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冰雹预报
目前咸阳市冰雹预报以短时、临近预报为主,预报方法参考天气图、T-lnP图、单站物理量指标、多普勒雷达、711雷达等数据资料。
1短时预报
1.1天气图预报
首先确定500hPa高空影响系统,如是西风带系统主要分析高空冷平流的最大区域位置,如冷涡系统主要分析中低层风切变区域。然后在这些系统(高空冷槽型、高空冷涡型、高空西北气流型)下分析几天来700hPa和850hPa是否异常增温,若明显增温确定该区域,冰雹的落区一般在冷平流的最大区域、风切变区域及中低层异常增温区域附近。
1.2温度对数压力图预报
在T-lnP图上,正不稳定能量面积远远大于负不稳定能量面积,而且0℃层高度在600hPa(4公里)上下,有利于降雹,-20℃层高度在400hPa附近或以下,有利于降雹。一般情况下-20℃层与0℃层之间的厚度较小(小于160hPa)也有利于降雹。12km以下,由低层到高层风向一直按顺时针方向变化,10km以下温度直减率为-6℃/100m~1.0℃/100m有利于降雹。
1.3单站物理量物理特征指标
对流性不稳定:θse850hPa-θse500hPa≥12为出现连续性降雹提供了源源不断的潜在动力;沙氏指数(SI):当西安SI<0,延安SI<-2时北部旬邑一带易出现冰雹;气团指数(K):K指数>30易出现冰雹;条件性不稳定能量指数(Ic):Ic=T850-T500,即选取850hPa与500hPa的温度差,统计计算平均得Ic≥27℃易出现冰雹;850hPa西安站的T-Td<5℃,500hPa西安站的T-Td>18℃,易出现冰雹;热力条件指标:当T850-T500≥25℃,且500hPa温度在-8~-12℃时或T850-T500在48~55℃之间,咸阳市大部分有冰雹。
2临近预报
临近预报主要以西安、宝鸡多普勒雷达回波为依据,一旦发现咸阳市境内或上述影响咸阳的境外三个雹源地有30dB回波出现,便发冰雹临近预报,回波强度达到45dB便发作业指令,严密监视45dB回波,进一步识别雹云。雹云识别方法:用旬邑711雷达扫描45dB刨面,根据45dB回波顶高识别雹云,强回波顶高和对应的环境温度(见表1)。
用回波跃增增长识别雹云:在RHI显示上,如回波在短时间内(1~3min)向上突增,可判断为雹云,雷雨云无此现象;根据强回波区在云体中的位置识别雹云:45dB强回波区在云体的中上部为冰雹云,在云体的中下部为雷雨云;根据对流单体移动方向识别冰雹云:如对流单体由东南向西北移动或由南向北移动可判断为冰雹云;单体合并可判断为冰雹云:如有两单体在移动过程中产生合并,合并后为冰雹云;根据回波形状判定冰雹云:若形状为指状回波、钩状回波、回波窟窿均可判定为冰雹云。咸阳防雹作业时机选择是以雷达实时跟踪观测云系演变状况为基础,综合多种判别指标进行临近预报预警、预报冰雹落区、时间、强度等,不断订正,及时选择作业时机,下达作业指令。
冰雹防御及效果
