一种简化的暴雨灾害风险及影响评估方法和应用研究 ——以京津冀“7·21”暴雨事件为例

文章综合考虑中国区域范围内降雨时空分布特征以及地理地貌等特征,将全国降雨区划分为4大类,在此基础上,得出不同降雨类区暴雨致灾因子的强度等级评定方法;同时,研究确定了与暴雨灾害密切相关的地形高程、高程标准差、河网密度、土壤类型等环境脆弱性影响要素,并对各类要素分别进行了分级评定;将各类环境脆弱性影响要素结合暴雨致灾因子要素,运用加权求和方法建立了暴雨灾害综合风险评估模型;并结合GIS技术,将城市、农村人口分布情况、用地等数据叠加到风险分布格局中,最终分析得出不同风险等级下影响的城市和农村人口数量、土地面积等内容。该评估模型相较于以往其他暴雨风险评估模型,其适用范围更广,可以适用于全国范围内的任意区域暴雨灾害风险评估;实时评估业务能力更强,将该模型结合降雨实况资料或预报资料可以对全国任意区域降雨灾害综合风险进行事后、跟踪评估或预评估;评估对象更有针对性,结合GIS技术,可以针对得出的风险分布结果分别给出不同风险等级范围内的承灾体受影响的定量评估结果。     

我国暴雨洪涝灾害风险评估研究进展

暴雨洪涝是最为频发、多发的自然灾害之一,已成为我国实现可持续发展的严重障碍。开展暴雨洪涝灾害风险评估技术与应用研究,是当今防灾减灾中的一项迫切要求。本文基于应用场景时间顺序从灾前预评估、灾中跟踪评估、灾后评估三个方面系统回顾了前人的研究历史和当前研究所取得的成果,并在对研究现状进一步认识的基础上,提出了当今暴雨洪涝灾害风险评估研究中存在的主要问题,指出了有待进一步研究和发展的新方向。     

陕西致灾暴雨气象决策服务分析

致灾暴雨是陕西汛期决策气象服务关注的重点。分析陕西暴雨致灾的基本情况,结合近年来暴雨决策服务中完善服务产品制作、发布和服务流程的工作实践,探讨服务过程中的经验和问题,提出在暴雨决策服务中应开展暴雨灾害预评估、改进风险提示建议和建立集约化、智能化决策服务平台等。     

暴雨灾害风险及其对农业影响的评估

综合考虑降雨区域类型、发生强度和持续时间,确定了暴雨灾害致灾因子的综合强度分级标准;将地形高程、高程标准差、河网密度等环境脆弱性要素结合暴雨灾害致灾因子,建立暴雨灾害风险评估模型,并进行分级评估;应用GIS将农业易损性指标叠加到暴雨灾害风险区划中,得到不同等级风险下农业受影响的程度。以"7·21"暴雨为例,进行模型的应用及检验分析,结果表明:降雨量最大的葫芦岛大部、丹东宽甸县暴雨灾害风险等级为极高;致灾因子危险等级相同时,辽宁中部平原地区较辽西、辽东丘陵地区暴雨灾害风险等级高;农业易损性较高的沈阳大部、鞍山北部、丹东局部、锦州大部、铁岭部分、葫芦岛大部地区农业受灾较重。评估结果与事实灾情较一致。     

辽宁暴雨诱发山洪灾害风险区划研究

基于自然灾害风险评估理论,利用2005—2019年辽宁省1639个自动站逐时降水观测资料、2017年辽宁省30 m分辨率的基础地理信息和山洪沟资料以及风险普查数据,对辽宁暴雨诱发山洪灾害风险区划进行研究,并将风险区划结果与历史山洪灾情进行对比分析。结果表明：通过山洪灾害与降水相关性统计发现,6 h暴雨作为辽宁省山洪致灾因子更为合适,因此构建了6 h综合利用分级暴雨强度及暴雨频次精细评估暴雨致灾危险性;山洪沟沟口高程、沟床比降及河网密度等资料可有效评估山洪孕灾环境敏感性;人口密度、耕地比例两个风险暴露度指标以及灾损敏感系数可大体评估承灾体的易损性;与历史山洪灾害空间和频率分布对比,山洪灾害的高发区与在本次风险区划高风险区基本吻合;精确到每个山洪沟风险区划的结果,提高了山洪灾害的风险区划精度,为辽宁暴雨诱发山洪灾害精准防御提供参考。     

