城市洪灾及城市防洪规划探讨

城市洪灾的成因是多方面的，除受地理地形、气候条件等许多自然因素影响外，也受到人类活动等人为因素影响。城市不透水地面增多，城区降水增多及绿地、植被减少，排洪能力差，水体面积减少等，是城市内涝加剧的主要原因。为减轻和预防洪水给城市居民带来生命和财产威胁，应做好防洪规划。在做规划时，除应考虑提高防洪标准、加快建设城市防洪工程并保证其质量、增加地面覆盖度、改善生态环境、妥善管理防洪设施外，还应考虑风险与脆弱性、减少地面沉降及建立现代化防洪体系。     

城市洪灾及城市防洪规划探讨

城市洪灾的成因是多方面的,除受地理地形、气候条件等许多自然因素影响外,也受到人类活动等人为因素影响。城市不透水地面增多,城区降水增多及绿地、植被减少,排洪能力差,水体面积减少等,是城市内涝加剧的主要原因。为减轻和预防洪水给城市居民带来生命和财产威胁,应做好防洪规划。在做规划时,除应考虑提高防洪标准、加快建设城市防洪工程并保证其质量、增加地面覆盖度、改善生态环境、妥善管理防洪设施外,还应考虑风险与脆弱性、减少地面沉降及建立现代化防洪体系。     

21世纪初新疆城市灾害问题及对策

根据新疆城市化的进程及其特点,分析了城市灾害的基本特征与发展趋势,认为城市已成为新疆另一个主要灾害承受者.除地震活动带外,新疆城市灾害主要是气象灾害及其衍生灾害和环境污染.未来的灾害发展主要取决于城市化的进程及其健康程度、城市与周边区域生态环境状态、气候变化的影响及应对策略三个因素.新疆城市减灾主要对策,应着重于加强综合管理能力建设、减少基本灾害因素、加强早期预警和有效响应灾害的准备.     

城市小区规划对大气环境影响的评估研究

不同城市小区规划方案对大气环境的影响不同。本文在已建城市小区尺度气象和污染扩散模式的基础上,针对城市小区规划对气象及大气环境的影响,提出了一套以人为本的客观、科学、可操作的影响评估指标及方法,并以北京市某小区两种规划方案为例,具体评估了它们对气象及大气环境的不同影响。结果表明:由于第二种规划方案在小区中部有一条较宽的东西向道路,并且道路中绿化较多,这条道路是气流东西向流动的重要通道,道路附近风速较大、气温较低、污染较轻,并且对整个小区的气象和大气环境都有改善。由此可见,基于城市小区尺度模式,对城市小区规划对大气环境的影响进行评估是必要和可行的。本文提出的人体舒适度、行人舒适度、地面污染物浓度、最高建筑高度以下污染物浓度、建筑物表面污染物浓度及扩散能力等六项评估指标,并分别给予该6种指标的权重系数为0.2,0.1,0.1,0.1,0.1及0.4,然后再加权平均的评估方法是合理可行的。     

气候变化对城市和农村地区的影响、适应和脆弱性研究的认知

自IPCC第四次评估报告以来,对城市和农村地区气候变化影响、脆弱性、适应和风险管理文献都在增加。第五次评估报告取得了进展。主要包括：气候变化风险、脆弱性与所受的影响在全球范围不同规模、不同经济水平和地理位置的城市中心均在增加。改善基本服务不足的状况以及建设有恢复力的基础设施系统,可以显著降低城市地区的脆弱性和暴露度,特别是对于风险和脆弱性最高的人群来说。气候变化对农村地区的主要影响将体现在对淡水供应、粮食安全和农业收入的影响等方面。发展中国家农村人口更容易遭受多种非气候压力,包括农业投入不足、土地与自然资源政策问题和环境退化。包括增加可再生能源的供给、鼓励生物燃料种植或发展中国家减少砍伐森林和森林退化而造成的碳排放（REDD+）项目等在内的气候政策,将对有些农村地区有重要的间接影响,既有正面的影响（增加就业机会）,也有负面的影响（景观变化和稀有资源冲突增多）。     

