基于GIS和RS技术的北京市功能区产流风险分析

城市化进程加大了城市区域暴雨洪水灾害发生的风险,定量研究城市降雨产流特征,可以为城区的科学规划和管理提供科学依据。以北京市五环内地区为研究对象,利用GIS和RS技术提取了五环内的土地覆被信息,并结合不同地区用途进行了功能分区。在此基础上,结合SCS-CN水文模型分析了研究区在不同降雨重现期的降雨产流分布特征,并定量识别了北京市五环区域内的产流风险区。结果表明:在不同重现期降雨下,五环内地区不同等级产流风险区分布格局差异明显。高产流风险区占全区的面积由重现期1 a的18.90%增加到重现期100 a的54.74%;由于不透水面比率不同,不同功能区的产流特征也存在显著差异,其中商业用地区产流风险最高,平均产流量为24.76mm(重现期1 a),天然绿地区产流量最低,均值为7.36mm(重现期1 a);随着降雨重现期的增加,各功能区之间的产流量存在趋同效应;五环内产流风险格局呈现出中心高、四周低的环状分布特征,高产流风险聚集区大多分布在城市中心的商业和居住区,低产流风险聚集区主要为大型公园和天然绿地,分布在四环与五环之间。城市防涝规划工作应该充分考虑城市产流风险聚集区分布以及不同功能区的降雨产流风险特征,分层统筹,科学拟定规划方案,同时还要充分利用城市自身的"生态"优势,多角度解决城市暴雨洪水问题。     

已建城市排水管网的排涝能力评估方法

以SWMM 模型为平台构建已建城市区域排涝模型,以广州市芳村高尔夫地块为研究区域,基于研究区域实测降雨、径流等资料对模型进行参数率定和验证,模拟在不同暴雨重现期下已建城市区域雨水管网的排涝能力。研究结果表明：该区域遭遇2 a 一遇暴雨时,J14、J15 和J31 等3 个排水节点出现积水;当遭遇5 a 一遇时,J15 片区和J31 节点出现较为严重的积水,其中J15 和J31 节点积水量分别达到1 674、546 m³;积水时间分别为0.5、0.4 h。针对研究区域排水管网排涝能力偏低的现状,建议结合LID（Low Impact Development）措施,削减暴雨洪峰流量,提高区域排涝能力。文章构建的已建城市排水管网排涝能力评估方法,可识别区域主要积水黑点及管道满流管段,提供了一种动态、定性和定量评估排水管网能力的方法。     

云南高原城市发展对降雨的影响——以楚雄市为例

分析了楚雄市1965-2010年的降雨特点,采用同时期城区(楚雄站)与郊区(南华站、双柏站)雨量横向对比和城市化发展不同时期同一站雨量纵向对比的方法,研究了城市化对年降雨量、季节雨量和不同类型降雨发生次数等的影响.通过研究发现:城市化发展对城市年雨量、汛期雨量有不同程度的增加作用;受城市化发展的影响,降雨年内分配集中雨季的趋势更加明显;城市化发展使不同类型降雨发生次数有增加或减少,对大雨和暴雨有增加作用,小雨和中雨有所减少.城市化发展使城市大雨和暴雨增多,所以要加强城市洪涝、滑坡和泥石流灾害的防治工作.     

基于Copula函数的暴雨要素三维联合分布——以宽甸县为例

以辽宁省宽甸县为例,利用1955~2012年逐日降水数据,提取年暴雨日数（D₅₀）、年暴雨量（P₅₀）、年均暴雨强度（I）和暴雨比（R）共4个暴雨要素,运用K-S法确定各单要素最优概率分布函数;针对暴雨要素多面性,通过引入Copula函数,构建三维联合分布并进行AIC和RMSE优度检验,确定适合暴雨要素的最优Copula函数,分析多要素联合后暴雨的概率和重现期特征。研究表明： ① 单变量拟合仅反映暴雨单个要素本身的信息,无法涉及要素间的联系;三维Copula联合可从3方面呈现暴雨要素间的内在信息,更贴近实际;暴雨本身的多要素性,为Copula函数在暴雨分析上提供了广阔前景; ② 年暴雨日数、年暴雨量和年均暴雨强度的联合适合反映宽甸县暴雨重现期;宽甸县暴雨联合重现期短,多为0~2 a,同现重现期较长,集中于200 a左右;2种重现期变化趋势一致,存在同步效应,反映了暴雨要素的不可分割性。     

兰州市城区夏季热场分布与热岛效应研究

对兰州市城区进行了早、午、晚3个时段各气候要素的流动观测,模拟了兰州市城区夏季3个时段的地面热场。结果显示,兰州市夏季地面热场分布存在明显的规律性和动态演变特征。2006~2007年,在城区和郊区利用两套自动气象站连续进行了气候定点对比观测,结合兰州城区台站近70年和郊区台站近40年的常规气象观测资料,分析兰州市气温、热岛效应及热岛强度的变化特征。热场的时空分布与兰州市城市化过程中土地利用类型、人口密度、城市能耗、建筑容积率和下垫面热力性质等因素的变化有着密切的联系。     

