深圳龙岗区2023年“9·7”极端特大暴雨洪涝灾害风险评估与对策

2023年9月7—8日,深圳市出现超历史纪录的极端特大暴雨,打破了深圳市1952年有气象记录以来7项历史极值,其中龙岗区暴雨中心爱联河片区3 h降雨量超100年一遇,导致城市内涝积水。以深圳龙岗区爱联河片区为例,构建城市暴雨洪涝耦合模型,对2023年“9·7”极端特大暴雨洪涝情况进行模拟,分析龙岗中心城区内涝积水情况,为揭示洪涝灾害成因和提出防治对策提供依据。

深圳河流域2023年“9·7”极端特大暴雨分析及洪涝治理思考

城市暴雨洪涝灾害是目前我国城市最突出的水患灾害。2023年9月7日,深圳市发生极端特大暴雨,深圳河流域处于暴雨中心,造成较严重洪涝灾害,本次暴雨洪涝灾害为流域水安全保障敲响了警钟。通过全面总结深圳河流域暴雨洪涝特性及防御情况,分析暴雨洪涝灾害成因,在此基础上,从提高河道泄洪能力、增大流域洪水调蓄能力、加强城市排水防涝能力建设、强化超标准暴雨应急管理能力等方面提出洪涝治理对策,思考城市洪涝治理方式和理念,为系统解决洪涝问题、提升高密度城市洪涝防御能力提供参考。

深圳市罗湖区“9·7”极端特大暴雨防御对策与启示

2023年9月7日—8日,深圳市出现超历史纪录的极端特大暴雨,其中罗湖区为暴雨中心,本次降雨打破罗湖区1952年有气象记录以来7项历史极值,其中6 h、24 h面降雨量接近200年一遇,深圳河干流鹿丹村断面最大流量达到1840 m3/s,为有实测资料以来最大洪水。通过复盘罗湖区“9·7”极端特大暴雨应对情况,全面检视罗湖区现有洪涝防御体系,科学评估洪涝防御薄弱环节,为提升城市极端暴雨防范应对能力提供借鉴经验和参考价值。

深圳市2023年“9·7”极端特大暴雨洪涝复盘模拟分析——以深圳龙华区观澜河流域为例

2023年9月7—8日,深圳市出现超历史纪录的特大暴雨,龙岗河、深圳河、观澜河等流域遭受严重洪涝灾害。以龙华区观澜河流域为例,采用洪水分析软件HydroMPM构建城市暴雨洪涝模型,对龙华区观澜河流域2023年“9·7”极端特大暴雨洪涝情况进行了模拟,分析了河道漫溢水淹及城区积水情况,为揭示洪涝灾害成因和提出防治对策提供依据。

北京市昌平区韩台村“23·7”暴雨山洪泥石流灾害特征分析

【目的】近年来,受极端降雨事件影响,北京西部和北部山区山洪泥石流灾害频发,给当地造成巨大的生命财产损失。针对北京市昌平区韩台村“23·7”暴雨山洪泥石流灾害事件开展灾害过程和特征研究,为小流域灾害防治及提升灾害应对能力供基础支撑和参考依据。【方法】以昌平区高崖口沟韩台村支沟为研究区,采用“区域灾情调查-重灾区现场调研-室内评估分析”相结合的方式,查明研究区的雨水情特征及灾情特征。基于堆积物沉积结构、实物破坏形式和流体的内在特性,分析了韩台村支沟内山洪泥石流的灾害过程和基本特征,初步探讨了此次灾害的成因,并提出灾害防范对策建议。【结果】结果表明:(1)韩台村上游沟道集雨面积约0.1 km^(2),根据王家园水库自动站2023年8月31日12时至13时降雨数据,估算的韩台村上游沟道内1小时洪水总量约6870 m^(3),其破坏力非常大。(2)韩台村支沟自沟顶至韩台村西部村南口,具有典型的泥石流特征。村南口进村120 m范围内有泥石流堆积物,覆盖于山洪沉积物之上,属于典型的泥石流堆积前缘特征。由此至韩台村北口(韩台村支沟沟口),具有明显的山洪灾害特征,平均洪水深度超过5 m,淹没面积约33940 m^(2)。(3)2305号台风“杜苏芮”外围残余环流北上引发的极端强降雨是此次灾害的直接致灾因子,同时,受区域地形地貌、山洪泥石流作用及居民对所处地质环境的认知程度等因素的影响。【结论】此次昌平区高崖口沟韩台村支沟特大暴雨洪涝灾害是一次极端暴雨引发的山洪泥石流复合灾害事件。短时强降雨导致地表径流流量陡增是造成此次灾害的直接原因,初步推测泥石流发生时间晚于山洪,亦或是形成于山洪减弱阶段。自支沟顶至韩台村西部村南口(约1.4 km)为泥石流区域,村南口进村120 m左右为泥石流堆积前缘区域,同时部分区域具有山洪特征,村南口至村北口(支沟口)为山洪受灾区域。

