北京市永定河流域水工程调度实践与思考——以海河“23·7”流域性特大洪水应对为例

2023年7—8月,受2305号台风“杜苏芮”北上和西北太平洋副热带高压异常偏北影响,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水。北京市永定河段首次启用大宁水库、滞洪水库分蓄洪水。围绕本次北京市永定河流域水工程调度实践,简述洪水预报与调度策略,梳理斋堂水库、三家店拦河闸、卢沟桥枢纽调度过程,总结实施预报调度、精细调度、流域统一调度等经验,从精准预报调度技术、突发状况应急处置、智能化调度能力提升等方面提出对策建议。

海河“23·7”流域性特大洪水北京市拒马河洪水调查分析与河道治理建议

受2305号台风“杜苏芮”北上影响,2023年7月29日至8月2日京津冀地区连续降雨,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水,造成严重的人员伤亡和财产损失。对北京市境内拒马河进行洪水调查,在深入分析拒马河治理现状的基础上,采用天然河道恒定流水面线计算和均匀流计算方法推求洪痕对应的流量,并以此复盘分析洪水频率。根据洪水分析成果及水毁情况,从拒马河水域空间划定、河道治理及建筑物设计等方面提出规划治理建议,以期为后续河道整治提供参考。

复杂构造区高质量地震采集技术探索——以下扬子无为盆地为例

为获得下扬子地块无为盆地高质量的原始地震数据,依托无为盆地2019~2020年反射地震数据,开展高密度宽线采集技术、激发技术以及层析静校正技术的实验研究,总结出一套适合无为盆地页岩气地震勘探的采集施工参数,并将其应用于研究区新部署的地震勘探工作中,获得高信噪比的地震数据。通过对数据进行Kirchhoff叠前时间偏移处理,获得高分辨率、高精度的时间域反射剖面,剖面上目的层(二叠系)反射波能量强、同相轴连续,基本可查清该区地质构造格架,为下一步无为盆地页岩气的钻探部署提供可靠的地震成像数据。

海河“23·7”流域性特大洪水北京市永定河洪水调查分析及对设计洪水的建议

受2305号台风“杜苏芮”影响,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水,造成严重人员伤亡和财产损失。通过对北京市境内永定河全面开展降雨分析和洪水调查计算,并与设计雨量、历史洪水、实测洪水和设计洪水进行对比分析,确定永定河不同历时雨量、流量、洪量及重现期标准,结合本次暴雨洪水特点重点分析了永定河三家店至卢沟桥段洪水规律的变化情况。针对永定河防洪工程设计洪水工作中存在问题和“23·7”特大洪水实际,提出防洪工程设计洪水工作思路和建议,以期为防洪工程规划设计提供参考。

海河“23·7”流域性特大洪水大清河流域降雨时空分布特征

受2305号台风“杜苏芮”影响,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水,暴雨中心位于大清河流域。基于大清河流域站点场次降雨数据,采用克里金插值法分析了降雨的时空分布特征。结果表明:降雨集中在48 h内,面平均降雨量过程共出现3~4次峰值,最大1 h、6 h、24 h和48 h降雨量占总降雨量的7%、23%、59%和92%;流域强降雨(1 h降雨量≥20 mm)持续了2~13 h,持续时间较长,漫水河站强降雨持续时间最长,占总降雨历时的20%;流域暴雨中心不固定,7月30日15时和17时暴雨中心位于流域西南部,其余时段暴雨中心位于流域北部、东部,7月31日24时暴雨中心在流域西南部;流域降雨空间分布不均,最大1 h、6 h和24 h降雨空间分布情况基本一致,高值区位于流域北部偏东,低值区位于流域南部,最大72 h降雨量高值区呈带状分布于流域中部。

海河“23·7”流域性特大洪水启用蓄滞洪区洪水淹没全过程卫星遥感监测分析

受2305号台风“杜苏芮”减弱低压环流和冷空气共同影响,2023年7月28日起,海河流域普降大到暴雨,局地特大暴雨,导致发生海河“23·7”流域性特大洪水。本次流域性特大洪水过程海河流域共启用了8个蓄滞洪区,基于多时相光学和雷达遥感数据,开展了启用蓄滞洪区洪水淹没全过程遥感监测分析,获取8个蓄滞洪区“启用—淹没—最大淹没—退水—全部退水”不同过程下的淹没水体范围和面积,为动态掌握蓄滞洪区淹没情况、全面了解蓄滞洪区内洪水演进过程及开展洪水演进模拟分析和水工程调度提供了真实可靠的科学数据支撑。

