流域年最大暴雨洪水的随机外延

本文为制定水库应用暴雨洪水预报的防洪运行规则的需要,建立了一个流域暴雨洪水随机模拟模型,以外延求特大的流域暴雨洪水事件。经在我国南方的一个实际流域上进行试验,取得了满意的效果。

流域年径流量变化的分析估算

随着经济建设不断快速发展,人类活动的影响不断加剧,各个流域的年径流量均呈现减少的趋势。针对这种情况,本文分析了人类活动后流域年径流量减少变化的原因,并对各种原因造成的减少量进行了估算,达到了定性定量,可供参考。

2022年长江流域农业干旱发展过程及气象成因

2022年长江流域发生了大面积的干旱,此次干旱涉及范围广,持续时间长,对于农业、生态等方面都造成了较大影响。降水量相比同期减少,气温增加,导致土壤含水量降低,农业干旱同步发生。复演长江流域此次农业干旱的发展过程,探寻其气象成因,对于完善干旱发生机理的认识,实现干旱的有效应对具有重要意义。研究基于ERA5数据,对比2022年土壤含水量与多年同期均值,从时空维度揭示了2022年农业干旱的主要土壤含水量特征;采用标准化土壤湿度指数值,通过与往期干旱事件对比,阐明此次农业干旱的严重性;最后,从大气环流角度与外强迫场海温角度,分析了此次干旱的气象成因。分析表明,2022年,6-9月全流域的农业干旱程度分别为:无旱、极旱、极旱、极旱。流域遭受长达3个月的农业极端干旱,其中依据数值判断,8月干旱程度最深。就干旱气象成因而言,西太副高2022年6-9月较往年同期影响面积增大、强度增强,且西太副高位置异常偏西,近乎包括流域整个范围,导致流域整体处于单纯西太副高控制之下;同时,长江流域夏季降水与前一年秋冬季大西洋北部、太平洋北部的海温,以及同年春夏季太平洋东部、大西洋及印度洋海温关系较为密切,高相关性时段内的海温与往期均值存在差异性,引起相关干旱。

1961~2022年长江流域高温干旱复合极端事件变化特征

2022年长江流域高温干旱复合特征显著,给水资源、生态系统、经济社会等带来重大影响。基于1961~2022年长江流域逐日气象观测数据和气象干旱综合指数(Meteorological Drought Composite Index,MCI),分析了长江流域极端高温、干旱以及高温干旱复合事件的长期趋势和相互关系,给出了基于频次、强度、持续时间和影响面积的综合危险性指数评估结果。研究表明:(1)四川盆地东部和长江中下游干流沿线及以南地区是2022年高温干旱复合事件相对影响最大的地区,同时上述地区也是高温干旱复合风险增加趋势显著的地区。(2)在局地复合事件持续时间增加以及上游复合事件风险增大的叠加作用影响下,长江中下游干流周边水文干旱风险可能增加。(3)气候变暖背景下,高温、复合极端事件将变得更为极端,特别在四川盆地东部和长江流域东南部最为显著;高温事件增加是复合事件增加的原因,越来越多的干旱事件与高温关联;长江上、中游在20世纪90年代末以后高温事件强度对复合事件强度起主要贡献的年份明显增多。(4)从综合危险性来看,长江全流域强高温事件并发的年份较多,而严重干旱常在上、中、下游中的两个区域内发展演变;21世纪以来,6~10月发生高危险性高温干旱复合事件且影响范围覆盖长江全流域的有2006,2013,2019年和2022年。研究成果可为认识长江流域高温干旱复合极端事件规律提供支撑。

2022年长江流域高温干旱过程及其影响评估

2022年夏秋季长江流域出现大范围异常高温干旱事件,对自然生态和社会经济造成了广泛影响,引起了社会广泛关注。利用最新观测资料,系统分析了2022年长江流域高温干旱的气候特征,并采用区域性高温和区域性干旱过程监测评估方法,评估了2022年区域性高温和干旱过程的综合强度及其影响。结果表明:2022年夏季长江流域最高、最低和平均气温均为1961年以来同期最高,高温日数为1961年以来最多,高温覆盖范围为1961年以来最广,高温过程综合强度为1961年以来最强,达“特强”等级;2022年夏秋季长江流域干旱过程最大覆盖范围达全流域的94.5%,为1961年以来最广,过程期间累计降水量为1961年以来同期最少,过程综合强度为1961年以来最强,达“特强”等级。持续性异常高温干旱造成流域水电、航运、供水和居民生活受到显著影响,部分地区农作物减产,生态环境有所退化。在全球气候变化背景下,近20 a来长江流域区域性高温和干旱事件具有显著的增多、增强以及同时发生的趋势,其影响呈现出系统性和复合型的新特点。未来流域水资源管理需重视气候变化风险,提高应对极端干旱与高温复合灾害的能力。

