一种应对城市暴雨内涝的四预方法技术

本发明专利技术公开的一种应对城市暴雨内涝的四预方法，具体可分为四个步骤，分别为：暴雨内涝预估、暴雨内涝预测、暴雨内涝预警和暴雨内涝应对预案。本发明专利技术一种应对城市暴雨内涝的四预方法，实现了城市暴雨内涝的中长期预估、短期预测、近实时预警与实时预案服务，为城市暴雨内涝应对提供一套可供实际操作的非工程措施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于城市防洪减灾方法
，具体涉及一种应对城市暴雨内涝的四预方法。
技术介绍
受全球气候变化和城市化进程加快的影响，城市暴雨内涝频发、广发，所造成的危害巨大。中华人民共和国水利部发布的《2014年中国水旱灾害公报》统计数据表明：2014年全国28个省(自治区、直辖市)遭受洪涝灾害，其中，125座城市发生内涝，造成的直接经济损失高达1573.55亿元。如今，“城市看海”已经成为了城市居民的口头禅，城市强降雨过程容易造成局部地区严重积水，导致城市内涝，交通瘫痪，更严重的还会造成人员伤亡，这都凸显了城市暴雨内涝应对的紧迫性和重要性。然而，传统城市暴雨内涝应对方法中存在以下问题：一方面，当前技术难以实现对城市尺度的暴雨进行定时、定点和定量精准预报，加之城市下垫面条件复杂，极易造成严重的人员伤亡和财产损失；另一方面，传统的城市暴雨内涝应对以文件的上传下达和电话手机为主要沟通手段，缺乏对信息的充分挖掘和高效利用，计算机和网络技术的飞速发展，使城市暴雨内涝数据的实时采集、快速传输与集成处理成为可能，为变化环境下城市暴雨内涝应对提供支撑。城市暴雨内涝应对涉及城市防汛办公室、气象局、水文局等多个部门，在传统的应对方法中不同部门之间往往信息沟通不畅，各自为政，难以联动处置，无法发挥好的应对效果。针对近年来频发的城市暴雨内涝，很多城市已经制定了城市暴雨内涝应急预案；然而，当前预案绝大多数处于传统纸质的状态，难以支撑变化环境下城市暴雨内涝的快速响应和应急联动，无法指导实际的城市暴雨内涝抢险工作，存在很大局限性。此外，近年来全国30个城市试点推行低影响开发模式，希望能通过建设海绵城市这一工程手段解决城市暴雨内涝问题，但是，海绵城市的建设投资巨大，周期长，难以在短时期内奏效。针对当前应对城市暴雨内涝中存在的问题，从非工程措施角度，通过预估、预测、预警和预案一系列方法，为城市防汛人员提供可供实际操作且具有较好时效性的应对方法，最大限度降低城市暴雨内涝风险，实现快速响应和科学应对，从而减少城市暴雨内涝人员伤亡和灾害损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应对城市暴雨内涝的四预方法，为城市防汛部门提供一套可供实际操作的非工程措施来进行城市暴雨内涝快速响应和科学应对，实现城市暴雨内涝的中长期预估、短期预测、近实时预警和实时预案的自动生成。本专利技术所采用的技术方案是，一种应对城市暴雨内涝的四预方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、采用城市暴雨内涝预估对城市所在区域的不同全球气候模式(GCM)数据进行统计降尺度处理，得到预估日降雨量；根据预估日降雨量判断是否发生极端降水：若发生极端降水，则转入步骤2进行城市暴雨内涝预测，否则，继续进行城市暴雨内涝预估；步骤2、根据步骤1得到的预估日降雨量，进一步预测城市是否会发生暴雨内涝：若预测会发生暴雨内涝，则转入步骤3进行城市暴雨内涝预警；否则，返回步骤1继续进行城市暴雨内涝预估；步骤3、根据步骤2的预测结果进行处理：若步骤2的预测结果表明即将发生城市暴雨内涝，则采用数据集成中间件和数据融合对城市暴雨内涝数据资源进行集成和融合处理，采用建立的“实体-关系”推演模型对城市重点区域暴雨内涝信息进行推演，城市重点区域包括有城市河道沿岸、低洼地带、关键工业园区和易涝点，得到城市暴雨内涝预警信息，之后进入步骤4城市暴雨内涝预案进一步处理；否则，要返回步骤2继续进行城市暴雨内涝预测；步骤4、根据步骤3中得到的城市暴雨内涝预警信息进行判断：若城市暴雨内涝预警信息达到了要进行应对的等级，则对传统纸质和图文预案进行数字化处理，建立情景预案，基于可视化平台对情景预案进行定性和定量分析，最终形成城市暴雨内涝应对预案；否则，返回步骤3继续进行暴雨内涝预警。