中国长江流域洪涝灾害和持续性暴雨的发生特征及成因

主要综述了最近关于中国长江流域洪涝灾害和持续性暴雨发生特征和成因的研究。表明:长江流域洪涝灾害和持续性暴雨的发生频率非常高,并给经济造成了严重损失,长江流域洪涝灾害发生不仅具有准两年周期的年际变化,而且具有明显的年代际变化,从1977年之后,长江流域洪涝灾害和持续性暴雨增多;并且,表明了无论是长江中、下游地区或是长江上游的川东地区持续性暴雨都是在"鞍"型大尺度环流系统的配置下发生,这是由于这种大尺度环流系统的配置不仅利于水汽输送到长江中、下游地区或上游的川东地区,而且利于在"鞍"型中心地区产生垂直对流不稳定,从而引起暴雨中尺度系统的发展。此外,还综述了长江流域洪涝灾害和持续性暴雨发生的成因的研究,这些研究表明了长江流域洪涝灾害和持续性暴雨发生的年际和年代际变化是与大气-海洋-陆面耦合的东亚季风气候系统的变异密切相关。     

基于主体建模的城市暴雨洪涝灾害预警策略仿真研究

灾害预警通过提前发布灾害信息,引导居民及时采取避灾行动,从而有效降低灾害损失和伤亡,在减灾管理中发挥重要作用。面对自然与社会耦合下的复杂洪涝灾害系统,如何考虑居民的预警响应行为,评估不同洪涝灾害预警策略有效性是当前亟待解决的问题。本文提出了基于主体建模的城市暴雨洪涝灾害预警策略仿真方法,设定基于降雨预报、基于洪涝淹没、基于人群暴露性的3种预警策略,并以深圳市福田区为例,分析不同预警策略下城市洪涝灾害风险的变化。结果表明：(1)考虑洪涝灾害风险感知与个体出行决策概率的城市暴雨洪涝灾害预警策略ABM仿真模型,能够准确模拟不同洪涝灾害预警策略下居民出行响应行为及洪涝灾害风险的变化,科学、全面评估城市洪涝灾害预警策略的有效性;(2)不同洪涝灾害预警策略下人群出行响应行为差异显著,导致城市暴雨洪涝灾害风险降低效果不同。面对20 a一遇的降雨情景,基于洪涝淹没和人群暴露性预警能够帮助研究区居民快速识别高危险区,从而显著降低建筑物和道路的风险;(3)不同暴雨情景下不同洪涝灾害预警策略效果不同。面对较小的降雨情景,基于洪涝淹没和基于人群暴露性的精细化预警策略下城市洪涝灾害风险降低效果更好;而面对极端暴...     

接入实时降雨数据的暴雨型洪涝灾害临灾预警方法

针对现有暴雨型洪涝灾害预警方法时效性差的问题,提出了一种接入实时降雨数据的暴雨型洪涝灾害临灾预警方法。根据时序分析模型由历史降雨数据和实时降雨数据分析识别异常降雨,并将异常降雨、地形起伏、高程和河网因素作为影响因子,构建暴雨型洪涝灾害风险指数,以"日"为时间尺度进行短时暴雨型洪涝灾害风险分析。从异常降雨致灾角度出发,根据降雨的异常程度将暴雨型洪涝灾害风险等级划分为无风险、低风险、中风险、中高风险和高风险5个等级,进而实现临灾预警,为防灾减灾提供一定的参考信息。以广东省清远市2014年5月的洪涝灾害为例,接入5月21日至5月26日期间逐日降雨量数据,实现了临灾风险分析。实验结果表明,六日内清远市阳山县中下区域发生暴雨洪涝灾害的风险较大,与实际灾情相吻合,达到了较好的预警效果。     