基于Copula的2022年长江流域极端干旱重现期研究

2022年夏季,长江流域遭遇了史上罕见的高温干旱事件,给农业、生态和社会经济带来严重影响。利用1961~2022年的气象数据资料,分析了2022年长江流域夏季高温少雨的时空分布特征;在此基础上,采用基于Copula函数的多变量风险评估方法,对此次高温复合型干旱事件的重现期进行了分析。结果表明:长江流域2022年夏季高温日数较常年同期偏多147.5%,为1961年以来历史第一位,且高温发展严重区域与降雨量偏少区域高度重合。基于Copula函数联合重现期的分析显示2022年夏季长江流域干旱超过100a一遇,为有完整气象观测记录以来最极端的干旱;而只考虑降水或者高温的单变量重现期分析将此次干旱事件定义为30a或者60a一遇,难以合理描述此类复合型灾害的发生风险。从空间看,2022年夏季长江流域干旱在上、中、下游的联合重现期分别为100,75,55a一遇。针对日益频发的复合型极端事件,未来风险评估需考虑两个或多个变量极端状况的同期叠加效应,这对于科学把握灾害的极端性及其风险影响、及时制定抗旱减灾措施具有重要的科学指导意义。

2022年夏季长江流域干旱特征及成因分析

2022年夏季,长江流域发生了历史罕见的高温干旱事件。利用实况观测资料以及再分析数据对此次干旱过程进行特征分析,并探索其成因。结果表明:长江流域2022年夏季总面雨量较常年同期偏少33.7%,为1961年以来第二少。进入7~8月高温迅速发展,平均气温及高温日数均为历史同期最多。高温少雨导致长江流域干旱迅速发展,干旱日数普遍达20 d以上,中旱以上站点同样为历史最多。由于6月下旬南亚高压偏强,副热带高压北跳偏早,使得长江中下游梅汛期降水量偏少。7~8月长江流域长期处于强盛的副热带高压控制下,北方冷空气无法南下,也不利于南方水汽在长江流域辐合。高压内部强烈的下沉运动使得流域出现长时间高温少雨。此外,晴热天气使得流域蒸发量显著加大,进一步加剧了长江流域的干旱。

2022年长江流域水库群抗旱补水调度实践与思考

2022年,长江流域遭受严重旱情。为缓解长江中下游严重枯水给供水、灌溉等用水需求带来的影响,保障流域粮食安全、供水安全,在水利部统一部署下,长江水利委员会同湖南、江西省水利厅分别于8月中旬和9月中旬实施了两次长江流域水库群抗旱保供水保秋粮丰收补水调度。在分析长江中下游用水需求、前期水库群蓄水及调度情况和来水预测的基础上,确定了调度长江上游、洞庭湖水系、鄱阳湖水系水库群的抗旱补水方案,两次专项行动分别补水35.7亿,25.9亿m^(3)。根据2022年长江流域水库群抗旱补水调度实践,提出了存在干旱预报能力有待提升、旱区用水需求掌握不够精准、抗旱补水调度规则体系有待建立和抗旱调度基础研究有待深入等问题,并提出了有针对性的建议。

2022年长江流域汛期枯水情势分析

2022年长江流域出现“汛期反枯”且偏枯严重的异常现象。为定量探讨2022年长江流域汛期枯水情势,基于长江干流及洞庭湖、鄱阳湖水系主要控制站1952~2022年汛期月平均流量序列(考虑了梯级水库调蓄影响),采用P-Ⅲ曲线和适线法分析了干支流主要控制站点的枯水重现期,并基于B值诺模图法探讨了枯水重现期的不确定性,采用典型年法分析了长江流域2022年8月和9月的枯水地区组成。结果表明:①在水量方面,洞庭湖、鄱阳湖两湖水系2022年8~10月来水均为71 a来同期最小或次小,部分月份枯水重现期超70 a一遇。长江中、下游干流8月出现超70 a一遇枯水,来水量均为历史同期实测最小。7~10月长江上游和螺山站枯水重现期约30~60 a一遇,汉口、大通站来水量为实测同期最小。从重现期分析结果来看,2022年长江流域发生了极端干旱。②在来水组成方面,2022年8月和9月长江流域表现为上下同枯、干支同枯,在此期间,螺山、汉口等站来水量占大通站的比例与多年平均占比接近或偏高,而两湖来水占大通站的比例均显著偏小。从枯水地区组成来看,2022年长江流域枯水情势为流域性枯水。③2022年长江中下游梅雨偏早、梅雨量偏少,是导致长江中下游流域性干旱的主要原因之一,流域内梯级水库群蓄水形势严峻;如果预报梅雨期偏早且梅雨量较小,则容易发生夏秋连旱的情况。研究成果可为长江流域干旱分析研究、加强水资源统一调度管理、有效提升旱情应对能力等方面提供技术支撑。

