基于多重精度降雨数据的北京市极端降雨事件研究

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作者 张伟 王璇 +1 位作者 孙慧超 李俊奇 《水资源保护》 北大核心 2025年第2期123-132,157,共11页

基于北京基本站1987—2016年逐分钟精度降雨数据,利用Kruskal-Wallis检验对1 min、1 h、3 h、6 h等不同精度数据获取的极端降雨事件样本进行统计分析,比较短历时极端降雨(SEP)、长历时极端降雨(LEP)、持续性极端降雨(PEP)3类极端降雨事... 基于北京基本站1987—2016年逐分钟精度降雨数据,利用Kruskal-Wallis检验对1 min、1 h、3 h、6 h等不同精度数据获取的极端降雨事件样本进行统计分析,比较短历时极端降雨(SEP)、长历时极端降雨(LEP)、持续性极端降雨(PEP)3类极端降雨事件降雨特征指标的差异,并利用Sen’s斜率、Mann-Kendall检验、有序聚类等方法探究了极端降雨事件的时间变化规律。结果表明:北京市极端降雨以LEP事件为主,降雨数据精度会显著影响降水量和降雨历时的统计结果,1 h精度降雨数据可基本反映极端降雨事件的主要时间特征;数据精度差异会造成极端降雨事件的降雨集中度和降雨集中期识别出现偏差,北京市极端降雨多分布于6—10月,并主要集中在7—8月,但9—10月仍存在PEP事件出现的可能;SEP和LEP事件多出现在夜间,而PEP事件在7—12时更易形成降雨峰值,对居民紧急避险和内涝应急响应造成更高潜在风险;在统计年限内,数据精度差异对降水量和降雨频率趋势预测结果的影响并不显著,但会使得降雨历时预测不确定性增加,降雨特征指标突变年份产生“跳跃”;PEP事件的降水量、降雨频率、降雨历时和降雨集中度受数据精度影响较小。 展开更多

关键词 极端降雨事件 多重精度降雨数据 Kruskal-Wallis检验 Sen’s斜率法 MANN-KENDALL检验 有序聚类法 北京市

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极端降雨事件滑坡敏感性——以海河流域“23·7”特大暴雨为例

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作者 张晏维 王家源 +3 位作者 史明昌 易扬 罗志东 张瑞侠 《自然灾害学报》 北大核心 2025年第4期88-100,共13页

全球气候变化和人类活动造成的极端降雨事件频发为滑坡触发预警和分析带来了新的挑战,单次暴雨事件诱发滑坡已具有普遍性和广泛性,目前机器学习算法为极端事件滑坡敏感性制图工作提供了更精准和高效的解决办法,但仍存在模型种类复杂、... 全球气候变化和人类活动造成的极端降雨事件频发为滑坡触发预警和分析带来了新的挑战,单次暴雨事件诱发滑坡已具有普遍性和广泛性,目前机器学习算法为极端事件滑坡敏感性制图工作提供了更精准和高效的解决办法,但仍存在模型种类复杂、适用性和可解释性差等问题。鉴于此,本研究以海河“23·7”流域性特大洪水伴随的滑坡事件作为背景,选取北京市为研究区,基于GF-6影像、GF-7高精度地形数据和实地勘测,构建滑坡样本集,并筛选出13个典型致灾因子,利用极限梯度提升(eXtreme gradient boosting,XGBoost)、梯度提升决策树(gradient boosting decision tree,GBDT)、类别提升(categorical boosting,CatBoost)、随机森林(random forest,RF)和决策树(decision trees,DT)5类模型和沙普利加性解释(shapley additive explanations,SHAP)特征解释器的集成,探究海河流域极端降雨事件灾后滑坡敏感性制图的模型性能,结果表明:①北京市滑坡中高风险区集中于西部、西南部,高风险区域与极端降雨区域以及沟道走向线高度重合。②XGBoost-SHAP的AUC值和KS值分别为0.98049和0.84160,表现出最优越的性能。③高程、坡度、归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、极端事件降雨量和年平均降水是诱发华北土石山区滑坡的主要影响因素,极端降雨事件中致灾因子相比常规事件诱发滑坡阈值更低。研究成果通过评估滑坡敏感性制图模型,描述滑坡灾害各影响因子的交互作用与空间分布特征,以期为华北土石山区极端降雨条件下滑坡灾害预警提供参考,并为地质灾害综合治理提供理论指导和科研支撑。 展开更多

