基于GIS的区县级暴雨洪涝风险评估方法

在全球变暖大背景下,极端灾害性天气事件频繁发生,其中以暴雨洪涝灾害表现最为明显。文章基于灾害系统理论及风险评估原理,利用基础地理数据、气象数据、社会经济数据、历史灾情数据等,分别从致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性、防灾减灾能力4个评价指标,建立基于评价因子的暴雨洪涝风险评估模型,并指出区县级暴雨洪涝风险评估需要解决的重点问题包括数据空间化、气象数据的序列延长、参数的确定等。最后以暴雨洪涝多发地区福建省石狮市（县级市）为研究区,利用GIS技术生成100 m×100 m分辨率的致灾因子危险性空间分布图、孕灾环境敏感性空间分布图、承灾体易损性空间分布图、防灾减灾能力空间分布图、暴雨洪涝风险评估空间分布图。结果显示：风险最高地区主要位于湖滨街道和凤里街道;其次是祥芝镇东部和西部,灵秀镇大部份地区、蚶江镇中南部、宝盖镇中南部和锦尚镇大部分地区;风险较低的地区主要是蚶江镇北部、宝盖镇北部和永宁镇大部分地区。     

基于FloodArea模型的暴雨洪涝灾害风险预评估技术及效果检验北大核心CSCD

利用陕西气象站点逐小时降水实况、精细化格点预报、数字高程、土地利用、灾情等资料,应用水动力模型FloodArea对暴雨洪涝进行淹没模拟,在淹没水深和范围的基础上叠置承灾体属性,引入承灾体的灾损曲线,建立暴雨洪涝灾害风险预评估模型,并从数量占比和灾情占比两个角度,以县为单元进行验证,利用格点降水量预报对陕西6次大范围暴雨过程灾害风险进行预评估以及效果检验。结果表明:暴雨洪涝气象风险预估结果与实际受灾地区分布基本吻合,正确预报率73.2%,模拟结果可信度高,对于降水区域集中暴雨的风险预评估性能较分散性暴雨较高,漏报率相对低,但是空报率较高;建立的暴雨洪涝灾害风险预评估及效果检验流程,提高了气象服务的针对性,可以用于洪涝风险预评估的实际业务中,对暴雨洪涝风险管理提供技术支撑。     

望谟县频发暴雨洪涝灾害成因分析

位于苗岭南部,地处云贵高原向广西丘陵盆地过渡带的望谟县频繁暴雨洪涝灾害。从地理因素,季节性的降水特点以及经济的相对落后,灾害预警信息的覆盖面不够广泛等因素,分析了望谟县频发暴雨洪涝灾害成因,并探讨如何更好地做好气象服务工作,降低灾情造成的损失。     

郑州“7·20”暴雨洪涝几个水文问题的讨论

全球变暖和城市化发展加剧了暴雨洪涝灾害风险,严重威胁区域经济社会的安全与发展。郑州“7·20”特大暴雨洪涝是近10年中国单个市域范围内因灾伤亡最多、经济损失最重、灾害影响极大的城市内涝灾害。本文系统剖析了郑州“7·20”特大暴雨洪涝灾害的特征和成因,围绕暴雨洪涝灾害防御中存在的主要问题,阐明了气象水文监测预警工作的短板,并指明了天气预报预警、水文监测预报预警及新技术应用等在应对城市暴雨洪涝问题上需重点加强的方向,以期为城市洪涝灾害防御和智慧管理工作提供支撑。     

基于历史暴雨洪涝灾情数据的城市脆弱性定量研究——以北京市为例

基于历史暴雨洪涝灾情数据构建脆弱性曲线,定量研究北京市在不同降雨量下的宏观脆弱性。分析显示,在现有的抗灾能力下,相同降雨量所导致的农作物受灾率值最高,死亡失踪率值最低;随着最大2 d降雨量增大,承灾体的损失率增加明显,当最大2 d降雨量重现周期达到百年一遇时,在现有的社会经济暴露状况下,受灾人口数将达到147.4万人,死亡失踪人数也将有可能达到50人左右,农作物受灾面积有可能达到7万hm²,倒塌和损坏房屋将可能达到60万间,直接经济损失可能超过400亿元。北京市的洪涝灾害风险管理力度还有待加强。     