咸阳市防雹主要采取两个成熟方法,第一是过量催化:为了改变云和降水及冰雹的微物理结构,改变冰雹生长形成的物理过程,通过过量催化,大量增加云中人工冰雹胚胎,争食水分,降低成雹条件,抑制冰雹的增长或化为雨滴。第二是爆炸影响:通过爆炸,破坏积云形成冰雹的自然气流结构,特别是强上升气流区的垂直结构,促使大量小冰雹(雹胚)在增大之前提前下落,融化为雨滴或小冰粒落到地面。多年来,我们的实践总结出了防雹作业的原则为打头不打尾,宜早不宜迟,抢时间,攻要害,集中火力打歼灭战;轰云头,斩云腰,猛打回头云,阻止云接云。取得了良好的效果。
以2011年7月12—19日连续性冰雹为例:7月12日长武出现雹云,预报准确,指令及时,经作业最后出现雨中夹杂米粒冰雹,无灾。7月13日旬邑出现雹云,经防御出现零星冰雹,无灾。7月14日15时10分,旬邑淳化交界处有块对流云单体,强中心为55dB,顶高10km,达雹云指标经旬邑、淳化共同作业,云体强度明显减弱最后消失;另外17时30分甘肃正宁有大范围雹云南压,强中心为65dB,顶高14km,达到强雹云指标,影响我市旬邑、长武、彬县、淳化、永寿、乾县,经各县猛烈阻击,彬县新民镇、车家庄、水口镇个别村出现零星冰雹,直径5mm,最长持续1分钟,无雹灾。旬邑职田、淳化南村出现零星软雹,无雹灾。由于此次过程为飑线过程,8个县区出现雷雨大风天气,旬邑职田风灾明显。
关键词:黄河凌汛成因防御措施
一、概况
黄河凌汛灾害是黄河下游严重的自然灾害之一,历史上曾以频繁决口、难以防治而著名。黄河下游河道上宽下窄,弯曲连绵,险工、控导交错对峙,容易形成冰塞、冰坝的河段较多。人民治黄以来,党和政府十分关心黄河的治理,多次加高加固黄河堤防,兴建河道整治工程,修建水库和南、北展宽区等分滞洪工程,特别是1998年长江大水之后,国家加大了黄河治理力度,按照2000年设防标准,加高、加固两岸堤防,加修、改建了许多河道整治工程和病险涵闸,近期又进行了标准化堤防建设,将黄河堤防建成“防洪保障线、抢险交通线、生态景观线”,防洪工程的抗洪能力大大增强。防洪非工程措施也随着国家法律、法规的逐步健全和科技水平的不断提高而逐步完善。小浪底与三门峡水库联合运用,可有效调节下游河道流量,减轻黄河下游凌汛灾害,但河道主槽逐年淤积抬高,“二级悬河”的不利局面进一步加剧,局部河段仍不断发生凌汛灾害,应引起各级各部门的高度重视,凌汛期要密切注视凌情变化,采取一切措施,将凌灾的损失降低到最低限度。
二、凌汛的成因
黄河下游是一个不稳定的封冻河段,据统计,1950-2004年的55年间,山东河段有48年封冻,8年出现较严重凌情。黄河下游凌汛是由河道所处的地理位置决定的,除上游水库下泄流量控制不当、涵闸引水等人为因素外,主要是气温、水温、流量和河道形态等因素综合作用的结果。
2.1气温
河道冰凌是低气温的产物,气温变化是造成凌汛的重要因素。黄河下游河道呈西南东北流向,上首位于北纬34度50分,黄河入海口位于北纬38度00分,上下相差3度10分。气温的变化使上段河道冷得晚,回暖早,负气温持续时间短;下段河道冷得早,回暖晚,负气温持续时间长。沿程纬度不断变化,造成气温“上暖下寒”,上游河段的气温明显高于下游河段气温,决定了黄河下游河段先封河后解冻的特性。当气温转暖升高时,上段河道先解冻,下段河道还处于固封状态,上段已解冻的冰水流至处于固封状态的下段,卡冰结坝造成凌汛。
2.2水温
