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特大暴雨城市地下空间防灾体系构建的思考

地下空间与工程学报 2022年第1期18卷 28-34页

作者：王 刘新荣周小涵郭雪岩重庆大学土木工程学院重庆400045

地下空间灾害防控是建设防灾型城市的基础。通过分析河南罕见暴雨诱发地下空间内涝特点,研究城市地下空间致灾因素,提出了相关防控体系构想。首先总结河南特大暴雨和灾情特征,从水文地质条件、地形地貌及城市地下空间排水防涝系统等方... 详细信息

地下空间灾害防控是建设防灾型城市的基础。通过分析河南罕见暴雨诱发地下空间内涝特点,研究城市地下空间致灾因素,提出了相关防控体系构想。首先总结河南特大暴雨和灾情特征,从水文地质条件、地形地貌及城市地下空间排水防涝系统等方面探讨罕见汛期城市地下空间的主要致灾因素;随后从极端天气下地下空间致灾风险评估、灾害防控规划及灾后城市恢复规划等方面提出特大暴雨下城市地下空间灾害防控体系构建方略;最后针对城市地下空间面临的复杂多样性挑战,从生态型城市地下空间规划、科学地下空间防控体系构建及完善地下空间灾害应急救援措施方面阐述构建未来城市地下空间的思考。

关键词：城市地下空间特大暴雨城市内涝地下灾害防控体系

特大暴雨下不同土地利用类型坡面切沟发育特征

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农业工程学报 2020年第23期36卷 77-84页

作者：陈卓鑫王文龙康宏亮杨波赵满王文鑫西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100 黄河勘测规划设计研究院有限公司郑州450003 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州310000

切沟侵蚀是黄土高原丘陵沟壑区水土流失的重要形式之一,然而极端暴雨条件下不同土地利用类型坡面切沟侵蚀研究还鲜见报道。该研究以陕北2017年“7·26”特大暴雨为例,研究了岔巴沟流域3种土地利用类型(农地、休闲地和撂荒地)坡面切沟发... 详细信息

切沟侵蚀是黄土高原丘陵沟壑区水土流失的重要形式之一,然而极端暴雨条件下不同土地利用类型坡面切沟侵蚀研究还鲜见报道。该研究以陕北2017年“7·26”特大暴雨为例,研究了岔巴沟流域3种土地利用类型(农地、休闲地和撂荒地)坡面切沟发育形态特征及体积估算模型。结果表明:1)农地、休闲地和撂荒地切沟长度分布在20 m内的占比分别为55.6%、34.8%和44.8%;农地切沟平均深度为110 cm,分别比休闲地和撂荒地高18.3%、19.2%;农地和休闲地切沟平均宽深比分别为0.87和0.84,横断面呈“宽-浅型”,而撂荒地切沟呈“方型”(宽深比1.01)。2)撂荒地切沟侵蚀体积分别比农地和休闲地减少47.8%和28.3%,表明植被恢复有效地削弱了极端暴雨作用下的切沟侵蚀。3)农地切沟不同坡段侵蚀体积由高到低为下坡、上坡、中坡,而休闲地和撂荒地切沟侵蚀体积沿坡长方向呈递增趋势;3种土地利用类型切沟在上坡段的沟岸拓宽速率大于下切速率,中下坡则相反。4)农地、休闲地和撂荒地切沟侵蚀体积均与切沟长度、横断面面积呈极显著幂函数关系(P<0.001),横断面面积是切沟体积估算更为有效的参数。研究结果可为黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用类型坡面切沟侵蚀体积估算及其防治提供重要依据。

关键词：土地利用侵蚀坡面特大暴雨切沟植被恢复黄土高原

“21·7”河南特大暴雨的中尺度系统活动特征

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大气科学 2023年第4期47卷 1196-1216页

作者：张元春孙建华傅慎明汪汇洁付亚男汤欢魏倩中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室北京100029 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心北京100029 中国科学院大学北京100049 中国气象局气象干部培训学院北京100081

2021年7月17日至22日河南省遭遇了罕见特大暴雨过程,特别是郑州市在7月20日出现了极端降水事件。本文首先分析了有利的大尺度环流背景,然后采用多源高分辨率观测和再分析资料深入分析了此次特大暴雨过程中不同阶段的水汽来源以及中尺度... 详细信息