陕北黄土高原地区极端降水事件时空分布特征

以陕西省北部6个气象站点1959-2011年逐日降水数据为基础,采用百分比方法确定各站点极端降水阈值,选取极端降水量、极端降水频率、极端降水强度、暴雨量、暴雨日数、大雨量和大雨日数,分析陕北黄土高原地区极端降水事件时空变化特征,结果表明:(1)极端降水经历近30年的持续减少后,近10多年增加较快,各极端降水指数空间上均呈自东南向西北的递减趋势.(2)极端降水量2000～ 2011年最大,极端降水阈值和极端降水量自东南向西北递减分布.(3)极端降水频率以2000～ 2011年最大,极端降水强度变化趋势不明显.空间分布上极端降水频率以绥德最高,榆林最低;极端降水强度以洛川最高,横山最低.(4)暴雨量和暴雨日数均以2000～2011年最高,空间分布呈自东而西递减,分别形成以绥德和延安、横山和吴起为中心的高值和低值区域.大雨量和大雨日数以1959 ～1969年最高.空间分布上呈自南而北的递减趋势,均形成以洛川和横山为中心的高值和低值区域.     

广西汛期暴雨特征及其与南海夏季风建立期的关系

利用1960―2006年共47年广西88个气象测站逐日降雨量资料,分析了广西汛期暴雨站次、日数等降水特征及其变化趋势和可能的成因,并通过相关分析研究南海夏季风建立期与广西汛期暴雨日数、洪涝站次、受灾面积等的关系.结果表明,南海夏季风建立期与广西汛期暴雨总日数等降水特征相关显著,当南海夏季风建立偏早(晚)时,广西汛期暴雨日数偏多(少),发生洪涝的可能性增大(减少),并且这种相关关系在近22年来有增强的趋势.     

1960—2009年湖南省暴雨极端事件的气候特征

本文采用湖南省88个地面气象站点1960-2009年的逐日降水资料,运用一元线性回归、M-K突变分析及小波分析等方法分析了湖南省50年来区域暴雨极端事件的时空分布特征及变化趋势。研究表明：过去50年暴雨极端事件增多、强度增大。暴雨极端事件有波动上升的趋势,20世纪60年代和80年代偏少,70年代和90年代偏多;在80年代末到90年代初暴雨极端事件由小变大是一突变现象,且存在2年、5年、7年和21年左右的周期振荡。降水量明显高于平均值的月份集中在4—8月,而暴雨降水量和暴雨总次数明显高于平均值的月份集中在5-8月。降水量湘西地区可能更加少雨,湘北洞庭湖区和湘中部分地区有可能向多雨转变的趋势;湘东和湘南有可能向干旱转变。暴雨降水量、最大日降水量、暴雨次数、暴雨强度和降水集中率在湘中、湘西南和湘西北个别地区可能比原来更少,其余地区均可能增多。     

沿淮湖泊洼地区域暴雨洪涝风险评估

根据自然灾害风险评估基本原理,从暴雨洪涝致灾因子危险性及承灾体易损性出发,以沿淮湖泊洼地区域为示范研究区,综合考虑降水量、径流量、地形与河网密度、土地利用数据、人口及经济数据等指标,利用GIS的数据处理功能,运用标准化方法对相关指标进行标准化处理,得到标准化的多源栅格数据;基于层次分析法确定各影响指标因子权重,采用ARCGIS9.2的ModelBuilder建模工具建立暴雨洪涝灾害风险评估模型;通过地理信息系统的地图代数功能及综合指数法,得出洪水灾害综合风险等级评价图;并利用2003年沿淮湖泊洼地区域暴雨洪涝淹没面积数据验证暴雨灾害综合风险评估结果;统计分析发现,洪涝淹没区有60.66%位于高风险区,33.29%位于中高风险区,6.05%位于中风险区;结果表明,沿淮湖泊洼地区域暴雨洪涝中高风险及高风险区的准确度达93.95%,洪涝灾害风险评估结果基本符合实际情况,风险评估精度较高。模型的建立及风险区划图的制作,对暴雨洪涝灾害宏观决策具有重要的参考价值。     

近40a甘肃省气象灾害对社会经济的影响

利用甘肃省近40 a的气温、降水、各种气象灾害和各种灾情、经济指标资料,分析了甘肃气候对全球气候变暖的响应、气象灾害对社会经济和农业的影响。得出全省平均气温为增温趋势;降水河西(以黄河为界)为增加趋势,河东减少趋势;干旱20世纪90年代在增加,而沙尘暴、冰雹、暴雨90年代在减少;极端气候事件增加;气象灾害对农业的影响明显,气象灾害受灾总面积与粮食单产呈明显的负相关,尤以干旱灾害对全省粮食产量的影响更为显著;洪灾造成的直接经济损失增加。     