深圳市重演郑州“7·20”特大暴雨情景分析

深圳极易遭遇以“台风、暴雨、海潮”三碰头为代表的极端天气事件,有必要分析其在极端天气下内涝灾害发生、发展和消退全过程。以深圳市罗湖中心区为例,基于分布式水文水动力耦合模型,采用暴雨移置方法,重演了郑州“7·20”特大暴雨造成的内涝灾害风险,分析了罗湖中心区现状工程体系对极端暴雨的响应。结果表明:深圳市罗湖中心区内涝积水深度大于0.3 m的区域面积占比高达13.58%,积水范围与小于2 a一遇设计重现期的雨水管渠分布范围高度重合。现状内涝成因主要为管渠输水能力不足,涝水不能迅速通过管网输送至泵站前池,从而造成远端积涝。研究成果有助于提高深圳市极端暴雨灾害认识和应对能力,可为超标准洪水应急预案编制和汛前演练等提供技术支撑。

“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。

水保措施对“7·26”暴雨洪水减水减沙的作用

采用水文学方法分析表明,无定河流域现有水土保持治理措施对2017年"7·26"暴雨洪水的减水减沙作用有限;通过查勘认识到,林草植被以及梯田在一般降雨情况下减水减沙作用明显,但遇到类似此次的大暴雨,则淤地坝拦沙作用明显;径流主要来自坡面,而泥沙主要来自沟边重力侵蚀、耕种便道和河道淤积物冲刷、河岸及滩地淘刷等。

GPM近实时反演数据对河南省2021年“7·20”极端暴雨的比较分析

近实时卫星降水反演数据具有覆盖范围广、空间连续性和时效性较强以及开放获取等优势,是重要的全球性降水资料。针对2021年河南省“7·20”极端暴雨,基于116个地面气象站观测资料及其空间插值数据,综合解析了4种GPM近实时卫星降水数据(IMERG early、IMERG late、GSMaP NOW和GSMaP Gauge NOW)对极端强降水事件的表征能力。结果发现:①IMERG early、IMERG late对站网累积雨量的低估程度在20%左右,GSMaP NOW和GSMaP Gauge NOW的高估程度分别达到了约35%和70%,但2种GSMaP数据更易探测到500 mm以上的累积雨量。②在雨量过程方面,4种GPM数据对小时降水事件均具有较强的分类辨识能力,但未捕捉到主要雨峰过程,定量误差较突出,与地面降水量之间表现出显著的负相关关系。GPM降水数据对小时雨量低于10 mm的降水事件以高估为主;对于小时雨量超过30mm的降水事件以低估为主,甚至存在普遍低估。③在空间格局方面,4种GPM数据的精度指标均具有较强的时间波动性,IMERG数据的空间相关系数和体积临界成功指数等指标总体上优于GSMaP数据,但后者对较高量级的降水事件更敏感。④2种IMERG数据中,IMERG late相对IMERG early的精度具有较明显改善;2种GSMaP数据中,GSMaP Gauge NOW相对GSMaP NOW提高了对较高量级雨量的探测能力,但也明显增大了较低量级雨量的定量估计误差。本文研究深化了对GPM近实时卫星降水数据性能的认识,为完善GPM降水反演算法、提升其对极端降水的监测能力提供了重要反馈信息。

地面和探空资料的EnKF同化对北京7·21极端暴雨模拟的影响

针对2012年7月21日北京极端暴雨的业务预报误差,详细地考察地面和探空资料的EnKF同化对7·21极端暴雨总体时空分布和暴雨触发地面特征模拟的影响,进而揭示预报误差的可能原因。结果表明,资料同化显著地改善了北京地区降水时空分布的模拟结果,证实了前人基于观测和敏感性分析提出的"低涡是北京7·21暴雨的关键影响系统"的判断,揭示出低涡对应的地面低压东侧倒槽对北京7·21暴雨的直接贡献。研究结果显示,业务数值模式对此次极端暴雨预报失败的主要原因可能是对低涡和低涡对应的地面低压东侧倒槽强度和位置有较大的预报误差。