本专利技术的特点还在于：步骤1具体按照以下方法实施：城市暴雨内涝预估主要将粗分辨率的GCM数据进行统计降尺度处理，使其分辨率达到城市尺度；粗分辨率指分辨率超过1°×1°的经纬度格网，城市尺度为分辨率小于0.25°×0.25°的经纬度格网；采用耦合天气发生器和多元回归的SDSM-DC统计降尺度模型对GCM数据进行降尺度处理；SDSM-DC为免费开源计算软件，能从公网上直接下载，SDSM-DC统计降尺度模型的基本流程如下：步骤a、SDSM-DC统计降尺度模型的建立和资料的选择：建立SDSM-DC统计降尺度模型，具体如下：RPs＝R(LPs)(1)；式中：RPs为预报量，即日降雨量；LPs为气候预报因子，包括有可降水量、相对湿度、大气压力、500hPa和850hPa气温、位势高度场、经向风速以及纬向风速，且气候预报因子可从美国国家环境预报中心(NCEP)发布的再分析资料中获取；R为RPs和LPs的统计关系；步骤b、采用1951年～2000年城市历史实测逐日降雨量和NCEP再分析资料对步骤a中建立的SDSM-DC统计降尺度模型的参数进行率定；步骤c、采用2001年～2013年城市历史实测逐日降雨量和NCEP再分析资料对经步骤b率定后的SDSM-DC统计降尺度模型进行验证；步骤d、将GCM数据作为输入，采用经步骤c验证后得到的SDSM-DC统计降尺度模型计算得到不同典型浓度路径(RCP)下城市日降雨量，考虑到世界气候研究计划发布的耦合模式(WCRPCMIP5)GCM和RCP数据的不确定性，采用多个GCM和多个RCP相结合的方法；设定m个GCM，n个RCP，则共用m×n种组合，则能得到m×n个预估日降雨量，取其中值作为最终预估的结果；若预估的日降雨量大于50mm时，则判断为城市发生了极端降水，进一步执行步骤2。步骤2中，城市暴雨内涝预测方法具体按照以下步骤实施：步骤2.1、根据城市所在地理位置和气候水文条件确定城市暴雨内涝驱动因子，该城市暴雨内涝驱动因子包括暴雨驱动因子和内涝驱动因子；暴雨驱动因子包括有大尺度的气候异常因子、中尺度的环流特征和城市尺度的热岛效应；内涝驱动因子包括有小尺度的城市土地利用、植被覆盖和易涝点变化情况；步骤2.2、对步骤2.1中的暴雨内涝驱动因子进行情景划分，建立驱动因子情景集，具体方法如下：计算城市暴雨和大尺度的气候异常因子两者时间序列之间相关性，根据相关系数大小设定气候异常因子情景集S1；采用合成分析方法计算城市暴雨和中尺度的环流特征两者时间序列之间合成值，根据合成值大小设定环流特征情景集S2；采用美国国家海洋与大气管理局(NOAA)公开发布的温度状态指数定量描述城市尺度的热岛效应，计算城市暴雨和温度状态指数两者时间序列之间相关性，根据相关系数大小设定热岛效应情景集S3；对不同时期城市土地利用类型进行分析，根据不同土地类型所占比例的不同建立土地利用情景集S4；采用NOAA公开发布的植被健康指数和归一化植被指数分析不同时期植被覆盖情况，建立城市植被覆盖情景集S5；根据城市土地利用规划和实际调研，确定城市易涝点情景集S6；步骤2.3、建立城市暴雨内涝情景和步骤2.2中的6个暴雨内涝驱动因子情景之间的定量预测模型，用下式表示：S＝f(S1,S2,S3,S4,S5,S6)(2)；式中：S表示城市暴雨内涝情景；Sn表示6个暴雨内涝驱动因子情景，其中，n＝{1-6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应对城市暴雨内涝的四预方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、采用城市暴雨内涝预估对城市所在区域的不同全球气候模式GCM数据进行统