北京夏季城市热岛现状及楔形绿地规划对缓解城市热岛的作用

通过遥感技术与地面测定相结合的方法，对北京城市热岛现状作观测研究，得到北京城市地面的温度分布特点。使用北京大学城市边界层模式从气象观点就“楔形绿地”规划对北京城市气候的影响进行研究和评价，模式通过对城市地表复杂性和多样性的特征进行细致描述，建立了一个细致模拟城市特点的城市边界层能量平衡模式，并用此能量平衡模式得到的地面温度作为下边界条件，中尺度气象模式MM5做初始场和侧边界条件，建立一个最小分辨率为500 m的城市边界层模式系统，来研究城市边界层在中尺度背景场作用下的精细结构。通过个例模拟，模式能够较准确地模拟城市边界层的风温场分布情况，可以用来对楔形绿地规划进行模拟试验。通过对规划后的气象场在特定的气象条件下进行模拟，结果显示，建造大型的楔形绿地后，绿地区域及绿地周围约1 km以内的地区温度有所降低，降低的程度由规划前后的地表类型改变的剧烈程度、风速大小及与绿地的距离决定，但是这种规划方案却会因城市的下风方向的风速减小而导致通风不畅。     

近44年南京温度变化的特征及其可能原因的分析

利用1957～2000年的气候观测资料,研究南京的平均温度、平均最高温度、平均最低温度和平均日较差及炎热日和寒冷日的变化趋势和特点,并分析可能的原因;以滁县和溧阳为对比城市站,分析了三种不同类型城市温度变化的异同.结果表明,近44年来南京平均温度显著上升,其中冬季增暖幅度最大,但夏季呈变凉趋势.与全国平均温度相比,线性变化趋势大体相似,但也存在一定差别.最高温度趋势与平均温度一致,夏季降温更为明显;最低温度除夏季外增暖都非常显著,表明气候变暖在最低温度上表现更加明显;年和各季日较差均明显减小;炎热日和寒冷日趋于减少,其开始和结束时间较以前有明显提前.大气环流系统的变异和调整可能是温度显著升高的直接原因.同样,长江中下游夏季降水天气增多、云量增加、日照时间减少以及伴随的温度下降可能也与环流系统的调整有关.南京与滁县、溧阳的温度差值分别为减小趋势或趋势变化不明显.三种类型城市增暖幅度的相对大小存在着年代际差异.由于不同类型城市间温度变化差异的复杂特点及其所反映出的城市化影响的复杂性,在研究温度变化和考虑城市化的影响时,不仅要考虑大城市,还应该充分注意中、小城市的发展所带来的影响.     

43a来我国城市气候和太阳辐射的变化特征

利用1961-2003年气候观测资料和辐射资料,综合分析了我国10个城市43a的云量、日照百分率、相对湿度、气温、降水以及到达地面的太阳辐射等要素的变化趋势。结果表明：（1）43a来10个城市中,多数城市的总云量减少而低云量增加;（2）各城市的日照百分率呈减少趋势;除乌鲁木齐外,其他城市相对湿度呈减小趋势;各地气温都有所升高;降水量变化的地区性差别较大而总体上变化幅度不明显;（3）除昆明外,各地太阳总辐射呈下降趋势,且总辐射减少主要是由直接辐射减少引起的。由此揭示,43a来我国城市正经历着以变暖变干为主的气候变化过程,人类活动特别是工业化和城市化进程,对气候系统产生了重要影响。     