应用主成分构建的暴雨致灾能力评估指数及其应用

为了构建合理的四川暴雨致灾能力评估指数(简称:评估指数),本文对2008~2018年四川地区126次致灾性暴雨过程,选取刻画暴雨特征的8个降水量因子,利用总体主成分和阈值法确立因子的权重及阈值,由此建立了评估指数模型。经历史个例反演及预报个例的评估应用表明:(1)暴雨区域的平均雨量值,≥25mm/h的面积及大暴雨面积是影响四川暴雨致灾能力强弱的关键因子,利用主成分构建的评估指数较好的反映了历次暴雨过程的致灾能力,当指数达0.8以上时,一般对应着大型及以上暴雨灾害。(2)结合经济损失及气象灾害评估分级处置标准,将评估指数划为4个等级。基于此,利用每日08时和20时四川省气象台订正的0.05°×0.05°预报降水数据,输入评估指数模型计算未来3d的指数及对应的致灾能力落区等级空间分布。实际应用表明,评估指数模型对评估暴雨过程的整体致灾能力及具体的暴雨致灾能力落区等级分布有显著的实用性。      

基于1 km网格的北京暴雨洪涝灾害风险区划

目前许多城市暴雨洪涝灾害综合风险区划对暴雨在复杂地形下可能引发的山洪与地质灾害造成的高风险以及对城市交通安全风险估计不足,同时常规的气象观测资料已难以描述暴雨致灾危险性精细化分布。本文基于自然灾害风险评估理论,利用遴选的293个北京气象自动站2006—2017年逐时降水观测资料、北京2015年1∶25万基础地理信息、2016年Landsat8晴空遥感影像、灾情资料以及网格化的社会经济资料,在承灾体暴露度基础上充分考虑了承灾体对暴雨引发的城市积涝、山洪与地质灾害灾损敏感性差异,从暴雨致灾危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性3个方面开展了北京地区暴雨灾害1km分辨率的精细网格化风险评估与区划,并结合实际案例进行了分析。结果显示:(1)基于高密度降水观测资料提取的网格化短历时暴雨频次和暴雨量能较为精细地评估致灾危险性;基于遥感与GIS提取的不透水盖度、地形起伏度与河网密度可有效评估暴雨洪涝孕灾环境敏感性;基于1km格网化的GDP、人口密度和路网密度以及灾损敏感系数可有效评估暴雨引发的积涝、山洪与地质灾害对人员、财产和公路交通的易损性;(2)与已有成果比较,本次北京暴雨洪涝风险区划不但凸显了暴雨对城市的积涝风险,也凸显了暴雨引发的山洪与地质灾害风险,同时突出了暴雨对城市交通设施安全的影响;(3)风险区划结果基本反映了北京市暴雨灾害的潜在风险,北京暴雨洪涝灾害防御的重点区域应放在风险较高的三个区域。     

2008年极端天气对深圳高敏感行业的影响与预评估策略

通过分析2008年极端天气对深圳高敏感行业的灾害影响情况,找出深圳极端天气的4大致灾机理：致灾衍生放大效应、防御工程失效时的反作用、极端事件的派生叠加效应和台风固有的＂巨灾＂效应,从而提出开展行业预评估服务如何找准评估因子、建立评估基础信息关联数据库、预评估工作的业务化实施等策略,为开展业务化的气象灾害影响预评估业务提供流程与系统指导方案。     

吉林省重大暴雨过程影响损失评估模型的建立

利用1961-2012年吉林省逐日降水资料、暴雨灾情资料、逐年GDP和人口资料采用灰色关联度分析方法建立重大暴雨过程指数及灾损指数,利用相关分析法对重大暴雨过程造成损失的影响因素进行探讨,采用多元回归法建立重大暴雨过程影响损失评估模型,并进行拟合和试评估检验。结果表明：吉林省重大暴雨过程造成的损失与前7 d雨量及重大暴雨过程指数相关显著;利用前7 d雨量和重大暴雨过程指数建立的影响损失评估模型拟合和试评估效果均较好,可在实际业务中应用;由于在重大暴雨过程发生前,评估因子就可获得,因此,可以对其灾害损失进行定量预评估,在实际业务中指导意义较大。     

