网络共享文档的雨洪灾害“求救”事件时空分析

城市雨洪灾害频发、急需快速掌握灾害过程中“求救”事件类型、位置,并开展制图。提出了基于“网络共享文档”的文本挖掘方法。为分析不同“求救”事件在时空上分布特征,提出了核密度估计、最近邻分析等方法。以河南雨洪灾害过程中传播较为广泛的网络共享文档为例,验证了方案的可行性。结果表明:城市雨洪灾害过程中不同类型的“求救”事件在的扩散规律有较大差异;大多数求救事件在时间和空间尺度上都呈现为聚集的模式;基于网络共享文档的灾害分析和应急制图,能够在时效性、时间粒度等方面弥补传统雨洪灾害监测手段的不足。

基于GIS和SWMM的西安市北郊片区排涝模拟与排水系统优化

为解决西安市北郊河道超载风险问题,通过SWMM和GIS技术构建管网-泵站-河道耦合模型,在不同设计降雨重现期(1、2、5、10、20、50年)下对该区域排水系统进行模拟,进而分析下游河道水位变化规律并提出雨水分流调配与调整泵站调度的协同优化措施。结果显示:在5、10、20和50年降雨重现期下,随着降雨峰值的到达,整个系统88%的排口都存在顶托现象,最长持续时间160min。在重现期为1、2、5和10年降雨条件下,协同优化的措施使得河道峰值流量分别下降了17.6%、4.9%、3.7%和2.6%,河道水位平均下降了35cm,排水系统的超载节点分别减少了16.7%、31.4%、34.2%和27.5%,超载管段的数量分别减少了25.0%、28.6%、30.8%和25.3%。

田-沟-塘系统纳洪减污效应研究进展

针对南方地区水资源时空分布不均、水旱灾害频发且极端气候加剧、农业用水效率不高且面源污染严重等水安全问题,探讨稻田、排水沟、塘堰组成的灌溉排水系统(简称田-沟-塘系统)的调蓄纳洪、协同减污效应,以期为灌区雨洪调蓄和节水减排提供理论参考。从灌区雨洪调蓄实际出发,对当前田-沟-塘系统的国内外研究工作和发展进行总结,对田-沟-塘系统承纳洪水、输水蓄水、优化调水、协同防控氮磷流失等基础理论和关键技术等问题进行阐述,提出了田-沟-塘系统的“虚拟水库”模式及其纳洪效应的模型模拟方法。目前关于田-沟-塘系统调水控水的研究还普遍停留在净化水质单方面效用上,水量调蓄方面则多以研究稻田、排水沟、塘堰单个体的水平衡过程为主,缺少田-沟-塘系统联合调度的系统研究,如何提高灌区粮食生产过程中雨洪调蓄利用仍缺乏系统思维和技术手段。未来的研究要进一步拓展和丰富田-沟-塘系统雨水调蓄利用和协同减污功能,揭示稻田作为“隐形蓄水池”的蓄水潜力以及田-沟-塘系统的调洪削峰减污能力。

海温异常对长江流域夏季典型旱涝的影响研究

为研究长江流域夏季旱涝特征及其与海温异常之间的关联性,基于中国326个气象站降水量、NCEP/NCAR再分析资料等,采用合成分析、EOF分解等方法,分析了长江流域夏季典型旱涝年的降水分布、同期大气环流及前期海温特征,并以2018年为例,初步揭示了2018年前期海温异常对大气环流的可能影响。结果表明:①长江流域夏季典型旱年,仅嘉陵江和岷沱江会表现出局部偏涝,全国为典型的Ⅰ类雨型,多雨区位于黄河流域及以北地区。前期冬季赤道太平洋表现出类拉尼娜的东冷西暖分布,同时黑潮区海温偏低,西风漂流区海温偏暖。受多海域协同作用,同期欧亚环流场上自西北向东南呈现出“+-+”三极型分布,东亚地区为自北向南“-+-”的EAP负位相。长江流域典型涝年,全国多为典型的Ⅱ类和Ⅲ类雨型,环流及海温呈现出相反特征。②2018年为典型的长江中下游偏旱年,仅在岷沱江降水偏多近3成,为历史第4多,与长江流域夏季降水的主模态正位相类似,解释方差达24%。③2018年前冬出现弱拉尼娜、春末夏初西风漂流区异常偏暖、NAT异常正位相,三者共同作用,使得东亚副热带西风急流偏北,东亚沿岸出现EAP负位相,大陆热低压明显偏强,东亚夏季风为1961年以来最强,同时副高脊线最北,造成夏季降水主雨带北推至华北、西北地区,岷沱江、嘉陵江异常多,而长江中下游异常少,为典型的Ⅰ类雨型。研究成果可为长江流域旱涝预测、水资源调度提供参考。