基于支持向量机理论的地下水动态遥感监测模型与应用

地下水是我国内陆干旱地区水资源的重要组成部分,也是极为敏感的生态环境因素之一。地下水动态变化影响着绿洲和湿地的演化,以及土地资源的开发。西北地区地下水监测网尚不完善,动态资料相对缺乏。遥感技术可以弥补传统地下水位监测手段的不足。由于降水极少,西北干旱区地表反射率与地下水水位埋深关系极其密切。选用归一化植被指数(NDVI)、地表温度(LST)数据,应用支持向量机回归方法,建立西北干旱地区地下水位遥感监测模型。提取MODIS影像中的NDVI和LST产品上的地表温度和植被指数信息,作为模型的输入,通过合理选择核函数进行支持向量机的回归分析,从而建立地表植被指数、地表温度与地下水位的相关数学模型,并分析了不同核函数所拟合结果。在河西走廊疏勒河流域的研究成果表明,运用MODIS数据开发地下水动态模型反演水位变化是可行的,模型拟合的结果比较符合实际情况,尤其是对于细土平原地下水浅埋地区模型应用效果更为理想。一次多项式核函数适合模拟埋深小于3m浅埋地下水,径向基函数RBF核函数和三次多项式核函数法则更适合模拟较大埋深情况。开发的地下水位遥感监测模型可为西北干旱区水循环研究和流域水资源管理提供技术手段。     

基于多智能体的城市洪涝灾害动态脆弱性计算模型构建

随着全球气候变化加剧和城市化进程的发展,暴雨洪涝灾害对城市社会经济活动造成的影响越来越严重。作为量化灾害影响程度、社会经济损失与风险评估的重要方法,城市洪涝灾害脆弱性研究对洪涝灾害风险管理与规划具有重要意义。目前,城市脆弱性的内涵进一步延伸,脆弱性指标体系不断丰富,所取得的研究成果能够反映一定时期内城市洪涝灾害脆弱性的整体特征,却无法同时有效地解决城市洪涝灾害脆弱性的空间非均匀性问题和动态计算问题。本文从脆弱性的动态特征出发,提出了城市洪涝灾害动态脆弱性计算方法,建立了城市洪涝灾害脆弱性量化模型与面向洪涝灾害脆弱性计算的多智能体模型,形成了基于多智能体的城市洪涝灾害脆弱性计算方法。在NetLogo平台上,利用智能体模型对浙江省丽水市城区的动态脆弱性进行了仿真模拟。研究结果表明该模型有助于发现不同时空条件下城市存在的“脆弱区”,为城市洪涝灾害脆弱性的时空分异特征分析、区域脆弱性的精细化评价提供方法支撑,能够为缓解措施的实施和洪涝灾害的精细化管理提供有效指导。     

2012年北京7.21特大暴雨对地表水体分布的遥感研究

2012年7月21日,北京西南及河北北部发生特大暴雨,造成巨大财产损失和人员伤亡.利用暴雨前后的2012年05月、2012年10月、2013年10月3个时相的国产高分辨率卫星数据,分析特大暴雨与地表水体空间分布的关系、分析人类工程活动对水体分布的影响,对认识此次暴雨的成灾规律及制定有效的减灾措施有重要意义.研究发现:1)研究区的水体面积在暴雨后达67.59 km2,是暴雨前的1.84倍,拒马河和大石河出山口河段的水体面积暴雨后较暴雨前分别增加2.36倍和2.45倍,水体的个数分别由暴雨前的122个和22个,增加到暴雨后的435个和88个,反映了暴雨前后地表水体的显著差异,但是灾后2013年与2012年相比,水体的数量和面积变化均较小;2)暴雨后地表积水规模与空间分布极不均衡,其发展变化与人类活动关系密切.研究表明,利用国产高分辨率卫星数据可以有效用于地表水体变化的动态研究中,可为这一地区的灾后规划与重建提供技术参考.     

