灾害性天气暴雨洪水过程演化与防洪分类调度方法研究

本项目以辽河流域与松花江流域为研究区域，从数量众多的中小水库及塘坝对暴雨洪水影响的方式与特点分析入手，借助TOPMODEL模型及其参数的敏感性与不确定性分析，将水利工程对洪水的影响转化为模型动态蓄水容量变化，从而获得水利工程在暴雨洪水过程中的行为效应，并建立考虑水利工程行为效应的暴雨洪水模拟方法；在此基础上，根据降雨中心位置、前期土壤含水量和时段最大降雨位置将洪水分成三类，采用极大熵模型求得相应洪水预报误差的概率密度函数以及合理的预报误差域，确定考虑预报误差的水库分类防洪预报调度方式；紧接着，将考虑洪水预报误差的单库防洪预报调度方式拓展应用于并联水库群，获得各水库的防洪预报调度规则和汛限水位动态控制上限以及相应风险；最终形成一套基于天气暴雨洪水分类的水库及防洪系统的防洪减灾调度模型与方法，实例验证表明，该方法体系能够为流域防洪安全提供决策支持和科学依据。能够为流域防洪安全提供决策支持和科学依据。 2100433B

近年来，随着气候变化以及人类活动影响的日益增强，流域极端降水事件频发，水利工程的运行以不同形式影响着洪水过程，加大了灾害性暴雨向特大洪水转化的概率，而不同天气暴雨形成往往对应具有相应特点的典型洪水。因此，对超过防洪减灾工程本身及其防护对象防洪标准的各级暴雨洪水，即灾害性天气暴雨洪水，展开过程模拟和分类预报调度防灾研究，对增强我国暴雨洪水预报能力，更有效地发挥防洪系统防洪减灾的作用具有重大意义。本项目以辽河流域与松花江流域为研究对象，选取典型流域，借助遥感及工程运行资料对流域内水利工程在典型灾害性暴雨洪水过程中的行为进行分析，同时对流域内典型天气-暴雨-洪水过程的形成演化规律进行挖掘识别。在以上研究的基础上，构建考虑水利工程运行效应的分布式洪水预报模型，提出考虑综合信息的洪水预报方法。最后建立基于天气暴雨洪水分类的水库及防洪系统的防洪减灾决策模型与方法，为流域防洪安全提供决策支持和科学依据。

根据灾害性天气的种类、强度和影响该地区的迟早和预报把握程度大致分为公开发布和内部发布两种，发布名称分为：

1.消息：灾害性天气远离或尚未影响到该地区或预计危害性一般时，根据需要可以发布“消息”，报导灾害性天气情况，警报解除也可以用“消息”形式报导或发布。

2.警报：预计未来1-2天内灾害性天气将袭击或影响本地区或海面，且影响较大时，发布“警报”。

3.紧急警报：预计未来24小时内灾害性天气将袭击本地区或海面，且危害性大时，发布“紧急警报”。

灾害性天气预警信号的符号为：

台风预警信号

暴雨预警信号

暴雪预警信号

寒潮预警信号

大风预警信号

沙尘暴预警信号

高温预警信号

干旱预警信号

雷电预警信号

冰雹预警信号

霜冻预警信号

大雾预警信号

预警信号等级总体上分为4级，按照灾害的严重性和紧急程度，依次使用蓝色、黄色、橙色和红色4种颜色，同时以中英文标识分别代表一般、较重、严重和特别严重。

灾害性天气寒潮和霜冻

当有强冷空气向南侵袭时，常会造成剧烈降温，并伴有冻害、大风等现象。这类天气过程，称为寒潮。中国气象局规定，由于冷空气入侵，使气温在24L内降温10℃以上，最低气温降至5℃以下，称寒潮。如果24L内气温下降14℃以上，陆上有3～4个大行政区出现7级以上大风、沿海所有海区出现7级以上大风，称为强寒潮。各地根据工农业生产和国防建设的需要，对寒潮的标准做了各种补充规定。

霜冻是指温暖季节里 (平均温度高于0℃)，土壤表面、植物表层或贴地气层的温度下降到足以引起植物遭受伤害或者死亡的短时间的低温天气。

灾害性天气低温冷害

冷害和冻害不同，冻害是指温度降低到0℃或0℃以下，使植物体内水分结冰而引起的伤害。而冷害是指在作物生长期内，温度降低到作物当时所处的生长发育阶段的下限温度以下 (但仍在0℃以上)，使作物生理活动受到障碍甚至作物组织遭到破坏的低温天气。

灾害性天气干热风

干热风天气是一种高温、低湿并伴有一定风力的大气干旱现象。干热风是影响我国北方小麦、棉花等作物的主要气象灾害之一。不同地区，根据干热风发生特点的不同而有不同的名称，如 “火风”、“热风”、“旱风”等。

灾害性天气干旱和洪涝

干旱天气主要是在高气压长期控制下形成的。在春季，移动性冷高压经常自西或西北经华北东移入海。在华北和东北，晴朗少云，气温回升快，空气干燥，加上多风，蒸发强度大，常常形成春旱。夏季7、8月份，副热带太平洋高压北进，长江流域受其控制，7、8月份常二三十天无雨，天气晴朗，蒸发很强，出现伏旱。秋季，副高南退，西伯利亚的高压增强南伸，在华中地区出现秋高气爽的天气，引起秋旱。干旱实质上是大气环流、地形、土壤条件和人类活动等多种因素综合影响的结果。在我国各主要农业区都有发生，是我国重要的灾害性天气之一。

洪涝天气是由暴雨或连阴雨造成的。其主要的天气系统是:冷锋、静止锋、锋面气旋和台风。冷锋活动可使较大范围产生强度较大的锋面雨;锋面气旋经过，会造成较长时间的降水；台风暴雨主要发生在夏秋季节，和其他天气系统配合，会产生特大暴雨。

灾害性天气大风和台风

大风所造成的灾害是多方面的，对工交、农林、牧渔业都有影响，尤其对农业生产危害最大。春季的大风，可加速土壤水分的蒸发，加剧干旱的威胁;干松的土壤，遇到大风时，表土易被吹走，形成风蚀，风速越大，耕土被侵蚀越严重，以致播下的种子暴露，或连同表土一起被刮走。当风速减弱时，被刮起的沙尘中较大的沙粒便沉降堆积，埋没农田幼苗，长此以往，农田就会变得荒芜。在我国西北和华南滨海地区，就有这种沙荒地分布和蔓延。夏季的大风，常使作物倒伏或秆折。秋季的大风能摇落作物和果树的果实。冬季的大风 “白毛风”(牧区7级以上的大风夹雪)，常把畜群吹散，使其迷途冻死或饿死。

台风是形成于热带洋面上的气旋性涡旋，是我国沿海地区主要的灾害性天气。强台风袭击时，常常带来狂风暴雨天气，容易造成人民财产的损失，对农业生产影响很大。但它也有有利的一面。在我国华南华中等地的伏天，如长期处于副热带高压控制下，干旱少雨，而台风带来充沛的雨量，不但可以解除旱象，还能起到防暑降温作用。台风雨是上述地区秋季降水的重要来源，特别是在秋旱的年份，台风雨就显得尤为重要。

灾害性天气冰雹

冰雹发生频率高，地域分布广，破坏性强，所以冰雹是一种严重的灾害性天气。冰雹天气一般来势凶猛，强度比较大，并伴有狂风暴雨，对农作物危害极大，轻则造成减产，重则颗粒无收，还可砸坏建筑物，危及人畜安全。