大理河2017年“7·26”暴雨产洪产沙浅析

阐述了大理河2017年"7·26"暴雨洪水的水文情势,计算了次洪径流量和次洪输沙量,并与历史洪水进行了对比分析,发现本次洪峰流量、次洪径流量和次洪输沙量在历史点群的左上方或点群中间。结果表明:几十年水土保持工作和生态修复政策的实施,大理河流域下垫面发生了一定程度的改变,但是遇到"7·26"这样的强降雨,依然会产生高含沙洪水。

基于“7·26”暴雨洪水灾害的淤地坝作用分析与思考

简要介绍了无定河"7·26"暴雨洪水和受灾情况,通过对治理沟与非治理沟的调查与对比分析,得出"60多年水土保持治理作用巨大,尤其是淤地坝起到了非常大的作用";通过治沟造地与淤地坝对比分析,得出"淤地坝具有显著的水土保持功能,而治沟造地在这次暴雨中水土流失非常严重"。认为黄土高原当前淤地坝超期运行,防洪能力下降,淤地坝变为病险坝的主要原因是重建设轻管理,甚至不管理。从淤地坝普查、减少治沟造地工程、强化病险坝加固、开展创新研究、加大治理投资开展管护力度等多方面提出相关建议。

陕北绥德县、子洲县城区2017年“7·26”暴雨致灾成因分析

位于黄河一级支流无定河流域的绥德、子洲2县,在2017年"7·26"暴雨洪水期,城区大面积淹没,遭受重大经济损失。为认识人类活动的致灾作用,通过专题座谈与重点走访、遥感影像叠加与洪水调查,分析了"7·26"暴雨洪水在城区的淹没范围、河道占用开发现状及其对洪水演进的影响,并提出了对策建议。调查结果表明,绥德、子洲县城区河道占用开发的主要形式包括围滩造地、城市建设占用、建筑工程弃土弃渣及生活垃圾等堆积物占用、桥梁占用等;城区河段河道普遍缩窄,降低了河道过洪能力,加大了洪水淹没城区的程度;城区河段桥梁密度大,过洪能力不足,产生一定的壅阻,增加了淹没范围;清除河道内违章建筑,强化绥德、子洲2县城市水土保持及河长制工作已成为保障防洪安全的迫切需要。

“7·26”暴雨调查对黄土高原水土保持工作的启示

2017年陕西省绥德、子洲等地发生了“7·26”特大暴雨,此次暴雨集中于黄河多沙粗沙区尤其是粗泥沙集中来源区,是黄土高原地区近年来发生的一次较大规模的暴雨和水土流失事件。选择暴雨引发灾情比较严重的位于黄土丘陵沟壑区第一副区的清水沟、王茂沟、裴家峁沟、韭园沟、小河沟、岔巴沟等小流域,通过对其在“7·26”暴雨后的洪水流量、土壤侵蚀、治理措施等进行对比,分析黄土高原地区的水土流失治理现状和措施,根据调查结果建议:开展坡耕地、坡地经济林治理;加大老旧梯田改造和田间道路整治;从流域角度开展淤地坝坝系工程建设;开展黄土高原适宜树草种及其植被演替研究;加强封禁治理,强化水土保持自然修复;增加治理投资,科学管护水土保持设施;开展治理模式和新技术研究。

“全民看海”到“自救互救”:极端天气事件的社会化传播与救援实践——以郑州“7·20”特大暴雨灾害为例

近年来极端天气事件更加频繁、剧烈,成为社会化媒体中灾难议题的新面向。现以郑州“7·20”特大暴雨微博话题为研究对象,采用社会网络分析对社会化实时传播与救援实践展开研究。研究发现,多元主体在合奏中形成自由、互通、互达的传播网络;通过多重叙事建构此次事件,以官方界定为分界点,划分为在场化调侃和全民行动两个阶段。因此认为极端天气事件具有液态的自发性组织传播机制和“非正式”救援与“全民”救援并存的实践机制。

2016年7月25—26日铁岭地区暴雨天气过程诊断分析

本文利用MICAPS系统提供的常规资料、卫星云图产品,从环流背景、物理量场等方面对2016年7月25—26日铁岭地区暴雨天气过程进行分析。结果表明,2016年7月25—26日铁岭地区暴雨天气过程的主要影响系统为稳定维持的贝湖低涡,受东部阻塞高压影响,使低涡底部槽加强,不断分裂冷空气与副热带高压后部深厚的暖湿气流在辽宁北部交汇,导致铁岭出现暴雨到大暴雨;对流层中低层的切变线、急流和强的辐合上升运动为暴雨提供了天气动力条件;地面气旋和两高之间强辐合场触发不稳定能量释放是造成铁岭暴雨、大暴雨的重要因素。