2021年7月17日至22日河南省遭遇了罕见特大暴雨过程,特别是郑州市在7月20日出现了极端降水事件。本文首先分析了有利的大尺度环流背景,然后采用多源高分辨率观测和再分析资料深入分析了此次特大暴雨过程中不同阶段的水汽来源以及中尺度系统的活动特征。此次特大暴雨过程主要分为三个阶段,其主要的中尺度系统包括:黄淮气旋、中尺度对流系统(MCS)以及与MCS伴随的中尺度对流涡旋(MCV)。第一阶段(7月17~18日)主要为分散性降雨,水汽主要来自于南海、东南沿海、西北太平洋、长江中游地区的近距离水汽输送和河套地区。影响河南地区的中尺度系统为黄淮气旋,其于7月15日11时(协调世界时,下同)生成河南的东北部,18日23时在河南西南部消亡,垂直伸展最大高度为1000~350 hPa,维持时间约为89小时。第二阶段(7月19~20日),随着西太平洋副热带高压的北抬和台风“烟花”的西进北移发展,西北太平洋的水汽贡献也逐渐增多。由于黄淮气旋中心移动到河南西南部,其北部东南气流影响河南大部分地区。二级地形(伏牛山)东部的局地对流发展为MCS。由于地形的抬升作用,对流系统中强上升运动的维持有利于低层气旋性切变的增强,从而诱发了对流层中低层(750~600 hPa)MCV的生成。MCV的增强发展又进一步促进了MCS的维持以及偏南气流的增强。偏南气流输送大量水汽有利于午后分散性强对流单体的生成,分散对流单体与原有河南中北部MCS的合并后增强发展,从而造成了郑州极端小时降雨的出现。第三阶段(7月21~22日),暴雨过程的水汽主要来自于西北太平洋地区,其主要影响系统是MCS。低层气流受到二级地形(太行山)的阻挡,地形东部边界强的水汽通量辐合有利于MCS不断与新生对流单体合并发展,从而在河南、河北交界区域产生较强的降雨中心。

关键词：特大暴雨中尺度对流涡旋黄淮气旋中尺度对流系统

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特大暴雨灾害多发区应急资源布局优化研究

特大暴雨灾害多发区应急资源布局优化研究

作者：黄桌然重庆科技学院

学位级别：硕士

我国是世界上暴雨灾害多发频发的国家之一,全国大部分地区都面临着暴雨侵袭的风险。应急资源在暴雨灾害应对过程中发挥着重要作用,特别是在罕见特大暴雨灾害情景下,较高的应急资源保障水平能最大限度降低灾害带给社会的不利影响。目前,... 详细信息

