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。     

基于情景的上海台风风暴潮淹没模拟研究

台风风暴潮是上海地区面临的主要自然灾害类型,历史上对该区域造成了极为严重的灾害损失。通过上海沿海多站点水文频率分析结果发现,由于高标准海塘的防护,上海发生风暴潮漫堤淹没的几率较小。在此基础上,构建了两处溃堤点6种重现期台风风暴潮溃堤情景,采用高精度洪水数值模型(FloodMap)开展台风风暴潮淹没情景模拟。结果显示,溃堤情景下,风暴潮淹没仅发生在局部小范围区域内。因此,可以认为在目前高标准海塘的保护下,上海受台风风暴潮灾害影响有限。但是,未来需重点关注全球气候变化可能导致的极端台风风暴潮事件。     

渭河陕西段流域洪水淹没状况拟合研究

以渭河陕西段流域为研究区,利用2001年至2018年的水文和气象观测数据,计算出该流域十年一遇、五十年一遇和百年一遇降水量的致洪面雨量,采用水文动力学方法和分布函数,利用地理信息系统技术,拟合出该流域被十年一遇、五十年一遇和百年一遇降水量导致的洪水的淹没深度、淹没范围和淹没面积。研究结果表明,十年一遇降水量导致的洪水淹没的极高风险区(洪水淹没深度大于2.0 m)分布在渭河干流宝鸡段下游、沣河、泾河、石川河下游和渭河下游南山支流流域,其面积为42.92 km~2;五十年一遇降水量导致的洪水淹没的极高风险区分布在泾河干流、千河下游、渭河干流宝鸡段、沣河、石川河下游、北洛河下游及渭河下游南山支流流域,其面积为115.95 km~2;百年一遇降水量导致的洪水淹没的极高风险区集中分布在渭河干流宝鸡段、沣河、泾河干流、石川河、北洛河下游和渭河下游南山支流流域,其面积为183.27 km~2。     

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。     

黄河下游地区堌堆遗址时空分布特征及其与黄河洪水关系

通过对考古资料和古文献的查询、总结，阐释了黄河下游地区堌堆遗址的形成及其时空分布特征，利用地理学和统计学的方法，分析了该地区堌堆遗址分布与黄河洪水之间的关系。研究表明，堌堆遗址时间分布为大汶口文化、龙山文化、岳石文化、商周与汉时期，且主要分布在龙山文化时期，可能反映了古人类向黄河下游迁移及洪水相对频发的情势；汉代以后由于国家和黄河两岸居民抵御黄河洪水的策略转为筑堤，且此后一段时期黄河长期安流，致使堌堆被逐渐废弃。堌堆遗址空间分布为鲁西南，豫东北地区，位于历史时期黄河频繁改道与泛滥的重点区域，这些地区地势较低，容易发生洪水泛滥事件。研究认为黄河洪水是影响堌堆遗址分布的主要因素，洪水的出现迫使人类避往高处，而生活在平原地区的居民主要采取加高居住地的策略避洪，从而形成了堌堆——今日的堌堆遗址。     

东南沿海中小流域平原区洪水淹没模拟

我国东南沿海中小流域洪水过程短,调节能力差,洪水灾害严重。而该区洪水灾害主要发生在流域中下游冲洪积平原上,为此本文以我国东南沿海甬江流域奉化江下游为实验区,探讨了将遥感和地理信息系统应用于中小流域洪水淹没模拟研究的方法和途径。开展了基于遥感和GIS的流域降雨径流和洪水演进模型的研究,建立了基于数字高程模型的洪水淹没范围和灾情评估模型。最后利用遥感、遥测和GIS信息,对实验区洪水淹没和灾情评估进行了验证分析,并取得了较满意的成果,从而为中小流域防洪减灾决策研究提供了经验。     

