基于PGIS和水文-淹没模型的社区洪水风险分析——以浙江省台州市大田河流域为例

以浙江省大田河流域为案例,基于参与式地理信息系统（PGIS）开展野外调查,构建居民建筑及其室内财产的脆弱性曲线;利用HEC-HMS水文和HAND淹没模型,模拟6种洪水淹没情景,开展承灾体建模、暴露与潜在损失分析,从而实现社区尺度的多情景洪水风险分析。结果表明,基于PGIS的问卷调查和家庭访谈可有效收集社区本地知识并辅助完成风险分析。从2年一遇到500年一遇洪水,受淹建筑足迹由6.72%增至61.44%,总的暴露资产由23.24亿元增至222.48亿元;结合脆弱性分析得出,洪水潜在损失由3.86亿元上升为54.19亿元。社区的洪水年期望损失为4.89亿元,有必要采取综合性防洪适应措施,以应对未来可能加剧的洪水灾害风险。该研究可为开展社区参与式的洪水风险分析提供借鉴。     

海平面上升的生态损失评估——以深圳市蛇口半岛为例

受全球变暖和人类活动的影响,全球海平面上升威胁海岸带社会经济的可持续发展,已成为各国政府和科学研究关注的焦点。在总结前人研究成果的基础上,本文对区域海平面上升的生态损失评估进行了初步探索。以深圳市蛇口半岛为研究区,预测研究区2100年相对海平面上升幅度,评估海平面上升对风暴潮、土地淹没的影响以及造成的生态价值损失。研究结果表明:(1)风暴潮加剧。2100年相对海平面上升1m,100年一遇最高潮位重现期减为小于10年一遇。海平面上升后50年一遇和100年一遇最高潮位分别为3m和3.3m,威胁沿岸工程设施安全;(2)淹没沿岸土地。研究区内4816.2ha土地受到淹没威胁,占研究区面积的16.6%,其中以建设用地和养殖水域为主,分别占淹没区面积的近60%和30%,面临巨额经济损失;(3)生态价值损失在不同重现期潮位下分别达到1966.55万元/a、4472.92万元/a和5052.83万元/a,地均价值损失分别占深圳市地均GDP(2000年计价)的0.8%,1.1%和1.2%,使深圳市地均GDP(2000年计价)存在约一个百分点的潜在损失。     

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。     

基于小尺度的城市暴雨内涝灾害情景模拟与风险评估

自然灾害情景模拟与风险评估是灾害研究的核心内容和热点问题之一,但城市自然灾害风险评估至今却缺乏统一的程序与范式。本文选择了城市频发的暴雨内涝灾害为研究对象,结合上海市静安区实证研究,提出了一套基于小尺度的城市暴雨内涝灾害风险评估的思路与方法。基于灾害风险的基本理念,从致灾因子分析、脆弱性分析和暴露分析三方面入手,探讨不同情景下的小尺度城市暴雨内涝灾害情景模拟与风险表达方式;提出了小尺度城市暴雨内涝灾害风险评估宜采用情景模拟和综合分析方法,充分考虑城市的内部地形特征、降水、径流和排水等因素,创建一个基于GIS栅格的城市内涝模型,并基于多种重现期灾害情景,更客观地模拟内涝积水深度和淹没面积;采用多次实地调查获得的内涝损失数据,拟合出居民房屋和室内财产的灾损曲线;利用灾损曲线评估脆弱性、暴露要素和损失,建立超越概率-损失曲线,创建了基于GIS栅格城市暴雨内涝灾害的风险评估模型与范式,为制订城市暴雨内涝灾害风险管理和规划奠定了基础。这亦为进一步开展小尺度城市自然灾害情景模拟和风险评估研究提供了一种新探索。     