气温对凌汛的影响是通过水温的变化体现出来的,冬季气温上暖下寒,温差较大,上段河道封冻晚、开河早、冰层薄、封冻时间短,下段河道封冻早、开河晚、冰层厚、封冻时间长,在上段冰层解冻开河、冰水齐下时,下段冰层仍较坚固,容易导致冰凌阻塞,严重时形成冰坝,致使河道水位迅速上涨,形成严重凌洪。
2.3流量
黄河下游封冻期流量较小,封冻冰盖较低,冰下过流能力小,封冻后,河槽内增加的槽蓄水量大部分积存在宽河道内,当上游河段因气温升高或流量增加时,冰下蓄水量自上而下沿程释放,流量逐渐增大,加上下游河道狭窄,因气温差异开河较晚,在上游来水的动力作用下,迫使冰盖上涨,容易形成水鼓冰开的“武开河”,致使水位陡涨,形成冰坝,壅高水位,漫滩偎堤造成严重的凌汛灾害,对黄河下游防凌十分不利。
2.4河道形态
黄河下游河道上游宽浅散乱,下游狭窄多弯,封河、开河期间极易出现冰凌卡塞,形成冰塞、冰坝,造成凌汛灾害。主要表现在:艾山窄河段,该河段有黄河下游河道最窄的艾山卡口,险工与山体对峙,河宽仅275m,河道窄,弯道多,排冰能力小,易卡冰阻水;河道急转弯或连续转弯处,如河段呈“L”形、“S”形,流冰经过这些河段时,主流顶冲凹岸后,急转90度,或连转数弯下泄,很容易在弯道处卡冰壅水,形成冰坝。
三、凌汛的危害及影响因素
3.1凌汛的危害
凌汛成因的复杂性和表现的特殊性决定了黄河凌汛的危害性,河道封冻后,阻拦了部分上游来水,使河槽的蓄水量不断增加,水位上涨,解冻开河时,部分被拦蓄的水量急剧释放出来,向下游推移,沿途冰水增多,形成凌峰。凌峰自上而下传播时往往是一个递增的过程,凌汛期的水位由于冰凌施加水流的阻力作用,相同流量的水位比无冰期高。凌情严重年份,局部河段水位壅高,造成滩区漫滩,堤防出现坍塌、管涌、渗水等险情,甚至发生决口。凌汛洪水虽不如主汛期洪水量大,但在水流的动力作用下,对河道、堤防工程具有极大的破坏作用。
3.2凌汛的影响因素
3.2.1黄河下游从八十年代初至今已连续发生二十多年的暖冬天气,近几年异常天气、极端气候频繁出现,冬季气温可能由暖转冷。
3.2.2小浪底水库能有效控制下泄流量,但黄河下游冬季引水量明显增大,且受天气影响引黄流量变幅较大,易引起大河流量骤变。凌汛期既要确保防凌安全,又要保证引黄水量。如遇强冷空气侵袭,引黄渠道极易发生卡冰,甚至发生渠道决口,一旦停止引水,将导致黄河流量陡增,有可能引发“武开河”,甚至出现局部漫滩,发生凌灾。
3.2.3黄河下游河道狭窄弯曲,易卡冰壅水的边界条件并未改变,近年来黄河下游河道淤积严重,“二级悬河”的不利局面进一步加剧,排洪能力下降,漫滩几率增加,一旦凌水漫滩,不仅滩区群众损失巨大,也将危及堤防安全。
3.2.4黄河凌情复杂。黄河凌汛受气温、流量、引水、河道边界条件等多种因素影响,变化十分复杂。黄河冰凌运动规律尚未完全掌握,凌灾发生的时间、地点等还不能准确预测。防凌信息化建设仍不能满足黄河防凌的需要。
3.2.5防洪工程存在一些薄弱环节。临黄堤存在不少险点、险段,部分新修工程没有经过洪水考验,险工、控导工程易出现根石走失、坦石下蛰等险情。南、北展宽区,东平湖滞洪区分水分凌受各方面条件的限制,实施难度较大。
3.2.6防凌抢险难度大。凌汛期间,天寒地冻,取土困难,对防守和抢险十分不利,特别是冰水偎堤后,一旦出现险情,许多抢险方法、抢险措施难以实施,致使险情不能得到有效控制而造成较大灾害。
四、防凌措施
