城市暴雨洪水机理与预报

本书介绍了城市暴雨洪水形成机理和预报技术，陆气水热耦合的机理，X波段雷达精细化观测、模拟和预测，以期为科学、合理地防治城市洪涝灾害提供参考和借鉴。
全书以北京市为主要研究对象，系统研究了城市陆气水热耦合特征及城市化对暴雨和洪水的影响规律与机理，构建了城市气象模拟模型、雷达定量降雨估算模型、降雨临近预报模型和城市雨洪模拟模型，并介绍了上述模型系统典型的应用情况。
本书可作为城市气象水文、城市规划和洪水管理、气候变化等相关学科领域专家、学者和研究生的参考用书。

第一部分城市水热耦合过程及特征与气象模拟系统
第1章城市降雨精细尺度变异性特征 3
1.1城市降雨研究区域与降雨观测数据 3
1.2城市降雨精细尺度时空变异性 5
1.3有效捕捉城市降雨精细尺度变异性的观测方案 14
第2章城市地表能量平衡特征 18
2.1研究区域与能量观测数据 18
2.2城市地面能量观测站点的下垫面成分分析 19
2.3城市地表能量平衡的分量特征 23
第3章城市人为热时空分布特征 28
3.1研究区域与人为热计算方法 28
3.2城市小区尺度下人为热时空分布特征 36
3.3城市尺度下人为热时空分布特征 43
第4章改进的城市气象模拟系统WRF­-Turban 54
4.1城市气象模拟系统WRF-­Turban简介 54
4.2基于人居指数的城市人为热模型 57
4.3强化水文过程的城市陆面耦合过程模型 65
第二部分城市化对暴雨和洪水的影响规律与机理
第5章山前平原城市对暴雨和洪水的影响规律与机理 81
5.1夏季降雨的场次特征 81
5.2模式设置与验证 84
5.3城市对暴雨云团空间分布的影响 90
5.4城市对降雨强度频次和发生条件的影响 96
第6章湖滨城市对暴雨的影响规律与机理 102
6.1研究区概况 102
6.2典型降雨过程 103
6.3模式设置与验证 112
6.4湖滨城市对降雨过程的影响机理 118
第7章人为热排放对夏季降雨的影响规律 125
7.1人为热排放模式与情景设置 125
7.2人为热时间异质性对降雨的影响 129
7.3人为热空间异质性对降雨的影响 134
第8章城市化对流域洪水的影响规律 138
8.1城市化流域洪水演变的影响因素 138
8.2考虑陆气水热耦合反馈的城市化流域洪水演变规律 150
第三部分城市暴雨和洪水预报模型
第9章X波段雷达定量估算降雨模型及评价 159
9.1X波段雷达观测系统 159
9.2雷达定量估测降雨算法 162
9.3雷达估测降雨的准确性评价 172
9.4雷达估测降雨的主要误差项分析 174
9.5定量估算降雨模型时间采样误差的校正方法 177
第10章融合天气模式和外推方法的降雨临近预报模型 180
10.1遥感观测外推方法简介 180
10.2ARPS三维变分同化及云分析方法 183
10.3融合方法 191
10.4降雨事件与模式设置 192
10.5多种模式的预报效果评价 201
第11章分布式立体化城市雨洪模拟模型 226
11.1模型结构 226
11.2模型数值求解和计算流程 233
11.3模型测试 235
11.4模型验证 241
第12章城市雨洪模型中的人工设施模块 246
12.1城市立交桥模块 246
12.2地下建筑物模块 250
12.3雨洪蓄滞设施模块 252
12.4城市蓄滞洪区模块 256
第四部分城市气象和水热模拟技术的应用
第13章城区气象模拟系统及其应用 261
13.1热浪天气与城市热岛效应 261
13.2模式设置与验证 263
13.3绿化屋顶对微气象和热岛效应的影响 268
13.4城市发展形态对城市热环境的影响 274
第14章流域精细化洪涝预报系统及其应用 279
14.1精细化洪涝管理与洪涝模拟 279
14.2不同降雨过程的积水状况分析 280
14.3异常积水原因诊断 285
14.4泵站排水能力需求分析 289
第15章海绵校园模拟系统及其应用 291
15.1情景设置及分析方法 291
15.2道路对暴雨洪水过程的影响 296
15.3管网结构概化对暴雨洪水过程的影响 301
15.4雨水口分布对暴雨洪水过程的影响 306
参考文献 309