广州城市暴雨内涝时空演变及建设用地扩张的影响

暴雨内涝是城市常见的“城市病”。本研究通过收集20世纪80年代、90年代,以及2000年之后广州市主城区严重暴雨内涝资料,探索改革开放后广州市暴雨内涝时空演变特征,分析城市建设用地扩张对暴雨内涝的影响。结果表明,20世纪80年代至今,广州市主城区暴雨内涝点在时间和空间2个尺度上有显著的变化。早期内涝点主要集中于市中心的越秀区,随着城市化进程的推进逐渐在白云、天河等城市化较快的区域出现。从1990-2010年,广州市城乡建设用地扩张显著,城市不透水面密度与暴雨内涝点核密度呈正相关。其相关性随城市化发展逐渐增强,表明改革开放后广州市城市的快速扩张,对主城区暴雨内涝点的时空演变有较大的影响。因此,城市暴雨内涝的防治应重视城市不透水面格局的优化和调整。     

城市内涝场景下的微地图制作方法

随着我国城市化进程的加快,城市内涝灾害愈加频繁,人民的生命和财产安全受到了严重的威胁。然而,城市内涝灾害在愈加频繁的同时,产生了诸如信息获取不及时、制图时效性低、地图信息冗余等问题,难以为救援提供及时响应。基于此,本文提出了一种面向城市内涝场景下的微地图制作方法。首先,调用微博API获取任意时间段内特定主题下的社交媒体文本数据,对数据进行清洗与预处理;接着,选取BiLSTM-CRF模型提取社交媒体中有关城市内涝的地名地址信息;然后,结合Dijkstra算法为用户推荐避开危险路段的最优路径;最后,结合灾害信息与实际场景,制作城市内涝场景下的微地图。实验结果表明：(1)该方法能够有效识别城市内涝点,总体准确率达到92.7%;(2)对比官方发布的积水点,本文提取的积水点与官方积水点大部分重叠,能够有效为传统监测方法提供补充信息;(3)根据所得内涝点生成道路网级别的城市内涝地图,能够克服在海量地理空间信息中可视化冗余的不足,即有效缓解地理信息冗余的问题。由此可知,实时显示城市内涝信息,能够为用户掌握灾害现场的信息提供便利,调动他们参与制作微地图的积极性。与此同时,结合最优路径推荐,能够提高灾害...     

城市内涝灾害模拟与灾情风险评估研究进展

随着我国城市化建设进程的加快,城市水系和绿地面积不断缩减,地表硬质化现象持续加重,城市扩张所带来的问题正日益凸显,尤其是汛期强降雨导致的内涝灾害日渐成为亟需解决的城市顽疾。城市内涝灾害模拟及风险评估是推进城市内涝灾害管理,减少内涝灾害损失的有效途径。本文在综合近年来国内外相关研究的基础上,从城市内涝产生机理、模型及风险评估的角度对城市内涝的研究进行了详细阐述。在模型方面重点介绍了两种应用广泛的雨洪模拟模型:SCS和SWMM模型,对两者的优缺点进行了分析,同时简单归纳了其他雨洪模型。在灾情风险评估方法方面,重点介绍了基于历史灾情数理统计、遥感图像和GIS技术耦合分析和基于指标体系评估等的风险评估方法,并对比分析了各自的优缺点及适用范围。最后对城市内涝模型及风险评估的未来发展方向进行了展望,提出集成多模型耦合的城市雨洪模拟模型以及多学科联合的灾害风险评估研究将成为今后的发展趋势。     

耦合蚁群算法和SCS-CN水文模型的城市不透水面空间格局优化

近年来,中国城市暴雨内涝频繁发生,已经发展成为一类严重的“城市病”。城市不透水面密度及其空间格局是形成暴雨内涝的一个重要影响因素。本文提出一种耦合蚁群算法和SCS-CN水文模型优化不透水面空间格局的方法,从而实现通过增加地面雨水渗透量达到减缓城市内涝发生的目的。首先应用Williams公式计算基于坡度修正的CN值,在此基础上计算地表径流量;然后设定径流系数最小化目标,耦合水文模型和蚁群算法对径流小区尺度的不透水面空间格局进行优化配置;最后应用景观格局指数对不透水面空间格局进行分析。研究结果表明：面对1年、5年、10年、20年、50年以及100年一遇重现期的1 h持续降雨事件,研究区优化后的不透水面空间格局可以分别减少径流系数21.19%、19.58%、19.38%、18.93%、18.41%和17.25%,在一定程度上缓解城市暴雨内涝的发生。在此基础上,提出面向暴雨内涝防治的城市更新优化措施建议：① 通过增加草地、花园、树木等植被绿化减少高不透水面类型的面积,并划分成更多中高不透水面类型的斑块;② 集聚低、中低等不透水面类型,从而加大连通性,形成更多的中高不透水面类型;③ 增加每个径流小区内斑块数量,增大斑块密度,减少其蔓延度和聚集度。     