多维异构洪水过程因子相似性评价方法研究

在研究相似性概念和评价方法的基础上,针对洪水过程因子的时空分布特点,进一步提出综合性评价方法框架;针对洪水过程中水深时间序列数据和面状淹没范围等多维异构洪水过程因子,分别进行了相似性评价方法研究,并采用重要性排序法确定权重。以辽宁浑河沈阳城市段的洪水数值模拟结果和物理模型观测数据相似性分析为例,对多个观测站点的水深时间序列数据、流速数据及淹没范围数据进行相似性分析,分析洪水演进模型结果的相似性。     

黄河下游不同洪水情景决溢风险评价

本文提出黄河下游悬河决溢风险的影响因素应当包含水沙运动、区域地壳稳定性、河势演变和堤防稳定性4个方面,并据此建立了指标体系和基于GIS技术的多层次模糊综合评判模型,对不同洪水情景下黄河下游的决溢风险进行了评价。结果表明:(1)决溢风险随着洪水量的增大而增高;(2)决溢风险随河型的沿程变化而降低;(3)决溢风险较大的河段集中在游荡型河段,游荡型河段南岸风险高于北岸;(4)弯曲型河段北岸决溢风险高于南岸;这些结论能够应用于黄河下游河道的治理与防汛抗洪的实践。研究表明:本研究的评价指标体系和方法,能够用于解决黄河下游的决溢风险问题; GIS空间分析技术能够量化不同空间位置的决溢风险,客观地反映不同空间位置决溢风险的差别,对于指导防洪和河道治理的实践具有重要的现实意义。     

退化沼泽湿地洪水淹没数值模拟研究——以洪河国家级自然保护区为例

以三江平原洪河国家级自然保护区为研究区,通过对研究区数字高程模型与土地利用信息关系研究,模拟了不同水位洪水淹没退化沼泽湿地的过程,得到淹没过程序列图。洪水水面高程与退化沼泽淹没面积的关系表明,在洪水水面高程从50．6m升高至55．1m过程中,淹没面积以3种增长趋势变化,根据这3种趋势所对应的洪水水面高程,将研究区退化沼泽划分为轻度、中度和重度退化3种类型。研究区轻度、中度和重度退化沼泽的面积分别为0．1km^2、4．32km^2和8．22km^2。该研究结果为保护区的湿地恢复工作提供了数据基础,也为湿地恢复的区域规划与实施提供了一种新的技术指标和方法。     

基于ArcGIS的渭河下游洪水淹没面积的计算

计算洪水淹没面积一直是灾害评估研究中的一个热点问题以GIS技术为基础,运用Arc-GIS软件的特殊功能,以渭河为研究背景实现了无需编程即可完成对洪水淹没面积的提取及计算。在地形图数字化基础上,分别对有源淹没和无源淹没进行分析,并运用ArcMap和ArcView软件自身的功能,对洪水淹没面积进行统计计算,并以2003年渭河下游洪水淹没数据为依据进行对比验证,取得了良好的效果。     

基于数值模拟的黄河下游不同情景溃堤洪水特性

The lower Yellow River still faces the threat of flood due to the unusual precipitation caused by global environmental change, river channel sedimentation, hidden danger in the dike and unfavorable river regime of ＂hanging river＂. According to the characteristics of the dike-break flood of the Yellow River, this paper has simulated, in six different scenarios, the dike-break flood routing by inputting the terrain data, typical historical flood data and land use data of study area to two-dimensional unsteady flow model. The results show that： firstly, the routing process of flood will occupy other rivers on the way and return to the rivers after reaching the lower reaches; secondly, in the same river reach, flood inundating area of north band is bigger than that at corresponding location of south bank under the same historical flood; thirdly, it is different in the degree of flood inundation in different regions due to different geographical locations in flood plain; fourthly, the area of mainstream where flood is deep and flow velocity is quick is relatively smaller, but the area of non-mainstream, where flood is shallow and flow velocity is slow, is relatively big; and finally, the possible influenced area of the dike-break flood is 141,948 km^2.     