甘肃省南部单沟泥石流灾害风险评估

随着全球变化研究的深入与防灾减灾各方面问题认识的不断深化,滑坡泥石流灾害风险评估与管理受到了国际社会的越来越广泛的关注。目前,山区泥石流灾害风险评估途径较为单一,主要为定性的分析。因此,选取武都区汉王镇嘴子沟为研究对象,利用单沟危险度及易损度作为基础评价指标,进行不同降雨频率单沟泥石流灾害风险评估。单沟危险度采用Flo-2d数值模型软件进行模拟,并利用GIS技术进行危险区划;易损度通过遥感解译技术和承灾体经济价值归一化处理相结合,得到各类承灾体易损度。通过危险度与易损度耦合,得到研究区风险等级,并进行风险区划;同时基于人员损失评估模型和财产损失评估模型,建立风险评估模型,评估结果表明:10a一遇损失价值1 043.51万元;20 a一遇损失价值963.36万元;50 a一遇损失价值1 356.91万元;100 a一遇损失价值1 322.44万元。通过对嘴子沟泥石流灾害风险评估,获得了该泥石流沟在不同降雨频率下的泥石流灾害损失价值,为地方各级政府在经济建设规划、生态环境管理和防灾减灾等方面提供科学依据和必要的技术支撑。     

土地开发整理对区域环境潜在影响估算——以河北省为例

土地开发整理在提高区域经济产出及保障水平的同时也必将对区域生态环境造成影响。以河北省耕地后备潜力为基础,运用市场收益法和修正后的生态系统服务功能价值评估法,从区域角度对河北省各类型区(坝上高原区、山地丘陵区、平原区、滨海区)土地开发整理的潜在经济、生态环境影响进行了估算。结果表明:全部开发河北省耕地后备潜力,需投资432.7亿元,经济收益58.4亿元/a,静态投资回收期为7.4 a;而生态系统服务功能损失9.4亿元/a。耕地潜力全部开发,坝上高原区、山地丘陵区、平原区、滨海区将分别产生经济和生态效益0.7亿元/a,8.7亿元/a,33.4亿元/a,6.2亿元/a。其中,生态系统服务功能价值坝上高原区增加0.2亿元/a,山地丘陵区、平原区、滨海区分别损失0.7亿元/a,8.5亿元/a,0.4亿元/a。因此,河北省未来土地开发整理的重点方向是平原区和山地丘陵区,并且需要大力加强生态环境建设。     

不同非空间模拟方法下CLUE-S模型土地利用预测——以秦淮河流域为例

基于快速城镇化背景下秦淮河流域土地利用历史状况,选择CLUE-S模型对其2020年土地利用情况进行模拟预测。分别使用线性回归、Markov模型、灰色GM（1,1）模型预测CLUE-S模型非空间模块的土地利用需求量,再嵌入CLUE-S中得到3种预测结果,对预测结果进行比较。另外设定“自然发展”情景与考虑规划政策影响的“优化格局”情景,模拟2020年不同情景下秦淮河流域土地利用格局情况,并进行景观格局分析。结果表明：线性回归模型、Markov模型、灰色GM（1,1）模型的Kappa指数分别为0.866、0.849、0.867,3种方法均满足模型精度要求;自然发展情景中2020年水域、水田、林地、城镇用地、旱地面积相对于2010年分别变化21.5%、-15.3%、-9.0%、51.5%、-28.9%,而优化格局情景下水域、水田、林地、城镇用地、旱地面积分别变化3.1%、-1.6%、10.8%、6.3%、-10.6%,相比于自然发展情景,优化情景土地利用状况更符合保护基本农田、增加生态用地连通性、提高雨水下渗能力以及缓解城市热岛效应的要求,为后期土地利用规划提供了依据。     

基于情景模拟的暴雨内涝危险性评价——以黄浦区为例

特殊的地理位置和气候条件使水灾成为上海市的心腹之患。危险性评价是灾害风险评价的第一步。以黄浦区为例,基于情景模拟,借助GIS空间分析方法、构造模型、利用危险性指数对暴雨内涝灾害的主要承灾体道路、旧式房屋进行危险性评价,得到了黄浦区各街道内涝灾害危险性分布图。结果显示:两种情景下,豫园街道的危险性指数都显示最低,20a一遇的情景中,危险性指数高值分布在半淞园路街道和小东门街道。50a一遇的情景中,危险性指数高值集中在老西门街道和小东门街道,其评价结果可为区域综合减灾提供依据。     