计降尺度处理，得到预估日降雨量；根据预估日降雨量判断是否发生极端降水：若发生极端降水，则转入步骤2进行城市暴雨内涝预测，否则，继续进行城市暴雨内涝预估；步骤2、根据步骤1得到的预估日降雨量，进一步预测城市是否会发生暴雨内涝：若预测会发生暴雨内涝，则转入步骤3进行城市暴雨内涝预警；否则，返回步骤1继续进行城市暴雨内涝预估；步骤3、根据步骤2的预测结果进行处理：若步骤2的预测结果表明即将发生城市暴雨内涝，则采用数据集成中间件和数据融合对城市暴雨内涝数据资源进行集成和融合处理，采用建立的“实体‑关系”推演模型对城市重点区域暴雨内涝信息进行推演，城市重点区域包括有城市河道沿岸、低洼地带、关键工业园区和易涝点，得到城市暴雨内涝预警信息，之后进入步骤4城市暴雨内涝预案进一步处理；否则，要返回步骤2继续进行城市暴雨内涝预测；步骤4、根据步骤3中得到的城市暴雨内涝预警信息进行判断：若城市暴雨内涝预警信息达到了要进行应对的等级，则对传统纸质和图文预案进行数字化处理，建立情景预案，基于可视化平台对情景预案进行定性和定量分析，最终形成城市暴雨内涝应对预案；否则，返回步骤3继续进行暴雨内涝预警。...

【技术特征摘要】
1.一种应对城市暴雨内涝的四预方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、采用城市暴雨内涝预估对城市所在区域的不同全球气候模式GCM数据进行统计降尺度处理，得到预估日降雨量；根据预估日降雨量判断是否发生极端降水：若发生极端降水，则转入步骤2进行城市暴雨内涝预测，否则，继续进行城市暴雨内涝预估；步骤2、根据步骤1得到的预估日降雨量，进一步预测城市是否会发生暴雨内涝：若预测会发生暴雨内涝，则转入步骤3进行城市暴雨内涝预警；否则，返回步骤1继续进行城市暴雨内涝预估；步骤3、根据步骤2的预测结果进行处理：若步骤2的预测结果表明即将发生城市暴雨内涝，则采用数据集成中间件和数据融合对城市暴雨内涝数据资源进行集成和融合处理，采用建立的“实体-关系”推演模型对城市重点区域暴雨内涝信息进行推演，城市重点区域包括有城市河道沿岸、低洼地带、关键工业园区和易涝点，得到城市暴雨内涝预警信息，之后进入步骤4城市暴雨内涝预案进一步处理；否则，要返回步骤2继续进行城市暴雨内涝预测；步骤4、根据步骤3中得到的城市暴雨内涝预警信息进行判断：若城市暴雨内涝预警信息达到了要进行应对的等级，则对传统纸质和图文预案进行数字化处理，建立情景预案，基于可视化平台对情景预案进行定性和定量分析，最终形成城市暴雨内涝应对预案；否则，返回步骤3继续进行暴雨内涝预警。2.根据权利要求1所述的一种应对城市暴雨内涝的四预方法，其特征在于，所述步骤1具体方法如下：城市暴雨内涝预估主要将粗分辨率的GCM数据进行统计降尺度处理，使其分辨率达到城市尺度；粗分辨率指分辨率超过1°×1°的经纬度格网，城市尺度为分辨率小于0.25°×0.25°的经纬度格网；采用耦合天气发生器和多元回归的SDSM-DC统计降尺度模型对GCM数据进行降尺度处理；SDSM-DC为免费开源计算软件，能从公网上直接下载，SDSM-DC统计降尺度模型的基本流程如下：步骤a、SDSM-DC统计降尺度模型的建立和资料的选择：建立SDSM-DC统计降尺度模型，具体如下：RPs＝R(LPs)(1)；式中：RPs为预报量，即日降雨量；LPs为气候预报因子，包括有可降水量、相对湿度、大气压力、500hPa和850hPa气温、位势高度场、经向风速以及纬向风速，且气候预报因子可从美国国家环境预报中心NCEP发布的再分析资料中获取；R为RPs和LPs的统计关系；步骤b、采用1951年～2000年城市历史实测逐...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜仁贵，解建仓，赵勇，汪妮，张永进，李发文，罗军刚，朱记伟，张刚，魏娜，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61