我国是世界上暴雨灾害多发频发的国家之一,全国大部分地区都面临着暴雨侵袭的风险。应急资源在暴雨灾害应对过程中发挥着重要作用,特别是在罕见特大暴雨灾害情景下,较高的应急资源保障水平能最大限度降低灾害带给社会的不利影响。目前,我国应急资源储备能较好的应对常规情境下的突发灾害事件,但面对突发特大灾害事件时,布局选址方案不合理以及资源配置效率较低的问题依然严峻。应急资源的不合理布局不仅会造成一定程度上的资源浪费,还会降低应急救援效率。因此,有必要研究在非常规的突发特大灾害情景下如何对应急资源进行合理布局,保障应急救援活动的有序开展。本文以突发特大暴雨灾害为研究背景,利用情景构建、灾害链等技术开展研究区暴雨灾害风险评估,在应急资源布局优化建模部分综合考虑覆盖满意度、经济性和效率三个指标,用于指导在常规和非常规情境下的储备库选址和临时储备点启用方案优化研究。首先,在暴雨灾害风险评估研究中,基于情景构建模型,从“情景-任务-能力”的视角对特大暴雨灾害情景特征进行分析,明晰了相关概念以及各阶段的主要任务。在“能力”分析研究中,引入灾害链进行分析,构建了特大暴雨灾害事件演化网络模型,然后从风险源本身的性质、地区风险承受能力、风险控制能力等方面着手,完善了暴雨灾害风险评估模型,实现了对研究区进行暴雨灾害风险评估的目标。为使暴雨灾害风险评估结果更加准确,综合考虑暴雨灾害链发生发展规律,在风险评估模型的基础上改进得到基于灾害链的暴雨灾害时序风险评估模型,实现了在更大范围内进行综合性风险评估的研究目标。其次在应急资源布局优化建模研究中,针对部分地区应急资源储备库布局方案不合理和应急资源配置效率较低的问题,通过建模的方法加以解决。为保证研究区所有需求点都能接受到服务,本文以第三章得出的研究区暴雨灾害风险评估值作为输入参数,引入万有引力函数改进最大覆盖模型。以暴雨灾害风险评估值的大小作为储备库建设选址点选择的主要依据,根据需求点实际地理位置进行备选点修正,可得出研究区内的有效备选应急资源储备库建设点。同时,分析暴雨灾害的资源需求特性,以及灾害情景下的道路随机失效特点,改进了暴雨灾害应急资源配置路径和数量优化模型,实现了应急资源储备库在一般暴雨情景下面对多种需求时的资源配置方案优化目标。此外,考虑在特大暴雨灾害情景下,应急需求远超研究区应急资源储备库服务能力,外界援助的资源若通过储备库统一接收再进行配置,会导致应急资源配置效率较低和储备库资源管理负担较大的问题,本文提出了基于经济性和效率的临时应急资源储备点选择方案模型,以提高研究区应急资源服务能力和配置效率。最后,本文以我国西南地区某暴雨灾害多发区的地级行政区作为案例对象,在较大范围的模拟应用研究中验证了所提出模型方法的可行性和有效性。模拟结果显示,本研究所提出的应急资源布局优化方法能有效提高研究区应急资源服务能力;在所选择的研究区内应急资源需求点覆盖率由53%提升至100%,特大暴雨灾害情景下应急资源服务能力满足率由44%提升至96%,时间效率方面提升了47.3%;因此,在突发巨灾情景下,通过研究所提出的临时储备点启用方案选择模型能有效提升研究区应急资源服务能力,保障应急工作的有效开展。利用本研究所提出的方法模型,能为应急资源储备库建设方案提供选址理论依据,同时对应急处置过程中确定临时储备点启用方案也具有一定的参考价值。

关键词：特大暴雨灾害链应急资源布局方案选址模型

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北京两次特大暴雨过程观测对比

大气科学 2022年第1期46卷 111-132页

作者：陆婷婷崔晓鹏中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室北京100029 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国气象局沈阳大气环境研究所沈阳110166 中国科学院大学北京100049 宁波市气象台宁波315012

本文针对2012年("7·21")和2016年("7·20")北京两次特大暴雨过程,利用多源观测和再分析数据,结合多种分析方法,从多个角度,较为系统地对比揭示了两次特大暴雨过程的差异,结果指出:两次过程降水总量相近,但降水历时和小时雨强不同,"7·... 详细信息

本文针对2012年("7·21")和2016年("7·20")北京两次特大暴雨过程,利用多源观测和再分析数据,结合多种分析方法,从多个角度,较为系统地对比揭示了两次特大暴雨过程的差异,结果指出:两次过程降水总量相近,但降水历时和小时雨强不同,"7·21"历时更短、雨势更强;两次过程主导天气系统和演变、对流系统演变以及局地探空条件明显不同,"7·21"主降水时段对流有效位能显著,暖区对流性强降水主导,而"7·20"主降水时段对流有效位能小,以低涡系统性降水为主;两次过程小时雨强和短历时降水事件统计差异显著,"7·20"中等强度小时雨量站点数占比显著,而"7·21"短时强降水站点数占比明显,两次过程短历时降水事件累积雨量、持续时间、5分钟和1小时最大雨量差异明显,"7·21"短历时强降水事件占比达一半以上(小时雨量50 mm以上的短历时极强降水事件占比明显),最大5分钟和1小时降水量分别高达20.4 mm和103.6 mm,极端性显著,而"7·20"短历时中等强度降水事件占比最大,最大5分钟和1小时降水量仅为10.7和59.3 mm,"7·21"降水极端性更强、致灾性更大;两次过程水汽来源和源区定量贡献差异明显,来自中国中东部及沿海地区的水汽贡献在两次过程中均最大,但"7·21"过程上述水汽源区的贡献最突出,而"7·20"过程中,印度半岛—孟加拉湾—中南半岛、中国南海和西北太平洋及日本海等区域的贡献也较为明显。上述结论有助于深入理解和认识两次特大暴雨过程致灾程度不同的原因。

