洪涝灾害风险评估与分区研究进展

在全球气候变化和城市化进程不断加快的背景下,城市洪涝灾害频发,造成严重的经济损失和人员伤亡问题。对近年来中国典型城市洪涝灾害进行系统整理介绍,说明洪涝灾害带来的人员伤亡和经济损失巨大。风险评估作为一种非工程性防洪措施,是城市洪涝风险管理的首要工作,精确、高效的把握洪灾过程等特征可以为防灾减灾工作提供科学依据。对城市洪涝风险评估与分区的概念和内容进行系统梳理,常用的风险评估方法有数理统计法、不确定性分析法、遥感影像评估法、指标体系评估法、情景模拟评估法；风险分区常用方法有阈值法、经验公式法和物理机制法。论述了城市洪涝风险评估与分区常用方法的应用范围、优缺点及其发展前景。     

山东暴雨洪涝灾害的风险区划与分析

根据暴雨洪涝灾害致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承载体易损性和防灾减灾能力4个一级因子,以山东地区为研究对象,综合考虑降雨、地形地势、河网密度、植被、人口和经济实力、道路交通信息等因子进行风险区划与分析。利用地理信息系统软件（ArcGIS）将上述因子进行归一化来获得标准化的多源栅格数据,结合层次分析法和自然断点法确定相关指标的权重,建立了暴雨洪涝灾害的风险评估模型,最后得到了山东地区暴雨洪涝灾害综合风险区划等级评估图。对研究区进行定性和定量分析后得出结论,山东地区暴雨洪涝灾害发生的高风险区在鲁中西部、鲁南及山东半岛东部沿海部分地区,此结论与历史数据基本吻合。研究结果为预防山东暴雨洪涝灾害提供了参考信息。     

广州东濠涌流域城市洪涝灾害情景模拟与风险评估

绘制直观与可靠的城市洪涝灾害风险区划图,为城市防洪排涝相关部门决策提供参考依据。以广州市东濠涌流域为研究区域,综合考虑城市降雨、径流、地形和排水系统特性,构建基于InfoWorks ICM的一维-二维耦合城市洪涝仿真模型,模拟暴雨重现期为1年、5年、50年情景下的洪涝过程并获取致灾因子数据。调研分析区域的孕灾环境、承灾体和防灾减灾能力概况,结合层次分析法、评价等级和阈值划分等进行洪涝灾害风险评估。结果表明:城市洪涝仿真模型在一维排水系统和二维地面淹没模拟上均有较好的精度和可靠性,保证了致灾因子数据的可靠性;风险区划图能较好地反映流域的风险分布;随着重现期增大,较高、高风险区的面积显著增加,为防洪排涝重点关注区域。     

基于网格的暴雨洪涝灾害风险评价

评估暴雨洪涝灾害风险,对于制定暴雨洪涝灾害区域防灾减灾规划具有重要意义。选取哈尔滨市主城区为研究区,以气象数据、社会经济数据和地理信息数据资料为基础,构建0.01°格网,从暴雨致灾因子危险性、暴露度和脆弱性3方面对洪涝灾害进行精细化风险评估与区划。结果表明：哈尔滨主城区洪涝危险性自西北向东南逐渐增加,香坊南部及松北、道里、南岗、道外交汇处受洪涝危害最为严重;暴露度呈现中心高四周低的格局,高风险主要位于绕城高速以内;路网密集地带脆弱性相对较高。洪涝风险呈自西北向东南逐渐增加,东部显著高于西部,主城中心、道外区西部及香坊区大部为高风险区,受洪涝危害严重,应注意城市内涝、交通拥堵等次生影响的防范。     

中国城市洪涝致灾机理与风险评估研究进展

近年来，在全球气候变化和城市化快速发展的共同影响下，中国城市洪涝灾害日益严重，已经成为影响中国城市公共安全的突出问题，严重制约经济社会的持续健康发展。变化环境下城市洪涝致灾机理与风险评估研究是完善城市防洪除涝减灾体系、提升城市防洪除涝能力的重要依据。本文阐述了气候变化和城市化发展对城市洪涝灾害的影响机制，系统分析了城市洪涝灾害的驱动要素和致灾机理，梳理了城市洪涝灾害的风险评估和分区方法，并以济南市海绵城市示范区为例，对城市洪涝灾害风险分区方法进行了分析和对比。     

