基于I-D阈值的滑坡气象预警双指标模型

确定降雨阈值对于管控降雨型滑坡灾害风险具有重要意义。以浙江衢州市98处降雨型滑坡为例进行降雨阈值研究。在统计分析1970—2019年梅汛期间诱发滑坡降雨特征的基础上,首先对比分析I-D、E-D和E-I曲线建立的降雨阈值模型,然后基于I-D阈值建立以当日降雨量R0和5 d有效降雨量R5为预警指标的滑坡气象预警双指标模型,最后采用历史降雨和滑坡数据检验模型的合理性和可靠性。结果表明:(1)I-D模型对于降雨型滑坡的预测能力优于E-D和E-I模型;(2)按双指标模型反演衢州市历史50 a滑坡气象预警情况,红色、橙色和黄色预警的年均预警次数为1.5,3.2,9.3次,具有较高的合理性;20处验证滑坡点被双指标模型准确预警,其中15处为红色和橙色预警,此外模型成功预警了2014年全部8处降雨型滑坡;(3)用于检验模型预测能力的7处滞后性滑坡全部成功预警,其中3处橙色预警、3处黄色预警和1处蓝色预警。本研究提出的预警模型有助于衢州市滑坡气象预警发布,为政府部门开展风险评价和管理提供新思路与方法。

体现大尺度特征的区域持续性强降水过程定义指标

利用1961—2017年共57年中国地面观测站日降水资料,采用滑动平均、百分位和点面相关分析等方法,根据延伸期预报特点以及监测预报和研究需求,着眼于体现强降水过程的区域性、持续性和致灾性,并兼顾区域气候特征和普适性,建立区域持续性强降水过程定义指标。根据该指标查找判断我国东部四个关键区域(华南、长江、黄淮、华北)的历史降水过程,1961—2017年期间共有557次区域持续性强降水过程,平均每年约10次,其中华南、长江、黄淮、华北分别有267、155、78、49次,平均每年各有4.7次、2.7次、1.4次和0.9次,呈由南向北递减的分布。统计评估结果表明,该指标能客观地判断出持续影响同一区域的相对稳定类型的大尺度持续性强降水过程,适用于延伸期业务服务和研究。

基于ECMWF产品福建省前汛期短时强降水预报方法

利用2014—2016年福建省1605个自动气象站逐时降水资料和ECMWF全球模式细网格预报产品,分析福建省前汛期短时强降水发生背景下模式预报物理量的分布特征,并基于阈值判定的方法建立短时强降水预报模型。结果表明:福建省内陆县市前汛期短时强降水发生频次较高,沿海县市发生频次低,且日变化特征表现出双峰结构。箱型图差异指数(I_(bd))在评估相关变量对于区分短时强降水发生与否的敏感程度有较好的作用,比湿、整层可降水量等水汽变量I_(bd)最为显著,K指数、对流有效位能等变量的I_(bd)仅次于水汽变量,说明模式预报变量对于预测短时强降水有较好的表征作用。针对短时强降水事件的物理量集合,采用剔除异常值后的最小值作为判定阈值,通过训练集分析结果客观订正对流有效位能和3 h降水量两个高I_(bd)变量的阈值,建立潜势预报模型。对于福建省西部的关键区,检验集白天时段12 h时间分辨率预报TS评分可达0.5,夜间时段约为0.3。对于福建省进行分区建模预报,检验集预报结果显示白天时段比夜间准确率高、内陆县市比沿海县市准确率高。

基于成灾信息的山洪灾害临界雨量综合检验复核方法

山丘区小流域山洪灾害临界雨量计算时受到众多因素影响,有必要结合近期实际成灾暴雨洪水信息对临界雨量理论值进行检验复核。临界雨量检验复核通常针对某一防灾对象,而同一防灾对象通常有多个预警时段,为了判别防灾对象整体临界雨量的可靠度,利用近期成灾暴雨洪水信息计算各预警时段合理性判别因子,采用层次分析法(AHP)确定各预警时段合理性权重,计算合理性综合检验指标,检验防灾对象整体临界雨量的合理性。实例计算表明,合理性综合检验指标能有效判别防灾对象整体临界雨量的可靠度,完善了临界雨量合理性检验复核理论体系,且为小流域临界雨量检验复核提供了新的思路。