关键词 滑坡 敏感性制图 极端降雨事件 机器学习模型 模型评估 SHAP

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长江流域极端降雨事件时空分布特征 被引量：18

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作者 张俊 高雅琦 +2 位作者 徐卫立 熊开国 杜良敏 《人民长江》 北大核心 2019年第8期81-86,135,共7页

近年来,许多学者对中国的极端降水进行了研究,但对长江流域极端降水的研究多集中在日时间尺度强降水事件,从不同子流域极端降水事件入手的研究较少。利用1961~2017年长江流域各子流域面雨量资料,根据面雨量的分布曲线确定长江流域各子... 近年来,许多学者对中国的极端降水进行了研究,但对长江流域极端降水的研究多集中在日时间尺度强降水事件,从不同子流域极端降水事件入手的研究较少。利用1961~2017年长江流域各子流域面雨量资料,根据面雨量的分布曲线确定长江流域各子流域极端降雨事件判断的阈值,得到各子流域极端降雨年份,分析极端降雨事件的时间变化特征,以及不同子流域间极端事件的相关关系。研究表明:①20世纪60年代长江上游极端多雨事件频发,70年代以全流域极端少雨为主,80年代极端多雨事件中心转移至长江中下游,90年代长江上游变为极端少雨事件中心,2000年以来,长江流域处在由少雨向多雨转变的年代际背景中。②当子流域发生极端少雨事件时,流域其他流域大部也是以降雨偏少为主,空间的一致性较好。但是子流域发生极端多雨事件时,存在大部分地区少雨的情况,会出现旱涝并存的情况。 展开更多

关键词 极端降雨事件 面雨量 时空特征分析 长江流域

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极端降雨事件下生物结皮-土壤呼吸对温度的响应 被引量：3

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作者 管超 张鹏 李新荣 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期506-511,共6页

以腾格里沙漠东南缘天然植被区藓类结皮和藻-地衣结皮-土壤为研究对象,利用开顶式生长室,采用Li-8150系统连续测定一次极端降雨事件下生物结皮-土壤呼吸的变化,分析温度对生物结皮-土壤呼吸的影响.结果表明:两种类型生物结皮-土壤呼吸... 以腾格里沙漠东南缘天然植被区藓类结皮和藻-地衣结皮-土壤为研究对象,利用开顶式生长室,采用Li-8150系统连续测定一次极端降雨事件下生物结皮-土壤呼吸的变化,分析温度对生物结皮-土壤呼吸的影响.结果表明:两种类型生物结皮-土壤呼吸的日变化均呈现为单峰曲线,生物结皮-土壤呼吸速率的最大值出现在12:00-14:00,最小值出现在00:00-2:00.增温对两种类型生物结皮-土壤呼吸具有抑制作用.极端降雨事件下,采用日平均值拟合土壤温度与生物结皮-土壤呼吸间的关系不能正确反映二者间的关系,采用小时平均值拟合土壤温度与生物结皮-土壤呼吸间的关系更为恰当,二者呈显著的线性正相关关系. 展开更多

关键词 呼吸作用 生物结皮 温度 极端降雨事件

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地铁沿线地下水壅高规律及其对极端降雨事件的响应

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作者 王鑫 潘明浩 +5 位作者 李虎 左锐 徐东辉 何柱锟 武子一 徐云翔 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第32期13718-13727,共10页

