研究发现:前期准备与包括风险意识在内的应急素养是风险信息感知环节有效开展的必要条件,必须将前期准备、风险感知、应急响应工作进行有机结合,为应对突发自然灾害事件提供更为坚实的助力。

郑州“7·20”特大暴雨雨滴谱特征分析

暴雨的发生是多尺度条件和宏微观物理过程相互作用的结果,对暴雨降水微物理特征的分析是研究暴雨形成机制的重要一环。2021年7月20日15:25-17:27(北京时,下同)一强中尺度对流系统影响郑州,累积降水量312.1 mm,简称为极端暴雨降水。除极端暴雨降水时段,20日08:00-20:00其他时间累积降水量183.4 mm,简称为暴雨降水。本文利用郑州降水现象仪观测资料,对比分析了极端暴雨和暴雨降水的雨滴谱和积分参数特征,主要结论为:(1)暴雨对流降水不同雨强的平均雨滴谱随着雨强增大,直径D小于1.0 mm的小雨滴数密度增加得较少,中等(1.0<D≤3.0 mm)和大(D>3.0 mm)直径雨滴数密度增加得较快;极端暴雨不同雨强平均雨滴谱随着雨强增大,各直径档雨滴数密度都明显增大,同时平均雨滴谱粒子数密度之间的差异比较复杂,有时小雨滴数密度差别大,有时较大雨滴数密度差别大,不同雨强平均雨滴谱之间的差异导致参数随着雨强增大的变化特征有显著不同。暴雨参数D_(m)(lgN_(w))随着雨强增大而逐渐增大(稍微增大),表明粒子直径的增大是暴雨降水雨强增大的主要因素,粒子浓度的增加是次要因素。极端暴雨降水参数D_(m)(lgN_(w))随着雨强增大的变化趋势有不同的变化特征,指示极端暴雨降水不同雨强雨滴谱的形成机制可能存在不同。(2)参数lgN_(w)-D_(m)分布显示,暴雨和极端暴雨对流降水雨滴谱都是以大陆性对流降水为主,暴雨对流性降水雨滴谱形成机制主要是暖雨-冰相混合和少量冰相控制;而极端暴雨降水雨强小于100 mm·h^(-1)时雨滴谱形成机制主要是暖雨-冰相混合和冰相控制,雨强大于100 mm·h^(-1)时雨滴谱形成机制主要是暖雨-冰相混合。(3)暴雨降水中存在少量平衡雨滴谱(约占2.8%)和较大比例的过渡谱(约占60.5%)。极端暴雨降水中没有平衡谱,但过渡谱有极高比例(约占83.9%),表明雨滴破碎过程在极端暴雨降水中有更广泛的作用。

河南省西平县小洪河郑州“7·20”特大暴雨移置洪水响应分析

为提高河南省西平县小洪河流域防洪水平,通过暴雨移置法将郑州“7·20”特大暴雨移置到洪汝河流域,分析小洪河流域在“7·20”特大暴雨条件下的洪水过程。结果表明:在郑州“7·20”特大暴雨条件下,西平县小洪河流域水利工程(除石漫滩外)均超保证水位;水库大坝、河道堤防均有可能出现漫溢、溃坝、决堤险情;小洪河堤防险工处可能决口;滞洪区、行洪区需全部投入运用。提出了针对性改善建议:在防洪工程调度运用中对大中型水库工程防洪库容试行全部拦蓄原则;完善滞洪区、行洪区群众转移预案编制;变更小洪河桂李站保证水位为62.51 m,保证流量为420 m^(3)/s;建立小洪河洪水演进模型等。

郑州“7·20”特大暴雨移植大清河系初步模拟分析及对策研究

通过开展郑州“7·20”特大暴雨移植大清河系的可能性分析,在综合大清河系历史暴雨中心和防洪重点区域的基础上,构建了5种暴雨落区移植方案,以最不利情况出发,对移植暴雨洪水进行模拟和影响分析,研究提出初步对策措施,为今后大清河系应对超标准洪水提供参考。

郑州“7·20”暴雨的精细化特征及主要成因分析

为研究2021年7月20日郑州地区历史罕见暴雨洪涝灾害的精细化特征及其成因,基于实况观测和再分析资料,采用合成分析、距平分析等统计方法对此次暴雨过程进行了分析。结果表明:郑州“7·20”暴雨过程具有突发性极强、短时雨量极强、降水极端性突出的特征;200 hPa存在异常偏强且稳定的高空槽及高空冷涡,使暴雨区上空高层具备强的辐散条件;偏强偏北的副热带高压、台风“烟花”和“查帕卡”向暴雨区持续输送了大量水汽;郑州上空回波发展旺盛,且有对流性回波不断汇聚,呈现明显的“列车效应”;在地形作用下,郑州具备比周边更强烈的低层辐合及上升运动条件,对降水量的增幅起到了重要作用;高、中、低空极为有利的环流配置、极强的水汽条件,以及地形的增幅作用共同导致了此次致洪暴雨过程。

