北京市门头沟新城“23·7”特大暴雨洪水灾害成因分析及对策研究

基于洪水调查及模型反演,使用地质灾害监测雨量站监测数据和2 m精度数字高程模型(DEM)数据,对北京市门头沟新城“23·7”特大暴雨洪水进行反演复盘,分析灾害产生的原因,暴露出门头沟新城现状防洪系统在山洪截流疏导、防洪河道治理、城市竖向建设和应急管理等方面存在的短板,提出了相关改进策略,并结合模型模拟结果评估了相关改进策略的效果,进一步展望了城市洪涝模型在城市防洪和韧性提升规划建设工作中的作用。

北京“23·7”特大暴雨对密云水库上游河道水质影响研究

2023年7月,台风“杜苏芮”导致北京市及周边地区出现灾害性天气,密云水库上游流域普降大到暴雨。针对密云水库上游河道水体,选取北京“23·7”特大暴雨前后6个监测断面、9项指标作为研究对象,分析北京“23·7”特大暴雨对密云水库上游水体水质的影响。结果表明:北京“23·7”特大暴雨过程中,密云水库上游水体水质变化趋势显著。水库上游河道水体水温呈先下降后上升趋势;暴雨中期,pH下降趋势显著,浊度上升幅度较大。暴雨期间,水体理化环境发生改变,营养盐及有机综合指标浓度呈先上涨后渐趋于平稳态势。

陕北佳县“7·27”特大暴雨中心区侵蚀灾害调查

针对2012年陕北省佳县"7·27"特大暴雨侵蚀灾害,以暴雨中心区(王家砭镇)受灾最严重的行政村为对象,调查了"7·27"特大暴雨中道路、河岸、河道、房屋建筑、坡耕地、退耕林地、退耕草地等的侵蚀灾害情况。选取不同恢复措施的典型坡面,量测了地表植被、地形、土壤结皮等状况和"7·27"暴雨侵蚀产生的土壤侵蚀量。重点调查了不同生态恢复措施与恢复效果在该次暴雨中的抗侵蚀作用。对"7·27"特大暴雨侵蚀灾害的原因进行了初步分析。结果表明,植被盖度、植被物种多样性、坡度以及土壤生物结皮对于暴雨侵蚀的防御具有重要影响。

湖北武汉市应对“2013.7.7”特大暴雨工作启示

2013年7月5～7日，武汉市遭遇2013年以来最强降雨，中心城区普降特大暴雨，在分析武汉市“2013．7.7”特大暴雨过程及主要渍水原因的基础上，对全市各部门应对这场强降雨采取的措施进行简要介绍，从创新排水规划理念、突破系统建设瓶颈、夯实维护管理基础、完善应急调度体系等4个方面提出了解决城市内涝问题的对策建议。

怀柔水库“23·7”特大暴雨和洪水过程分析

海河“23·7”流域特大洪水期间,怀柔水库发生建库以来最大场次降雨,出现了历史第二大洪峰,洪水过程呈明显的多峰形态。将本次洪水与典型历史洪水对比,从前期土壤含水条件、降雨强度及时空分布、人类活动等影响因素的角度,分析本次洪水的成因和特征,为怀柔水库洪水预报和防洪调度提供重要的经验依据,也为同类型水库工程洪水防御提供参考。

北京“23·7”特大暴雨影响下城市交通应急响应时间动态分析:以北京市通州区为例

暴雨洪涝事件影响城市交通路网运输性能,增加城市应急通行时间.然而,现有研究主要集中于2h设计雨型下城市交通路网受损过程,对长历时特大暴雨情形则考虑不足.2023年7月,北京地区发生历史罕见的长历时特大暴雨事件,造成严重洪涝灾害.联合利用城市洪涝模型和动态交通路线规划分析,量化评估了特大暴雨事件对北京市通州区居民通过城市路网前往医院、紧急避难场所等地所需通行时间的影响.研究结果表明:(1)特大暴雨事件可使居民前往避险地点时间增加约20min;(2)短时极大雨强与前期足量积水均会显著减缓城市交通系统通行性能恢复速度,放大暴雨洪涝灾害风险.因此,在评估城市洪涝灾害风险时需综合考虑短时降雨强度超限造成的突发性失稳与长时间连续降雨致涝造成的渐进性失稳风险,并据此优化极端暴雨洪涝场景下灾害风险管控与应急资源配置.