地下水保护是济南市地铁规划建设的关键环节之一,由于地铁工程构筑物对地下水渗流的阻挡作用可能引发地下水壅高,因此亟需定性、定量地探究地铁工程建设目标区域的地下水壅高风险,并针对愈加频发的极端降雨事件,关注其对壅水现象的影响... 地下水保护是济南市地铁规划建设的关键环节之一,由于地铁工程构筑物对地下水渗流的阻挡作用可能引发地下水壅高,因此亟需定性、定量地探究地铁工程建设目标区域的地下水壅高风险,并针对愈加频发的极端降雨事件,关注其对壅水现象的影响。对此,主要针对济南地铁4号线典型区段所处研究区,基于传统网格剖分方法优化建模流程,构建包含地铁工程构筑物的三维地质体结构,以建立地下水非稳定流数值模型,分析地铁沿线地下水壅高规律及成因,并设计极端降雨事件以模拟地下水壅高的响应。结果表明:济南西部平原区地铁工程引发的地下水壅高现象具有空间分布规律,其规律性主要受控于地铁走向-地下水流向夹角、含水层厚度,地铁-地下水流向夹角为关键主控因素;极端降雨情景下地铁沿线各区域间的壅高幅度差异有所增大,而壅高现象的空间规律与正常降雨情况下保持一致。越接近研究南侧山区地下水补给带,极端降雨事件影响越大,整体上短期极端降雨事件对地下水壅高并无较大影响。研究成果可为济南市地下水保护提供切实可靠资料,也将为地下工程扰动地下水流场这一过程对极端降雨事件的响应形成突破性认识。 展开更多

关键词 地铁工程 地下水壅高 极端降雨事件 数值模拟

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极端降雨条件下郑州市地表径流特征分析 被引量：1

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作者 王勇 李双权 +5 位作者 胡婵娟 任杰 刘鹏 鄢创 赵畅 朱梦克 《水电能源科学》 北大核心 2024年第9期6-10,共5页

为分析郑州市不同极端降雨事件、不同土地利用类型及不同坡度下的地表径流量,以2020年8月7日、2021年7月20日、2022年7月22日极端降雨事件,2000~2020年土地利用类型以及相同降雨情景为基础,依据SCS-CN模型分析研究区地表径流量特征。结... 为分析郑州市不同极端降雨事件、不同土地利用类型及不同坡度下的地表径流量,以2020年8月7日、2021年7月20日、2022年7月22日极端降雨事件,2000~2020年土地利用类型以及相同降雨情景为基础,依据SCS-CN模型分析研究区地表径流量特征。结果表明,在三次极端降雨事件中,主城区的地表径流量均相对较大。受不透水面的影响,在主城区降雨量小于周边城区降雨量的情况下,主城区的地表径流量依然大于周边区域地表径流量。从地形坡度上讲,在三次极端降雨事件中,均以微坡(<5°)区域的平均地表径流量最大,且整体呈坡度越大平均地表径流量越小的趋势。在相同降雨条件下,2000~2020年郑州市平均地表径流量呈现逐渐增大的趋势,且主城区平均地表径流量增大趋势较明显;而随着降雨量的增加,郑州市地表径流量增加显著,且主城区地表径流量比周边城区增加更快。可见,在极端降雨条件下,郑州市主城区及微坡区域地表径流量一般相对较大,需要合理调节土地利用,增大林草覆盖比率。 展开更多

关键词 郑州市 SCS-CN模型 极端降雨事件 土地利用类型 地表径流

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极端次降雨事件下的土壤侵蚀调查研究 被引量：3

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作者 花东文 《农业与技术》 2017年第19期50-52,共3页