中国西北汛期极端降水事件分析

利用中国西北五省（区）1960—2004年125个台站汛期（5—9月）逐日降水资料,首先定义了不同台站的极端降水阈值,然后统计出了不同台站近45 a逐年汛期发生极端降水事件的发生频次,并进行了时空分布特征分析,结果表明:中国西北汛期极端降水事件发生频次同降水量的空间分布有很大的差异;一致性异常分布特征是中国西北汛期极端降水事件发生频次的最主要空间模态;中国西北汛期极端降水事件发生频次的空间分布可分为以下6个分区:高原东部区、南疆区、北疆区、西北东部区、青海高原区及河套区;从长期变化趋势来看,高原东部区近45 a来汛期极端降水事件发生频次没有明显的变化趋势,北疆区、南疆区、青海高原区及河套区表现为较明显的的增长趋势,而西北东部区表现为较明显的减少趋势;中国西北汛期极端降水事件发生频次的各主要空间分区中,近45 a来13 a左右的周期振荡表现得比较显著。     

风暴洪水主要承灾体脆弱性分析——黄浦江案例

脆弱性分析是自然灾害风险研究的热点问题之一。风暴洪水是上海黄浦江流域所面临的最主要自然灾害类型,历史上对该区域造成极为严重的灾害损失。通过多次灾后调查,结合前人研究成果,构建该区域7种主要承灾体经济损失脆弱性方程和人口脆弱性方程。基于前期黄浦江风暴洪水多情景危险性成果,开展实证研究,结果显示:经济损失和人口脆弱性分布自黄浦江上游地区向下游逐渐降低。最后,提出未来脆弱性研究中有待进一步完善和发展的工作。     

西北东部极端降水事件及异常旱涝季节变化倾向

利用西北地区东部100个气象观测站1960\_2000年逐日降水资料,对降水、极端降水事件及异常旱涝区域面积的季节变化倾向进行了分析。结果表明:春、秋、冬季,虽然极端降水事件频次的变率小于降水距平百分率的变率,但两者的变化趋势一致,春、秋季呈上升趋势,冬季呈下降趋势,表明极端降水事件出现的多与少,基本决定了季节降水趋势的变化;夏季,暴雨出现的多与少不能完全决定夏季降水量的趋势,而大雨频次的变化趋势与降水距平百分率的变化趋势一致,略呈上升趋势。夏季降水异常偏少的区域面积呈减少趋势,表明干旱发生的区域面积缩小了;秋季降水异常偏少的区域面积从20世纪80年代中期开始明显的扩大,表明干旱发生的区域面积增大了;春、冬季,降水异常偏多、偏少的区域面积是对称变化的,即降水异常偏多的区域面积增多,则异常偏少的区域面积减少;反之亦然。     

中国西北地区旱涝年南亚高压异常特征

利用1961年1月1日至2010年12月31日NCEP/NCAR再分析数据和站点观测资料,统计分析表明：中国西北区域重旱年典型特征为3、4月南亚高压中心均出现偏西约40°;偏旱年典型特征为3月至4月出现中心位置西移之后东撤,4月至5月出现西移,或4月偏东40°;偏涝年典型特征为7月至8月东西振荡幅度大;西北区域多雨年典型特征为5月中心位置位于孟加拉湾海域,9月明显出现南亚高压东部型,12月位置偏西40°。面积距平最明显的特征是重旱年、偏旱年南亚高压面积偏小,偏涝年、多雨年南亚高压面积偏大,同样也可以看到重旱年4月南亚高亚异常特征十分明显。强度和面积与西北区域降水很好的相关性主要存在于2—4月。     

西北干旱区的水环境问题

本文在分析西北干旱区的水文气象特征的基础上，讨论了干旱化和沙漠化加剧、水土流失，土壤盐渍化，水质恶化等主要的水环境问题，并提出改善西北水资源环境的措施和对策。     

Impacts of seismic activity and climatic change on Chinese history in the recent millennium

