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。

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。

北京“7·21”暴雨引发的城市内涝灾害防御思考

利用北京市1951-2011年6-8月逐日降雨量数据、1951-2012年7月总降雨量和日最大降水量以及2012年6-7月份降水量资料,分析了北京市不同暴雨等级的频次分布和重现期,利用波动和趋势双变量分析了1951-2012年7月总降雨量和日最大降雨量的稳定性水平。结果表明:与1951-2011年的6-7月平均降雨量和降雨天数相比,2012年6-7月平均降水量属于异常多的状态,降雨天数属于正常现象;"7·21"暴雨事件中,2012年7月21日和22日总降雨量属于百年一遇的水平;1951-2012年北京市7月总降水量和日最大降水量的波动随时间有逐渐稳定的趋势,即降水的稳定性逐渐增强。虽然目前北京市排水系统设计的是1～3 a一遇水平,很难抵御"7·21"暴雨事件,基于对近60 a降水数据的分析,是否需要提高排水系统能力还需要对暴雨内涝灾害风险和提高排水系统能力所需成本进行进一步分析。

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。

季风暖湿输送带与北方冷空气对“7·21”暴雨的作用

2012年7月21—22日北京地区发生了1951年以来最严重的特大暴雨,北京地区许多台站日降水量创下1951年以来的历史新纪录。利用NCEP/NCAR再分析资料以及台站降水资料,对引起此次特大暴雨的大尺度条件进行分析,重点研究＂7·21＂大暴雨与赤道辐合带、亚洲夏季风以及菲律宾-南海洋面上热带气旋之间的密切关系。研究表明亚洲夏季风的异常北进作为暖湿输送带所携带的大量偏南暖湿空气为这次特大暴雨的发生提供了充沛的水汽条件,它与同时来自北方低槽冷涡的高空强冷平流相遇,形成了明显的不稳定层结。没有这种强烈的水汽输送,仅靠来自中高纬度南下的冷空气作用,这次暴雨不会达到破纪录的强度。进一步研究表明,季风暖湿输送带的北推与亚洲季风30~60天季节内振荡的活跃期密切相关。在这个时期产生的季风涌触发和维持了季风暖湿带的迅速向北推进过程。另外,通过与另一次严重影响华北地区的1963年8月上旬的＂63·8＂大暴雨的大尺度环流条件的比较发现,这次暴雨过程中也观测到明显的季风暖湿输送带,正是由于它与北方冷空气的强烈相互作用,从而也造成了破纪录的大暴雨发生。因此,强的季风暖湿输送带的北进可以说是北方特大暴雨发生的必要条件。

德宏州芒市2014年“7·21”暴雨洪灾分析

2014年7月受第九号超强台风"威马逊"残余云系影响,德宏州各县市普遍遭到暴雨袭击,伊洛瓦底江和怒江流域发生了特大暴雨洪水,特别严重的是21日6:00,芒市芒海镇发生特大山洪、滑坡、泥石流灾害。分析本次暴雨洪水的雨量、暴雨特性及灾害特征,有助于掌握和了解该地区暴雨洪水的特性,为防洪减灾、防御自然灾害[1]提供依据。

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。

区域性暴雨的数值模拟和诊断分析的对比研究——以北京2012年7月21日暴雨为例

2012年7月21-22日,北京地区出现了有气象记录以来一次罕见的特大暴雨天气过程,对当地人民的生命财产造成了严重损失。该文采用新一代中尺度数值预报模式WRFV3.7,对这次极端降水天气过程进行了数值模拟研究,通过模式输出结果对其发生、发展机制进行了对比研究。研究结果表明WRF模式能够较好地模拟出这次暴雨的落区、暴雨演变过程和24h累积降水;本次暴雨过程的大尺度环流背景是典型的华北暴雨环流形势,暴雨过程主要由低空中尺度系统造成,暴雨的落区和强度是由中尺度系统随时间的移动而决定。

北京平原区单次降水对地下水位影响的初步认识——以北京“7·21”特大暴雨为例

通过对北京市平原区600余眼监测井水位动态资料的分析,2012年北京"7·21"特大暴雨后水位有明显响应的监测井仅有34处,约占总数的6%左右,比例较低,同时范围较为集中,且基本全为较浅的潜水井。反映出本次大暴雨对本区地下水位的直接影响总体程度不深。通过对这些监测点的分布规律加以分析,它们主要集中分布在各大河的上游河道沿线区域,地层渗透性较好。并认为发生大面积的漫水,即来水量较大是使得地下水位响应明显的另一重要条件。并对单次降水对水位影响较小的原因进行了分析,认为主要是由于粘土类地层的阻隔、地表人为硬化及地层的沉积压实,尤其是差异性压实,都会影响流场的畅通性,阻碍地下水的垂向入渗及水平方向的补给,从而会导致降水对地下水位的影响程度被大大减弱。

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。

北京市门头沟流域“23·7”特大暴雨洪水过程分析

2023年7月,京津冀地区发生历史罕见特大暴雨,造成北京门头沟区等地出现特大山洪和城市内涝灾害。门头沟流域面积仅37 km2,无常设水文监测站,给洪水分析和灾害复盘带来挑战。结合关键断面的洪水视频监控数据,通过灾后现场调查、测量,结合数字流域模型模拟等,推算得到门头沟流域7月31日最大洪峰流量为512.6 m3/s。洪峰通过期间,控制流域面积90%的中昂时代广场西北跨河桥三孔箱涵的过流能力为215.0~308.9 m3/s,远低于断面最大洪峰流量。建议下一步灾害重建时全面复核北京门头沟、房山等城区山洪沟跨沟桥梁的设计过流能力,考虑极端暴雨洪涝风险,适当提高跨沟桥涵的过流能力,避免因洪水溢流蔓延而造成严重损失。

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.