关键词：特大暴雨观测对比短历时降水事件水汽源区定量贡献北京

江西昌江流域特大暴雨短时强降水回波特征分析

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气象 2022年第11期48卷 1418-1427页

作者：陈鲍发马中元王立志黄龙飞李燕玲盛梦婷张晓芳江西省景德镇市气象局景德镇333000 江西省气象科学研究所南昌330046 中国科学院大气物理研究所北京100029 江西省乐平市气象局乐平333300 江西省婺源县气象局婺源333200

为了研究江西昌江流域特大暴雨过程中短时强降水的回波特征,使用天气、雷达回波和昌江流域气象水文雨量等资料,对2000—2020年昌江流域10次特大暴雨过程,采用天气学、统计学、雷达气象学和图像处理学等方法进行研究。结果表明:特大暴雨... 详细信息

为了研究江西昌江流域特大暴雨过程中短时强降水的回波特征,使用天气、雷达回波和昌江流域气象水文雨量等资料,对2000—2020年昌江流域10次特大暴雨过程,采用天气学、统计学、雷达气象学和图像处理学等方法进行研究。结果表明:特大暴雨过程的主要取决于对流活动造成的短时强降水,包括短时强降水雨强和强降水范围。当3 h累计雨量≥100 mm时即可提前发布特大暴雨红色预警,监测单站累计时长达3 h的短时强降水可更早发布预警,提升特大暴雨预报服务效果。超低空急流、中低层低涡、高空低槽、低层辐合、高层辐散在景德镇市特大暴雨过程中发挥了重要作用。强降水由大范围混合性降水中的强回波单体、强回波短带或其他回波导致,回波强度达45~55 dBz。风暴跟踪信息(STI)产品不仅能反映强回波的移动信息,还可以分析出回波的辐合,对于短时临近预报有很好的参考价值。在覆盖江西宽广东西走向的回波带上,存有多条南北走向的短带回波,由西向东移动,形成“列车效应”,风廓线雷达产品垂直速度W可大致反映回波移动情况。造成特大暴雨的组合反射率(CR)强度多为45~50 dBz,回波顶高(ET)平均为12~13 km,垂直液态水含量(VIL)在5~10 kg·m^(-2),45 dBz的强回波伸展高度平均为6 km。CR强度在45 dBz以上时:强回波面积达到3等级时出现短时强降水的可能性很大,强回波面积在2等级时雨强大多在20~30 mm·h^(-1);强回波面积在1等级时雨强基本在20 mm·h^(-1)以下。研究结果为了解和监测预警昌江流域特大暴雨的短时强降水回波特征及预报提供了参考依据。

关键词：昌江流域特大暴雨短时强降水回波特征强回波面积

“23·7”华北特大暴雨过程小时强降水时空分布特征

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大气科学学报 2024年

作者：唐永兰徐桂荣唐国瑛张文闵爱荣中国气象局武汉暴雨研究所中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室三峡国家气候观象台

由于西北太平洋副热带高压、2023年第5号台风“杜苏芮”、第6号台风“卡努”等共同作用，2023年7月29日08时—8月2日08时（北京时）华北地区发生极端特大暴雨，造成重大社会影响。利用中国气象局国家气象信息中心提供的国家级气象站逐... 详细信息

由于西北太平洋副热带高压、2023年第5号台风“杜苏芮”、第6号台风“卡努”等共同作用，2023年7月29日08时—8月2日08时（北京时）华北地区发生极端特大暴雨，造成重大社会影响。利用中国气象局国家气象信息中心提供的国家级气象站逐小时降水资料，分析了此次特大暴雨过程中的小时强降水（Hourly Heavy Rainfall，HHR）时空分布特征，并对不同历时类型强降水事件（Heavy Rainfall Event，HRE）的统计特征进行了对比。结果表明：1）此次特大暴雨HHR强度高、局地性明显，其对总降水量的贡献超过20%，北京西部、河北中部和西南部等太行山东麓为HHR降水量大值区和降水频次活跃区，双台风将水汽源源不断地输送到华北平原，受到太行山等山脉阻挡抬升，利于HHR增幅和持续。2）HHR降水量、降水频次经历6次峰值后减弱，其中第3次峰值时段的HHR降水量最大、降水频次最多、持续时间最长；而在“杜苏芮”残涡螺旋影响、暖式切变线和偏东风影响以及偏南或西南急流影响的3个主要降水阶段中，“杜苏芮”残涡螺旋影响阶段HHR最为活跃，共发生257次HHR，HHR最大降水量达73.5 mm。3）在三种类型HRE中，长历时（>12 h）最多，占比54.5%，短历时（1～6 h）次之，占比32.9%，中历时（7～12 h）最少，占比12.6%；长历时HRE降水量多>180 mm，短历时、中历时HRE的降水量多为[20，60）mm；HRE的最大降水量表现为短历时<中历时<长历时，而最大降水强度表现正相反，3种历时HRE的最大小时降水量多为[20，30）mm。4）不同类型HRE降水量、频次和平均降水强度的空间分布显示，长历时HRE因频次高于短历时和中历时，加之历时长，其降水量也高于后两种类型，北京、河北等地是长历时HRE降水量和频次大值区。