基于HEC-HMS的水打沟泥石流汇流过程

以四川省都江堰市龙池镇水打沟泥石流流域为研究区,利用遥感影像与GIS技术提取流域信息,基于HEC-HMS分布式水文模型,模拟了"2010-08-13"泥石流的暴雨汇流过程,并综合考虑泥石流的特征参数,从最大流量角度初步研究水打沟泥石流的汇流过程;探讨了研究区土地利用情况、模拟降雨时间及暴雨频率对泥石流汇流过程的影响,从而揭示三者与汇流过程之间的内在联系。研究结果表明:泥石流20 a一遇峰值流量为53.49 m3/s,灌木林将峰值流量降低24%,而休耕地的峰值流量提高70%。100 a一遇的暴雨,泥石流峰值流量增加到70.62 m3/s,同比增长32%,50 a一遇的增长23%,10 a、5 a一遇的降雨分别同比降低4%、16%。降雨总量一定的情况下,仅增加泥石流暴发前后的降雨模拟时间对汇流的影响不大,且泥石流发生之前的降雨对汇流的影响大于之后的降雨。     

极端洪灾情景下上海汽车制造业经济损失与波及效应评估

随着全球气候变暖和全球极端气象、水文事件日益多发,沿海低地地区的产业系统面临着极端洪水等灾害的严重威胁。开展极端洪灾情景下沿海特大城市的产业经济损失评估,分析产业网络的波及效应,识别出产业空间损失最为严重的地带,可为沿海城市的气候变化适应和灾害风险管理提供新的思路与方法。以上海黄浦江极端洪灾模拟结果为灾害情景,基于2013年上海汽车制造业第三次经济普查微观数据,评估了上海汽车制造业受灾后的直接经济损失、停产损失,并结合投入—产出模型评估了上海汽车制造企业停产引发波及效应造成的产业关联损失。分析结果表明,在极端洪灾情景下:(1)上海市共有451家汽车制造企业受到灾害影响,占上海汽车制造企业总数的23.1%。(2)上海汽车制造业厂房建筑、生产设备、整车存货直接经济损失分别为3.1亿元、196.1亿元、9.7亿元。汽车整车制造企业、零部件及配件制造企业的停产损失分别为209.1亿元、69亿元,对相关产业分别造成了1037.6亿元、144.7亿元产业关联损失。受到相关产业停产、减产影响后,汽车整车制造、零部件及配件产业关联损失分别为120.9亿元、247.1亿元。产业关联损失明显大于停产损失和直接经济损失。(3)浦东新区生产设备直接经济损失和停产损失较为严重,分别为93.4亿元、221.7亿元,分别占全市的47.6%、79.7%。上海通用整车厂所在的浦东新区金桥镇停产损失为184.1亿元。(4)由于2.5~3.0 m洪水水深区间分布有两家大型整车厂,因此停产损失最为严重,高达255.2亿元。上海市各级政府需要进一步加强黄浦江、苏州河流域的防汛工程以及工业园区的防洪设施建设;相关企业需要制定周密的业务连续性规划,降低企业停产后波及效应衍生的系统性风险。     

基于情景模拟的上海中心城区建筑暴雨内涝暴露性评价

由于城市的快速发展和土地利用覆被变化,由暴雨或台风引起的内涝已成为全球研究的热点。潜在的内涝风险危及建筑及室内财产安全。文章应用简化内涝模型模拟上海市中心城区不同情境下的积水情况,并根据每幢建筑室内进水深度对其进行暴露性分级。然后分析、评价了上海市中心城区建筑不同情境下的暴雨内涝灾害暴露性。研究结果发现:仓储和旧式住宅是最易暴露在内涝灾害中的建筑类型;总体上,杨浦、普陀和徐汇区是政府最需要采取安全措施的区域,长宁和虹口区处于中等暴露性水平;同时,内涝对黄浦、静安、卢湾和闸北区影响很小。研究结果可为地方政府改善内涝风险管理提供参考依据。     