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。

从“75·8”到“21·7”的思考

2021年7月17日至22日,河南及周边地区出现极端暴雨过程;1975年8月4日至8日,河南及周边地区也发生了特大暴雨洪涝灾害。同一地区历经两次特大暴雨,但两次极端降水过程的预报服务和应急处理等方面却明显不同。组织天气预报业务中相关领域的专家进行研讨,各抒己见,求同存异,从两次极端降水过程的预报服务和影响分析中提出:“75·8”特大暴雨预报和服务欠佳的教训,促使气象部门在暴雨研究、建立数值预报业务系统和大气监测网的建设等方面付出了巨大的努力。“21·7”极端暴雨的成功预报和服务,正是这种努力的必然结果。1978年国家气象中心开始研发亚欧区域短期数值预报模式,20世纪90年代初,建立了我国全球中期天气预报业务系统和有限区域短期数值预报业务系统。2001年以后,中国气象局组织建立了数值预报创新基地,并自主开发建立了新一代多尺度通用的同化与数值预报系统。正是全球中期预报模式,提前5天预报出了“21·7”暴雨过程,区域中尺度模式较好地预报出“21·7”极端暴雨的量级和落区。“21·7”极端暴雨预报服务的成功经验表明,数值预报和预报员的智慧在极端暴雨预报中的作用至关重要,延伸期预报、中期预报特别是5天以内的预报、短时临近预报及有针对性的动态风险评估,是当前预报服务工作的重点。

政府主导下的城市危机治理多元参与机制研究——基于“7.21”北京暴雨的思考

随着公共治理理论和实践的发展,公共危机已不能仅仅依靠政府力量进行化解,社会组织、公众和媒体等作为不可或缺的社会力量,在公共危机治理各个阶段的作用日显重要。通过分析"7·21"北京暴雨事件应急中的经验和不足,对我国公共危机治理中的政府主导与社会参与机制进行探究。通过清晰界定各类参与主体的权利与责任,强化危机治理立法,完善激励和监督机制等方式,促进多元化主体在政府的主导下依法、高效、有序地参与到公共危机治理中来。

“7·21”暴雨洪水洺河上游水库对河道行洪的影响浅析

洺河流域地形地貌比较复杂,坡陡流急,是山洪、泥石流、山体滑坡等山地灾害的高发区,上游建有车谷、四里岩等5座中型水库。研究了"7·21"暴雨洪水期间暴雨与区间产流时间规律,分析上游水库入、出库过程及泄洪对临洺关水文站洪水过程的影响。研究结果表明,临洺关水文站洪水过程受上游水库影响显著,车谷、青塔等4座水库均起到了明显的调峰、错峰作用,有效减轻了下游河道行洪压力。

“7·21”洪水后大清河系河道防洪隐患及解决措施

提出了暴雨洪水期间大清河系北支河道出现的防洪安全隐患和解决措施。

1632年华北地区暴雨洪涝事件研究

以历史文献为主要代用资料,重建了1632年华北地区暴雨洪涝事件的雨情、水情、灾情等,从而识别出1632年8月河南地区暴雨事件的时空范围,并与有器测记录的2021年河南极端降水事件进行对比。1632年华北地区大规模降水始于7月17日,从6月18日—11月11日,整个华北不同区域皆存有长时间降雨记录,且有多次强降水记录,造成黄淮地区雨涝,并使得黄淮交溃,对社会经济造成较大影响。梳理降水和洪涝的过程,区分了本地降水与客水的分布。将1632年8月河南暴雨洪涝与2021年7月河南极端降水事件对比发现,强降水位置相似,降水前后都有两个台风输送水汽,且1632和2021年华北地区夏季降水皆受到拉尼娜的影响,整体偏涝。

北京北拒马河暗渠北岸应急抢险施工技术

北京"7.21"特大暴雨期间,横穿北拒马河的南水北调暗渠工程在猛烈洪水的冲刷下,随时可能出现扭曲断裂的险情,武警水电部队(一支队)奉命前往抢险救援。通过采取"单向进占、卵石抛填"的截流方案以及"铅丝石笼护坡、混凝土四面体护脚"的防护方案,圆满地完成了抢险救援。这次成功抢险对今后类似的应急抢险工作有一定的借鉴意义。

房山周口店车厂北沟泥石流特征及防治

泥石流是北京地区危害性严重的地质灾害之一,作为北京"7·21"特大暴雨灾害受灾最为严重的区县,房山区近现代泥石流一直比较活跃,灾情严重。为了查清房山区"7·21"特大暴雨后典型泥石流灾害发育和运动特征,本文选取了车厂村北沟作为样本,通过采用现场调查、槽探、岩土测试等方法,对主沟整体流域进行了系统研究。从而查清了形成区的物源类型和可移动物源储量,掌握了全流域的沟道形态特征;通过对堆积区堆积形态和堆积物调查分析,论述了主沟水动力特征和冲淤特征;根据相关规范,计算得出了泥石流的动力学参数。分析了泥石流形成机理,进行了危险性评价,提出了防治对策。