The characteristics of dike-break flood in different scenarios of the lower Yellow River based on numerical simulations

The lower Yellow River still faces the threat of flood due to the unusual precipita-tion caused by global environmental change, river channel sedimentation, hidden danger in the dike and unfavorable river regime of “hanging river”. According to the characteristics of the dike-break flood of the Yellow River, this paper has simulated, in six different scenarios, the dike-break flood routing by inputting the terrain data, typical historical flood data and land use data of study area to two-dimensional unsteady flow model. The results show that: firstly, the routing process of flood will occupy other rivers on the way and return to the rivers after reaching the lower reaches; secondly, in the same river reach, flood inundating area of north band is bigger than that at corresponding location of south bank under the same historical flood; thirdly, it is different in the degree of flood inundation in different regions due to different geographical locations in flood plain; fourthly, the area of mainstream where flood is deep and flow velocity is quick is relatively smaller, but the area of non-mainstream, where flood is shallow and flow velocity is slow, is relatively big; and finally, the possible influenced area of the dike-break flood is 141,948 km2.     

SEDIMENT LOAD AND STORAGE IN THE LOWER YELLOW RIVER DURING THE LATE HOLOCENE

The Yellow River is one of the largest riverine sediment routing system in the world. Like many other rivers, the sediment load of the Yellow River can not be regarded as constant in its long history due to changes in climate and human activities. This study determined sediment storage on the floodplains of the lower Yellow River in five historical periods after the year 602 bc mainly based on data of 93 boreholes, 182 radiocarbon dates in the Huang‐Huai‐Hai Plain and maps of historical changes of the lower Yellow River channel. Furthermore, the mean annual sediment outputs from the upper and middle reaches of the Yellow River were calculated in the five periods through investigating the sediment delivery ratio of the lower Yellow River under different conditions of artificial levees. Our findings suggest that the sediment output from the upper and middle Yellow River increased slowly before the year around 1128, but was lower than half of the current value on average. It has been in the past about 1000 years that the sediment output from the upper and middle Yellow River escalated. The Loess Plateau is the principal sediment source of the Yellow River. The comparison of historical changes in sediment load of the lower Yellow River with those in the natural conditions and in human activities on the plateau reveals that the changes in sediment yield from the plateau could be attributed mainly to the variations of population, cultivating area, and climate changes on the plateau.     

两汉时期黄河水患与中游土地利用之关系

对史料重新进行了综合分析和解读,结合现代水文、地貌、土壤侵蚀的观测研究成果,就两汉黄河下游水患和中游土地利用方式的环境后果,提出了新的观点：(1)《后汉书》有关水患的记载简单笼统,但对伊洛河洪灾记载相对详细。当时伊洛河曾多次发生大水,甚至发生淹及洛阳城门和皇家园林的特大洪水,这些洪水涌入黄河干流同样可能导致下游水患;(2)自AD11河决魏郡后,一直到AD69王景治河的58年间,下游既未堵塞决口也未大规模治理,洪水来时任由泛滥。显然《后汉书》中没有具体记载是有意或无意漏记;(3) 对史籍中东汉大水、水出等记载逐年逐次排查,发现东汉水患频率高于西汉,灾情也更为严重。王景新河仅使下游安定了36年而非过去认为的800年或83年;(4) 东汉时期中游农耕人口比西汉减少近3/4,而河口镇至龙门间农耕人口减少九成以上,同时迁入大量游牧民族。原始游牧对天然植被破坏极大,是造成东汉黄河下游水患加剧的主要原因。     

珠江三角洲洪水变化及洪水风险与保险

珠江三角洲经济发达,河网密布,洪水问题一直比较突出。原因不仅在于这一区域内水系交错、堤围众多、洪水时空分布不均,还在于伴随该区域经济发展及受人类活动影响的洪水变化。人们对利益与洪水风险的取向直接决定了本区域洪水灾害损失的程度和抗御洪灾的能力。在各种防洪减灾的工程和非工程措施中,洪水保险是值得重视并应尽快开展的工作。     

