《川西高原中小河流暴雨洪澇氣象風(fēng)險預(yù)警等級》編制說明

《川西高原中小河流暴雨洪澇氣象風(fēng)險預(yù)警等級》地方標(biāo)準(zhǔn)編制說明一、工作簡況1.任務(wù)來源2023年5月8日，由四川省氣象局申請地方標(biāo)準(zhǔn)的立項，根據(jù)《四川省市場監(jiān)督管理局關(guān)于下達2023年度地方標(biāo)準(zhǔn)制（修）訂項目立項計劃（第三批）的通知》，批準(zhǔn)《川西高原暴雨誘發(fā)中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警等級》地方標(biāo)準(zhǔn)的制定。2.起草單位起草單位：四川省氣候中心協(xié)作單位：阿壩州氣象局項目承擔(dān)單位四川省氣候中心近年來在災(zāi)害風(fēng)險管理和預(yù)報預(yù)警業(yè)務(wù)開展上取得了一系列成果，形成了一套規(guī)范可行的中小河流暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險判識和評估技術(shù)方法，同時積累了人才、技術(shù)和經(jīng)驗資源。承擔(dān)單位阿壩州氣象局的技術(shù)人員對中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警等級的檢驗和應(yīng)用也具有豐富的經(jīng)驗。研究團隊對于川西高原地區(qū)中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警等級制定的成果和研究經(jīng)驗經(jīng)過總結(jié)提煉形成了本標(biāo)準(zhǔn)，為統(tǒng)一和規(guī)范川西高原中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警等級提供了技術(shù)保障。3.主要起草人四川省氣候中心徐沅鑫工程師/大氣科學(xué)制定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容，提出關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)02887381189川省氣候中心郭海燕高工/生態(tài)學(xué)技術(shù)指導(dǎo)02887322809川省氣候中心徐金霞工程師/大氣科學(xué)相關(guān)技術(shù)材料收集分析，資料處理02887381189川省氣候中心卿清濤高工/氣候?qū)W技術(shù)指導(dǎo)02887381189川省氣候中心正研/氣候?qū)W相關(guān)技術(shù)材料收集分析，技術(shù)指導(dǎo)02887366050壩州氣象局郭斌高工/應(yīng)用氣象指標(biāo)應(yīng)用試驗08372821230壩州氣象局王珊工程師/大氣科學(xué)指標(biāo)應(yīng)用試驗08372822683、制定標(biāo)準(zhǔn)的必要性和意義川西高原地處中國西南地區(qū)，降雨分布差異明顯，地形地貌復(fù)雜，中小河流暴雨洪澇災(zāi)害屢屢發(fā)生。近年來，隨著山區(qū)社會經(jīng)濟的發(fā)展，暴雨洪澇災(zāi)害已經(jīng)成為制約山區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展的主要災(zāi)害之一。中小河流暴雨洪澇形成機理十分復(fù)雜，川西高原地域廣闊，但水文站和氣象站數(shù)量較少，分布稀疏，水文氣象地理數(shù)據(jù)和詳細(xì)歷史災(zāi)情資料嚴(yán)重缺乏，缺少開展基于洪水實際形成機理的暴雨洪澇預(yù)報的基礎(chǔ)。而川西高原地形和氣象條件復(fù)雜，簡單的統(tǒng)一指標(biāo)無法反映當(dāng)?shù)氐臑?zāi)害特征，因此提供按照本地實際降雨數(shù)據(jù)進行的分區(qū)域洪澇等級氣象風(fēng)險預(yù)警等級劃分能夠更好地應(yīng)用于實際業(yè)務(wù)工作。隨著全球氣候變暖，極端氣候事件頻發(fā)，近年來川西高原的年均降水量、雨日以及降水強度均呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢，而隨著國家扶貧攻堅計劃的實施，防災(zāi)減災(zāi)也成為開展扶貧工作的迫切需求，此時制定適用于川西高原暴雨誘發(fā)中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警等級對當(dāng)?shù)胤罏?zāi)減災(zāi)工作的開展有著非常積極的意義。川西高原暴雨誘發(fā)中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警等級劃分可應(yīng)用于川西高原中小河流暴雨洪澇災(zāi)害的預(yù)報預(yù)警工作，為災(zāi)害監(jiān)測和評估提供技術(shù)指導(dǎo)，為政府部門和相關(guān)行業(yè)的防災(zāi)減災(zāi)工作提供科學(xué)依據(jù)。三、主要起草過程調(diào)研全國各省級氣象部門開展中小河流暴雨洪澇觸發(fā)指標(biāo)技術(shù)方法以及規(guī)范制定方面的工作情況，收集相關(guān)技術(shù)性材料和規(guī)范性文件。