区域降雨诱发滑坡阈值特征分析

本文运用全国加密气象站降雨观测数据对数千起滑坡灾害的致灾降雨因子展开了系统性分析,通过改进致灾降雨场次划分方法,确定本场致灾降雨过程。在静态临界阈值模型算法基础上,考虑前期降雨对滑坡发生的重要影响,以百分位法对前期降雨条件进行区分,将前期有效雨量作为阈值模型的前端输入标准,建立动态的降雨致灾临界阈值模型,并利用评价指标对阈值模型过程进行了验证回算。研究结果表明:(1)致灾降雨因子的量级分布较为集中,在致灾过程中存在明显的优势区间,近90%的致灾本场降雨历时和强度分别在48h以下和10 mm·h^(-1)以下,近80%的致灾本场降雨的前15日有效雨量在100 mm以下。(2)前期降雨对本场降雨的影响主要体现在历时上,极端的前期降雨条件下,本场降雨的强度和历时都明显减小,本场降雨过程在致灾过程中不占主导地位。(3)短时降雨过程的致灾平均雨强分布较为离散,降雨过程持续时间越长,平均雨强的离散程度越小。(4)平均雨强-降雨历时-前期有效雨量阈值模型对诱发滑坡的降雨过程有一定的识别能力,准确率和召回率分别达到0.6以上和0.8以上。

基于水文-气象阈值的区域降雨型滑坡预测研究

目前区域降雨型滑坡预测主要依赖降雨阈值开展,然而从降雨诱发滑坡机理可知,除降雨入渗导致的土壤含水量变化外,降雨入渗前的土壤含水量也是影响边坡失稳的重要因素,无法考虑降雨入渗前的土壤湿度情况,被认为是降雨阈值在滑坡预测中表现差的主要原因。针对这一问题,本文以四川省都江堰地区作为试验区域,提出考虑前期土壤湿度的区域降雨型滑坡预测思路,通过统计分析历史滑坡数据,构建了基于前期土壤湿度和近期降雨情况的水文-气象阈值模型,其中前期土壤湿度情况由改进的前期有效降雨指数刻画,近期降雨情况由最近的累积降雨量表示。试验结果表明:在试验区域的降雨型滑坡预测中,水文-气象阈值模型表现出较好的命中率和较低的误报率。本文构建的水文-气象阈值模型,可同时考虑前期土壤湿度和近期降雨对滑坡发生的影响,模型所需数据少、所用方法简单易操作且预测性能较优,适合在区域降雨型滑坡预测中推广应用。

基于降雨资料的雨量预警指标阈值求解模型

为保证雨量预警指标阈值在有效周期范围内发挥预警作用,通过分析现有雨量预警指标阈值的确定方法,提出了基于区域临界雨量法-降雨灾害同频率法-R/S分析法的雨量预警指标阈值求解模型。将该模型应用于江苏省泰兴市降雨时间序列的分析,对最大日降水量时间序列进行阈值确定、趋势分析,并用指标阈值进行预警验证。结果表明,该模型的雨量预警指标阈值确定结果相较单一模型更为准确,且具有一定的时效性,可为农村基层防汛预报预警提供参考。

蓄涝水面率选择对城市内涝治理效果的影响及分区研究

为了量化城市蓄涝水面率的适宜程度,着手城市蓄涝水面率选择对城市内涝治理效果的影响评价,针对当前"蓄涝水面率"缺乏清晰的概念和统一的核算与评价方法等问题,从"蓄""滞"概念辨析入手,提出城市蓄涝水面率的核定方法。引入超短历时受淹指标、排涝流量效率指标和蓄涝水深弹性指标等,将蓄涝水面率划分为"紧张区、适宜区、宽松区",并明确了分区阈值的确定方法。案例分析结果显示:蓄涝水面率分区方法能够综合考虑区域暴雨特征、允许调蓄水深、允许最大排涝时长等各种因素,从而得出较为合理的"适宜区"范围,并且能够评估不同因素变化带来的影响。沙井电排区的蓄涝水面率适宜区为[4,7],与规范建议值(8%~12%)相差较大。在其它条件不变的情况下,当允许最大排涝时长从72 h降到48 h,"适宜区"上边界亦由7%降到6%。同样,当允许调蓄水深从1.5 m降低到1 m,适宜区调整为[6,11],与规范建议值接近。结果表明:基于"等效蓄涝面积"的核算方法能够更加客观地量化城市"蓄涝水面率";城市蓄涝水面率分区方法能够简明、合理地评价区域蓄涝能力。基于该方法,每个城市都可以确定符合本地条件的蓄涝水面率分区阈值,从而判定自己所在的分区,并有针对性地选择适宜的蓄涝参数。研究成果可为城市内涝防治系统的规划、设计与改造提供技术支持。

防汛泵站放江污染削减对策探索

文中对上海市城区防汛泵站放江污染的关键问题和治理对策进行研究,总结综述管网源头分流、管泥清捞与垃圾拦截、完善截污和试泵设施、运行思路转变升级、畅通截流出路和海绵城市建设6项对策,梳理了9个定量指标用于评价泵站放江改善效果。分析上海市XJ河沿线分流制地区防汛泵站运行案例,通过泵站改造和优化调度方案,充分利用城市下垫面和管网存蓄水能力,放江量削减效果显著。并对不同时段、不同降雨条件下防汛泵站水位差异化控制方式进行分析阐述。