基于复合情景的上海台风风暴潮灾害危险性模拟及其空间应对

综合考虑海平面上升、陆域和海域地形变化、海塘沉降等因素,本文以上海历史上引发强风暴潮的热带气旋TC5612、TC8114和TC0012为基础,构建了12种复合灾害情景,利用MIKE21 FM模型模拟分析了不同情景下台风风暴潮对上海造成的漫滩淹没影响.结果表明:以2010年为模拟基准年份,由于上海地区有高标准的海塘防护,发生风暴潮漫堤淹没的概率极低;但随着时间情景的改变,各情景要素强度加大,漫滩淹没危险性逐渐增大;在2040年的复合灾害情景中,以正面登陆类热带气旋造成的影响为最大,局部区域淹没深度可达3.0m以上,全市25.23％的海塘和防汛墙存在漫堤危险,漫堤淹没危险区的面积可达到909.53 km2.在此基础上开展了应急避难模拟及避难场所优化研究,进而针对性地提出了保护城市水源涵养区、开挖城市蓄水空间、提高部分海塘设防水平、加强城市排涝系统建设和优化城市应急避难场所布局等空间应对方案.研究成果给上海新一轮“城市安全与综合防灾规划”提供了科学依据.     

基于GIS的台风风暴潮淹没情景模拟方法与平台开发

将地理信息技术引入台风风暴潮研究中,提出一种台风风暴潮淹没情景模拟方法,由征兆图组、诊断图组和实施图组模拟台风风暴潮淹没风险的征兆、诊断与处置实施情景。征兆图组是台风风暴潮淹没风险影响因素的直观空间表达图;诊断图组是通过台风风暴潮数值模拟得到的不同影响因素组合下的淹没风险图;实施图组以诊断图组为依据,分析推理不同淹没条件下的疏散路径方案,为台风灾害应急疏散提供依据和预案。以舟山为例,开发了台风风暴潮淹没情景模拟平台,模拟不同情境台风风暴潮的淹没风险,并制定了相应的应急疏散预案,实现了快速计算与批量出图、可视化、查询统计等功能,台风风暴潮淹没情景模拟的直观性、条理性及实践性得以提高。     

黄河三角洲风暴潮灾害及其防御对策

古黄河三角洲和现代黄河三角洲风暴潮灾害平均发生周期分别为11.3 a和6.4 a。现代黄河三角洲风暴潮灾害平均发生周期由1949年前的5.5~6.5 a延长至1949年以来的7.9 a,发生频率虽有所降低,但大型风暴潮灾害发生频率呈上升趋势,需修筑高等级的防潮堤坝。黄河三角洲风暴潮灾害取决于气象、地形和水文要素的综合效应:在气象因素制约下具有多发于初冬、春4月和台风期的季节特征;在地形因素制约下具有易发于SE风转NE风的天气特征;在水文因素制约下显示以近无潮点岸段为界,三角洲西、南两地成灾异时的特征。据此,开展风暴潮灾害预报和堤坝建设,可抵御潮灾和减轻潮灾危害。     

珠江三角洲地区未来海平面上升及风暴潮增水的耕地损失预测

珠江三角洲地区是中国海岸带中风暴潮灾害最集中的区域之一。在全球气候变化和海平面上升的影响下,风暴潮灾害将对该地区农业生产造成巨大的损失。在借鉴相关经验与研究的基础上,建立风暴潮增水灾害耕地产量损失评估模型,选择广东省珠江三角洲地区为研究区域,以该地区的DEM、土地利用等数据为基础,通过实地调研获取当地的作物种植结构、轮作方式、作物单产、不同淹没高度下不同作物的损失率等数据资料,基于未来海平面上升及风暴潮增水的不同时间情景,估算并分析了2030、2050及2100年珠三角地区耕地受灾范围的空间分布特征及产量损失变化情况。结果表明：受气候变化的影响,未来珠三角地区风暴潮影响下的耕地淹没面积比重不断上升,其中阳江、佛山和东莞等地耕地淹没面积从2030年到2100年增加较为明显,广州和珠海的耕地淹没面积增加幅度则较为缓和。从耕地淹没造成的农业产量损失来看,蔬菜、稻谷和花生等主要作物的损失产量比重呈现增加趋势,且蔬菜的增幅最大,其次是稻谷。其中广州、江门、阳江等地稻谷、花生、蔬菜的损失产量比重均表现为持续上升。     

