城市内涝预警系统研究——以开封市“7·20”特大暴雨应用效果为例

基于城市基础信息资料精细化程度和模型模拟不精准影响风险预报效果的问题，提出将多元时间序列ARIMAX模型应用于积水监测站的内涝预报，以便更精准地预测积水深度及变化过程；用多普勒雷达降水临近预报和数值模式降水预报产品，驱动积涝预报模型，建立城市内涝风险预警系统.结果表明，该系统在河南开封“7·20”特大暴雨临近时段（0～2 h）内涝风险预报效果较好，短时段（3～12 h）仍有较高的参考价值，能够为城市防汛和应急提供较好的技术支撑.     

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。     

山西中部的一次区域性暴雨天气分析

针对2009年8月20—21日发生在山西省中部的一次区域性暴雨天气,运用地面和高空常规观测资料,结合卫星云图以及micaps提供的数值预报产品,对造成此次暴雨天气的环流形势、影响系统、物理量场演变以及卫星云图特征进行了综合分析,为此类天气过程的预报提供了一些参考。     

不同类型暴雨过程的ECMWF模式降水偏差及订正方法

为提高暴雨预报准确率,减少暴雨灾害损失,利用常规及非常规观测资料、ECMWF模式预报资料及NCEP逐6 h再分析资料,对2021年5月15日及2021年7月1日发生在怀化的两次不同类型暴雨天气过程的ECMWF模式降水偏差及订正方法进行分析研究,给出了预报这两类暴雨着眼点和订正预报的思路。结果表明：5月15日过程是一次暖平流强迫类降水过程,对流性降水特征明显,暴雨区与地面辐合线配合较好,ECMWF模式对影响系统预报略偏北、对对流性降水预报偏弱、对地形引起的降水增幅的预报能力有限,使得降水预报偏差较大,在对流性降水预报的基础上进行相应订正将取得较好的预报效果;而7月1日过程是一次系统性的低涡切变类暴雨天气过程,强降水出现在850 hPa切变线南侧,暴雨主要处于850 hPa急流轴出口左侧,ECMWF模式对影响系统预报偏北、维持时间预报偏短、切变强度预报偏弱、对对流性降水预报偏大,使得降水预报偏差较大,在大尺度降水预报的基础上进行相应订正将取得较好的预报效果。     

城市暴雨内涝数学模型的研究与应用

该文以通过排水管网水流运动模式为主要模拟对象，研制了城市暴雨内涝积水的数学模型。进行污水模拟和实现模型进行了初步的探讨。同时模拟城市暴雨内涝水力工况系统，并根据其应用情况进行相应地误差分析和修正。     

海南岛春季一次特大暴雨过程的成因及其预报偏差

2022年4月30日夜间至2022年5月1日白天，海南岛东半部地区出现了历史同期罕见的局地200 mm以上的特大暴雨，其中，琼海和万宁有6个自动站的日降雨量达到300 mm以上，超过历史同期极值，主客观预报均比实况偏弱50～100 mm.本文利用地面观测资料、卫星、雷达、ERA5再分析资料（0.25°×0.25°）对此次暴雨的环流背景、中尺度对流系统触发和发展机制进行了详细分析.结果表明，此次暴雨过程分为两个阶段，分别发生在冷空气影响前后，30日夜间海南岛东部地区大气可降水量和水汽通量呈现明显的异常特征，东北风向海南岛东岸喇叭口地形灌进时，辐合上升加强，同时，海岸线附近，由于海陆摩擦的差别，形成中尺度切变线，切变线上的中尺度对流系统自南向北移动，造成东部沿海地区强降水的发生. 1日白天降水的主要原因是冷暖气流在海南岛东北部地区交汇，海南岛北部有东北—西南走向切变，东北急流带来南海北部的大量水汽输送，低层有强烈的垂直上升运动.数值模式对有无暴雨具有较好的可预报性，ECMWF模式预报的强降水中心量级偏小与其对低层风场和水汽通量预报偏差有关.     