青岛市黄岛区潮河水源地地下水数值模拟

在分析研究青岛市黄岛区潮河流域水文地质条件基础上,建立了水文地质概念模型和地下水流数值模拟模型,利用地下水水位动态监测资料对模型进行了识别,并预测了三枯一丰一平条件下地下水最大开采量以及水位、降深分布情况。结果表明,模型验证拟合结果较好,地下水最大开采量为2.4万m3/d,地下水开采不会引起地面沉降、海水入侵等问题。     

黑河山区流域平均坡长的计算与径流模拟

 流域平均坡长是侧向流和汇流时间计算的重要参数,其会影响地表径流的计算。应用SWAT 2005和ArcView GIS 3.2集成的AVSWAT模型,对黑河干流上游山区流域莺落峡出山口径流进行模拟,发现其计算的流域平均坡长存在较大误差,进而影响到模拟结果。利用子流域内已知的平均坡度和平均坡长建立回归方程,计算各子流域的平均坡长,替换AVSWAT计算的不合理值,在保持其他参数不变的情况下,模拟的月径流纳什系数从0.60提高到0.75,模拟结果得到显著提高。敏感性分析结果和径流曲线数(CN2)的分析也间接验证了流域平均坡长修正方法的可行性。在修正流域平均坡长后,对AVSWAT模型的其他参数CN2等进行优化,模拟的月径流的纳什系数达到0.81,表明本文建议的流域平均坡长计算方法是可以应用到实际的干旱区黑河流域并取得较好模拟效果。     

开展淮河流域洪涝灾害地质背景与治理对策研究的初步设想

淮河是一条地位重要而多灾的河流,流域内光,热、水资源丰富。水、旱,碱自然灾害频繁,系统地研究淮河流域洪涝灾害形成的地质背景并深讨洪涝灾害治理的地质途径有着重要的意义,淮河流域的洪涝灾害与区域构造、地层、地貌和水文地质条件等因素有关。查清这些条件,有助于水利工程的合理布局及开发地下水库和改善储、排水条件。对提高流域蓄水能力、抗旱防涝有一定效果。划分水资源系统,采用系统分析技术,建立水资源联合调度的优模型是挖掘资源潜力,更好地发挥工程效益的技术途径之一。完成上述研究课题,需要在广泛搜集、综合分析前人资料和遥感解译的基础上,补充调查、钻探、微观分析动态监测和重点试验等手段,研究河道的发育史,堆积物的形成环境、现代构造的活动特征、地层结构及岩性等因素对洪涝灾害的影响,分析不同地区的成机理,灾深入研究水资源的时空分布和相互转化规律,总结各地的治水经验,为流域综合治理提供地质依据。     

城镇建设过程中地表形态资源的珍惜与合理利用

研究目的：提出解决城镇建设过程中诸多问题的新理念——珍惜与合理利用地表形态资源.研究方法：文献检索法、比较借鉴法.研究结果：定义了地表形态资源,论证了地表形态资源是一种宝贵的自然资源,分析了城镇建设过程中存在的诸多问题,凸显出城镇建设中珍惜与合理利用地表形态资源的特殊意义,借鉴国外先进经验,坚持低影响开发（LID）的要求,以城市洪涝灾害防治为例,给出了城镇建设过程中地表形态资源仿真规划设计的型式与示范.研究结论：珍惜与合理利用地表形态资源是保障城镇可持续发展的关键.     

全国山洪灾害调查评价成果及规律初探

山洪灾害调查评价是1949年来水利行业最大的非工程措施项目,是规模最大的全国性防灾减灾基础信息普查工程,历时4年,涉及全国30个省305个市2138个防治县（区）,国土面积755万km²,人口近9亿。运用普查、详查、外业测量、分析计算等多种手段,掌握了中国山洪灾害防治区范围、人员分布、下垫面条件、社会经济、历史山洪灾害等基本情况,科学分析了山丘区小流域的暴雨洪水特性,评价了现状防洪能力,计算了预警指标,划定了危险区,为山洪灾害预警预报和应急救援决策提供了基础信息支撑。本文系统介绍了全国山洪灾害调查评价的核心要点,综述了调查评价成果,归纳了调查评价成果要素类型,揭示了全国山洪灾害防治区、人口、历史山洪灾害事件与预警能力的空间分布一致性,即山洪灾害各要素集中分布于青藏高原-四川盆地过渡带、川滇交界地区、黄土高原区、东部沿海地区及华北等地区,最后初步探讨了该成果的应用前景。全国山洪灾害调查评价成果将为中国山洪灾害监测预警预报体系建设及防灾减灾能力提升提供丰富的基础数据支撑。     