基于GIS的城市暴雨洪涝模拟分析——以郑州市石佛镇“7·20”特大暴雨为例

针对极端暴雨洪涝灾害缺乏全流程系统性研究的问题,提出了基于GIS的城市暴雨洪涝模拟分析方法,在划分子流域的基础上,以降雨—径流—淹没为序,对河南省郑州市“7·20”特大暴雨灾害进行了推演模拟,并对试验区内的建筑及交通进行了受灾评估。将模型计算结果与卫星影像数据对比,表明其与洪涝的实际范围、深度基本吻合,可见本文所提模型能够在数据精度不高或缺失的应急情况下,快速地推演与模拟郑州市石佛镇大范围洪水淹没情况,为城市极端雨洪灾害模拟提供参考,具有实际应用价值。

郑州“7·20”特大暴雨卫星云图和双偏振雷达特征分析

利用常规气象观测资料、1°×1°NCEP再分析资料、FY-2G静止卫星及郑州和洛阳CIN-RAD/SA雷达资料,结合探空和地面逐小时区域自动站资料,对“7·20”郑州特大暴雨的环流背景、卫星云图、双偏振雷达特征进行了分析。结果表明:中低层低涡、切变线和200 hPa强辐散的叠置,为郑州“7·20”特大暴雨提供了强劲的动力条件;副热带高压偏强偏北,致台风“烟花”和“查帕卡”外围的东南和偏东急流持续向郑州输送水汽,为“7·20”特大暴雨提供了充分的水汽和能量。卫星云图上,“7·20”特大暴雨主要由2个MαCS和1个MCC所致;在中低层低涡发展初始阶段,2个MβCS增强合并形成MαCS;随着低涡环流的增强,MαCS发展为“块”状和半封闭的螺旋弯曲云带,郑州特强降雨(≥100 mm/h)发生在弯曲云带内。雷达图上,风暴低层前部出现“V”型弱反射率回波缺口,入流速度达16~18 m/s,促使分散的积云回波聚集形成“团”状强风暴;风暴低层强入流的前方有ZDR≥3 dB的半圆弧,而ZDR弧内侧则对应KDP≥3.1°/km和反射率≥55 dBZ的强回波。极强入流促使大量水汽在郑州上空辐合抬升,形成高密度和大直径雨滴聚集区,是郑州极端雨强(201.9 mm/h)产生的直接原因。暴雨过程中,小时最大雨量≥40 mm时,对应区域KDP值为1.7~2.4°/km;小时最大雨量≥100 mm时,KDP≥3.1°/km的回波连成片,伸展高度超过2.2 km,并持续30 min以上。

2016年北京“7·20”特大暴雨降水物理过程模拟诊断研究

利用WRF模式,结合三维降水诊断方程,对2016年北京“7·20”特大暴雨过程主降水时段的强降水物理过程开展了高分辨率模拟诊断分析。结果显示:降水峰值时刻前,强盛水汽辐合支撑强降水,同时加湿大气,后期,水汽辐合显著减弱,降水造成局地大气中水汽含量明显减少;降水峰值时刻前,水汽辐合、凝结和液相水凝物辐合共同助力强降水云系快速发展,后期,动力辐合作用减弱以及水凝物持续消耗和辐散,导致水凝物含量显著减少,降水系统逐步瓦解;主降水时段,垂直上升运动强度和垂直扩展范围逐步增大,并在降水峰值时刻达最大,之后减弱收缩;上升运动峰值高度从初期位于零度层上逐步降到零度层附近,进而回落到零度层之下,伴随“弱—强—弱”的降水强度变化;上升运动控制下,水凝物含量变化明显,但不同水凝物变化幅度不一,霰粒子和雨滴增幅最显著,并于降水峰值时刻含量达最大,随后减小,其他水凝物由于微物理转化和动力辐散等过程,导致其含量的变化幅度弱于上述两者。本文研究同时指出,不同微物理参数化方案对“7·20”特大暴雨强降水物理过程的可能影响以及不同强度降水物理过程的差异,值得深入研究。