毛溪沟水库暴雨洪水特性及设计洪水计算分析

针对贵州省松桃县乌罗镇山区雨源型河流水文特性,在充分考虑毛溪沟水库坝址以上流域特征及流域内无水文气象测站现状,以邻近乌罗镇雨量站和松桃气象站实测连续降水序列数据为依据,采用“雨洪法”对流域暴雨洪水特性进行论证分析,并推求获得坝址及施工分期设计洪水。所得设计洪水与地区暴雨洪水的分布规律基本一致,与历史调查洪水相近,成果合理。

海河“23·7”流域性特大洪水下水利工程保险制度建设的思考——以北京市为例

海河“23·7”流域性特大洪水造成北京市水利工程严重水毁和经济损失。面向灾害风险控制的切实需求,建立健全水利工程保险制度具有必要性与紧迫性。梳理分析了水利工程保险相关国家法律法规及政策文件,在总结水利工程保险典型案例与相关经验基础上,针对北京市水利工程保险制度实施难点,从保险类型、参与机制、补偿机制、试点建设等方面提出北京市水利工程保险制度建设的建议。

基于测雨雷达与地面雨量站的山洪模拟及灾害预警时效分析

传统暴雨山洪预警主要依靠地面雨量站降雨数据,易出现虚警漏警或难以满足预警时效的情况。流域面雨量实时监测和前移山洪预警响应时间是满足山洪灾害防御目标的重要技术手段,测雨雷达技术的应用也为山洪灾害防治提供了新的预警思路。以湖北柳林镇2021年8月12日暴雨山洪事件为例,采用模块化分布式水文模型(MDHM)模拟山洪过程并进行预警分析,对比基于测雨雷达、地面雨量站降雨输入条件下的灾害预警时效,评估两种降雨数据源下山洪预警的有效性和可靠性,结果表明测雨雷达预报降雨结合水位陡涨率预警法能显著提高预警效果,可为暴雨山洪防灾减灾提供技术支撑。

基于韧性城市理念下的蓄滞洪区景观设计策略

全球气候变化导致洪涝等自然灾害,使城市面临诸多挑战,为解决城市的水文灾害等问题,改变传统蓄滞洪区防洪建设思路,将韧性城市理念引入蓄滞洪区景观设计,是蓄滞洪区景观建设在城市防洪方面的一种创新性探索。以韧性城市蓄滞洪区为研究对象,简单介绍了韧性城市概念与理念和蓄滞洪区概念与现有问题,并将韧性城市理念与蓄滞洪区景观设计结合进行关联分析,提炼出基于韧性城市理念下的蓄滞洪区景观设计原则与景观生态韧性设计策略和景观雨洪韧性设计策略,促进城市蓄滞洪区景观生态和雨洪的韧性建设,以期为今后的蓄滞洪区建设在提升生态韧性和雨洪韧性方向上提供新的思路和设计策略。

基于水位流量分析的册亨县者楼河流域防洪策略研究

为了对册亨县者楼河流域洪水进行有效防治,研究利用水文比拟法及雨洪法,对者楼河流域进行现状分析,并提出科学有效的防洪策略。对研究提出的者楼河防洪策略进行有效性验证发现,防洪策略实施2个月后,者楼河流域的平均淹没深度由原来的1m下降至0.1m,且其治理后的最大淹没深度不超过0.4m。综上结果表明,研究提出的者楼河防洪策略可有效减少洪水对当地土地和建筑物的淹没程度,降低洪水对人民生命和财产的威胁,提高当地居民的安全性。

基于城市山地公园功能性空间的雨洪工程系统研究

城市山地公园受地形制约与建设扰动,往往集中分布大型不透水广场,产生大量暴雨径流。同时,山地坡度造成公园内汇流迅速,雨水滞蓄能力受限。作为城市开发建设抢占城市雨洪安全空间的典型案例,研究区山地公园充分利用景观水系、雨水湖以及道路雨水系统,构建三级雨洪系统,保证片区防洪安全及公园各功能分区的顺利实施;并将景观雨水湖改造为生态并联调蓄池,达到调蓄削峰的作用,保证公园建设满足内涝防治要求。雨洪工程系统方案的研究是基于城市山地公园特殊功能空间的一次精细化尝试,是雨洪系统与城市公园建设的有机结合,可为类似区域开发建设过程的内涝防治提供经验借鉴。