“5.20”暴雨天气过程分析

利用常规气象资料,T213数值预报产品、FY2D卫星云图等从影响系统、物理量场诊断等方面对2009年5月20日发生在江西赣中、赣东北的区域性暴雨、局部大暴雨天气过程进行分析,结果显示这次暴雨过程是在高空低槽、中低层切变线、地面静止锋等天气尺度系统共同影响下产生的,暴雨区与垂直速度及涡度所表现的强烈上升区对应,并伴有高能高湿条件;地面弱冷空气入侵,导致行星边界层能量锋区加强;由于高空槽前强的正涡度平流和斜压性,高空槽云系发展成典型的斜压叶状云型,对应地面锋生和江淮气旋生成,降水加强。     

德化县历年暴雨特征分析

统计德化县历年地面气象记录月报表文件中逐日降雨资料,分析该县暴雨的时间分布、强度特征以及暴雨发生的主要天气系统。结果表明,德化暴雨的发生具有明显的季节性特点,雨季和台风季是暴雨的多发期,暴雨发生次数占全年的85.2%;暴雨日数存在明显的年代变化,20世纪90年代暴雨日数最多,无论是暴雨的次数、强度都明显增加,尤其是大暴雨日数明显增多,进入21世纪后,年暴雨日数时多时少,干旱和洪涝交替呈现,极端气候事件明显。不同等级的暴雨出现的频率差异大,暴雨占84.3%,大暴雨占15.4%,特大暴雨占0.3%。上述结果有助于提高德化暴雨预报的针对性,为防汛预警提供气候背景和参考。     

2016年福建一次春季暴雨过程成因分析

利用常规地面气象观测资料、雷达资料以及高空探测资料,对2016年5月19日至5月21日华南前汛期闽北地区暴雨过程成因进行分析并对欧洲中期天气预报中心ECMWF数值模式进行预报检验.结果表明:此次暴雨过程发生于高原槽东移,西南涡生成并东移,低层切变辐合,地面低压倒槽的大气环流背景下.西南急流为暴雨提供充足的水汽,在边界层中尺度辐合触发下不断地有对流云团的发展、东移进入闽北地区,具有一定的“列车效应”.欧洲中期天气预报中心ECMWF数值模式能够较好地模拟出暴雨发生期的风场和高度场特征,为暴雨的预报提供较好的指导作用.     

山西中部一次暴雨的中尺度分析及降水估计

利用卫星云图资料、云顶亮温TBB等卫星观测资料对2009年8月25日发生在山西中部的一次器雨天气进行了分析。结果表明,暴雨是在有利的大尺度天气形势背景下,由中小尺度系统直接造成的,地面降水强度随着云顶亮温的不断降低,不仅降水强度明显增大,而且出现夫雨和暴雨等强降水的机会也逐渐增多。利硝卫星资料作雨量估计．是做好暴雨短时、临近预报的基础。     

基于SWMM的城市雨水管网排水能力分析

城市雨水管网实际排水能力对城市排涝和防洪起着重要作用.为了分析管网实际排水能力,采用暴雨管理模型（SWMM）对研究区域在设计暴雨重现期P=0.25 a0、.5 a1、a2、a、5 a1、0 a情形下的排水能力进行分析.在6种设计暴雨情形下,得出了满流时间较长和变化较大的管道,为实际的城市雨水管网改造提供依据.     

基于GIS的城市雨洪预报模型

针对目前我国城市化地区传统水文分析计算方法存在的不足和由于城市建设日新月异导致城市下垫面的水文特性情况变化比较频繁的特点，本文利用满宁公式和水量平衡方程建立雨洪预报模型的基本方程组，并结合GIS解决城市雨洪预报模型参数的实时确定问题，使模型具有实时预报能力。作为例子，本文结合蚌埠市的雨洪资料进行校验，获得了较高的预报精度。     

暴雨内涝灾害模拟研究

 城市暴雨内涝灾害的频发,已经给城市居民生命、财产安全等造成了严重威胁。对城市暴雨内涝灾害危险性模拟,可为城市暴雨内涝灾害危险性预报预警提供依据。以长春市南关区为研究区,以城市暴雨内涝灾害为研究对象,从多情景视角出发,提出了城市暴雨内涝灾害危险性多情景模拟框架,并以一、二维非恒定流为控制方程,以不规则网格为骨架综合构建了城市暴雨内涝灾害危险性数值模拟模型,实现研究区暴雨内涝灾害危险性多情景模拟。研究结果可为城市内涝应急管理部门在内涝灾害预报预警上提供参考依据。     

2013年初夏河南一次区域性暴雨天气过程的分析

利用常规资料和NCEP再分析资料,对2013年5月25—26日河南省区域性暴雨过程的环流形势、水汽条件和垂直螺旋度进行了分析,结果发现:西南涡沿切变线移出是暴雨形成的诱因,中低层低涡与涡前持续的低空急流为暴雨的产生提供有利的大尺度天气背景条件.700 hPa水汽通量变化对强降水落区有一定的指示作用,暴雨区一般位于水汽通量大值中心附近和前端等值线梯度密集带内;水汽通量辐合增强增厚降水增强.强降水多位于垂直螺旋度正大值中心附近和长轴两侧.     