准组织化:“互联网+线上应急救援”的实践路径和现实困境——以河南郑州“7·20”特大暴雨灾害事件为例

为响应我国应急管理现代化和信息化建设需要,采用参与式观察、网络民族志和深度访谈方法,从准组织化集体行动视角切入,对河南郑州“7·20”特大暴雨灾害事件中救援模式相对成熟的“互联网+线上应急救援”实践路径和现实困境进行探讨。研究结果表明:线上应急救援实践路径涵盖聚合、运转、高效、离散4个阶段,且以持续不断的行动流呈现,具有准组织化集体行动特征;同时,线上救援形式面临“合法性”不确定、救援质量不稳定、风险评估主观性和政府正式沟通渠道有限性等现实困境,研究结果可为我国应急管理信息化建设提供参考。

城市地下空间洪涝水灾应急响应:问题、成因与对策——基于郑州“7·20”特大暴雨国务院灾害调查报告的启示

城市地下空间已成为城市关键基础设施,但也日益成为风险积聚洼地,如何科学认知并应对城市地下空间各类灾害成为城市公共安全治理的重要问题。通过梳理典型自然灾害对城市地下空间的冲击及应对过程,借鉴应急管理经典理论,构建了城市地下空间洪涝水灾应急响应分析框架。对河南郑州“7·20”特大暴雨灾害调查报告进行了内容分析,揭示“7·20事件”暴露出的应急响应典型问题,从空间特征和因素(制度、行为)两个维度分析其成因,进而提出应急响应优化对策,以期减轻因灾导致的人员伤亡和财产损失。

“21·7”河南特大暴雨降水特征及极端性分析

利用国家气象信息中心提供的2373个国家气象观测站(以下简称国家站)和区域气象观测站(以下简称区域站)小时降水量资料,从累计降水量、降水强度和时间演变等角度,分析了“21·7”(2021年7月17—22日)河南特大暴雨的极端性特征。结果表明:此次暴雨过程具有持续时间长、累计降水量大、突发性强、暴雨落区集中等特点。6天累计降水量平均达到219.05 mm·站^(-1),有155个站超过600 mm。全省5.43万km^(2)累计过程降水量大于250 mm,超过“75·8”过程(1975年8月)的3.45万km^(2)。强降水主要出现在3个时段(18日15时至19日04时、19日09时至21日08时、21日09时至22日14时),最大降水时段发生在19—21日,落区集中在太行山东南侧、伏牛山东北侧的豫中北地区。有1514个站出现至少1个时次的短时强降水(≥20 mm·h^(-1)),大值中心分别位于郑州、新乡和鹤壁等地,部分区域短时强降水贡献率超过70%。强降水中心在20日中午至21日夜间由河南中部向河南北部移动,强度由强变弱再加强。此次持续性暴雨过程的极端性表现出明显的局地性特征,郑州国家站7月20日17时1 h降水量达201.9 mm,超过“75·8”过程的小时降水强度,并打破全国国家站历史纪录。3 h和6 h最大降水量均发生在郑州尖岗水库附近。郑州站7月总降水量高达902.0 mm,约是近70年历史平均值的6倍。

北京“7·21”特大暴雨诱发的地质灾害类型及其特征分析

降雨是突发地质灾害主要诱因之一,文章通过剖析降雨及其引发的地质灾害的典型案例,研究突发地质灾害时空分布特点及规律,为极端气象条件下的防灾减灾提供技术支持。文中对北京市有气象记录以来强度最大的“7·21”特大暴雨及其引发的地质灾害数据进行系统分析,分析不同类型的突发地质灾害数量、规模、灾情与降雨量及降雨强度之间的响应关系,重点研究了北京西部山区短时强降雨泥石流发生的阈值。结果显示,随着与降雨中心距离的增加,突发地质灾害的数量、种类及规模逐渐变少,降雨强度是诱发突发地质灾害的关键因素;不同类型突发地质灾害的激发雨量和雨强具有明显差别,泥石流、滑坡的触发雨量与雨强高于崩塌;北京山区诱发泥石流的累计降雨量阈值为187.4~257.2 mm,小时雨强阈值为51.2~62 mm。基于研究结果将“7·21”触发泥石流的实时数据与以往基于平均雨强的泥石流临界雨量进行对比,对北京基于平均雨强的临界雨量模型进行了修正,为提高地质灾害的预警预报精度提供技术保障。

“倒7”形高压脊后部广西暖区暴雨成因分析

通过对"倒7"形高压脊后部暖区暴雨的5个例子对比分析,发现500hPa长江中下游出现"倒7"形高压脊时,在其后部的广西上空易造成风场切变,并引起中低空风场气旋性转变,当华南西部低空偏南风加强时,常由于风向切变和风速辐合,引发成片暴雨,而预报人员对这类暴雨的产生常常缺乏警惕,容易造成漏报。