缺资料山区中小河流成灾临界雨量计算分析

山区中小流域在暴雨条件下易形成山洪灾害,其历时短、强度大、暴涨暴落,加之中小河流建站时间短,雨量站点布设密度不够,预警难度大。为提高预警精度,采用雨洪同频频率反推法对缺资料山区中小河流不同时段成灾临界雨量进行计算。雨洪同频频率反推法结合了实际防护对象受灾情况,仅采用雨量信息计算预警雨量临界值,方法简单易行,实用性较强,能及时、准确对中小河流洪水预警。经实际洪水验证,雨洪同频频率反推法计算的各时段成灾临界雨量均在允许误差范围内。因此,雨洪同频频率反推法可作为缺资料地区洪水预警参考指标计算方法之一。

城镇化背景下小型陂塘的时空演变、保护与转型——以湖南衡阳雁峰区为例

古代陂塘系统发展出多种类型,在不同的尺度下均发挥了巨大的生态效益,尤其是场地尺度下小型陂塘,具有极强的灵活性与及时性,可以快速应对小尺度的旱涝问题。然而当今快速城镇化的现象使得小型陂塘大幅度消亡,区域生态功能降低,城市应对洪涝和干旱的弹性显著减弱。雁峰区作为衡阳城市建设的重心,该趋势尤为明显。我们根据雁峰区城镇化的进程选取了1986年、2001年、2014年、2022年四个时间切片,通过ENVI与GIS对区域内小型陂塘及周边用地类型的变化进行了研究,分析陂塘变化的趋势及消亡的原因,并根据城镇化侵袭过程中陂塘呈现的空间类型提出保护与再开发策略,并探讨其与现代雨洪系统结合的可能性。

甘南州夏河县“20230907”暴雨洪水调查分析

为提高洪水防御水平,针对夏河县观音沟流域2023年9月7日(“20230907”)暴雨洪水展开了调查,分析了该场暴雨洪水的特性,确定洪水的洪峰流量、洪水总量及洪水重现期。利用曼宁公式、铁一院公式、推理公式等方法分析了该次洪水的特征值。结果表明:该场洪水是由观音沟流域上游局部暴雨导致,由于流域面积小、坡降大,从而形成产汇流历时短、流速快、峰量大的洪峰。该次洪水的洪峰流量为370 m^(3)/s,洪水重现期超100 a。

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。

对雨洪资源利用的再认识

雨水和洪水是宝贵的自然资源,雨洪资源利用是具有悠久历史的重要水资源开发利用方式。近年来雨洪资源利用的实用性技术获得了蓬勃发展,但对其基本概念尚存在明显的认识误区,相关概念和术语的不规范使用给研究和实践带来了混乱。鉴于此,从有关历史和现实情况出发,根据水文学基本理论,对雨洪资源利用进行了再认识,明确了雨水、洪水的自然资源和水资源属性,阐明了雨水资源利用和洪水资源利用的基本内涵和定义,辨析了雨水资源利用和洪水资源利用之间的关系,并澄清了“雨水资源化”“洪水资源化”等术语的规范性。对雨洪资源的思考和认识有助于夯实雨洪资源安全高效利用的理论基础,为科学开展雨洪资源利用评价、规划和技术创新及应用创造了条件。

2021年黄河中游秋汛及天气形势分析

2021年8月下旬至10月上旬,黄河中游阴雨持续超过40d,并发生7次强降水过程,其中泾渭河、北洛河、汾河、三门峡至花园口区间累计降雨量较常年同期偏多2~5倍,均列有实测资料以来同期第一位。受降雨影响,黄河发生1949年以来最严重的秋汛洪水,其中黄河中下游9d内连续出现3场编号洪水,潼关站发生1979年以来最大洪水,渭河、伊洛河、沁河发生9月同期最大洪水,汾河、北洛河发生10月同期最大洪水。利用水文站报汛数据及NCEP/NCAR再分析资料,统计2021年黄河流域秋汛期主要降水特征和洪水过程,分析产生秋汛洪水的降水天气形势。结果表明,本年度秋汛期,亚洲大陆中高纬以西低东高的环流型为主,巴尔喀什湖至贝加尔湖低槽偏深,东亚地区高压脊偏强,同时西北太平洋副热带高压偏北偏强,南亚低值区宽广,稳定的天气形势致使冷暖空气在黄河中游频繁交汇;水汽输送主要依靠西北太平洋副热带高压和孟加拉湾低值系统共同作用,黄河中游表现为异常强盛的水汽通量辐合。