四川省滑坡灾害气象预警模型建立与验证

四川省滑坡灾害严重,特别是2008年之后,灾情显著加剧,如何预防滑坡灾害是保护人民生命财产安全的有效途径。滑坡灾害的预警模型研究是滑坡灾害预防领域的核心课题。本文对四川省滑坡灾害危险性进行了评价,并开展了滑坡灾害气象风险预警模型研究。①以确定性系数的方法量化坡度、地形起伏度、水文地质岩性、植被覆盖度、地震烈度和年均降雨量因子,建立逻辑回归模型,定量地进行四川省滑坡灾害危险性区划,并对结果进行验证。结果表明,四川省滑坡灾害高危险性区域成“Y”字型分布,此外川中、川东北地区滑坡灾害危险性也非常高,这与四川省滑坡灾害的空间分布情况相符。②在前期滑坡灾害与降雨量统计分析、滑坡灾害危险性评价的基础上,以滑坡灾害危险性评价为静态因子,日降雨量数据为动态因子,通过逻辑回归模型的结果,确定以当日降雨量概率化值、滑坡灾害危险性值、前一日降雨概率化值、前两日降雨概率化值、前三日降雨概率化值为临灾模型影响因子,各因子对预警结果影响程度按上述顺序递减,建立了地质-气象耦合的临灾气象预警模型。通过检验区数据对模型的检验表明,该预警模型能成功预警80%以上的滑坡灾害;通过滑坡灾害群发个例检验发现,该预警模型与四川省现用模型相比,预警区域明显减小,空报率和漏报率显著降低。     

基于AO的洪水灾害风险分析模型设计与构建

中国是一个自然灾害尤其是洪涝灾害发生较频繁的国家,洪水灾害的风险分析与评估是抗洪救灾中的一个重要组成部分,洪灾风险分析的时效性、科学性对于防汛抗洪、抢险救灾具有重要的意义。本文针对流域洪水灾害的特点与其复杂的风险分析过程,考虑影响流域洪水灾害的因子,结合层次分析方法(AHP),以COM组件的架构思想为基础,采用ArcObjects语言的相关接口和方法,构建了流域洪水灾害风险分析模型,将各因子对洪水灾害的危险性和风险的影响进行了量化,分别得出洪水灾害风险性分布图和洪水灾害易损性分布情况。通过对洞庭湖试验区域的模型检验,结果表明,所构造的模型简单易操作,能够较好地对区域洪水灾害进行风险分析。     

面向山洪预警的水雨情监测站网布设方法研究

山洪灾害是中国高频发、高死亡率的自然灾害之一。水雨情站网的合理布设及优化,有利于捕获区域暴雨、洪水情势变化的时空异质性,可显著提高中小流域山洪预警的精度,增强山洪灾害防御能力。本文以山洪灾害高发的福建省顺昌县为例,提出了面向山洪预警的水雨情站网布设方法。县内现状雨量和水位站网监测密度分别为37 km²/站和76 km²/站,主要分布在平原主干河流地区,山洪灾害重点防治区内站网布设不足,小流域暴雨山洪监测和预警能力较弱。针对上述问题,综合分析流域降雨时空特征、历史山洪灾害与山洪灾害预警预报需求,对研究区水雨情站网进行了合理性分析和布设研究,建议增设雨量站3座、水位站3座,其中一座水位站同时监测降雨过程,调整后县内雨量站和水位站的监测密度达到34 km²/站和68 km²/站。本文研究对山洪灾害高发区的水雨情站网布设具有参考和指导意义。     