編制《川西高原暴雨誘發(fā)中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警等級》工作組討論稿，并在項目組第一次討論修改。形成征求意見稿，在廣泛征求行業(yè)和專家意見基礎(chǔ)上項目組第二次討論，形成送審討論稿，并在送審討論稿反饋意見基礎(chǔ)上形成送審稿。收集整理送審稿審查意見，項目組組織第三次研討、修改會議，形成標(biāo)準(zhǔn)報批稿。根據(jù)報批稿反饋意見繼續(xù)修改、完善，等待頒布實施。四、制定標(biāo)準(zhǔn)的原則和依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)編寫的原則是標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容、所確定的等級劃分方法既要符合先進性、科學(xué)性的要求，又要做到適用性、實用性。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了川西高原暴雨誘發(fā)中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警所涉及的術(shù)語、等級劃分和計算方法等內(nèi)容,適用于在川西高原范圍內(nèi)開展暴雨誘發(fā)中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警等級確定?！稓庀鬄?zāi)害防御條例》（中華人民共和國國務(wù)院令第570號）中提出了“縣級以上地方人民政府應(yīng)當(dāng)組織氣象等有關(guān)部門對本行政區(qū)域內(nèi)發(fā)生的氣象災(zāi)害的種建立氣象災(zāi)害數(shù)據(jù)庫，按照氣象災(zāi)害的種類進行氣象災(zāi)害風(fēng)險評估，并根據(jù)氣象災(zāi)害分布情況和氣象災(zāi)害風(fēng)險評估結(jié)果，劃定氣象災(zāi)害風(fēng)險區(qū)域。”暴雨誘發(fā)中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警等級的建立是法律制度的技術(shù)基礎(chǔ)和實踐來源，也是制度建設(shè)的重要內(nèi)容和目的之一。編制本標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)為國務(wù)院《中華人民共五、主要條款的說明1.暴雨誘發(fā)中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警等級劃分標(biāo)準(zhǔn)計算方法（日最大值或超門限峰值重現(xiàn)期法）采用年最大值法（即一年只選取一個最大日降水量值）或超門限峰值法（選取降水量時間序列中超過某一給定閾值的所有日降水量值）進行采樣，獲取該觀測站點的歷史樣本序列。選擇不同的分布函數(shù)，利用最大似然法估計函數(shù)參數(shù)，隨后進行擬合優(yōu)度檢驗，選取表現(xiàn)最優(yōu)的分布函數(shù)進行重現(xiàn)期計算。下面以耿貝爾極值Ⅰ型分布型為例進行說明：極值Ⅰ型分布函數(shù)見式（1（1）式（1）的超越保證率函數(shù)，即耿貝爾概率分布函（2）Fx：極大值的分布函數(shù)；PXmax<x〕：極大值的概率分布表達式。a：極大值分布參數(shù)，計算公式見式（3）u：極大值分布參數(shù)，計算公式見式（4）σx：該氣象站降水觀測資料序列的均方差；σy：氣象站降水觀測資料序列樣本數(shù)對應(yīng)的分布函數(shù)均方差，可通過查表得到。：氣象站降水觀測資料序列的數(shù)學(xué)期望；σx：該氣象站降水觀測資料序列的均方差；：氣象站降水觀測資料序列樣本數(shù)對應(yīng)的分布函數(shù)數(shù)學(xué)期望，可通過查表得到；σy：氣象站降水觀測資料序列樣本數(shù)對應(yīng)的分布函數(shù)均方差，可通過查表得到。不同重現(xiàn)期的降水量可通過式（5）求得。a：極大值分布參數(shù)，計算公式見式（3u：極大值分布參數(shù)，計算公式見式（4p：概率，即重現(xiàn)期的倒數(shù)。2.暴雨誘發(fā)中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警等級劃分標(biāo)準(zhǔn)計算方法（百分位法）百分位數(shù)法的計算采用下面的經(jīng)驗公式：ip)=1?YXj+YXj+1（1）毫米，mm）j：第j個序列數(shù)Y：第j+1個序列數(shù)權(quán)重j：第j個序列數(shù)p：百分位數(shù)n：氣象站降水觀測資料序列總數(shù)Y=p×n+j（3）Y：第j+1個序列數(shù)權(quán)重p：百分位數(shù)n：氣象站降水觀測資料序列總數(shù)j：第j個序列數(shù)水量，形成樣本序列，計算不同百分位對應(yīng)的臨界值。3.面雨量計算方法面雨量指某一特定區(qū)域或流域的平均降雨量，計算方法不同會導(dǎo)致面雨量計算結(jié)果出現(xiàn)差異。