黄土高原是我国乃至世界上土壤侵蚀状况最严重的地区之一,其中细沟侵蚀是该地区最主要的土壤侵蚀方式之一,往往一次极端降雨事件造成的细沟侵蚀量可占全年土壤侵蚀量的50%以上。2013年延安市遭受了自有气象记录以来最强的一次极端降雨事... 黄土高原是我国乃至世界上土壤侵蚀状况最严重的地区之一,其中细沟侵蚀是该地区最主要的土壤侵蚀方式之一,往往一次极端降雨事件造成的细沟侵蚀量可占全年土壤侵蚀量的50%以上。2013年延安市遭受了自有气象记录以来最强的一次极端降雨事件,本文选取延河流域此次降雨相对集中的4个县区(安塞,志丹,延川,延安宝塔区)进行了系统的土壤侵蚀调查,结果发现:在不同土地利用类型中,自然恢复的草地和人工林地,土壤侵蚀现象较少,而侵蚀现象比较严重的是坡耕地和果园地;土壤侵蚀量并不是随坡度的增大一直增加,均存在一个临界坡度;随草本植被盖度的增加,土壤侵蚀量逐渐减小。植被的垂直结构越完整,侵蚀量越小。此次调查结果对于在黄土高原地区开展土壤侵蚀相关研究具有一定的现实意义。 展开更多

关键词 极端降雨事件 细沟侵蚀 延河流域

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南方高度城市化地区极端降雨特征分析及阈值确定——以深圳市为例 被引量：15

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作者 马雨露 赖成光 +2 位作者 习树峰 陈晓宏 邓家泉 《水资源与水工程学报》 CSCD 2017年第2期76-81,共6页

研究南方高度城市化地区极端气候变化规律,定义极端降雨事件的阈值并对地域风险进行评估,对于完善区域"三防"指挥系统的预报预警方案,应对气候变化和快速城市化过程中的极端暴雨内涝灾害风险,具有重要的现实意义。以深圳市为... 研究南方高度城市化地区极端气候变化规律,定义极端降雨事件的阈值并对地域风险进行评估,对于完善区域"三防"指挥系统的预报预警方案,应对气候变化和快速城市化过程中的极端暴雨内涝灾害风险,具有重要的现实意义。以深圳市为例,在收集统计2000-2015年暴雨灾害事件和相应的多个站点降雨数据基础上,采用模糊识别、PCI等方法分析了该区域的降雨雨型、集中度特征,并采用百分位法对深圳市极端降雨阈值进行了分析和计算。结果表明:造成深圳市内涝的大部分降雨主要是单峰型;均匀大量降雨是内涝主要产生原因;大鹏新区的降雨阈值最高,降雨阈值空间分布图从东往西呈逐渐减少趋势;深圳市极端降雨阈值为降雨频率P=1%的降雨值。 展开更多

关键词 极端降雨事件 雨型识别 降雨集中度 阈值

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城市流域极端降雨条件下的产汇流规律——以北京市凉水河流域为例 被引量：5

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作者 房亚军 李其军 +2 位作者 潘兴瑶 杨默远 李永坤 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期111-116,共6页

以凉水河流域为研究区,对比2012年7月21日(短历时双峰型)和2016年7月20日(长历时双峰型降雨)两场典型暴雨洪水过程,分析其降雨-径流关系。结果表明:凉水河流域上游较高的不透水面积比例,加快了区域产汇流速度,使得径流对暴雨的响应更为... 以凉水河流域为研究区,对比2012年7月21日(短历时双峰型)和2016年7月20日(长历时双峰型降雨)两场典型暴雨洪水过程,分析其降雨-径流关系。结果表明:凉水河流域上游较高的不透水面积比例,加快了区域产汇流速度,使得径流对暴雨的响应更为敏感,洪水过程随暴雨过程陡涨陡落;流域下游不透水面积比较低,汇流面积增加和河道行洪过程中的坦化综合作用削弱了降雨-径流序列的一致性。两场暴雨洪水过程上游和下游径流系数对比发现,在流域上游由于不透水面积比较高,重现期为10~20年一遇场次暴雨径流系数为0.35~0.5;而在流域下游由于降雨入渗补给条件较好,流域下游径流系数仅为上游径流系数的1/3,全流域径流系数减小为上游径流系数的1/2。 展开更多

关键词 降雨-径流过程 洪涝灾害 极端降雨事件 凉水河流域

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延河流域极端暴雨下侵蚀产沙特征野外观测分析 被引量：31