海河“23·7”流域性特大洪水东淀蓄滞洪区洪水演进模拟与预报

为全面支撑海河“23·7”流域性特大洪水中东淀蓄滞洪区的运用决策及预报预警,基于中国水利水电科学研究院自主研发的高性能洪水分析软件IFMS/Urban,构建了蓄滞洪区一维、二维耦合水动力学模型,利用实时监测和预报的水情数据,持续开展了东淀蓄滞洪区洪水演进模拟和滚动预报工作。实践证明,本次构建的洪水演进模型模拟预报精度较高,模拟结果跟遥感监测淹没范围和前方现场实时反馈信息吻合较好,可反映蓄滞洪区洪水演进实际过程,并能准确预测未来动态变化,及时为下游关键区域提供洪水预警,有效支撑了本次洪水防御工作。

海河“23·7”流域性特大暴雨洪水水文测报成效、存在问题及对策

在防御海河“23·7”流域性特大暴雨洪水过程中,水文系统加强会商研判,强化监测预报、预警、预演、预案,提供了强有力的水文测报支撑。总结了“23·7”流域性特大洪水特点、雨水情监测预报经验及其在洪水防御中发挥的作用,通过分析总结此次洪水中水文监测预报暴露出的短板问题,提出加快推进海河流域雨水情监测预报“三道防线”建设、持续提升水文测报能力、加强水利测雨雷达技术研发与应用、强化“四预”支撑、推动涉水工程信息及时共享等下一步对策建议。

从下游视角浅谈海河“23·7”流域性特大洪水应对方略

2023年7月底至8月上旬,京津冀地区发生流域性特大洪水,结合一线防洪经历,从流域下游视角简要论述了天津市应对本次特大洪水的过程和后续应对方略。首先对天津市强降雨过程及本地防御响应进行了分析,随后分析了上游各大水系的来水情况及天津市应对情况,最后针对海河流域防御特大洪水提出了思考和建议,以期为未来的洪水防御工作提供参考。

共渠西蓄滞洪区洪水演进数值模拟研究——以海河“23·7”流域性特大洪水为例

受2305号台风“杜苏芮”北上与冷空气交绥带来的强降雨影响,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水。为应对灾情,中国水利水电科学研究院、水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心(水旱灾害防御中心)针对此次洪水过程启用的蓄滞洪区构建了洪水分析模型,提供了关键的防洪决策支持。基于中国水科院自主研发的通用高性能洪水分析计算软件FASFLOOD,结合多时相SAR影像监测分析结果,开展了海河流域共渠西蓄滞洪区洪水演进模拟推演工作。研究成果揭示了蓄滞洪区洪水的演进过程及滞留分布,为蓄滞洪区启用决策和管理提供了科学数据参考,有效支撑了本次洪水防御工作。

松辽盆地长岭地区中基性火山岩勘探地球物理技术进展

火山岩勘探面临火山喷发多期多源、岩性复杂、横向变化快、非均质性强、有效储层分布规律不明确等问题。以深层中基性火山岩为目标,总结从地震采集、地震处理、火山岩储层预测等地球物理技术的研究进展,介绍松辽盆地长岭地区在中基性火山岩勘探中的相关地球物理特色技术,包括宽方位观测系统设计、针对火山岩的去噪处理、叠前规则化改善空间采样技术、纹理属性识别火山机构、火山岩烃类检测和叠前同时反演预测火山岩有效储层等。探讨多种地球物理技术在松辽盆地长岭地区中基性火山岩勘探实践中的应用,为火山岩体识别、地质储层圈闭刻画及含油气性预测等提供了科学依据和实用手段。

雅鲁藏布江山南宽谷流域生态安全格局构建

山南宽谷流域是雅鲁藏布江主要宽谷之一,特殊的地理环境致使该流域既是严重的土地沙化生态脆弱区,也是重要的沿江经济发展带,构建合理的生态安全格局可为未来生态功能提升与经济发展提供依据参考。以山南宽谷流域为研究对象,基于生态系统服务价值和生态敏感性评价,识别出生态源地,利用最小累积阻力值确定了生态安全区并识别生态廊道,构建山南宽谷流域2020年生态安全格局。结果表明:(1)山南宽谷流域生态源地面积为1089.68 km^(2),主要分布于贡嘎县、扎囊县和乃东区内的草场和林区。(2)在山南宽谷流域内建立了高、较高、中等、较低、低水平生态安全区,分别占流域总面积的24.74%、51.24%、10.31%、5.43%、8.28%,不同生态安全区应采取不同的措施以保证生态环境的安全。(3)识别出总长4720.08 km的105条生态廊道,与生态源地、生源点和生态安全区共同构成山南宽谷流域生态安全格局。(4)结合土地利用现状建议山南宽谷流域南岸进行适度产业开发,北岸以生态保护为主,并提出构建“一地一场两区四园”的发展格局。