1961-2010年长江中下游地区农业洪涝灾害时空变化

为揭示长江中下游地区农业洪涝灾害的发生、分布及时空演变特征,基于1961-2010年研究区内426个气象站点的逐日降水数据,以湖北省单站洪涝等级标准为初始指标,对该指标临界值在-50~100 mm范围内进行同步增减,结合该区7省（市）的洪涝历史灾情记载和农业洪涝受灾面积,采用逐步剔除的方法筛选指标,构建分省农业洪涝等级指标并验证指标的合理性,分析该区近50年农业洪涝灾害的时空变化。结果表明：① 近50年长江中下游地区的农业洪涝灾害发生总体呈增加的趋势,但不同区域和不同年代际差异明显;② 20世纪60年代至80年代农业洪涝发生次数相对平稳,90年代洪涝明显增多,21世纪初洪涝又相对减少;③ 区域农业洪涝灾害明显呈现出江南多、江北少的分布特征。农业洪涝多发区主要集中在江西中北部、江汉平原、浙江沿海,以及安徽、江西和浙江三省交界地带。     

黄河游荡河段河床形态调整对洪水过程的响应

以黄河流域1950～1985年200余场洪水资料为基础，并增加了最近的实验资料，分析了黄河下游游荡河段不同含沙量沙水过程中河床形态的调整过程，结果表明，由洪水过程所导致的河床形态变化是相当剧烈的。且与含沙量密切相关，表现出非线性的变化规律，当含沙量较小时，随含沙量的增大，洪水后河床宽深比增大，当含沙量增大到一定程度后再增大时，宽深比随含沙量的增大而减小，这一结果为修正Schumm关于河床形态变化的定性预测关系提供了新的依据。     

黄河上中游产水产沙系统与下游河道沉积系统的耦合关系

本文在黄河为例，动用数理统计方法，研究了河流流域系统中产水产沙子系统与河道沉积子系统之间的关系，得到了描述这种耦合关系的多元回归模型。运用这一模型，可以定量回答来自上中游不同来源区的泥沙，各有多大比例淤在下游河道中的问题。     

水患与黄河流域古代交通道路的变迁——以黄河中、下游分界地区(郑、汴间)为对象

黄河流域是古代中国河患较为频繁的地区。由于河患的频繁,致使这一地区古代环境发生了巨大的变化,交通道路的变迁即是其中一例。黄河郑州—开封河段于黄河中、下游的分界处,对于我们研究水患与古代交通道路的形成具有典型意义。由于水患的加剧,改变了这一地区原有的地形地貌条件,在此基础上形成的城市、聚落和交通道路的格局与黄河水患有着极为密切的关系,今天这一区域内城市、聚落和交通道路是受明清黄河水患影响而形成的。     

黄河马头关段全新世古洪水水文恢复及气候背景研究

通过野外观察研究,在黄河中游晋陕峡谷永和县佛堂村（FTC）支沟口的回水湾内发现了全新世古洪水滞流沉积物。结合沉积学分析,判定它们是典型的全新世古洪水悬移质泥砂颗粒在高水位滞流环境中的沉积物。利用“古洪水SWD厚度含沙量法”恢复古洪水洪峰水位,借助HEC-RAS模型估算出4次古洪水事件洪峰流量在25 200～51 500 m³·s^-1之间。OSL测年结果显示,FTC地点的古洪水发生在1 900～1 700 a BP、3 400～3 000 a BP。全新世气候变化研究表明,这两个时期气候恶化,旱涝灾害多有发生。FTC地点的两期四次洪水反映了这两个时期的气候异常变化成果,表明了黄河中游水文系统对气候变化作出的响应,也印证了季风区河流对气候突变的响应规律,为黄河中下游地区防洪减灾和水资源开发提供了基础数据。