上海洪涝灾害的地面沉降因素及其长期的影响

近年来上海地区洪涝灾害时有发生，造成洪涝灾害的主要原因有暴雨、黄浦江上游洪水等自然因素，但与人类活动所产生地质环境变化也有密切的关系，其中地面沉降是使上海市防汛压力不断增大的重要因素。地面沉降使上海市区地面标高严重降低，所形成的地面沉降洼地已改变了区域地貌形态，并使市区河床相对抬高，部分地区已形成了“地上河”。同时，地面沉降直接降低了防汛（洪）设施的防御能力，导致高潮位时河水的漫溢和倒灌，增加了发生管涌管地质灾害的隐患。60年代采取控制措施以来，上海市地面沉降防治取得了很好的成效，但其产生的影响是长期、严重的，加大减灾力度，实行综合治理，在有效防治洪涝灾害的同时全面提高地面沉降防治水平是促进上海可持续发展重要环节。     

中国城市洪涝致灾机理与风险评估研究进展

近年来，在全球气候变化和城市化快速发展的共同影响下，中国城市洪涝灾害日益严重，已经成为影响中国城市公共安全的突出问题，严重制约经济社会的持续健康发展。变化环境下城市洪涝致灾机理与风险评估研究是完善城市防洪除涝减灾体系、提升城市防洪除涝能力的重要依据。本文阐述了气候变化和城市化发展对城市洪涝灾害的影响机制，系统分析了城市洪涝灾害的驱动要素和致灾机理，梳理了城市洪涝灾害的风险评估和分区方法，并以济南市海绵城市示范区为例，对城市洪涝灾害风险分区方法进行了分析和对比。     

基于信息扩散理论的洪水风险评估模型的研究及应用--以阿克苏河流域新大河暴雨融雪型洪水为例

针对新疆一些河流实测洪水系列较短、传统的统计模型进行风险估计难以胜任的特点,引入了信息扩散理论的模糊数学方法,提出了洪水风险评估的实用模型,并以新疆阿克苏河流域新大河暴雨融雪型洪水为例,进行洪水风险估计,结果令人满意。     

中国年最大致洪暴雨落区研究

分析了1900-1999年逐年全国最大致洪暴雨落区的区域分布和年际间迁移轨迹.结果表明:中国年最大致洪暴雨落区的年际间迁移轨迹是无序的;年最大致洪暴雨可以随机地出现在中国(主要在90°E以东地区)任何地区;华中和华东地区是出现年最大致洪暴雨频次最高的地区.也分析了1470-1899年逐年的年最大洪涝中心的区域分布和年际间迁移轨迹,其结果支持20世纪中国年最大致洪暴雨落区分布和年际间迁移轨迹分析所得出的认识.上述事实表明,中国7大江河中的任何一条,每年都可能出现全国最大的暴雨洪水,而且无法预见其在年际间迁移的方向与落区.因此,中国不得不立足于此客观事实确立全国防洪战略.     

青海省东部农业区雷电灾害风险评估

利用2005-2013年青海省东部农业区14个县的雷电、雷电灾害、人口数量和生产总值等资料,采用《雷电灾害风险评估技术规范》（DB 50/214-2006）中的雷电灾害易损性风险评估指标,分析了该地的雷电灾害风险及区划,该风险区划对青海省东北农业区防御雷电灾害规划具有很好的参考价值,也是制定科学合理的雷电防护技术路线的重要依据：青海省东部农业区9年间共出现雷电3 801 d,最早出现在3月下旬,最晚结束在11月上旬,雷电出现最多地区为大通县;雷电灾害共出现47次,最早出现在4月,10月份结束,发生最多在6月份,盛夏7月雷电灾害却少,西宁市和湟源县雷电灾害出现最多,湟中县雷电造成的人员伤亡最多,共伤亡11人,大部分在山间劳作的村民和牧民,与青海省东部农业区发生的其它气象灾害相比,雷电灾害最容易造成人员和牲畜伤亡。雷电灾害风险以西宁市为中心,向四周扩散逐渐降低,北部地区相对高于南部地区,西宁市、大通县遭受雷电灾害的可能性程度最大,乐都县虽然近9年没有上报的雷电灾情,但它的雷电灾害风险并不低。     