农业开发对生态系统服务价值的影响——以三江平原浓江—别拉洪河中下游区域为例

利用2010年Landsat TM遥感影像以及1954年、1980年、1995年、2000年和2005年的土地利用数据,采用面向对象方法,对三江平原浓江—别拉洪河中下游区域土地覆被数据信息进行提取,分析了研究区沼泽地因农业开发而逐渐消失的过程。结果表明,1954～1980年期间,研究区沼泽地面积共减少69.66×104hm2,平均年损失率为2.44%;1980～2000年期间,沼泽地面积共减少5.66×104hm2,平均年损失率为0.75%;2000～2010年期间,沼泽地面积共减少15.67×104hm2,平均年损失率为4.67%。利用中国陆地生态系统服务单位面积价值当量,以及补充的水田生态系统服务价值,对研究区各时期生态服务价值量进行了评估,结果显示,在1954年,研究区生态系统服务总价值为950.84×108元/a,之后,由于沼泽地被大规模开垦为农田,造成研究区生态系统服务价值总量锐减,至1980年,研究区生态系统服务总价值减少为590.08×108元/a,损失了360.76×108元/a,减少幅度为37.9%。1980～2000年,研究区生态系统服务总价值变化相对较小,减少了13.84×108元/a。2000～2005年,研究区生态系统服务总值出现较快速的下降,减少了87.65×108元/a。2005～2010年期间,随着水田面积的增加、旱田面积的减少,研究区生态系统服务总价值呈上升趋势,与2005年相比,共增加了7.15×108元/a。从研究区生态系统服务类型上分析,1954～2010年间,生态系统调节服务价值损失量最大,为399.36×108元/a,其次为文化服务价值,损失量为46.24×108元/a,再次为支持服务价值,损失量为17.1×108元/a,而供给服务价值增加了7.59×108元/a,仅弥补了总损失量的1.67%。     

中国水电开发的生态足迹及其温室气体减排

水能资源是中国仅次于煤炭资源的第二大能源,2011年水电装机容量占中国电力装机容量的20．4％。为了对中国水电开发及其对环境的影响进行综合分析,该论文对过去60年来中国水电开发的生态足迹及其温室气体减排状况进行了评估。水电开发的生态足迹包括水电工程建设的能源消费足迹和土地占用生态足迹。能源生态足迹根据吸收化石能源消费过程中排放的二氧化碳所需要的森林面积来计算,土地占用生态足迹是将水库淹没等相关建设占用的土地按照耕地面积计算。评估结果表明,到2010年中国水电开发的能源生态足迹是50．24227Yha,就面积数量而言,占中国可耕地资源的0．3％,水电开发淹没的土地面积142万ha,占中国可耕地资源的1．2‰显然土地淹没的生态足迹远远大于水电开发的能源消耗生态足迹。对水电开发过程中的温室气体减排计算结果表明,自,9k1949年以来随着水电开发的迅速增长,因为水电利用减少的化石能源消耗所减少的CO,排放量也快速增长,2010年减排量达5．024Lt,过去60年来累积减排量达62．21亿t。     

基于GIS的辽河三角洲潜在海平面上升淹没损失评估

辽河三角洲是海平面上升的主要脆弱区。本文以GIS为平台 ,以盘锦市 1∶10 0 0 0 0地形图和土地利用图作为底图 ,结合社会经济统计数据 ,获得地面 1km× 1km范围高程值以及评估单元基础数据 ,并计算出在没有防护、不同潮位背景、海平面上升不同高度的条件下 ,辽河三角洲未来海平面上升将淹没的土地面积、受灾人口和经济损失、生态损失 ,以及不同土地利用类型的淹没面积及相应的经济价值。可为制定区域减灾防灾战略提供科学依据     

巴里坤“96.7”暴雨洪水分析

本文概述了巴里坤“９６．７”暴雨洪水的危害及成因，利用降水随高程变化的规律及相关方程，推算西黑沟流域平均面降雨量，由“９６．７”暴雨巴里坤气象站的雨形分配，计算西黑沟最大洪峰流量，与调查成果的相互验证。     

黄土高原北部神府东胜矿区暴雨过程动态设计

应用水文学雨型动态设计原理,根据黄土高原北部神府东胜矿区暴雨特征,分析计算出该地区不同雨强不同重现期的暴雨量,并按照矿区最大1 h、6 h、12 h和24 h暴雨记录,采用不同历时曲线的主雨峰对齐、算术平均、滑动挑选的方法,分析概化出矿区不同时段每年一遇的暴雨历时控制雨型,绝大部分高强度暴雨均属于超前型。应用暴雨动态过程设计方法,可以计算分析无气象、水文测站的每一个小流域的暴雨过程。从而为流域产流汇流、侵蚀量的计算奠定了基础,并使所计算出的流量和侵蚀量更有可用性。     