汉江流域致灾暴雨的天气学分析

暴雨是汉江流域主要自然灾害之一,每年因暴雨灾害损失惨重,分析研究汉江流域暴雨灾害发生规律成因机理具有重大意义。通过对汉江流域49次致灾暴雨过程进行统计分析,根据诱发灾害成因和降水分布等特点将暴雨致灾过程分为三种基本类型。应用天气学原理对致灾暴雨个例进行分析,总结出了致灾暴雨的天气学模型。讨论了三种类型致灾暴雨与天气型之间的对应关系,对今后预报业务具有较好的指导意义。     

区域雷电灾害风险评估模型与应用

在分析国内雷电灾害风险区划发展现状进行的基础上,从区域雷电灾害事前风险评估的角度出发,采用灾害评估的承灾体、致灾体模式,引入雷电风险、地域风险和承灾体风险作为评估指标,针对每个指标选取与其发生紧密度较高的参数作为2级评价标准,对区域雷电灾害风险进行基于事前致灾因子的区域雷电灾害风险评估研究,并以福建省为例,应用该模型进行了计算。结果表明,基于承灾体、致灾体模式的区域雷电灾害风险评估模型能较好地反应出区域雷电灾害发生的损失程度,对于行政区域范围的雷电灾害风险度区域与政府决策支持具有积极的指导意义。     

热带气旋灾害预评估模型研究回顾

热带气旋所引发的暴雨、大风、风暴潮以及由此造成的衍生灾害对人身安全、基础设施、财产、农业生产活动均可造成严重影响。因此,做好灾前预评估对于提出防御对策、指导启动相应防灾预案及科学合理开展防灾工作等至关重要。在明确“预评估”定义后,将以往国内外研究中与热带气旋灾害预评估相关的模型分为统计模型、动力模型和动力统计模型三类进行回顾总结,并对其中一些典型例子进行详细介绍。最后,针对模型研究及业务开展现状和存在的问题,给出一定建议、意见和展望。深入了解各种热带气旋灾害预评估模型的建立思想,对今后逐步提升风险评估与防控技术的精细化、客观化、定量化水平具有重要指示意义。     

暴雨灾害风险评估与区划的研究现状与进展

为暴雨灾害风险评估与区划研究需要,综合20年来国内外一些学者在灾害风险评估方面所取得的研究成果和相关文献资料,简要介绍了暴雨灾害风险区划的基本原理与技术路线;概述了暴雨灾害风险评估与区划的基本步骤;着重对暴雨灾害风险评价具有借鉴意义的模糊综合评判方法、灰色系统理论、信息量模型、人工神经网络方法等四种数学评价模型的适用性进行了分析;最后,指出未来暴雨灾害风险评估与区划研究工作的重点,一是优化暴雨灾害风险评估指标体系,二是合理选择暴雨灾害风险评估与区划的支持系统,三是完善暴雨灾害风险评估与区划的方法。     

基于灰色关联度的暴雨事件灾害评估和预评估方法

该文统计了安顺市1986—2009年的暴雨站点资料及其对应的灾害资料,通过对历史气象资料和灾情数据库的综合分析,建立了暴雨灾情数据库。采用灰色关联度方法建立了暴雨灾害的评估方法,建立了划分标准,将暴雨灾害灾情划分为5个等级,经与实际灾情比较表明划分结果合理可用。研究了暴雨引发的灾害与气象因子的关系,建立了基于数值预报释用的暴雨预评估模型,在以上研究基础上建立了安顾暴雨灾害评估和预评估系统,已投入业务使用。     