General history of disasters in China suggests that China has frequently experienced two major natural disasters in its long history, one is from catastrophic earthquake events, and the other is from extreme climatic events, due to its unique active tectonic environment and climatic complexity. Although these two major natural disasters have caused great damage to human society, it remains unclear whether and how they affect Chinese dynasty alternation on decadal (emperor) timescales. Based on detailed comparisons between abrupt climatic changes, catastrophic seismic activities, and the history of Chinese dynasty alternation from 1000-2000 AD, we conclude that on decadal timescales, extreme drought (and/or flood) events could indeed significantly reduce agricultural production, cause severe food shortages and famine, and result in increases in population exile, rising food prices and inflation, and insufficient supplies for military defense, which could exceed social resilience and eventually lead to financial risks and social upheavals of the dynasties. In addition, catastrophic seismic events in the densely populated, agricultural areas of China, including the 1303 surface wave magnitude (M_s) 8.0 Hongtong earthquake, the 1556 M_s 8.25 Huaxian earthquake and the 1920 M_s 8.5 Haiyuan earthquake, caused more than 200,000 casualties and millions of victims to live in exile which was almost equivalent to the order of magnitude of those extreme climatic events-induced refugees. The secondary geological hazards related to the earthquakes (e.g., extensive landslides and soil erosion), which could last for decades, caused more casualties and reduced food production. Furthermore, great plague spread caused by the casualties could significantly increase psychological panic among the survivors, resulting in social instability. Therefore, catastrophic seismic events could also accelerate the collapse of the dynasties (e.g., the Ming dynasty) without immediate mitigation measures. This study indicates that catastrophic seismic activities, as well as extreme climatic events, could have great effects on the social structures and thus on the Chinese dynasty alternation on decadal timescales, which highlights the far-reaching implications of geological hazard research.     

Farmers＇ vulnerability to flood risk： A case study in the Poyang Lake Region

This paper quantitatively explores farmers＇ vulnerability to flood in the Poyang Lake Region （PLR） with the supports of GIS spatial functions. The analysis consists of three major steps, which is based on the spatial unit of township. Firstly, the spatial extent and characteristics of flood risk areas were determined using a digital elevation model （DEM） derived from the 1：50,000 topographic map. Secondly, for each of the township, six indices indicating the economic activities of local farmers were calculated. These indices are： rural population proportion, cultivated land proportion, GDP per unit area, employment proportion of primary industry, net rural income per capita and agricultural income proportion. These six indices were then normalized and used for later vulnerability assessment. Thirdly, the normalized indices （as GIS data layers） were overlaid with the flood risk areas to produce the risk coefficient for each township and to calculate the overall vulnerability for each township. The analysis results show that in the PLR there are high flood risk areas where the farmers＇ livings are seriously influenced or threatened. About 55.56% of the total 180 townships in the flood risk areas have a high degree of flood vulnerability. The townships under flood risk are mainly distributed in the areas around the Poyang Lake and the areas along the ＂five rivers＂.     

中国乡镇人口分布时空变化及其影响因素

精细尺度的人口变化研究对于理解、模拟和调控人地系统具有重要参考价值,乡镇级的人口数据可以精细化揭示中国人口时空分布的演变特征。本文建立了2010年和2015年中国乡镇人口空间数据库,借助GIS空间分析方法和地理探测器模型揭示了乡镇人口时空变化特征及其影响因素。研究表明：2015年乡镇人口数量均值为2.95万、密度均值为374人/km²,乡镇人口数量和密度分布的区域差异较大;乡镇人口与土地面积分布相较县域呈现更加不均衡特征,人口密度大于150人/km²的19403个乡镇（60.81%）,人口总量占比为81.76%、国土面积占比为20.27%,近似符合“二八定律”;2010—2015年,超过70.94%的乡镇人口数量有所增加（平均增幅19.33%）,9273个乡镇人口减少（平均减幅13.33%）,其中1684个乡镇（5.28%）的减幅超过20%,主要分布在东北、内蒙古和云南的边境地区;人口密度分布受地形起伏等自然地理条件,以及夜间灯光、路网密度所反映的社会经济因素等的综合影响,其作用机制存在明显的空间异质性。研究认为,乡镇人口的大幅增减变化及其显著差异格局对人地系统的优化调控,特别是编制国土空间规划、实施乡村振兴战略和保障国防安全等带来一定挑战,应给予足够重视。     

中国2010-2020年汛期旱涝灰预测研究

选取194个中国地面气候资料国际交换站1971—2000年汛期(5—8月)降水资料序列,应用灰预测方法对中国2010—2020年汛期降水的旱涝趋势进行预测。结果表明:2010—2020年中国由“南涝北旱”转为“北涝南旱”的可能性不大,但是每年汛期都有旱涝灾害发生,北京、银川、石家庄等地区旱灾严重,重庆、南昌、广州等地区汛期水患频繁。有关职能部门应采取相关措施应对未来气候变化,尤其是气候突变可能带来的旱涝灾害。