2022年长江流域历史罕见干旱期典型水厂取水能力分析

为直观准确地评估2022年长江中下游干流旱情发展对区间取水厂的影响,建立了沿江典型水厂取水能力分析流程模型。利用最邻近分析算法放样测站与水厂最邻近线上点,并基于关联标识分组计算区间长度,推导水厂近似实测距离,构建取水能力评估模型以动态监测旱情发展。结果表明:模型可较准确地反映水厂取水受旱情影响的程度。该段干流区间在2022年9月底和10月底遭遇2次旱情高峰,受影响较多的水厂集中在沙市(二郎矶)-监利、汉口(武汉关)-黄石港-九江区间。期间长江中上游出现过短时、大规模、大范围的强降水,降雨对短期内旱情的缓解效果明显。研究结果可为区域性防灾减灾水量调度、后期水厂规划与建设提供参考。

全球大气环流模式BCC_AGCM2.0.1对1998年夏季江淮流域强降水过程的回报试验研究

利用中国气象局北京气候中心全球大气环流模式(BCC_AGCM2.0.1)对1998年6月24日～7月3日发生在我国江淮流域的强降水天气过程进行了回报试验。模式起报时间为1998年6月24日00时,使用前10天NCEP-II再分析逐时温度、涡度和散度场进行预报前初始协调(spin-up)积分,产生模式初值,预报时段为1998年6月24日～7月10日,回报试验结果表明:模式对全球500hPa位势高度的天气尺度演变过程具有4～7天的可预报性;BCC_AGCM2.0.1模式对中国区域的降水以及大气环流场具有3～4天的可预报性,6月24日起报后3天内的预报降水区域位置与实况一致,但中心强度有所差异。对起报后未来2天的5mm和10mm以上的降水预报能力相对较强,ETS评分值达到了0.25以上,HK评分超过了0.4,降水区域范围预报较为准确,BIA评分趋于1.0。模式对20mm以上的降水也具有一定的可预报性,但模式对大于30mm以上强降水的预报能力较差。

2022年长江口夏季咸潮入侵及影响机制研究

2022年长江流域降雨、干支流来水均严重偏少,江湖水位持续走低,发生了1961年有完整记录以来最严重的流域性气象水文干旱。受此影响,2022年8月下旬长江河口就遭遇咸潮入侵,为有咸潮入侵监测记录以来历史最早,随后入侵增强并持续影响长江口。针对2022年长江口罕见的夏秋季节咸潮入侵事件,利用长江口岸基、浮标观测资料,分析了2022年洪季咸潮入侵的变化过程,并结合FVCOM咸潮入侵数值模型,量化分析径流、潮汐及台风事件对咸潮入侵的影响。结果表明:2022年夏季长江径流量为历史极低值,导致长江口咸潮入侵时间提前,入侵频率增加,上溯距离增大,河道北侧盐度显著高于南侧。在低径流情况下咸潮入侵呈现显著的涨落潮、大小周期性变化,其中小潮后期为盐度的快速上升期,大潮至中潮位为盐度缓慢下降时段。除此之外,持续的偏北风会有利于外海水体向海内输送,导致水位抬升,增强咸潮入侵。2022年9月在北向型台风“轩岚诺”和“南玛都”的影响下,随着涨潮流的作用,长江口咸潮入侵程度在9月21日达到最大,上溯至东风西沙水库北部约10 km处。研究成果可为进一步认识长江口咸潮入侵规律及机理提供依据。

2022年夏季长江流域气象干旱特征及成因初探

2022年夏季,长江流域发生了罕见的高温干旱事件,科学合理地辨识本次干旱发展过程对于开展干旱预测预警具有重要意义。基于长江流域1960~2022年的逐日雨量资料和全球再分析数据,从干旱总体特征、演变过程、标准化降水指数(SPI)空间分布、天气气候状况的角度分析了本次干旱的时空演变特征和成因,并探讨了水利工程在应对干旱事件中的积极作用。结果表明:2022年夏季长江流域干旱事件具有持续时间长、影响范围广、干旱强度大的特征,流域内多站高温、降水量突破历史极值,长江流域出现全流域中旱、部分地区重旱,其中8月出现全流域重旱、部分地区特旱的特征。6月中旬起西太平洋副热带高压加强西伸,与大陆高压合并后控制范围更广,7~8月几乎一直控制整个长江流域,同时欧亚大陆中高纬西风带环流较平直,青藏高原低涡活动偏弱,流域水汽输送以辐散为主,台风活动明显偏少,共同导致长江流域出现持续高温少雨天气。研究成果可为探明干旱形成的物理机制、干旱预测预警提供支撑。