多层城市冠层模式的建立及数值试验研究

为在城市气象数值模拟中更好地体现由城市发展引起的下垫面土地利用改变及人为活动对大气过程的影响,建立了基于建筑物三维分布的多层城市冠层模式,冠层内动力方程组考虑了建筑物冠层拖曳力的作用及雷诺应力的影响,通过引入建筑物宽度、间距以及垂直分布密度指数等建筑物形态特征参数,以更好地体现城市复杂地表对大气温度、湿度及动量方程的影响.同时,该模式分屋顶、4个侧壤及地面分别考虑辐射及能量平衡求解表面温度,计算各表面与大气的通量交换,并考虑辐射阴影效应、冠层内部各个面之间的可视因子、以及与冠层内建筑物密度指数、可视因子等相关的多重反射辐射导致的辐射截陷作用.模式的离线检验结果表明:(1)冠层模式计算风廓线与风洞实验测量数据吻合良好;(2)离线冠层模式能够模拟实际小区的风速、温度垂直廓线,并能够较好地体现小区内气温日变化.冠层模式与区域边界层模式耦合检验结果表明:(1)耦合模拟的近地面(2 m处)气温及地表温度的结果明显优于传统的水泥平板方案,尤其是在夜间,水泥平板方案与实测气温最大偏差4 K左右,耦合模拟方案为1-2 K;(2)耦合模拟方案考虑了建筑物对冠层之上的拖曳力影响以及建筑物形态结构对雷诺应力的影响,风速(10 m处)计算结果与观测值相差约在1 m/s,水泥平板方案偏差3 m/s左右.     

模糊优选神经网络模型在城市防洪规划方案优选中的应用

城市防洪规划方案的综合优选是一个涉及到政治、社会、经济、环境等多准则、多因素的复杂多目标决策问题.针对目前各种常用的综合优选模型应用中存在的指标权重选择及转换问题,利用模糊优选神经网络模型,构造了合理的网络拓扑结构并将模型应用于某城市的防洪规划方案综合优选中.实例结果表明,此模型不仅避免了对指标权重的处理问题,而且明显加快了BP网络的收敛速度.     

北京地区城市暴雨积涝灾害风险预评估

该文提出自下而上的城市暴雨积涝灾害风险定量评估方法,即在三级评估指标体系下,由下级指标综合核算上级指标系数。在第2级指标计算中,风险区划的危险性指数由历史降水量资料推算得出,风险预警则用实况及预报降水量来计算致灾因子危险性指数;暴雨敏感性指数综合叠加地形、不透水地表因子及河网密度得出;暴雨积涝的风险暴露因子侧重地均人口密度、地均GDP及重点防汛指标等因子,着重于城市地区人口、经济、防汛重点目标的暴露程度。然后在危险性、敏感性及暴露性指数的基础上叠加得出积涝风险指数。通过对比发现,得到的风险区划结果与2004—2008年北京地区暴雨积涝的历史灾情基本吻合。最后,选用北京2011年“6.23”暴雨作风险预警的实例应用检验及分析,结果表明:采用自下而上的快速风险评估结果与积涝的实际发生情况较为接近,无论是风险变化趋势还是风险区域分布情况均与当天的积涝发生情况基本吻合。即该方法能较为准确、快捷地圈定城市地区各级风险区域,能较好地满足风险评估、区划及风险预警的要求。     

基于FloodArea模型的成都主城区内涝风险评估

本文以成都主城区为例,运用气象数据、地理信息数据、社会经济统计数据及内涝灾情资料,通过多种常用分布函数的对比,选出重现期降水估算的最优函数,采用Pilgrim & Cordery法推求研究区的小时雨型,然后结合改进的基于FloodArea内涝模型,开展了24 h历时20、30、50、100 a一遇降水情景内涝模拟,并利用修订的内涝公路风险等级标准和财产损失曲线,探讨100 a一遇降水情景下内涝交通风险等级和居民室内财产损失风险。结果表明：①GEV（Generalized Extreme Value Distribution）分布函数是成都主城区重现期降水估算的最优函数;主城区24 h历时小时雨型呈双峰型, 且峰值出现在降水过程前部。②基于FloodArea模型,通过对输入数据或参数的改进,能够较好模拟城市内涝空间分布;各降水情景模拟结果显示高新南区、高新西区、青羊区内涝淹没范围占比相较其他地区偏高。③24 h历时100 a一遇降水情景内涝可造成成都主城区86.1%公路长度占比出行困难,其中一级风险公路长度占比为105%,二、三级风险公路长度占比分别为27.5%、28.4%,成华区内涝公路风险最高。④24 h历时100 a一遇降水情景内涝可造成居民室内财产潜在损失约占主城区GDP（Gross Domestic Product）的0.8%,其中武侯区财产损失风险最大,潜在损失占其GDP的1.6%。     