珠江三角洲地区风暴潮灾害工程性适应的损益分析

在全球增暖及海平面上升背景下,风暴潮极端事件愈加严重,修筑海防工程是沿海地区应对和适应风暴潮灾害的主要工程性措施。以珠江三角洲为研究区,基于风暴潮历史灾害数据,分析了风暴潮增水与社会经济损失的关联性;提出了定量评价工程性适应风暴潮灾害的经济损益理论关系模型;推算了未来极端事件情景下,珠江三角洲海防工程建设的适应效果。结果表明,珠江三角洲地区风暴潮灾害的灾损率与增水呈显著正相关。海防工程建设高度在1.69~11.85 m内处于收益状态,其中5.22 m时收益最大。基于2030年、2050年以及2100年海平面上升叠加风暴潮情景,将海防工程设防标准定为应对2100年20年一遇风暴潮时的收益最大,标准定为应对2100年100年一遇风暴潮时收益最小。     

基于数值模拟的黄河下游 不同情景溃堤洪水特性

通过研究黄河下游地区的溃堤洪水特性,为防洪减灾工作提供科学依据。本文以黄河下游地区的DEM,1958、1982、1996年典型历史洪水和2000年土地利用数据为模型初始输入,分4个模拟情景,依据黄河溃堤水流的特性,利用二维非恒定流模型对黄河下游不同位置决口情景下的洪水演进特性进行模拟,结果表明:洪水在演进过程中都会侵夺沿途河流行洪,进入下游后洪水会顺河归槽;在同一河段,同一年型洪水北岸不同位置溃口情景所淹没的面积大于南岸对应位置的淹没面积;黄河两岸洪泛区地理位置的差异,使两岸的洪灾程度具有区域差异;水深且流速大的洪水淹没主流区面积相对较小,水浅且流速小的非主流区面积相对较大。     

沿海城市社区暴雨洪水风险评价——以温州龙湾区为例

从风险角度探讨了基于GIS空间网格的沿海城市社区空间尺度暴雨洪水淹没情景模拟方法。通过对温州龙湾区暴雨降水量的频率计算,得到不同频率下的降水量及其对应的径流深度。根据"雨量体积法"原理,利用编制的程序得到不同重现期暴雨洪水水面高程和不同淹没水深区间对应的淹没面积,并进行暴雨洪水淹没情景模拟和洪水风险评价。最后,根据2005年龙湾区"海棠"台风暴雨实测资料进行典型历史台风暴雨洪水事件实证研究。     

气候变化背景下中国风暴潮灾害风险及适应对策研究进展

风暴潮是沿海地区在强烈的大气扰动条件下产生的异常增水现象,并受海平面上升等因素的影响。中国风暴潮灾害频繁,其中尤以东南沿海地区发生频率较高,灾害损失严重。本文从风暴潮灾害的危险性、承灾体的易损性、综合风险区划3个方面系统总结风暴潮灾害的研究进展及存在的主要问题;并以风暴潮灾情特征及风险评估为基础,探讨气候变化对风暴潮灾害风险的影响及其适应对策。气候变化引起的海平面上升将影响风暴潮的趋势、周期及风险区域,因而亟待开展结合海平面上升等因素的综合风险评估。充分考虑气候变化背景下沿海地区自然条件变化及社会经济发展状况,注重短期与长期相结合,完善风险评估体系。为适度、有序的适应气候变化下风暴潮灾害风险,中国在应急预警机制、工程防御及政策法规等适应能力建设方面不断完善,以提高风暴潮灾害的防灾减灾能力。     

海平面上升背景下黄浦江极端风暴洪水危险性分析

黄浦江流域是典型的风暴洪水脆弱区。随着气候变化和海平面上升,未来该区域可能遭受更为严重的灾害影响。从海平面绝对上升、构造沉降和压实沉降三个方面预测了2030 年和2050 年该区域海平面相对上升值为170 mm和390 mm。在此基础上,结合最大天文潮位值和最大风暴增水值,估算了2030 年和2050 年极端风暴洪水位将分别达到7.17 m和7.39 m。基于高精度洪水数值模型开展了2030 和2050 年两种极端风暴洪水情景模拟,结果显示黄浦江两岸地区均可能被淹没,上游地区较中下游地区受淹将更为严重。进而提出未来研究中需重点关注不确定性分析、防汛墙溃堤淹没情景分析和风暴频率—强度变化等领域。     

1368-1911年苏沪浙地区风暴潮分布的时空特征

搜集到1368-1911年苏沪浙地区风暴潮记录2119条,以此为基础,重建区域历史风暴潮发生的时间序列与空间分布。从年内分布情况看,苏沪浙地区历史风暴潮主要发生在6-10月,其中7-9月占80%,8月为全年最高值,占37%。68.56%的历史风暴潮发生在农历朔望日前后,其中发生在朔日前后（农历二十七至次月初四）的占35.57%,发生在望日前后（农历十三至十九）的占32.99%。小波分析结果显示：风暴潮年际变化时间序列存在54 a、30 a、17 a周期。历史风暴潮引起的海侵多发生在沿海地区,苏北地区历史风暴潮海侵淹没界线达4 m高程,长三角地区历史风暴潮海侵淹没界线达5 m高程,杭州湾沿岸、浙东沿海地区则分别达5 m和6 m高程。