洞庭湖流域特大洪水灾害研究综述

受气候变化的影响,全球范围内极端天气时有发生,给人类社会和生态系统造成了灾难性后果。受此影响,长江上游与洞庭湖洪水遭遇的危险性正在增加,将在洞庭湖流域形成灾害性的特大洪水。研究基于过去的研究成果和现有的水文资料,梳理总结了洞庭湖流域洪水规律和防洪策略的研究进展,并重点对目前防洪减灾中存在的不足进行了分析说明。洞庭湖流域防洪工作中存在的问题主要包括:长江中游防洪规划与河道的实际安全泄量和蓄滞洪区规模存在差距;三峡水库运行以来,长期超汛限水位运行使得河道的行洪能力萎缩,清水冲涮造成河道崩岸问题突出;蓄滞洪区建设长期严重滞后,安全设施薄弱;水工程联合调度信息化、智能化水平不高,不能满足综合调度需求等。因此,洞庭湖流域防洪减灾形势依然严峻,防洪仍然是洞庭湖治理开发和保护的首要任务。针对所分析的问题,提出了以点、线、面为基础建立天地空三位一体的感知层,由感知层及时获取洪水预报所需的数据资源,通过云计算对数据进行智慧化处理,优化防洪资源,建立点、线、面工程措施与非工程措施相结合的全流域立体防洪策略,从而达到防灾减灾目的,进而为“四预”的实现奠定基础。研究成果对长江中下游及洞庭湖区防洪总体布局的科学制定具有重要的指导和借鉴意义。

2016年我国梅雨异常特征及成因分析

利用国家气候中心梅雨监测资料和NCEP再分析资料,对2016年我国梅雨异常特征及其大尺度环流成因进行了分析。结果表明:(1)2016年我国梅雨有明显的区域特征,其中江南区入梅偏早14天,与1995年并列成为1951年以来入梅最早的年份,出梅偏晚11天,梅雨期(量)偏长(多),但梅雨期日平均降水量偏少;长江区入梅和出梅均偏晚,梅雨期接近常年,但梅雨量偏多一倍以上,梅雨量和梅雨期日平均降水量分别为1951年以来历史同期第三和第二高值;江淮区入梅、出梅及梅雨期接近常年,但梅雨量偏多。(2)对流层高、中、低层环流系统冬夏季节性调整和转变显著提前的共同作用,导致了2016年江南区入梅显著偏早;东亚副热带西风急流、西太平洋副热带高压(副高)和东亚夏季风涌在7月中旬阶段性地南落导致了江南区和长江区出梅偏晚。(3)受到前冬超强厄尔尼诺衰减和春、夏季热带印度洋全区一致海温模态偏暖的影响,梅雨期副高异常偏强,副高西南侧转向的水汽输送异常偏强,并在长江区和江淮区与北方弱冷空气辐合,造成梅雨量异常偏多。

开边界海盆尺度环流模式模拟北太平洋CFCs分布

利用一个开边界北太平洋海盆尺度环流模式模拟了北太平洋CFCs的吸收和分布.模式计算了CFC_11海气界面通量及其在海洋中的输运和再分布,考察了开边界对模式模拟结果的影响以及开边界模式中不同沿等密度面扩散系数的影响.打开南边界可以很好地改善赤道以南海区的CFC_11模拟.增加沿等密度面扩散系数使得137°E和165°E断面模拟的高CFC_11水向南、向下输送的强度和影响范围都有明显增大,能很好地改善西北太平洋的模拟结果.西北太平洋是CFC_11的一个重要的汇区,此外在赤道东太平洋上升流区还存在一个小的汇区.

2016年汛期气候预测效果评述及主要先兆信号与应用

2016年汛期预测较好把握了"全国气候年景状况总体差,降水偏多,涝重于旱,洪涝灾害比1983年重,但比1998年轻"的总趋势,准确预测了长江流域降水异常偏多和严重的汛情,对2016年东部地区季节内雨季进程"华南前汛期开始早,南海夏季风5月第5候爆发,长江中下游入、出梅晚且雨量明显多,及华北雨季开始晚、雨量接近常年到略偏多"的预测与实况也一致。对台风强度强,活跃程度前弱后强的预测与实况基本吻合,对夏季全国大部气温正常到偏高,尤其是我国西北大部气温异常偏高及盛夏江南华南阶段性高温热浪的预测也接近实况。但对我国北方地区降水的预测存在较大偏差,未能正确预测华北降水异常偏多和7—8月东北地区明显少雨。2016年汛期预测中重点考虑了冬季超强El Nino事件及其衰减后热带印度洋海温接力作用对夏季风环流的影响,认为夏季尤其是夏季前期西太平洋副热带高压强度异常偏强,位置明显偏西,东亚副热带夏季风强度弱,这些都直接造成长江中下游地区降水明显偏多。