重庆城区近百余年旱涝变化

用Z指数作为旱涝等级标准,利用重庆城区百余年降水量资料,分析了历年及四季旱涝出现的频率,采用趋势分析、最大熵谱分析以及小波分析方法,研究了重庆城区年及四季旱涝的变化特征。结果表明:重庆城区年及四季干旱和洪涝发生频率均在25%以上,重庆旱涝灾害较频繁;多项式拟合和周期分析表明,城区年及四季旱涝具有阶段性变化特征,某些阶段年际变化特征也很显著,总体而言,年及夏季旱涝的年代际变化特征较明显,其它三个季节则是年际变化特征较明显。近几年的年旱涝变化处于偏涝阶段;而近几年夏季的旱涝变化,从年代际尺度来看,目前处在偏旱阶段,出现干旱的可能性较大;而其它三季则处于偏涝阶段。     

气候变化背景下蚌埠市暴雨与淮河上游洪水遭遇概率分析

利用6个全球/区域气候模式和VIC模型,预估了IPCC RCPs情景下2021—2050年淮河干流蚌埠水文站(吴家渡断面)的日流量过程。在此基础上,运用Copula函数构建了蚌埠市暴雨与淮河上游洪水遭遇概率模型,分析了RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下不同重现期暴雨和洪水组合遭遇概率的变化趋势。结果表明,2021—2050年多模式预估上游洪水与城市暴雨遭遇的概率较基准期(1971—2000年)有所增大,具有较高的一致性,平均增幅46%~79%。暴雨与洪水遭遇概率的增大,将会增加未来蚌埠市防洪工作的难度。     

淮河流域2016年汛期洪水预报试验

预报大流域降雨径流与洪水是非常复杂的预报难题。本研究建立气象水文耦合预报模型对复杂大流域的洪水预报进行预报试验。模型采用中央气象台格点化降水预报产品作为预见期内降水,驱动水文水动力学耦合模型进行洪水预报。选择新安江水文模型用于流域降雨径流模拟,基于扩散波与柱蓄和楔蓄理论建立Muskingum-Cunge水位流量演算模型进行具有行蓄洪区的复杂河系洪水预报。以淮河鲁台子站以上流域2016年汛期洪水为例,将构建的气象水文耦合预报模型进行洪水预报试验。结果表明,模型取得了较好的预报精度,应用格点化降水预报产品考虑预见期内降水预报的洪水预报对于不考虑预见期降水预报,洪水预报预见期得到一定的有效延长,对同类流域预报有一定的借鉴意义。     

临沂市汛期暴雨与旱涝

根据临沂市１９６１－１９９７年逐日降水资料,计算了汛期暴雨日数,相当蚶日 与旱涝级别和汛期总降水量的关系。得出：汛期暴雨多少对汛期降水多少具有决定性作用。在某种意义上讲,汛期旱涝预测主要是汛期暴雨预测。     

雷达定量降水估算在水文模式汛期洪水预报中的应用试验

通过雷达测雨技术获得高时空分辨率的降雨信息,作为水文模型的输入,用以提高水文预报的精度。文章以湖北省白莲河流域为例,利用分组Z-I关系转化雷达反射率为雨强,运用地面雨量站网实测雨量对其进行校准,将不同方法估算得到的雨量结果输入新安江模型进行洪水预报测试,结果表明未校准雷达估算降雨量直接输入水文模型,其结果是不理想的;利用校准后的雷达估算降雨量进行洪水预报,精度得到了很大提高。