基于元胞自动机模型的河道汇流过程模拟

对河道汇流过程进行模拟可为洪水灾害预警预报提供参考。利用水力水文学方法能很好地模拟河道汇流过程,但需要输入的参数多,运算过程复杂,对数据精度要求高,而且在无资料区流域无法确定河道上断面流量情况下,该方法具有一定局限性。本文将元胞自动机模型与水文模型相结合,构建了河道汇流过程中的元胞自动机模型和产流汇流规则。通过建立河道坡面拓扑关系,利用SCS-CN（Soil Conservation Service-Curve Number）模型逐个计算河道元胞上的坡面入流,并利用曼宁方程模拟河道汇流过程,最后在ArcEngine平台下进行二次开发,实现了河道汇流可视化。本文以厦门市茂林溪流域为研究区,对1997年5月6日至7日的一场降雨进行了模拟。将本文模拟结果与该流域其他学者的研究进行了对比分析,结果表明在输入数据与水文模型参数相同的情况下,本文不仅模拟出每次降雨间隔产生的较小洪峰,并且整场降雨产生的最大洪峰流量精度与时间精度均提高了5倍,可以更准确地模拟河道汇流过程,适用于河道汇流可视化,该模拟可以为洪水灾害预警预报提供一定参考。     

基于WebGIS云南滑坡灾害气象预警分析模型

针对云南主要由降雨引起的滑坡地质灾害现象,对云南近8年来的滑坡灾害数据和降雨量数据进行了分析,研究并设计了一种针对滑坡地质灾害发生的时空耦合预警分析模型。并在此基础上,通过与WebGIS技术的耦合,运用新一代的RIA技术Silverlight,基于MapGIS IGServer平台,在异步响应的网络中使用流程化的操作方式构建出云南省地质灾害气象预警系统。通过实例检验表明该滑坡地质灾害气象预警分析模型的应用,能够为相关部门提供更精确、及时的减灾防灾对策。     

城市内涝灾害模拟与灾情风险评估研究进展

随着我国城市化建设进程的加快,城市水系和绿地面积不断缩减,地表硬质化现象持续加重,城市扩张所带来的问题正日益凸显,尤其是汛期强降雨导致的内涝灾害日渐成为亟需解决的城市顽疾。城市内涝灾害模拟及风险评估是推进城市内涝灾害管理,减少内涝灾害损失的有效途径。本文在综合近年来国内外相关研究的基础上,从城市内涝产生机理、模型及风险评估的角度对城市内涝的研究进行了详细阐述。在模型方面重点介绍了两种应用广泛的雨洪模拟模型:SCS和SWMM模型,对两者的优缺点进行了分析,同时简单归纳了其他雨洪模型。在灾情风险评估方法方面,重点介绍了基于历史灾情数理统计、遥感图像和GIS技术耦合分析和基于指标体系评估等的风险评估方法,并对比分析了各自的优缺点及适用范围。最后对城市内涝模型及风险评估的未来发展方向进行了展望,提出集成多模型耦合的城市雨洪模拟模型以及多学科联合的灾害风险评估研究将成为今后的发展趋势。     

泰安市地质灾害预警预报系统研究

主要介绍了泰安市地质灾害气象风险预警与指挥系统。系统开发的主要目的是为了更好的与泰安市地质灾害防治工作相结合,通过对气象因素及地质灾害资料的分析和研究,基于地质灾害气象预警模型,采用先进的GIS技术能实现对地质灾害易发风险性区域预警,能直观地了解到各部分区域的地质灾害易发风险性,为各级政府防灾减灾提供科学的技术支撑。     

基于格网的洪水灾害危险性评价分析——以巴基斯坦为例

洪水灾害已成为给当今人类带来严重损失的自然灾害之一,因此,灾害风险评价是区域经济持续发展的前提与条件。本文从致灾因子和孕灾环境两方面进行分析,综合考虑降水(累计降雨量和最大降雨量)、河流(河网密度)、地形(高程值和坡度值)、土地利用和植被(NDVI)共5种相关因子,以1km格网数据为基础,运用AHP(层次分析法)对巴基斯坦洪水灾害进行了危险性评价。结果表明:巴基斯坦洪水灾害危险性受降雨和地形的影响较大,其危险程度东南部大于西北部,并由东南部向西北部逐渐递减。