2015年夏季气候异常特征及其成因简析

2015年夏季,全国平均降水量297.6 mm,较常年同期偏少8.5%,空间分布呈"北少南多"的显著特征,长江中下游及江淮地区降水显著偏多,梅雨雨季持续时间长,雨量偏多。进一步研究表明,2015年5月以来热带印度洋海温一致偏暖模态正位相发展,激发出西升东降的局地异常纬向环流,有利于西太平洋副热带高压强度偏强,位置偏西。加强西伸的西太平洋副热带高压造成我国东南部地区西南低空急流频发,强度偏强。低空急流将来自南海的水汽向江淮等地输送,并激发不稳定能量释放,有利于对流活动的发展和降水的产生,导致梅雨雨季持续时间长。雨量偏多。

2016年夏季我国东部降水异常特征及成因简析

2016年夏季(6~8月),我国东部降水呈南、北两条多雨带,长江中下游和华北大部降水均较常年同期明显偏多。其中,6—7月的降水主要发生在长江流域,而8月发生显著转折,除了华南地区降水偏多外,我国东部大部地区降水都较常年同期明显偏少。6—7月长江流域的降水偏多主要是受到偏强、偏西的西太平洋副热带高压(以下简称副高)的影响,副高脊线位置总体接近常年,但南北摆动较大,阶段性偏南对应了长江流域降水明显偏多的时段。同时,菲律宾附近低层异常反气旋环流导致来自副高西侧的水汽通量异常辐合区主要位于长江中下游。热带印度洋全区一致暖海温在超强El Nino衰减年的持续发展是导致上述环流异常的重要外强迫因子。8月,副高发生断裂,西北太平洋对流层低层转为异常气旋性环流控制,水汽输送异常辐散区控制我国东部大部地区,长江流域持续高温少雨。8月的热带大气季节内振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)活动偏强,MJO东传至西太平洋并持续长达25 d,为历史少见。异常的MJO活动是导致8月热带和副热带大气发生转折的重要原因。

1976/1977年前后热带印度洋海表温度年际异常的变化

基于1948～2005年NCEP/NCAR（美国大气研究中心/环境预测中心）再分析资料,讨论了1976/1977年前后的年代际气候变化对热带印度洋海表温度（SST）年际变率特征的影响,结果表明：在气候变化前后,EN-SO都能导致热带印度洋SSTA（海表面温度异常）出现全海盆同号的变化,这种模态在冬季最强;气候变化前与变化后相比,该模态对该地区海温年际变率的方差贡献大22.1%,达到最强的时间早2个月。气候变化前,秋季热带印度洋SSTA的主导年际变率模态表现为全海盆同号,变化后则表现为“偶极子模态”（IODM）。导致上述SSTA特征变化的重要原因,是气候变化前后印度洋风场对ENSO的响应不同。在气候变化前,与ENSO相关联的热带印度洋东风异常首先在夏季出现,而变化后则首先在春季出现,并且有一反气旋性环流异常维持在热带东南印度洋。

2020年夏季我国气候异常特征及成因分析

2020年夏季我国天气气候极为异常,全国平均降水量为373.0 mm,较常年同期偏多14.7%,为1961年以来次多;季节内阶段性特征显著,6—7月多雨带主要位于江南大部—江淮地区,8月则主要在东北、华北及西南地区,致使2020年夏季雨型分布异常,不是传统认识上的四类雨型分布。通过对同期大气环流和热带海温等异常特征分析发现,6—7月,欧亚中高纬环流表现为“两脊一槽”型,东亚副热带夏季风异常偏弱,西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)较常年同期显著偏强、偏西,第一次季节性北跳偏早,第二次北跳明显偏晚,且表现出明显的准双周振荡特征;使得来自西北太平洋的转向水汽输送偏强,并与中高纬不断南下的冷空气活动相配合,水汽通量异常辐合区主要位于长江中下游地区,导致江淮梅雨异常偏多。热带印度洋持续偏暖对维持6—7月西太副高偏强偏西及东亚夏季风异常偏弱起到了重要作用。8月,欧亚中高纬环流调整为“两槽一脊”型,蒙古低压活跃;西太副高也由前期偏纬向型的带状分布转为“块状”分布,脊线位置偏北;沿西太副高外围的异常西南风水汽输送延伸至华北—东北南部,形成自西南到东北的异常多雨带,与6—7月江淮流域降水异常偏多的空间分布有明显不同。异常的热带大气季节内振荡活动是导致8月中低纬大气环流发生调整的重要原因。