应对2022年枯水的长江上游水库群联合调度方案

2022年长江汛期来水特枯,针对2022~2023年长江枯季来水预测持续偏少,长江上游水库群2022年9月初蓄水量严重不足,枯水期抗旱保供水困难等问题,充分考虑特枯水条件下的调度约束,分阶段明确蓄水期、枯水期调度目标,研究并提出了保障长江流域供水和航运等多目标需求的联合调度方案,并在实时调度中付诸实践。结果表明:以提出的联合调度方案为指导,2022年11月上旬长江上游水库群最大蓄水量495.9亿m^(3),取得了良好的蓄水成效;枯水期(12月至次年4月),长江上游水库群有能力实施联合补水调度维持三峡水库下泄流量在7000~7500 m^(3)/s,可基本保障长江中下游干流的供水、航运、发电、生态等需求。

2022年长江口北支咸水倒灌传播特征分析

基于长江口历年枯季、2022年9~11月初的实测盐度、潮汐资料以及同期大通站和徐六泾站径流量成果,分析了2022年北支咸水倒灌的特点及与其他年份的差异,结合流域来水及极端天气情况,探讨了北支咸水倒灌的影响因素、影响范围及传播路径。分析显示:2022年北支咸水倒灌开始时间较前几年显著提前,强度明显提高;咸水倒灌强度与上游来水呈负相关;北支咸水倒灌对影响长江口的台风及寒潮偏北大风较为敏感;出现了咸水倒灌与外海咸水通过南支上溯正面袭击相叠加的现象;咸水倒灌存在与潮汐类似的周期性变化趋势,其强度与潮汐动力呈正相关;咸水倒灌可影响到南支右岸白茆至陈行水库一带水域。

2022年低枯水期长江中下游水位流量关系外延研究

2022年汛期受持续高温少雨和上游来水不多等因素的影响,长江流域罕见地出现“汛期反枯”现象。针对长江中下游典型水文站,为寻找合理的低枯水期水位流量关系曲线,采用曼宁公式、一元三点插值等方法,在对比研究其合理性的基础上,结合长江中下游水文控制站历年低枯水期各站的水位流量关系变化趋势,找出了可能影响水位流量关系的因素,并建立了准确可靠的低枯水期水位流量关系。利用2022年长江“汛期反枯”时汉口站水位流量趋势进行分析预测,结果显示预测趋势与实际过程吻合。研究成果可为今后长江流域旱情防御、三峡水库向长江中下游补水调度、保障用水安全提供参考。

2022年湖南省干旱状况及应对措施分析

为进一步提高干旱防范应对水平,最大程度减轻旱灾损失,以2022年长江流域湖南地区出现的历史罕见干旱为例,分析了大范围、高强度、长历时气象水文干旱的发展过程。总结了旱情旱灾特点,全面复盘了湖南省坚持以“水”为主导,做好“水”文章,突出提前蓄水、精准保水、联合调水、及时补水、精细管水、节约用水、积极增水、全力供水的工作过程。结果表明:通过科学部署,湖南省有效应对灾情,做到了大旱之年无大灾。相关经验和做法可为后续干旱灾害防御工作提供参考。

2022年江西省抗旱工作实践与思考

2022年江西省发生历史罕见干旱,气温、降雨、江河水位等多项指标刷新历史纪录。为探讨新形势下抗旱工作有效对策,最大限度减轻旱灾损失,深入研究2022年江西省旱情特点,对比分析了2022年与2003,2007年旱情表现,总结抗旱工作实践经验及存在的问题,提出应进一步加快推进水源工程、城乡供水一体化、灌区工程等基础设施网络建设,完善抗旱监测预警体系、健全防旱抗旱体制机制等非工程措施建设,以全面持续提升防旱抗旱能力。

2022年贵州省干旱灾害应对与思考

2022年贵州省发生了继2013年特大干旱以来最严重的干旱灾害。为探究贵州省干旱灾害防治对策,通过总结2022年贵州省雨水情等特点,分析旱情演变发展趋势及其特征,立足于贵州省防旱抗旱实践,结合干旱灾害应对措施,探讨防旱抗旱的薄弱环节,有针对性地提出完善抗旱体系建设、强化旱情监测预警和调度等干旱灾害防御建议。研究成果可为今后贵州省干旱灾害防治提供参考。

2022年重庆市历史罕见干旱防御实践与思考

为提升极端干旱防御能力,进一步完善防灾减灾体系,以2022年重庆市历史罕见干旱防御实践作为切入点,分析回顾受旱原因,梳理干旱防御过程中存在的问题与不足,总结极端高温干旱有效应对方法。提炼出坚持党政统筹领导、做好节水优先、提升四预能力、强化水源保障、提升供水能力、健全体制机制等应对极端高温天气经验启示。研究成果可为今后或其他地区干旱灾害防御提供经验借鉴。