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作者 焦菊英 王志杰 +3 位作者 魏艳红 苏嫄 曹斌挺 李玉进 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第13期159-167,共9页

针对黄土高原目前侵蚀环境明显改善条件下能否经受得住极端暴雨事件的考验及可能出现的问题,该文依据在延河6个典型小流域的植被调查及土壤侵蚀监测结果,分析了2013年极端暴雨条件下延河流域不同尺度的侵蚀产沙特征。结果表明,天然乔木... 针对黄土高原目前侵蚀环境明显改善条件下能否经受得住极端暴雨事件的考验及可能出现的问题,该文依据在延河6个典型小流域的植被调查及土壤侵蚀监测结果,分析了2013年极端暴雨条件下延河流域不同尺度的侵蚀产沙特征。结果表明,天然乔木(辽东栎和三角槭)植被的平均侵蚀强度<1 000 t/km^2,自然灌木植被在1 118.1~1 161.2 t/km^2之间,演替中后期的草本植被在1 245.2~1 827.8 t/km^2之间,而演替中前期的草本植被在3 087.6~4 408.4 t/km^2之间;人工灌木林(2 119.7~2 183.9 t/km^2)比人工乔木林(2 625.7~5 149.6 t/km^2)具有较强的减蚀能力。坡面良好的植被覆盖能有效抵御暴雨侵蚀,小流域坡面平均侵蚀强度基本<2 500 t/km^2;但滑坡侵蚀占主导地位,占各小流域侵蚀总量的49.0%~88.5%,特别是距暴雨中心较近流域的南部2个小流域的滑坡侵蚀可达7 290.3和7 424.9 t/km^2左右。不同小流域内有6.4%~18.3%的侵蚀量淤积在沟道里;延河甘谷驿以上不同河段的淤积量为13.2~145.2万t,平均占总侵蚀产沙量的15%。延河甘谷驿控制区的侵蚀产沙强度变化在2 326.7~7 774.4 t/km^2之间,其中强度为5 000~8 000 t/km^2的面积占59.3%。因此,加强沟间地径流蓄排措施,减轻坡面径流下沟对沟坡重力侵蚀的影响,是土壤侵蚀研究与防治中值得重视的问题。 展开更多

关键词 土壤 侵蚀 滑坡 极端降雨事件 植被恢复 侵蚀产沙

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岔巴沟流域暴雨山洪水沙特征 被引量：2

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作者 孙一 郭彦 +1 位作者 田勇 王协康 《水电能源科学》 北大核心 2020年第10期56-58,共3页

受极端降雨事件影响,黄土丘陵沟壑区易发生暴雨山洪,造成重大灾害损失。为进一步了解工程与非工程措施导致的下垫面变化下的产流产沙特征,探究暴雨山洪的形成及致灾机理,基于"7·26"暴雨事件,以岔巴沟流域为研究区域,采... 受极端降雨事件影响,黄土丘陵沟壑区易发生暴雨山洪,造成重大灾害损失。为进一步了解工程与非工程措施导致的下垫面变化下的产流产沙特征,探究暴雨山洪的形成及致灾机理,基于"7·26"暴雨事件,以岔巴沟流域为研究区域,采用现场调查结合实测资料分析的研究手段,分析岔巴沟流域暴雨山洪特征。分析表明,在历时短、强度大、雨量多的极端暴雨事件条件下,岔巴沟流域形成流量较大、输沙量较低的陡涨陡落型山洪。径流量大的原因在于降雨量高、降雨强度大;输沙量较低的原因在于多年的退耕还林、封山禁牧等政策措施及水土保持工程措施。虽然岔巴沟的植被覆盖度较高,下垫面显著改善,但自然恢复的植被相对较少,坡面上仍存在大量坡耕地,在极端降雨事件下,仍会产生携带一定泥沙的山洪。 展开更多

关键词 岔巴沟流域 极端降雨事件 暴雨山洪 水沙特征

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