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。     

基于FloodArea模型的洪安涧河流域暴雨洪涝灾害风险区划

为直观反映暴雨洪涝灾害的淹没情景,及时有效地提供流域内的暴雨洪涝风险区划信息,采用洪安涧河流域气象站历史降水序列,结合致灾临界面雨量阈值和历史灾情数据,使用广义极值分布函数等,确定了不同重现期的致洪面雨量,采用FloodArea水文模型推演了洪水淹没的情景,并结合承灾体绘制了流域在不同重现期下的暴雨洪涝灾害风险区划图,提取了不同重现期和不同淹没深度下承灾体的受灾信息。结果表明:随着淹没水深的加深,人口和GDP受灾占比呈阶梯向上变化,而耕地和居民地受灾面积占比均呈明显对数函数关系增长;随着重现期的增大,流域洪涝灾害的危险程度逐渐加重,较高风险区分布在河道及中下游河道两侧蔓延处等区域,承灾体在低风险区的受灾占比最大(超过80%),极高风险区占比次之,中、高风险区占比最小。     

基于FloodArea的三峡库区小流域山洪面雨量分析

以三峡库区普里河下游流域作为山洪灾害淹没模拟的研究区域,通过泰森多边形方法和算术平均方法分别计算流域面雨量,采用FloodArea模型对两种方法下的同一降水过程进行模拟,结合实地考察流域内淹没时间和淹没水深资料对比分析两者的模拟结果。结论表明:泰森多边形方法下的山洪灾害淹没模拟能较好地反映普里河下游流域内的因降水导致的山洪推进路线、淹没范围及淹没水深,且该方法下推算的山洪灾害致灾临界面雨量更具有实际应用价值。该方法可用于推算流域内的山洪灾害致灾临界面雨量。     

基于嵌入河道栅格的山洪灾害淹没模拟

文章以江西省曹水作为山洪灾害淹没模拟的研究区域,通过嵌入河道栅格修订数字地形,采用FloodArea水文淹没模型对数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)对修订前后的同一降水过程进行模拟,结合实地考察流域内淹没痕迹和水文站水位资料对比分析两者的模拟结果,并利用确定性系数和Nash—Sutcliffe效率系数对2000—2010年间出现的强降水过程的模拟结果进行验证。结论表明:基于嵌入河道栅格的山洪灾害淹没模拟能较好地反映曹水流域内的因降水导致的山洪推进路线、淹没范围及淹没水深,该方法可作为推算曹水流域的山洪灾害致灾临界面雨量的基础。     

黄土高原山洪风险评估方法探讨——以屈产河流域为例北大核心CSCD

屈产河流域位于黄土高原东部,流域内植被稀疏,土层厚而松,降水少且集中,遇暴雨天气容易发生泥石流、山洪等灾害。本文基于2020年8月5~6日罕见强降水的实地灾情调查结果,对FloodArea模型在屈产河流域的淹没水深和风险评估结果进行检验。结果表明:屈产河流域地势低洼的河道附近及干沟地区山洪风险较大;此次强降水过程屈产河流域最大淹没深度2.8 m,受洪灾影响人口为5475人,受影响GDP为3615×10^(4)元,耕地和居民地受灾面积分别为20.7 km^(2)和0.7 km^(2)。模拟最大淹没深度、受影响GDP和受灾面积与实际调查情况基本一致,但受影响人口低于实际调查结果,该结果表明FloodArea模型在屈产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业务。     

内蒙古山洪致灾阈值与定量化风险评估研究

以赤峰市半支箭山洪沟为例,采用德国二维水文动力模型FloodArea、广义极值分布函数、情景模拟评估法和统计相关分析等方法,基于气象资料、山洪灾情个例和基础地理信息数据等,对半支箭山洪沟发生的5次山洪过程进行淹没模拟,通过建立淹没深度与面雨量的回归关系,计算不同山洪等级的致灾阈值,并定量评估不同重现期下山洪灾害对人口和GDP的可能影响,结果表明:(1) FloodArea模型对半支箭山洪沟流域有较好的淹没模拟能力,可应用于内蒙古无水文资料山洪沟的致灾阈值确定和定量化风险评估。(2)半支箭山洪沟的山洪致灾时效为4 h,其1—4级山洪的致灾阈值分别为58.5 mm、48.9 mm、39.3 mm和29.7 mm。(3)半支箭山洪沟T年一遇山洪影响的人口和GDP均随着淹没深度的增加而减少,其中影响最大的为0.1～0.6 m。(4) T年一遇山洪影响的人口和GDP分别在淹没深度为0.6～1.8 m和大于0.6 m时随着重现期的增大而增大。当淹没深度大于1.8 m时,5年一遇山洪影响的人口最小,100年一遇影响的人口最大;当淹没深度在0.1～0.6 m时,100年一遇山洪影响的GDP最小,30年一遇山洪影响的GDP最大。     