1980—2019年新疆南部不同强度暴雨洪水灾害的空间分布和时间变化特征

以1980—2019年新疆南部出现的暴雨洪水灾害事件造成的死亡人数、倒塌房屋数、倒塌棚圈数、牲畜死亡数、受灾面积作为灾情要素,采用比值权重法和无量纲化线性求和,构建了暴雨洪水灾害事件的灾损指数。根据灾损指数,采用百分位数法将每次暴雨洪水灾害事件定量划分为一般、较重、严重、特重四个等级。结果表明：新疆南部暴雨洪水事件在塔里木盆地北缘多于南缘,西部多于东部,高值区集中在阿克苏地区、喀什地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州一带;暴雨洪水事件多发在3—10月,年出现次数呈现明显上升趋势,增幅为8次·（10a）^-1,主要表现为一般性灾害发生频次的增加;新疆南部暴雨洪水灾害年平均灾损指数在1985年和1999年发生两次突变,平均值表现出“低—高—低”阶段性变化;暴雨洪水灾害发生次数与3—10月降水量、大雨发生日数、暴雨发生日数密切相关。近40年来新疆南部降水量的增多,导致暴雨洪水灾害次数增加;年平均灾损指数与特重和严重灾害发生次数关系密切,后者对其贡献率达87%。     

基于非对称Archimedean Copula的三变量洪水风险评估

分析洪峰、洪量和历时三变量联合分布与风险概率及其设计分位数,为水利工程规划设计和风险评估提供参考依据。以珠江流域西江高要站52年洪水数据为例,采用非对称阿基米德M6 Copula函数与Kendall分布函数计算三变量洪水联合分布的“或”重现期、“且”重现期和二次重现期及其最可能的设计分位数。结果表明:“或”重现期的风险率偏高,“且”重现期的风险率偏低,二次重现期更准确地反映了特定设计频率情况下三变量洪水要素遭遇的风险率;按三变量“或”重现期或三变量同频率设计值推算的洪水设计值偏高,以最大可能概率推算的三变量洪水要素的二次重现期设计值可为防洪工程安全与风险管理提供新的选择。     

岳城水库控制流域暴雨洪水的时程分布规律及分期划分研究

从两个方面全面分析了岳城水库控制流域的暴雨洪水时程分布及分期规律:一是根据实测水文资料,通过统计暴雨日数,典型历时年最大降水量、年最大洪峰流量和5日洪量在各旬出现的频率,对流域暴雨洪水时程分布特性进行了多方面的综合分析;二是通过对流域所处地区暴雨形成的天气成因分析,为前述的统计分析结果提供必要的成因基础.还利用旬平均降雨量的相对系数来确定汛期的起止时间.分析结果表明,岳城水库控制流域的暴雨洪水时程分布具有比较明显的变化规律,其中有一个时期暴雨洪水出现的次数多、量级大,主汛期特征显著,汛期可以划分为3个分期,即前汛期、主汛期和后汛期.     

基于指标信度测度赋权的岩溶隧道水害危险性集对云评价研究

隧道水害危险性评价是一个非线性复杂的不确定系统问题。首先,针对其评价指标参数具有不确定性、模糊性和随机性等特点,在充分考虑岩溶隧道水害危险性评价指标关联性的基础上,提出了基于Jousselme距离的指标信度测度动态赋权理论,实现不同的实例、不同的指标实测值对整个系统的动态赋权,降低实际工作中由于指标实测值误差或错误导致评价结果偏差的风险;其次,运用云理论优化集对联系度,与所得权重加权得出系统综合云联系度,并与等级评价区间期望加权平均得到危险值,同时生成对应的等级云图判定隧道水害危险性等级,进而判定岩溶隧道水害危险状态,实现水害危险等级判定的可视化;再次,基于大气降水为岩溶隧道水害主要来源的视角,选取年均降水量、入渗系数、汇水面积、渗透系数和单位涌水量5项指标作为集对云评价指标,并以6条典型岩溶隧道为样本数据进行模型检验,发现评价结果与其他方法的评价结果相吻合,证明了该模型的可靠性和有效性。最后,将模型应用于京珠高速公路媲双坳岩溶隧道水害事故中,评价结果与实际情况相符,采取与评价等级相对应的处治措施,取得了良好的水害治理效果,表明该模型具有工程实用价值,评价流程可操作性强,为岩溶隧道水害的预测和防治提供参考。     