查干木伦河“7·25”特大暴雨洪水影响分析

为分析查干木伦河2011年"7·25"特大暴雨洪水对德日苏宝冷水库防洪产生的影响,本文采用1957—2015年洪水系列,并将"7·25"洪水作为历史特大洪水考虑,对坝址设计洪水成果进行了全面复核分析,重新提出了较为合理的最新设计洪水成果,复核结果表明德日苏宝冷水库设计洪水发生了大幅度变化。

地方政府应急管理效能提升的多重困境与优化路径——基于“河南郑州‘7·20’特大暴雨灾害”的案例分析

提高地方政府防范化解重大安全风险能力是夯实社会稳定和国家安全的坚实基础,提升地方政府应急管理能力是确保人民群众生命财产安全的重要保障。为准确把握重大突发事件中地方政府行为的内在逻辑与现实困境,本文选取“河南郑州‘7·20’特大暴雨灾害”进行个案研究。通过全面回顾灾害演进过程和地方政府应急举措直观地呈现自然灾害与地方政府应急管理实践的相互关系和互动机制,在理念—体系—能力的分析框架下研究发现,理念偏差、体系缺陷和能力不足共同导致地方政府应急管理效能不彰;在此基础上结合开放系统理论提炼出理解地方政府应急管理效能演进的一般模型。研究结论指出,地方政府应急管理效能是理念、体系和能力发展质量及其互动关系的功能函数;提升地方政府应急管理效能需通过催生内在动力和承接外在压力推进应急管理理念现代化,并以应急管理理念现代化引领体系和能力现代化。

基于支持向量机的开封市内涝评估模型研究

以内涝典型易发区河南省开封市主城区为例,利用城市内涝监测点逐小时积水深度和同时段气象站降雨资料,应用灰色关联度和支持向量机方法,构建基于降水因子(模型1组)和历史积水+降水因子(模型2组)的内涝评估模型;并以2021年“7·20”特大暴雨过程为例,对模型适用性进行评价。结果表明:1~3 h短时强降水是内涝灾害形成的主要原因,积水与暴雨发生的时间相比,具有滞后1~3 h的特点;模型1组对内涝风险有一定评估能力,但总体误差明显高于模型2组;模型2组有80%的站点R 2≥0.9,训练集和测试集的平均MAE≤3.9 cm,拟合结果评价优秀,并具有较好的泛化能力。在开封市2021年“7.20”极端暴雨过程中,模型2组评估结果与实测积水的平均RSME为4.33 cm,平均MAE为2.94 cm,较为准确地评估了极端暴雨过程内涝灾害的涨水期、退水期和最大积水深度,能够为城市防汛和应急决策提供较好的支撑。

河北省特大暴雨特征及致灾原因分析

分析"16·7"特大暴雨特征及致灾原因。"16·7"特大暴雨降雨量为河北省有气象记录以来第二多,暴雨覆盖范围刷新历史记录,日降雨量突破7月极值,降雨多集中在太行山区,且小时雨强大,持续时间长。共造成全省1 043.6万人受灾,直接经济损失约574.57亿元,从受灾行业来看,基础设施损失最为严重;从受灾区域看,中南部太行山区最重,尤以石家庄、邢台和邯郸3市最为严重。造成此次灾害的主要原因有:降雨强度大,持续时间长,山区部分地区达到百年一遇;太行山海拔落差大,地形因素导致易发山洪,是致灾的次要因素;多种灾害性天气并发,太行山区暴雨伴随强风,沿海大风引发风暴潮,加重灾害发生;不科学的人类活动,占据行洪河道,也是灾害扩大的原因之一。

中国粮食安全应急保障机制:实践、问题与完善策略——以河南暴雨灾害应对为例

建立健全粮食安全应急保障机制对保障中国粮食安全具有现实意义。现阶段中国粮食安全应急保障机制构建的系统性不断增强、社会化程度持续提高。河南“7·20”暴雨灾害的粮食应急保障应对提供了一个有价值的案例,其通过加强风险管理,注重全过程管理,发挥出“有为政府+有效市场+有情社会”的协同效应,成功化解了极端天气引致的区域粮食安全风险。同时,此次应对也暴露出顶层设计、体系设置、参与主体、关键环节、决策工具、应用技术等方面的短板与不足。应厘清导向、重点、抓手和理念,构建更加完备的粮食安全应急保障机制,加大对主要区域、关键节点、核心企业的支持,加快粮食安全风险情景构建,提升全民参与的政社协同水平。