凌汛的防治措施是在认识冰凌演变规律的基础上不断提高的,在实践的基础上,人们逐步认识到凌汛危害的主要原因是水不是冰。随着防凌工程的不断增加,防凌措施在理论和实践中逐步得到改进,对保证凌汛安全将起到很大的作用。
4.1明确防凌责任
坚强有力的领导是确保防凌胜利的首要条件,黄河防凌工作实行行政首长负责制,各级政府和有关部门要把防凌当作一项重要工作来抓,统一指挥,分级分部门负责,逐级签订责任书,及时抓好检查落实。当发生重大险情、分滞凌洪或实施冰凌爆破时,各级防指视情派工作组赴现场进行指导,按照各自的责任分工开展工作,从队伍建设、物料储备、工程防护、凌汛观测、迁安救护及凌汛抢险等方面采取措施,做好冰凌测报工作,准确、及时地提供观测数据,搞好防凌准备工作,对确保防凌安全将起到重要作用。
4.2加强防凌队伍建设
黄河防凌队伍由黄河防汛抢险专业队伍、群众队伍、人民和武警支援黄河防凌部队三部分组成,实行专业队伍和群众队伍相结合,军民联防。黄河专业队伍由黄河职工组成,是防凌的技术骨干力量,担负着水情与工情测报、通信联络、冰凌观测、冰凌爆破、工程防守与抢险和群众队伍防凌抢险技术指导等任务。群众防凌队伍是黄河防凌的主力军,主要负责堤线防守、防洪工程查险、抢险、料物运输及滩区、蓄滞洪区群众迁移安置。人民是黄河防凌的突击力量,主要承担重点河段、重大险情抢险,分凌闸闸前围堰、行洪障碍及冰凌爆破、滩区群众紧急迁安救护等任务。凌汛期间,积极组织防凌队伍,加强队伍建设,搞好防凌人员培训,提高防凌人员的业务素质和操作能力,进行必要的爆破演练,使防凌队伍真正担负起防凌责任,提高防凌抢险水平,一旦需要,即可投入防凌抢险。
4.3加强凌情观测和预报
凌情观测是防凌的依据,是防凌工作的耳目,其目的是了解和掌握全部冰凌、气象资料,研究冰凌的发展变化。冰情观测主要是观测结冰地点、面积、冰量、淌凌密度、速度,封冻地点、长度、宽度、封冻形式、冰厚以及冰色、冰质变化、冰堆形成的位置等。凌情严重时,适当增加观测点,增加观测次数,及时分析凌情,预测冰凌的发展趋势,及早采取防凌措施。凌情预报可增加防凌的预见性和主动性,是指挥防凌工作的重要依据,凌汛期间,密切注视天气变化,加强水文、气象观测,提高凌情预报的准确度,争取防守的主动性。加强水文站网建设,改善施测设备和技术,加大观测力度,提高预报水平和预报精度,为防凌决策提供可靠的依据。
4.4利用水库防凌
小浪底水库和三门峡水库联合运用,再辅以东平湖水库,能够有效控制黄河下游河道的流量,消减凌汛期河道的槽蓄水量,控制开河期凌汛流量,减轻对黄河下游的凌汛威胁。利用水库发电泄流水温,使水库下游一定距离的河段不封冻。
4.5分水分凌
把受冰凌阻水而壅蓄在河道中的部分水量,通过沿岸涵闸或分水工程,有计划地分泄出去,有效减少河道内的槽蓄水量,消减凌峰流量,避免冰水泛滥成灾。为此,凌汛期间,要搞好涵闸检修及渠道清淤,封冻前泄空渠道,避免渠道存水结冰后,在开河期分水时造成渠道卡凌。涵闸凌汛期引水要统一调度,实行计划引水,保持适宜的河道流量,促使凌情向有利于防凌的方向发展。在下游狭窄河段,为解决凌洪威胁,可利用南、北展宽工程进行分凌,根据临时卡冰情况,一旦需要,开闸分凌,减轻冰凌威胁。
4.6破冰防凌