辽宁暴雨事件影响的预评估和灾后速评估

本文不同于通常的暴雨灾害事后灾情评估,而是单纯采用气象资料来实现暴雨事件的灾前预评估和灾后快速评估。为此,通过对辽宁省区域性暴雨事件历史资料的统计分析,利用平均降水量、降水强度和覆盖范围3个指标,建立了基于距离函数的暴雨事件快速评估模型。在建模过程中,对每个指标进行了正态化转化和正态性检验,并利用正态分布概率密度函数确立了各指标数年一遇的等级标准。采用定义域平移的办法,对模型中各指标的权重系数进行了调整。另外,应用此模型对2005年汛期三次区域性暴雨事件进行了评估应用,结果表明,决策服务效果较好。     

陕西省干旱影响评估业务系统

在分析总结现有干旱评估指标模型和标准规定的基础上,结合陕西省干旱的时空分布特征、干旱风险图集、农业种植结构等,运用气象观测资料、卫星遥感资料、水文资料等建立一套集干旱灾前预评估、灾中动态评估和灾后损失评估于一体,并能够对农业、水文、生态、社会经济等干旱影响进行综合评估的业务系统。尤其是开发的农业干旱静态和动态评估模型．实现干旱对小麦、玉米在不同生长发育阶段所造成损失的定量评估。     

暴雨综合影响指标及其在灾情评估中的应用

利用广东省86个站1951～2006年的气象资料、地理信息资料和灾情等,对暴雨的致灾因子、综合影响指标及其在灾情评估中的应用进行了研究。结果表明,暴雨的致灾因子包括降雨量、暴雨强度、降雨持续时间、灾害影响面积等指标中的11个因子,这些因子之间相关显著。利用主成分分析对11个致灾因子进行综合简化,得到了一个物理意义清晰,且方差占总方差大部分的暴雨综合影响指标。根据暴雨综合影响指标,分级评判暴雨的影响程度,可以实现对暴雨灾情的灾后快速评估和预评估。     

深圳市2008年台风"黑格比"气象服务效益评估

通过分析"黑格比"的致灾因子强度,综合当地的社会、经济发展水平指标,运用专家经验基本模型进行致灾因子的影响评估.从灾害预评估、灾害评估以及灾后调查等角度,对"黑格比"的灾级和损失进行对比分析,尝试对本地公共气象服务以及防灾减灾工作的效益进行客观的评估.     

辽宁暴雨致灾指标及灾害影响预评估

利用1951-2012年辽宁暴雨过程及暴雨灾情资料,对辽宁暴雨灾害特征及暴雨灾害评估进行分析,并应用统计分析方法,建立暴雨致灾指标与灾害影响预评估的关系。结果表明：1951-2012年辽宁年平均暴雨日数分布为自东南向西北逐渐减少;辽宁暴雨灾害发生频率分布为自中部向西北逐渐增多,灾害发生频率最高的地区为辽宁西部地区,其中朝阳喀左县暴雨灾害发生频率最高,占该站暴雨总次数的73%;辽宁西部等地区暴雨灾害发生频率较高,但降水强度较小,且发生一级和二级暴雨灾害的概率低于其他地区;而除辽西地区外,其他地区暴雨灾害发生频率略低,但降水强度大。辽宁受暴雨灾害影响最大的受灾体为农作物及设施,辽阳地区受灾频率最大,占该地区受灾过程总数的95%以上。辽宁暴雨灾害可划分为暴雨灾害易发区、较易发区和一般易发区。     

基于FloodArea的山洪灾害风险区划研究——以淠河流域为例

致灾临界面雨量、洪水淹没范围及深度的确定是暴雨山洪灾害风险区划的核心环节。本文以淠河流域为研究区,利用统计方法与水文模型相结合的方法确定雨-洪关系,得到致灾临界面雨量;基于FloodArea开展洪水淹没模拟,叠加承灾体信息,得到T年一遇洪水淹没风险评估与区划图。通过对2015年13号台风"苏迪罗"强降水过程的淹没反演,验证表明:无论是洪水淹没范围还是淹没水深,FloodArea模拟值与实况值均较为吻合。综合来看,淠河流域暴雨山洪灾害风险区划与评估结果较为合理;基于FloodArea模型在淠河流域具有较好的洪水淹没模拟效果,可用于暴雨洪涝灾害风险评估与预警。