丽江近51年暴雨异常气候特征

利用丽江地区常规观测资料,对丽江地区近51年来暴雨事件发生的频次及强度进行分析,研究结果表明：（1）丽江地区暴雨事件全部发生在汛期内（5～10月）,呈单峰型分布,7月、8月为暴雨集中发生时期,连续性暴雨事件在丽江地区属于极小概率事件.（2）暴雨事件发生频次与降水量均呈现一致上升趋势,在年际尺度上具有3～5年的周期性.（3）丽江地区小雨发生频次最多,占总降水频次比率超过63％.暴雨频次所占比率较小,最高发生在7月,仅为2.69％.大雨与暴雨的频次占总降水频次不足9％,但由极端降水事件产生的降水量却占总降水量超过35％.（4）小雨、中雨的降水量年际变化稍小,呈下降的趋势;大雨、暴雨的降水量年际变化明显,有明显的上升趋势.     

太湖流域重污染区土地利用变化对生态系统服务价值的影响

通过对太湖流域重污染区1999年、2007年遥感影像数据解译结果的分析,获取了太湖流域重污染区主要土地利用类型的信息,分析了8 a来研究区内土地利用与覆被变化趋势,对区域土地利用类型的生态系统服务价值进行评估。结果表明,1999~2007年,太湖流域重污染区内耕地面积从2 033.53 km2减少到1 401.04 km2,而林地、建设用地、园地、水域总体呈增加的趋势,其中减少的耕地主要转化为建设用地。1999~2007年太湖流域重污染区的生态系统服务价值呈减少趋势,土地利用变化使研究区生态资产减少了2.40亿元,除气体调节和原材料以外,各单项服务功能的价值量均呈现递减的趋势。     

基于土地利用数据集的三江源地区生态系统服务价值变化

本文采用千年生态系统评估(Millennium Ecosystem Assessment, MA)的理论框架, 结合市场价值法、影子工程法、机会成本法等方法, 以土地利用变化数据、社会经济调查资料为数据源, 对三江源地区1985、1996、2000、2008 年生态系统服务价值进行了评估, 评估的生态系统服务类型包括食物生产、调节气候、净化空气、水源涵养、控制侵蚀、废弃物降解、营养物质循环7 项。结果表明:三江源地区1985、1996、2000、2008 年生态系统服务总价值分别达到602.94 亿元、601.58 亿元、603.60 亿元、669.90 亿元, 整体呈现先降低后增加的趋势。其中, 调节气候、涵养水源的价值占据较大比例。三江源地区的生态系统服务所蕴含的巨大经济价值将对维持该地区生态平衡、保障区域可持续发展发挥重要作用。     

塔里木河干流区土地利用与生态系统服务价值的变化

根据2005—2010年土地利用数据分析了生态环境脆弱和受人类活动影响强烈的塔里木河干流地区土地利用数量和结构变化特点,修正了谢高地等提出的中国陆地生态系统服务价值系数,结合敏感度分析,探讨了生态服务价值对土地利用变化的响应。结果表明:（1）研究区土地利用类型以草地和其他为主,覆盖率约为65％;2010年天然植被比2005年减少4.37×104 hm2,占总面积的1.04%;耕地面积增加最多,增加幅度为21.70%;高覆盖度草地土地利用类型减少最多,为5.95%;农田面积的不断扩大以林地和草地面积减少为代价。（2）研究区生态系统的服务价值以土壤形成与保护、生物多样性保护和废物处理等功能为主;森林和水体的生态服务价值贡献率占整个系统的80%以上,其次是草地;塔里木河干流2005—2010年土地利用的变化导致生态服务功能的结构发生变化。（3）研究区2005年和2010年总生态服务功能价值分别为137.76×108元和137.98×108元,波动较小;研究区由上游至下游生态系统服务价值存着的明显的由高到低的梯度分布规律,生态环境逐渐退化;生态服务价值相对于生态价值系数缺乏弹性的,说明本研究结果可信,可为区域土地利用效益评价及土地利用规划提供借鉴。