破冰对黄河防凌至关重要,在历年的防凌工作中发挥着极大的作用。根据冰凌的发展情况,在开河期,确需破冰时可采用炸药爆破、打冰、炮击、撒土等方式,其中炸药爆破法是较为有效、实用的破冰方法。其作用是扩大断面、增大排冰能力,疏导冰凌的下泄,减少冰凌堵塞。实施爆破前,需准备一定数量的防凌机械和破冰工具,事先详细勘察封冰河段的河势溜向,根据冰凌预报、河道封冻、断面过流等情况,制定爆破计划。爆破队员要熟悉破冰技术和安全操作规程,按照“宽河道不破、窄河道破”的原则,选好破冰河段,预测可能形成冰凌卡塞、产生冰坝的河段,掌握破冰经验和注意事项,严格实行岗位责任制,选择好破冰时机,确保爆破工作的顺利实施。
1.1加强监测预警能力建设
不断加强灾害监测预警能力建设。建设了六要素自动气象站,乡镇加密自动气象站,酸雨观测站、土壤观测站和卫星接收站;建设了雷电监测仪和紫外线观测仪。宜春风廓线雷达和宜春新一代多普勒天气雷达已投入业务使用。这些监测项目的建成对提高气象灾害预警能力发挥了重要作用。
1.2加大防灾、减灾、避灾知识宣传
通过多种手段加大防灾减灾避灾知识宣传,让防灾避灾方法家喻户晓。积极利用下乡、上街、培训、广播、电视、报刊、电子显示屏、黑板报、手机短信、“2121”电话和互联网送防灾抗灾知识进农村、进学校、进社区、进企业。同时通过这些有效手段及时将各种灾害发生的信息及时传送到广大群众手中,使各级党政领导指挥能力和群众自身防灾能力普遍提高。建立中小学校、乡镇场、村、企业、小II型以上水库气象信息员队伍,他们既是气象信息的传递员又是各种灾害的收集员和报告员。
1.3制定灾害应急预案
制定了气象灾害应急预案。明确了人员和职责,一旦出现灾害可以随时启动相关应急预案,做到快速反应,指挥有序,抗灾及时得力,有备少患。
1.4加强研究做到科学减灾
减灾手段和方法需要不断创新。我市高度重视减灾研究工作。一是成立了综合减灾专家组,定期会商预测灾害出现的时间、地点和强度,提出防范建议和措施。二是每年给出一定的经费用于减灾研究,近几年多项研究成果获得省市政府和有关部门的奖励。
2持之以恒做好气象防灾减灾工作
不断总结经验,加强科学研究,千方百计提高预准确率,提高灾害性天气的预警预报水平,为各级党政领导指挥防灾抗灾提供优质的决策服务。同时将气象灾害信息及其防范措施通过各种有效手段迅速传播到广大群众手中。将气象灾害损失减小到最低取限度。加快各涉灾部门的信息共享机制和平台的建立。提高气象防灾减灾效率。不遗余力地加强监测预警能力建设。加强综合气象观测系统建设,加强人工影响天气工作。加强应对气候变化研究。做好气象灾害防御规划编制工作。科学制定新农村建设规划,避开雷电、地质灾害易发区。
3不断提高个人避灾能力
3.1学习掌握雷电知识
雷电分为直击雷、球形雷、感应雷和雷电波侵入。直击雷是直接击打到建筑物或人体身上的雷;球形雷是指出现不规则的球状雷,也是目前的防雷难点;感应雷是巨大雷电流沿着附近突出物或导体向周围传播;雷电波侵入是由于雷击架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波。全球每年因雷击造成数十万以上人员伤亡,几十亿美元的经济损失。随着全球变暧气候异常,雷电强度愈来愈强,加上经济社会的快速发展,雷电灾害愈来愈多,损失愈来愈大。
3.2注意个人防雷,确保安全