中小河流域暴雨洪涝灾害风险评估及效果检验

本文基于FloodArea水动力模型及WRF模式,运用气象资料、水文资料、地理信息资料、社会经济统计资料以及灾情调查资料等,以长江一级支流的秋浦河流域为研究区,开展中小河流域暴雨洪涝灾害风险评估及效果检验。结果表明:FloodArea模型对洪水的淹没范围、淹没水深以及淹没历时等具有较好的模拟效果,可用于中小河流域暴雨洪涝灾害风险评估与预警业务,并由此初步建立了包含模式降水预报→面雨量计算→洪涝淹没模拟→风险评估→预警发布→效果检验等环节的暴雨洪涝灾害风险评估及效果检验业务流程,实现从以往常规的强降水预报到暴雨洪涝灾害预报的业务延伸,可进行推广应用。     

基于不同数据的新疆山洪淹没模拟及致灾阈值分析

利用实测淹没深度、数字高程(DEM)、土地利用类型、小时降水、定量降水估测(Quantitative Precipitation Estimation,QPE)等数据,通过FloodArea模型对新疆博尔博松流域3次(2013年8月25日、2015年6月28日、2016年6月17日)洪水过程进行再现模拟,对模拟结果的分布特征进行分析,以实测数据进行精度检验,并建立了面雨量-淹没深度关系,在此基础上确定了研究区四个淹没等级对应的致灾临界雨量。运用不同数据模拟得出淹没分布特征为随着时间的变化淹没深度具有上升的趋势,淹没过程可分为蓄积期、稳定增长期和波动上升期3个阶段;通过精度验证得出:FloodArea模型运用自动站降水数据模拟的淹没深度与实测数据相比偏高,而QPE、R-QPE(订正后QPE)数据模拟的则偏低,这三种数据的模拟结果与博尔博松村和塔尔村两个考察点的绝对误差分别为0.46 m、0.78 m、0.35 m和1.35 m、1.44 m、0.65 m,R-QPE数据模拟出的淹没深度效果最好,更能精确地反映出该流域洪水淹没情况;通过相关性分析可知,模拟洪水淹没深度与7 h累计时效的面雨量的相关性最好,相关系数达到了0.989,在此基础上建立了面雨量-淹没深度的关系;按照面雨量-淹没深度的关系和山洪灾害等级划分标准得出,预警点累计时效7 h面雨量对应四个等级的致灾临界雨量阈值分别为:四级6.25 mm、三级23.61 mm、二级49.64 mm、一级75.67 mm。     

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。     

南郑县暴雨灾害风险区划研究

利用南郑县国家一般气象站1971—2016年、28个区域自动气象站2012—2016年降雨资料,DEM高程数据,辖区内社会经济资料,确定暴雨灾害的致灾因子、孕灾环境、承灾体易损性等区划因子,并使用ArcGIS对各项因子进行模拟计算,得到南郑县暴雨灾害风险区划图。区划结果表明:低风险区和次低风险区基本分布在南郑县北部,中等风险区基本分布在南郑县中部,次高风险区和高风险区基本分布在南郑县南部、东南部。     

关中东部暴雨灾害风险区划研究

利用关中东部11个气象站1961—2007年的逐日降水资料、同期暴雨洪涝灾害和经济发展资料,在ARCGIS平台上,从暴雨的孕灾环境敏感性、致灾因子危险性、承灾体易损性、防灾减灾能力等4方面综合分析,形成关中东部暴雨风险灾害区划。结果表明：关中东部孕灾环境的高敏感区主要在秦岭北部渭河支流较多的二华地区和沿黄河的韩城市;韩城和潼关的雨涝致灾危险性最高,蒲城、大荔致灾危险性相对较小;临渭区为高易损区;关中东部的临渭区、大荔、韩城对暴雨灾害防灾减灾能力最强,其次为蒲城和华县。暴雨洪灾的高风险区在韩城和潼关。暴雨灾害风险区面积相对较小,防灾减灾相对较强,暴雨致灾危险性范围小,但受地形和地貌影响,孕灾环境敏感性较高。     