渭河流域降雨时间序列非一致性频率分析

全球气候变化加剧及大规模人类活动影响,水文时间序列一致性假设不再成立,导致基于一致性假设的传统水文频率分析方法得到的设计结果可信度受到质疑。为了研究渭河流域降雨时间序列的非一致性对未来年份内某一重现期设计暴雨的影响,采用时变矩法及时间序列分解合成法对修正后的GCM降雨时间序列进行非一致性频率分析,并预测2050年、2075年、2100年相应的100 a?500 a重现期的年最大24 h设计暴雨。研究发现:(1)修正后的年最大24 h降雨时间序列均值及方差都存在显著的非一致性;(2)时变矩法设计结果较传统频率分析方法有较大差异,比如2100年100 a?500 a重现期的设计暴雨相比于传统方法分别增加29.09%、39.99%; (3)同时考虑均值及方差变异的时间序列分解合成法设计结果与时变矩法相当,但500 a重现期设计暴雨值相比于传统方法增加的程度稍小于时变矩法,其21Q0年100 a?500 a重现期的设计暴雨值较传统方法分别增加26.91 %、19.69%。     

近20年来昆明市城市化进程对城市热岛效应的影响研究

近年来,城市化对城市气温影响是气候变暖研究中备受关注的问题之一。利用1987~2006年昆明及周围3个站点的气象数据分析城区和周围站点的气温变化差异,给出城市和郊区在不同年份、不同季节城市化影响下的气温变化趋势。研究发现:近20年来,城区年平均温度为15.7℃,郊区为14.9℃,受城市化的影响,昆明市城区热岛效应一直呈现增幅的趋势,其中在冬季热岛强度最大且增幅为0.399℃/10 a,而热岛强度最小的是夏季,UHI最高气温增幅为0.29℃/10 a,UHI最低气温增幅为0.56℃/10 a。在此基础上结合昆明城区的城市发展资料,运用熵值法、主成分分析方法探讨了城市发展对年热岛强度的影响,结果表明在不同时段影响因素不同,1987~1994年主要因素是建成区面积和人均GDP,而1995~2006年则是人均GDP和城镇人口。     

北京市快速城市化对短时间尺度降水时空特征影响及成因

快速城市化对区域降水过程的影响已成为人类活动对不同时空尺度水循环影响研究的热点。基于北京全区2011-2015年20个自动气象站逐小时降水资料,利用Circular统计法等多种方法,在揭示北京市降水总体特征基础上,进一步从日、场次、小时等多种精细化时间尺度来探究北京市不同类型降水特征。研究表明：① 场次暴雨平均降水量、场次降雨持续时间及降水强度高值中心主要位于北京城区,与郊区降水过程相比,城区总体降水过程历时较长、雨量较大。城市雨岛效应可能是上述降水指标在城区具有高值中心的原因之一。② 北京全区降水日分布不均,不同区域降水类型有较大差异。北京市的暴雨雨型主要以午后型为主,占总雨型的47.53%。山区总体及北部近郊、远郊区、南部近郊分别以午后型、正午型、夜晚型降水为主。而城区的暴雨类型显示出主城区的东西两侧有较大的差异,西侧受山谷风环流及热岛环流影响类型较为复杂,东侧以傍晚型为主。③ 场次暴雨的降水峰值出现时间主要集中在12:00-19:00,且城区降水峰值发生时间较郊区降水峰值发生时间推迟。海拔的升高会使日降水峰值的出现时间的不确定性增大。④ 极端降水量指标及持续干燥、湿润指标均在城区显示出高值区,极端降水频率指标高值区位于城区下风向。城市化可能通过人口膨胀、土地利用类型变更等方式间接提高极端降水发生的风险。     

城市化进程中曲靖市麒麟区村镇布局研究

在快速城市化区域,村镇的布局与形态变化很大程度上影响着城市化的进程与区域经济的发展。城市空间的扩张是城市区域对周边乡村聚落空间的倾入过程,也是周边村镇空间演变的过程。曲靖市麒麟区是云南省曲靖市中心城区所在地,以麒麟区行政范围内的镇、乡、行政村及自然村为对象,实证分析麒麟区区域快速城市化过程中,村镇空间布局与形态特征及形成原因,探讨村镇布局形态与中心城区的空间关系,提出村镇形态发展的建议,为西部地区的区域城市化建设提供依据。     

基于洪涝情景模拟的城市公共服务灾害应急响应空间可达性评价——以医疗急救为例

在气候变化和城市化背景下,日益频发的洪涝灾害业已成为当前中国城市面临的重大挑战,也是城市灾害管理和应急响应研究的热点问题之一。本文旨在构建一套适用于城市尺度的洪涝灾害应急响应能力评估范式,以上海市外环以内中心城区为研究区,采用洪涝数值模拟与GIS网络分析相结合的研究方法,评估了当前以及未来正常条件和不同重现期洪涝情景下,城市关键公共服务部门（120急救）应急响应的空间可达性。结果显示：洪涝淹没强度（范围和水深）、道路交通状况（车流速度）以及应急服务机构的数量和位置共同决定了城市洪涝灾害医疗急救的服务范围及响应时间;由于上海市中心城区洪涝影响范围主要分布在黄浦江两岸2~3 km以内区域,因此洪涝对整个中心城区应急医疗服务的影响有限,主要是位于滨江地区部分医院的应急响应范围较正常状态下明显减少,120急救车辆无法或延迟达到部分救援点。研究表明基于洪涝情景模拟的城市公共服务应急响应空间可达性定量化评估方法,具有重要的科学价值和实践意义,可为中国城市洪涝灾害应急管理提供决策依据。