目前氣象和水文部門廣為采用的是算術(shù)平均法、泰森多邊形法和克地形起伏不大，且雨量站較多又分布較為均勻的流域或采用網(wǎng)格點雨量計算面雨量的流域。泰森多邊形法考慮了流域內(nèi)各雨量站控制面積的權(quán)重，比算術(shù)平均法更合理，精度也較高，而且當(dāng)雨量站固定不變時，各雨量站的權(quán)重系數(shù)也不變，適用于雨量站分布不均的流域?？死锝鸱ㄊ且环N有效的插值方法，它考慮了已觀測雨量之間的空間相關(guān)性，更適合于地形地貌類型比較復(fù)雜，降雨量空間分布不均勻情況下流域面雨量的計算。在實際應(yīng)用中，可根據(jù)流域的地形地貌和雨量站分布情況，選擇比較適宜的計算方法。3.2算術(shù)平均法流域內(nèi)所有雨量站（或網(wǎng)格點）的同期站點雨量之——流域面雨量（單位：毫米，mmpi——流域內(nèi)i雨量站（或網(wǎng)格點）的同期站點雨量（單位：毫米，mmn——雨量站（或網(wǎng)格點）數(shù)。3.3泰森多邊形法將流域內(nèi)各相鄰雨量站用直線相連，作各連線的垂直平分線，這些垂直平分線相交把流域劃分為若干個多邊形，每個多邊形內(nèi)都有一個雨量站。設(shè)每個雨量站都以其所在的最小多邊形為控制面積，則流域面雨量為各雨量站點的雨量乘以各自的控制面積的總和除以流域的總面積，其計算公式為：wi=SiS（2）wi——i雨量站的控制面積與流域總面積的比值，即權(quán)重系數(shù)；Si——流域內(nèi)i雨量站的控制面積；S——流域的控制面積。=piwi——流域面雨量（單位：毫米，mmpi——i雨量站的同期降雨量（單位：毫米，mmn——雨量站點數(shù)。3.4克里金法克里金（Kriging）法是一種地理統(tǒng)計方法，又稱為空間自協(xié)方差最佳插值方法。它以空間結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)進行估值，在插值過程中可以反映空間場的各向異性，并且充分利用數(shù)據(jù)點之間的空間相關(guān)性?？死锝鸱ň唧w分為許多種，包括普通克里金法、簡單克里金法、通用克里金法等等。普通克里金法是克里金插值法中使用最多的插值方法，是區(qū)域化變量的線性估算。它假設(shè)數(shù)據(jù)變化呈正態(tài)分布，認(rèn)為區(qū)域化變量z的期望值未知，插值過程類似于加權(quán)滑動平均，權(quán)重值的確定來自于空間數(shù)據(jù)分析，其計算公式為：na=1zi——估計點的值，即為最小面元Ωi的面雨量；zUa——已測得的第a個位置的數(shù)值；λa——在第a個位置上測得值的位置權(quán)重；a——估算樣本所在的第a個位置；n——雨量站數(shù)目；m——插值雨量點數(shù)目。m=ziΩi（5）i=1——流域面雨量；Ω——最小面元面積（空間分辨率A——流域總面積。4.等級劃分和計算方法川西高原暴雨誘發(fā)中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警等級可采用兩種方法進行劃分，即重現(xiàn)期（RP）和序列百分位比例（SPR分為有風(fēng)險極高（災(zāi)害等級嚴(yán)重，各等級劃分和劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1。表1暴雨誘發(fā)中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警等級級別、含義、對應(yīng)災(zāi)害等級和劃分標(biāo)準(zhǔn)級別級別含義對應(yīng)災(zāi)害等級劃分標(biāo)準(zhǔn)一級風(fēng)險極高嚴(yán)重二級風(fēng)險很高較重三級風(fēng)險高一般風(fēng)險較高較輕4.2劃分標(biāo)準(zhǔn)計算方法如流域內(nèi)存在數(shù)據(jù)長度不短于30年、數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確的氣象站點，可優(yōu)先選擇重現(xiàn)期法計算氣象風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)；如流域內(nèi)氣象站點數(shù)據(jù)長度不足30年，可采用百分位法計算氣象風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)。如流域內(nèi)符合條件的氣象站數(shù)=1，則使用該氣象站點降水觀測資料作為計算中所使用的降水量時間序列；如流域內(nèi)符合條件的氣象站數(shù)>1，則采用所有符合條件的氣象站降水觀測資料計算流域面雨量形成降水量時間序列。當(dāng)兩種方法計算出的劃分標(biāo)準(zhǔn)指向預(yù)警等級不一致時，選取較高的預(yù)警等級為最終結(jié)果。六、重大意見分歧的處理依據(jù)和結(jié)果同意該標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。七、作為推薦性或強制性標(biāo)準(zhǔn)的建議及理由建議《川西高原暴雨誘發(fā)中小河流洪水氣象風(fēng)險預(yù)警等級》作為推薦性標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實施。八、貫