一种水动力与统计模型相结合的动态临界面雨量方法研究及应用

文章以内蒙古西部乌苏图勒河流域为范例,利用该流域2013—2014年逐小时降水和洪涝灾情资料,以及流域地形、土壤、土地利用等多源下垫面信息,构建了乌苏图勒河流域的径流—淹没模拟模型,并通过致灾过程的反演,建立了该流域不同气象风险预警等级(有一定风险、较高风险、高风险、很高风险)的动态临界面雨量方程。该方法的建立,对乌苏图勒河流域山洪灾害预警具有指导意义,也可为水文资料缺乏的流域确定致灾临界面雨量指标提供一种参考。     

基于FloodArea模型的一次特大暴雨洪涝淹没模拟

利用蒲河流域内所有国家气象站以及区域自动气象站共28站逐小时降水实况、过程降水量、数字高程模型、土地利用、土壤类型等资料,采用FloodArea水动力模型,对2020年6月19日21时-22日20时出现的历史罕见暴雨洪涝过程进行洪水淹没模拟及效果检验。模拟结果表明：1)全过程模拟水位与实测水位整体拟合度较高,确定性系数DC达93.22%;2)蒲河上游来水较小,持续性强降水是造成此次洪涝水位偏高的主要原因,模拟显示蒲河流域中上游水位上涨明显,其中石角水文站模拟的最大上涨水位达7.61米,与实测上涨水位7.14米较为一致;3)FloodArea水动力模型能够较准确地反演出蒲河流域暴雨致洪个例的淹没进程,能够直观地反映出淹没范围、淹没深度的空间差异,且淹没深度与逐小时实测水位的确定性系数较高,淹没深度的突增对洪峰的预报预警具有一定的指示意义。     

基于GIS淹没模型的流域暴雨洪涝风险区划方法

在求取漳河流域雨洪曲线,分析流域历史暴雨洪涝风险个例基础上,确定流域致灾临界面雨量和洪涝风险水位段.采用耿贝尔极值Ⅰ型分布法求取流域不同重现期面雨量,基于GIS的暴雨洪涝淹没模型,利用D8及曼宁公式计算不同重现期面雨量淹没范围和水深;运用灾害风险原理,制作漳河流域暴雨洪涝风险区划.同时,对湖北省钟祥市行政区域制作了风险区划图,并与实际灾情进行了比较,暴雨洪涝灾害频发区与高风险区对应较好.结果表明,该方法能够直观表达暴雨洪涝灾害的形成,也反映了流域及研究区域内的暴雨洪涝灾害风险,有较清楚的物理意义.     

基于GIS的云南省1km精细化暴雨灾害风险评估

为了加强暴雨相关的防灾减灾工作的科学性，本文基于云南省126个国家气象站2010—2019年10年的逐时降水资料和基础地理信息数据，从暴雨灾害致灾因子危险性、孕灾环境敏感性和承灾体易损性3个方面，建立暴雨灾害风险评估模型，利用熵值法、自然断点法、ArcGIS插值和栅格分析方法，实现云南省暴雨灾害风险的区划评估。结果显示:①暴雨灾害高风险区主要集中于云南南部，包括西双版纳州、普洱市、红河南部、德宏州及北部地区；②迪庆州、怒江州、丽江市北部等地暴雨灾害风险等级较低；③全省暴雨灾害高风险区、次高风险区面积占比分别为7.05%、25.22%，低风险区、次低风险区面积占比分别为10.32%、21.86%。使用2020年暴雨灾害次数、暴雨日对区划评估结果进行检验表明，区划评估结果具有科学合理性。     

基于GIS的河池市暴雨洪涝灾害风险评估与区划

利用1981-2010年气候统计资料,分析河池市暴雨洪涝灾害时间变化、空间分布特征;结合地形地貌、人口密度分布、社会经济状况等资料,利用GIS系统分析河池市暴雨洪涝灾害致灾因子的危险性、孕灾环境的敏感性、承灾体易损性与防灾抗灾能力,最后给出基于上述4个条件的暴雨洪涝灾害风险区划。结果表明,河池市暴雨洪涝灾害呈波动式增加趋势,年均暴雨日为4.7-7.6天,东部各县暴雨洪涝开始和结束时间都较西部早;暴雨洪涝灾害综合风险的高风险区在河池市南部,北部为暴雨洪涝灾害低风险区。     