关键词：华北特大暴雨小时强降水强降水事件时空分布台风地形

2020年深汕区两次特大暴雨过程成因的诊断对比

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热带气象学报 2023年第5期39卷 711-725页

作者：刘嘉劲李泳泽林佩贤陈银兰李天然伍志方汕尾市气象局广东汕尾516600 广东省气象台广东广州510641

利用ERA5再分析、地面观测和雷达资料等,对广东省深圳汕尾特别合作区(下称“深汕区”)2020年5月20—22日(简称过程1)和2020年6月6—8日(简称过程2)两次极端性的特大暴雨过程中的降雨实况、环流形势、物理量、雷达回波特征等进行对比分... 详细信息

利用ERA5再分析、地面观测和雷达资料等,对广东省深圳汕尾特别合作区(下称“深汕区”)2020年5月20—22日(简称过程1)和2020年6月6—8日(简称过程2)两次极端性的特大暴雨过程中的降雨实况、环流形势、物理量、雷达回波特征等进行对比分析。结果表明:两次过程均是在有利的大尺度环流背景下发生,低层的西南急流持续带来充沛的水汽,同时低空暖湿气流的输送使暴雨落区低层长时间处于高能高湿区控制,强烈的辐合上升运动也提供了很好的动力条件,并在海上暖湿气流北推与陆上偏冷气流沿汕尾莲花山脉南下共同作用下形成地面辐合线,且特殊地形起到滞留作用。不同点是过程1暴雨落区低层风速更大,加强更明显,中尺度能量锋区强度更强,回波形态为海上北移至深汕区南侧辐合线附近迅速发展加强的强单体回波,稳定少动并伴有中γ尺度涡旋特征。过程2中水汽通量大值区较偏北,暴雨落区大气层结不稳定状态维持更长时间,垂直运动大值区高度范围更宽,回波形态为强降水回波在长时间维持的地面辐合线附近不断触发并形成列车效应的线状强回波带。

关键词：特大暴雨物理量诊断分析对比分析深汕特别合作区

四川渠县“8·8”特大暴雨引发的地质灾害分布特征与成因分析

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中国地质灾害与防治学报 2022年第4期33卷 125-133页

作者：潘元贵伍中庚孙东谢小国田银川章舰钞四川省华地建设工程有限责任公司四川成都610081 四川省地质矿产勘查开发局成都水文地质工程地质中心四川成都610081 四川省地质灾害防治工程技术研究院四川成都610081 四川省地质矿产勘查开发局九一五水文地质工程地质队四川眉山620000

2021年8月8日渠县遭遇特大暴雨袭击,引发新增灾害38处,不同程度加剧已有灾害点109处。文中基于实地调查资料,对特大暴雨引发灾害的特征和孕灾地质条件与灾害分布关系开展研究,对比研究了累计降雨量与新增灾害数量和已有灾害加剧程度之... 详细信息

2021年8月8日渠县遭遇特大暴雨袭击,引发新增灾害38处,不同程度加剧已有灾害点109处。文中基于实地调查资料,对特大暴雨引发灾害的特征和孕灾地质条件与灾害分布关系开展研究,对比研究了累计降雨量与新增灾害数量和已有灾害加剧程度之间的关系。结果表明:此次渠县特大暴雨引发新增灾害点主要为土质滑坡,占比94.7%;区域斜坡结构对灾害发生的影响程度最高;土质滑坡集中发生在300~325 mm累计雨量区间,高达27处,变形迹象加剧程度严重的灾害点23处,分布在累计雨量为337~348 mm区间内;为该县地质灾害防治区划与汛期地质灾害防御提供科学依据,为类似地区特大暴雨地质灾害防灾减灾提供参考。

关键词：特大暴雨地质灾害滑坡孕灾地质条件累计降雨量