基于WCA2D与SWMM模型的城市暴雨洪涝快速模拟

为探讨计算高效的元胞自动机模型(WCA2D)与传统一维管网模型耦合的机制以及计算效果,尝试将WCA2D与SWMM模型耦合(SWMM/WCA2D),以广州市长湴片区为例探究一种暴雨洪涝快速二维模拟技术,对比实测积水数据以及SWMM/LISFLOOD-FP模拟,结果表明:SWMM/WCA2D模拟结果与"20180607"实测积水数据相近,表明模型精度良好;根据多指标评估结果,综合考虑主干渠道淤积以及建筑物阻挡情景的R_TPR、R_PPV、F₁值分别达到0.8、0.6、0.7,模拟精度最高,最能反映区域实际情况;通过与SWMM耦合,WCA2D和LISFLOOD-FP的模拟结果差异小(最大水深差值基本低于0.1 m)、相关性强(相关系数基本超过0.7),但前者计算效率是后者的3～5倍,表明WCA2D能够耦合SWMM且计算效率更高,为复杂城市化地区暴雨洪涝快速模拟提供了一种新方法。     

Risk assessment of rainstorm and flood disasters in China between 2004 and 2009 based on gray fixed weight cluster analysis

Rainstorm and flood disasters frequently occur in China, causing heavy losses for people’s lives and property and reducing the capability of sustainable development of the national and local economy. In this study, the risks of the rainstorm and flood disasters are assessed for the Chinese mainland, excluding Hong Kong, Macao, and Taiwan and also employ the historical data of seven indicators, including the affected area of crops, the affected population, the direct economic loss, and etc., from 2004 to 2009. Based on the large 1,302 historical sample data, the impact of rainstorm and flood disasters were analyzed using the methodology of gray fixed weight cluster analysis according to disaster losses, which were divided into the three gray classes of high, medium, and low. The regional differences of the risk assessment of the rainstorm and flood disasters are discussed, and the dynamical risk zoning map is conducted. The results show a consistent conclusion with the actual losses of rainstorm and flood disasters over each administrative district, which can provide more scientific evidence for the relevant departments of disaster prevention and mitigation.     

20世纪暴雨和洪水极值的年代际变化

利用20世纪100年(特别是后50年)2万多个雨量站和175个大中河流水文站的实测和调查雨量和流量资料,分析了中国大陆(外流区)暴雨和洪水极值的年代际变化,其中包括长期站暴雨的年代均值变化、20世纪50年点雨量极值的前后期平均值对比、最大点雨量发生年代分布和特大洪峰流量的年代分布。分别就5种历时、不同地区的暴雨洪水极值随年代的变化作了分析,揭示了变化的事实,计算了多项年代比率,探讨了影响因子。     

吉林省重大暴雨过程灾害损失风险预评估

利用吉林省50县市1951-2013年逐日降水资料、暴雨灾情损失数据,1：5万DEM数据、水系、TM遥感卫星影像资料以及GDP、人口等数据,探讨了吉林省重大暴雨过程灾害损失风险的主要影响因素,确立了各因素的权重系数,构建了吉林省重大暴雨过程灾害损失风险评估模型.利用过程预报降雨量对2013年8月14-17日的重大暴雨过程灾害损失风险进行了预评估.结果表明：重大暴雨过程灾害损失综合风险的高值区分布在四平、辽源大部以及长春、吉林、通化城区附近,风险偏高区位于中南部,西部地区和东北部地区为中低风险区.灾害损失风险评估模型预评估效果良好,可在实际的暴雨过程灾害损失风险预评估业务中使用,由于通过该模型的评估结果可迅速圈定各级洪涝风险区,对提高重大暴雨过程应对能力、减少灾害损失以及防灾减灾意义重大.     

基于灰色理论的西藏暴雨洪涝预测

以西藏38个气象站点1985-2014年实测降水量为基础数据,应用灰色预测模型和长序列趋势拟合方法预测2015-2019年的年降水量和季节降水量,经2015-2017年的实测降水数据验证,其结果良好,最后以调整后的降水距平百分率为洪涝指标,分析2018年、2019年的洪涝预测情况。结果表明,西藏2018年降水集中在东南部地区的林芝、米林、波密和察隅一带, 2019年降水主要集中在芒康地区,季节上春季降水主要集中在雅鲁藏布江大拐弯地区,夏季主要在索曲河、怒江上游地区,秋季主要在嘉黎、林芝、波密一带,冬季降水集中在聂拉木地区。2018年和2019年洪涝易发生在春季和冬季,洪涝情况都相对正常,大部分县区为无涝或正常状态,少数县区为轻微洪涝,极少数县区为中涝或特涝, 2019年洪涝情况相较于2018年整体偏多,其中在2018年的拉孜县和2019年的拉萨城关区,极有可能出现特涝灾害。