平原河网城市极端暴雨洪涝风险数值模拟方法研究

受全球气候变化和人类活动影响,极端暴雨事件频繁发生,2021年郑州“7·20”特大暴雨更是敲响了城市洪涝风险的警钟。针对平原河网城市极端暴雨洪涝风险数值模拟方法问题,提出流域性模型与研究区域精细化模型耦合嵌套的建模方法,结合郑州市降雨量与当地雨水情特征给定边界条件。基于该模拟方法,构建了水文—水动力一维、二维耦合洪涝分析模型,并以无锡市为例,模拟不同倍比郑州市暴雨量级下洪涝过程。从淹没风险分布特性和河网水位变化规律两方面,揭示了平原河网城市遭遇极端暴雨的洪涝灾害特征,研究成果可为平原河网城市极端暴雨数值模拟提供方法支撑,并为城市防洪和发展规划提供理论依据,最大限度减轻灾害损失。

利用北斗/GNSS观测数据分析“21·7”河南极端暴雨过程

2021年7月,受台风“烟花”和“查帕卡”影响,河南省发生罕见的极端暴雨事件,造成了重大人员伤亡和巨额经济损失.极端暴雨的产生过程极为复杂,大气可降水含量(PWV)是产生降雨的主要因素之一.分析暴雨的发生过程与PWV之间的关系,对于暴雨发生的短时临近预报具有重要意义.本文利用河南省220个连续运行的北斗/GNSS站观测数据,采用精密单点定位(PPP)和克里金插值方法,获取了本次极端暴雨发生期间河南省高时空分辨率的PWV空间格网数据;同时结合省内116个气象站降雨量数据,分别从时间和空间上分析了PWV变化与极端降雨之间的关系.结果表明,通过PPP获取的北斗/GNSS站PWV与国际权威的全球气象再分析资料ERA5反演的测站结果互差均方根(RMS)为3.2 mm;进一步通过克里金插值获取的PWV空间格网数据与探空仪实测结果的互差RMS为4.6 mm,与ERA5反演的格网数据互差RMS为4.4 mm,表明本文的PWV数据精度符合气象学研究要求.通过分析北斗/GNSS站与并址气象站的PWV和小时降雨量的时间序列,发现暴雨期间并址站上空的PWV达到高数值水平,并且在极端降雨发生前1~3小时PWV多表现出陡增现象.通过分析PWV与小时降雨量的空间分布关系,发现本次极端暴雨中高数值PWV地区,其降雨强度也普遍较高,与实际受灾情况相符.

无定河“7·26”暴雨洪水泥沙来源分析

2017年7月26日无定河流域发生了特大暴雨,暴雨中心位于子洲、绥德和米脂3县,单站最大日降雨量为256.8mm,大理河绥德站洪峰流量为1959年以来最大值,无定河白家川站洪峰流量为1975年建站以来最大值,最大含沙量均超过800 kg/m^3,造成绥德和子洲县城严重受灾。针对暴雨洪水过程中的现象和问题,选择暴雨中心区的典型小流域开展了调查。调查内容包括自然林草地、坡耕地、经济林地、梯田等的侵蚀情况,淤地坝溃坝、河道行洪情况和受灾情况。初步分析认为:尽管流域综合治理程度已有大幅度提高,水土保持作用明显,但遭遇特大暴雨时仍会形成高含沙大洪水。根据对"7·26"暴雨侵蚀现象的分析,指出了洪水期流域侵蚀新特点,阐述了高含沙洪水泥沙来源;针对洪涝灾害和侵蚀问题,提出了中小河流防洪和侵蚀严重区域治理的建议。

河南省“21·7”极端暴雨灾害多区域间接经济损失评估

采用适应性多区域投入产出模型,在地级尺度开展了河南省“21·7”极端暴雨灾害的间接损失评估。结果显示:①在当前的救助力度和重建速度情景下,此次极端暴雨灾害的重建期约为5年,总经济损失达到3793亿元,其中间接损失约为2444亿元,是直接经济损失的1.8倍;②郑州市、新乡市和鹤壁市遭受的间接损失最为严重,鹤壁市的间接损失相当于近4年GDP的增长率(25%),中小城市面临更高的间接损失风险;③农业和制造业承担了河南省超过半数的间接损失;④灾后适度的重建资金注入以及加速重建策略能够有效减轻灾害的间接损失。