极端降水引起的大面积夏玉米减产方法研究——以2021年河南“7·20”强降水事件为例

【目的】建立洪涝条件下夏玉米减产的快速评估方法,评估2021年河南省“7·20”强降水事件对夏玉米产量的影响。【方法】根据2021年6月18日—7月29日河南省逐日的归一化植被指数(NDVI)遥感影像数据和DEM数据,利用像元统计法确定“7·20”强降水事件中河南省夏玉米连续被淹区域,依据夏玉米受淹时长与减产关系以及追肥对受淹夏玉米产量的补偿关系评估“7·20”强降水事件对河南省夏玉米产量造成的影响。【结果】河南省“7·20”强降水事件造成的涝灾区域主要分布在安阳、新乡和郑州,该次强降水事件造成夏玉米受淹面积共计261万hm^(2);中等程度受淹面积(淹水3 d)为57万hm^(2),严重受淹面积(淹水5 d)为13万hm^(2),绝收面积(淹水≥7 d)为20万hm^(2)。【结论】河南省“7·20”强降水事件造成的夏玉米产量损失为393万~491万t,占全省夏玉米总产量的17%~22%(以2019年夏玉米产量为基准),与调研数据基本一致。因此,本研究提出的极端降水事件下夏玉米受淹面积快速获取方法和减产估算模式可为变化环境下的粮食估产和国家粮食安全研究提供技术支撑。

基于Sentinel-1A的安徽省2020年梅雨期洪水淹没监测

2020年超长梅雨期内的持续强降雨,导致安徽省发生全域性洪涝灾害,为了快速、准确地提取洪涝淹没范围,为防汛救灾提供科学支撑,选取安徽境内巢湖流域和淮河流域的灾前和灾中Sentinel-1A数据,首先,在快速预处理基础上,采用双极化水体指数(Sentinel-1A dual-polarized water index,SDWI)法,并结合地形因子对平原和山区分别提取水体信息,建立一套洪水淹没区监测流程;然后通过该流程利用灾前、灾中两期合成孔径雷达数据提取2020年7月27日巢湖流域、淮河流域行蓄洪区洪水淹没范围。结果显示:SDWI比直接用后向散射系数提取水体具有优势;7月27日巢湖流域洪水淹没区面积为524.8 km^(2),其中受洪灾较重的是白石天河子流域,西河子流域次之;淮河流域安徽境内行蓄洪区,沿淮的4个地市淹没面积从大到小依次为淮南市、阜阳市、六安市、蚌埠市。研究表明,基于Sentinel-1A数据,采用SDWI和地形因子建立的洪水淹没区监测流程对平原和山区都具有较好的准确性、适用性,且具有较高的时效性,便于及时开展洪水灾害监测。

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。

气候变化与人类活动影响背景下格尔木河流域雨水洪水资源化潜力分析

水资源短缺是柴达木盆地盐湖化工产业大规模生产的制约因素之一,在未来,流域雨洪资源化利用是解决盐湖化工产业水资源短缺的必要手段。通过分析了格尔木河流域典型年份生态环境、农牧业、城镇生活、盐湖化工四大产业基本需水量,结合流域未来不同气候情景模式(RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5)下的径流量预测结果,探讨了气候情景模式下流域雨洪资源量、雨洪资源可利用量及雨洪资源化潜力分析。结果表明,1)在未来40 a(2022—2060年)不同气候情景模式背景下,格尔木河流域雨洪资源量均值分别为10.21×10^(8)、10.56×10^(8)、11.07×10^(8)m^(3)/a,较1991—2018年多年平均径流量的增幅分别为34.87%、39.50%、49.27%。2)现状年流域雨洪资源的可利用量十分有限,但在未来三种不同气候模式下,流域雨洪资源可利用量均值分别为1.98×10^(8)、2.32×10^(8)、2.84×10^(8)m^(3)/a,分别占雨洪资源量的19.4%、22.0%、25.7%,呈显著增长趋势。3)未来在部分丰水年份(2023—2026年、2032—2035年、2041年、2051年、2053年、2056年、2058年),流域雨洪资源量完全能够保障流域生态、农牧业、城镇生活、盐湖工业、补水溶矿的需水要求,雨洪资源化潜力十分巨大,但在其他年份则需采取引水或节水措施。该成果为流域雨洪资源的利用以及水资源的优化配置提供科学依据。