“23·7”特大暴雨情景下供水水源安全监测分析

2023年7月,受台风“杜苏芮”影响,北京市遭遇连续多日强降雨,导致南水北调环路供水水源由南水切换为本地水源。为保障供水水质安全,采取应急调度处置措施,开展应急水质监测,分析水质变化趋势、水量水质耦合及污染负荷削减情况。结果表明:采取供水应急调度,充分发挥调节池沉淀、稀释作用,调节池出水口浊度、高锰酸盐指数及化学需氧量较来水分别降低90.19%、53.59%和52.93%,水质类别由地表水Ⅲ类提升至Ⅱ类,实现出水口水质满足供水要求目标;高浊度来水与调节池原存蓄水混合,对浊度的影响显著,对电导率、pH值及溶解氧指标影响并不明显;高锰酸盐指数和化学需氧量污染负荷削减率分别为73.49%、78.00%,水质水量联合调度作用得到有效发挥。研究成果为后续应急情况下水质保障提供技术指导。

基于CORS网数据的河南“7·20”特大暴雨期间大气水汽分布特征分析

河南“7·20”特大暴雨导致了严重的城市内涝和多起地质灾害。大气水汽是发生极端降雨的主要驱动力之一,分析“7·20”特大暴雨期间大气水汽的时空变化,有助于提高对降雨-水汽区域性作用机制的认识。利用河南CORS网中8个GNSS测站的观测数据,反演了暴雨前后(7月17—24日)时间分辨率为5 min的PWV数据,在此基础上与基于ERA-5再分析数据通过积分求得的PWV值进行了对比,并结合实际降雨量分析了暴雨期间水汽的时空分布特征。结果表明:GNSS-PWV的偏差和均方根误差分别为0.4、2.3 mm;暴雨前3 d内PWV值呈现快速上升趋势,并在暴雨前3 h达到最大值,在7月22日后逐渐减少到正常范围;GNSS-PWV的变化趋势与实际降雨过程基本符合。研究结果可为基于GNSS观测数据的实时全天候气象预警工作提供一定的理论基础。

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。

河南郑州“7·20”特大暴雨与南水北调中线干线工程运行安全思考

2021年,河南郑州发生“7·20”特大暴雨,南水北调中线干线工程河南郑州至河北磁县段暴雨重现期超过了500年,局部超过千年一遇,是对中线干线工程建设质量的一次大考。实践证明,面对超标准降雨带来的洪涝灾害,中线干线工程各类建筑物主体均未受损,干渠输水功能正常,工程运行整体平稳。

“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。

系统韧性视角下城市洪涝灾害风险减缓研究——以郑州“7·20”特大暴雨灾害为例

随着全球气候变化及城市化进程的加快,我国城市洪涝灾害频发且呈现日趋严峻的态势,造成巨大的生命财产损失,引发公众重新审视传统的应急体系。作为应急管理全过程的起点,风险减缓阶段通过灾前行动来降低灾害发生的可能性,是预防洪涝灾害发生的重要环节。文章在分析郑州“7·20”特大暴雨灾害主要成因的基础上,发现城市洪涝灾害风险减缓过程中仍存在许多问题,因此,基于“系统韧性”理论视角,文章建立一个“社会-生态-工程”韧性综合框架,以期为我国城市洪涝灾害风险减缓提供理论支撑与决策依据。

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。

河南“21·7”特大暴雨过程微物理特征变化分析

本文结合地面稠密雨滴谱仪网和双偏振天气雷达观测,研究了河南“21·7”特大暴雨过程在2021年7月19~21日期间的降水微物理特征变化.本次过程强降水(分钟降水强度>20mm h^(-1))的地面雨滴谱参数分布较广,覆盖了典型的大陆和海洋性对流特征,表明地面降水微物理特征具有显著的时空变化.利用K-means聚类算法,将强降水样本按地面雨滴谱分布特征分为五类,发现不同类型强降水的雨滴谱特征具有明显差异.其中,降水强度超过100mm h^(-1)的极端降水类型主要由平原区的深对流系统产生,其内部存在活跃的冰相微物理过程和高效的暖雨碰并过程,导致地面降水雨滴浓度高、平均粒径大.地形起伏区域的强降水对流发展高度较低,暖雨过程活跃而冰相过程受限,形成的大雨滴数浓度较小.此外,平原地区雨滴谱仪也在某一时段中观测到多种类型降水的存在,表明平原地区强降水对流及其微物理特征具有多样性.