基于降水时空分布情景模拟的暴雨洪涝致灾危险性评价

致灾因子危险性评价是进行风险区划的重要环节。本文采用江西省贡水流域超警戒水位的降水作为暴雨致灾因子,以最优极值函数分布方法计算研究该流域的重现期面雨量,利用超警戒水位降水过程的降水量时间分布规律和降水空间经验正交函数分析结果,结合Flood Area模型开展不同降水时空分布情景的洪水演进模拟,以模拟淹没水深作为指标建立暴雨致灾危险性评价等级,对不同降水时空分布情景下贡水流域暴雨致灾危险性进行评价。结果显示:不同的降水时空分布对暴雨洪涝致灾危险性评价影响较大。该方法是完善流域内暴雨洪涝灾害风险区划和评估工作的基础,在此基础上开展流域内不同承灾体的脆弱性评价和暴露度评价,可为地方政府制订减灾规划与预案等提供参考。     

1961-2019年新疆暴雨山洪灾害损失的时空变化特征

利用1961—2019年新疆86县(市)暴雨山洪灾害的5个灾情要素数据(死亡人数、倒塌房屋数、倒塌棚圈数、牲畜死亡数量、农作物受灾面积),采用比值权重法和无量纲化线性求和方法构建暴雨山洪灾害灾损指数,根据灾损指数的不同阈值范围将暴雨山洪灾害定量划分等级,并分析其时空分布特征。结果表明:(1)新疆暴雨山洪灾害主要出现在伊犁州、阿克苏地区和喀什地区,其中伊犁州伊宁县、巩留县、霍城县和尼勒克县最重,伊犁州暴雨山洪的致灾危险性与其暴雨日数分布有很好的一致性。(2)新疆暴雨山洪灾害发生具有很强的季节性,在夏季6—8月危害性最大,其中灾害出现次数和死亡人数均在7月最多(与降水相关性最大)。(3)近59 a来新疆暴雨山洪灾害的强度呈上升趋势,年灾损指数随时间呈线性增长趋势,暴雨山洪灾害的强度在20世纪80年代中期明显增加,其年际变化与3—10月降水量、大雨日数、暴雨日数密切相关。     

基于Flood Area模型的邢台市小马河流域暴雨洪涝灾害风险分布特征

利用邢台市小马河流域26个区域站2014—2019年及周边7个国家站1980—2019年的逐日降水资料,基于泰森多边形法和MuDFiT软件计算不同重现期面雨量。运行Flood Area模型对该流域不同重现期下的淹没范围进行模拟,基于此叠加承灾体数据,得到各承灾体受损率。为验证模拟结果的准确性,选取2016年7月19—20日强降雨过程对百年一遇暴雨洪涝灾害风险分布特征进行验证,结果与模拟淹没范围基本一致。研究表明随着重现期不断增大,洪水逐渐向中下游地区推进,淹没范围不断扩大加深。当淹没深度在0.1~0.3 m及1.0 m以上时,林地受损率最高,淹没深度小于0.1 m时,林地受损率最低。人口、GDP、城镇用地、耕地、草地等其他承灾体淹没深度在0.1 m以下时受损率最高,在0.1~0.3 m时受损率次之,在1.0 m以上时受损率居中,在0.3~0.5 m时受损率较低,淹没深度位于0.5~1.0 m时受损率最低。     

基于FloodArea模型的暴雨洪涝灾害评估技术研究

以日照市五莲县中至河流域作为研究对象,基于数字高程模型（DEM）及GIS技术提取流域边界,对流域内气象站的降水数据采用泰森多边形法计算暴雨过程中的逐时面雨量,应用水动力模型FloodArea进行洪水模拟,并对模型输入参数进行校正,进而结合土地利用类型对灾害影响程度和范围进行分析评估,结果表明：（1）FloodArea模型在中至河流域具有较好的适用性。（2）将洪水模拟结果与承灾体分布相叠加可以直观地获取受灾害影响的暴露信息。（3）在2015年8月7日降水过程中,流域受洪水淹没深度0.3m以上的面积达到76km2,其中耕地面积最大。日照市五莲县洪凝镇人口、GDP分布较为集中,受洪水影响最为严重。（4）受基础地理数据分辨率、经济统计信息精细化程度所限,目前基于ArcGIS平台计算得出的量化结果仍不够精确,有待进一步提高。