基于SWMM的城区雨洪模型模拟研究——以山西省孝义市城北区为例

为研究城市区域的雨洪规律以及城区下垫面透水面积的增加对于雨洪过程的影响,指导城市区域的防洪排涝工作,以山西省孝义市城北区为例,SWMM为工具,经过子汇水区的划分、管网概化、参数选择等过程建立了研究区的雨洪模拟模型,并利用该模型模拟了重现期为1、3,5、10a以及研究区下垫面不透水率分别为70％、60％、50％时的雨洪过程.结果显示：随着重现期的增加,城区雨洪径流峰值明显增加,但增幅逐渐减小;当下垫面透水面积逐渐增加时,径流峰值逐渐减小,但随着重现期的增大,其增幅减小.表明增加城区下垫面透水面积比率对于改善城市雨洪过程具有一定的效果.     

城市雨水排水系统设计不确定性研究进展

针对应对环境变化对城市雨水排水系统设计带来的影响,从城市暴雨分布规律、城市化进程、雨水管网模拟等方面,分析了国内外研究成果。提出应综合考虑随机、模糊、区间、粗糙等多种不确定性信息,构建城市雨水排水系统的设计模型。研究结果显示,环境变化改变了城市雨水排水系统的原有规律,且存在较大不确定性,可基于信息熵理论构建城市雨水排水系统设计模型,减小不确定性。     

惠民凹陷中央隆起带西部下第三系沙河街组三段上部的风暴重力流沉积

利用岩心观察、粒度分析、薄片研究等方法 ,研究了惠民凹陷中央隆起带西部沙河街组三段上部风暴沉积的主要特征。研究结果表明 ,本区风暴沉积具有①低成分成熟度、高结构成熟度的岩性特征 ;②重力流特征的变形构造 ;③反映风暴浪作用的层理及层面构造 ;④与风浪作用相关的生物成因构造及典型的“似鲍马序列”。本区风暴岩沉积物源来自于湖盆的三角洲及滩坝沉积。按它们之间的相对位置可以划分出两种风暴岩类型 ,即滩前较深水风暴岩和滩后浅水风暴岩。建立了该区的风暴沉积相模式     

上海暴雨灾害的系统特征与脆弱性分析

利用近30年暴雨和灾害资料,对上海城市系统受暴雨灾害影响下的暴露程度和敏感性等进行了动态分析,得出了该系统受暴雨灾害的脆弱性演化特征.研究结果表明,上海近30年来暴雨的数量和强度均有明显增加趋势,城市多强暴雨天气增加了城市内涝灾害的危险程度.低强度暴雨造成的城市水情灾害影响已很小,但极端强度暴雨仍构成严重的威胁.在城市建设发展过程中,地面排水能力的设计和提高、旧区改造和房屋建筑标准的提高等社会系统的变迁,会影响不同暴雨类型所造成的灾害程度与脆弱性;而城市在发展中又会出现新的薄弱和危险区域.因此,必须对灾害脆弱性进行动态分析和评估.     

城市雨洪模型研究

针对城市化地区水文特性变化和传统水文分析计算方法的不足，提出了用水城市化地区水文水力计算和模拟的城市雨洪模型，模型应用于天津试验区，效果良好。     

暴雨天气对城市道路通行能力的影响分析

暴雨天气严重影响城市道路交通的正常运行,其造成的路面积水和视线障碍,降低了道路通行能力.以深圳市天气数据和线圈检测器数据为基础,对比分析暴雨天气和正常天气、小雨天气、中雨天气的城市道路交通流特性,分析不同天气下流量-密度关系,基于格林希尔兹模型,定量研究城市主干路和次干路通行能力的折减系数,为城市道路应对暴雨天气的应急管理提供支持.