“23·7”河北太行山东麓罕见特大暴雨特征及成因

受台风杜苏芮北上减弱的低压影响,2023年7月29日至8月1日,京津冀地区遭受了历史罕见的特大暴雨,海河发生流域性特大洪水并造成人员伤亡和经济损失。利用高空观测、地面自动站、S波段多普勒天气雷达、风廓线雷达、ERA5再分析资料等,对此次天气过程进行了初步分析。结果表明:特大暴雨过程具有累计降水量大、持续时间长、地形作用明显等特征。台风杜苏芮、卡努提供了极为有利的水汽条件,华北北部形成的高压坝阻挡了台风环流北上,华北地区先后经历了阵性降水、台风倒槽降水和倒槽减弱阶段对流性降水三个阶段,降水落区的叠加效应是形成罕见特大暴雨的主要原因。台风倒槽阶段850 hPa切变线受太行山阻挡移动缓慢,降水持续时间长,初期大气处于近中性状态,雨强整体平稳,30日午后对流开始加强,河北中部降水区冷池出流的偏北风与偏东风形成地面辐合线,使得河北东南部高能区中触发的对流单体发展加强为MCS,移入保定后形成“列车效应”;太行山冷池出流的偏北风与地面东南风形成辐合线触发不稳定能量释放,是30日夜间河北西南部降水维持的原因。31日早晨超过20m·s^(-1)的东南风急流再次建立,造成北京南部超过110 mm·h^(-1)的强降水。

郑州“7·20”特大暴雨降水特征及其内涝影响

基于郑州市自动气象观测站资料,对河南郑州2021年“7·20”特大暴雨的降水极端性、降水时段、小时降水变化等特征及其内涝影响进行分析,提出超标准降水条件下内涝防治的建议。分析表明:河南郑州“7·20”特大暴雨是一次极端强降水天气过程,可以分为5个明显的降水阶段,第三阶段和第四阶段呈现短时强降水频发、重发特征,特别是20日12—18时郑州市主城区连续出现80 mm以上的小时降水,是造成郑州市主城区严重城市内涝的主要原因。按照现有的内涝防治设计标准,郑州市主城区仍不足以防范此种强度的降水,但仍可以通过完善城市内涝防治的超标应急系统、提高城市易涝点内涝防治标准等措施减轻内涝灾害。

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。

子午岭林区浅层滑坡侵蚀与植被的关系--以富县“7·21”特大暴雨为例

以2013年陕北富县"7·21"特大暴雨滑坡侵蚀灾害为对象,通过调查暴雨侵蚀区典型小流域植被条件及滑坡特征,测定滑坡壁不同土层的根系重量、土壤孔隙度、土壤容重等指标,研究子午岭林区暴雨滑坡侵蚀与植被根系的关系。根据不同类型植被根系深度和滑坡侵蚀特征(侵蚀深度、滑动面宽度及长度,滑坡体体积、滑动距离等),可将林区暴雨滑坡侵蚀划分为三类:以草本植被为主的A类滑坡,以灌丛植被为主的B类滑坡,以乔本植被为主的C类滑坡。结果表明,三类滑坡侵蚀的侵蚀深度与其对应植被类型的根系深度相近,且植被及其根系会加剧滑坡侵蚀的发生。在此次暴雨滑坡侵蚀中,滑坡侵蚀强度受植物根系重量、土壤孔隙度、土壤容重等因素的共同影响,但根系重量对滑坡侵蚀强度的影响占主导作用,通过建立二者之间的关系式发现,根系对滑坡侵蚀的贡献率超过80%。不同植被类型的滑坡侵蚀深度不同,且滑坡侵蚀强度也存在差异,表明植被根系不仅具有塑造滑坡侵蚀特征的作用,而且会影响滑坡侵蚀的强弱程度。在强降水基础上,特别是当降水量达到诱发滑坡灾害发生的临界值时,植被及其根系会加剧滑坡侵蚀的发生。在今后工作中,要因地制宜合理配置各类植被,同时结合其它措施,以便提高植被防治水土流失的作用,更好地发挥植被的水土保持效益。

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。

从全球气候变化角度看2021年河南“7·20”特大暴雨

2021年7月17-23日,河南多地发生极端强降水,这次特大暴雨过程累计雨量大、强降水范围广、降水极端性强、短时强降水时段集中、持续时间长。河南“7·20”特大暴雨是东亚大气环流异常协同作用的直接结果,也是全球气候变暖背景下极端强降水事件频发的具体表现。近年来全球暴雨洪涝、高温热浪、干旱、台风等气象灾害频发强发,极端事件对经济社会发展造成的影响趋于严重,我国应对极端天气气候事件需坚持综合应对、科学应对、有效应对,不断提升应对极端灾害的能力。