绿色屋顶在城市雨洪管理中的应用研究综述

由于快速的城市化、土地利用变化等将自然透水表面改变为坚硬、不透水的表面,改变了雨水径流量和径流速率,影响自然水文循环,导致中国许多城市一遇到暴雨天气就会出现比较严重的城市内涝问题。绿色屋顶作为城市绿色基础设施在城市雨洪管理中发挥重要作用,根据分析,在不同降雨事件中,绿色屋顶的径流截留率为50%～80%。广泛绿色空间的应用不仅有效缓解城市地区的内涝问题,也为在城市环境中生活和工作的人提供更美观的空间。当前,海绵城市建设也面临一系列挑战,例如,建设成本高昂、管理机构复杂等,因此,在海绵城市建设过程中,每个城市要按照自身能力分阶段分步骤地建设完成。     

流计算与传感网集成的城市内涝模型实时感知研究

从实时数据计算与地理过程模型集成的角度出发,针对流计算模型、系统耦合架构等难点,提出了基于开放标准的传感网与流计算耦合架构、实时内涝信息流计算模型等方法,设计并实现了一种基于流计算的城市内涝模型实时感知原型系统,并通过案例实验结果与分析,验证了方法的可行性。     

基于地理国情普查的海绵城市下沉式绿地的分析研究——以武汉市江汉区为例

海绵城市是城市建设的新理念,全国正在推进海绵城市建设,为解决城市内涝,缓解城市建设对城市水文、环境的负面影响,在技术层面为海绵城市提供服务。文章采用现势性最强的地理国情普查数据,采用空间数据分析方法,通过定量计算分析了海绵城市建设中的下沉式绿地的现状与分布,为海绵城市建设的研究提供了技术支撑,同时也为地理国情普查更好地服务社会提供了可靠、准确、权威的地理信息服务。     

暴雨内涝危险性情景模拟方法研究——以上海中心城区为例

本文采用地理信息系统技术（GIS）与水文/水动力学相结合的方法,使用修正的SCS模型进行产流模拟,利用局部等体积法和水动力模型进行汇流模拟,建立了基于情景的城市暴雨内涝危险性模拟工具,并对相同雨强情景下不同汇流模型的模拟结果与精度进行了对比分析。结果表明：（1）局部等体积法计算简单,对降雨的时程分配较为敏感,峰前历时和雨强对结果影响显著,较适合于雨型确定的城市暴雨内涝危险性快速模拟;水动力模型计算复杂,与整个降雨历时存在明显关系,模拟精度较高。（2）利用台风“麦莎”带来强降雨导致的积水实测数据,对模拟结果进行对比和验证,表明本文建立的水动力模型法模拟结果与实测降雨积水更为接近,更适合上海中心城区暴雨内涝危险性情景模拟。     

地理国情普查数据在海绵城市空间布局优化中的应用研究

地理国情普查成果的开发应用是地理信息社会化服务的热点领域。本研究从海绵城市建设的角度出发,应用地理国情普查成果,构建一套完整的海绵城市空间布局优化技术。研究结果表明:利用地理国情普查成果优化后的海绵城市空间布局,能有效缓解城市暴雨内涝灾害,对于常年遭遇中等强度降雨的城市效果明显。本文拓展地理国情普查成果应用,进一步提高地理国情成果对政府的辅助决策价值。     

岩溶地区的大化、岩滩水库与内涝灾害

桂西岩溶地区的两个大型水库——大化、岩滩水库建成蓄水后，由于水位大幅度抬高，造成岩溶管道回水，使在其周边数县市境内岩溶地区的地下水位升高，在雨季洪水汇滥时造成岩溶浸没性内涝灾害。文中指出内涝灾害带来的严重后果，分析了其原因，提出了减灾、救灾的措施和今后防治内涝灾害的建议。     

未 雨 绸 缪──从阳朔县白沙堡内涝灾害得到的启示

广西岩溶发育。近年来，岩溶地区内涝灾害普遍，损失严重。桂林市阳朔县白沙堡属较典型的岩溶洼地，内涝灾害由来已久。近年来由于自然和人为两方面因素造成地下河堵塞，导致内涝灾害频率增高，内涝时间延长，损失增大。政府部门应不失时机在全区范围内作全面调查，防患于未然，把内涝灾害损失减少到最低限度。改变先受灾、后重视，不到严重不治理的状况。     

布泉地下河系统特征及内涝成因

文章阐述了右江流域布泉地下河系统的内涝现状,并通过分析布泉地下河系统管道结构特征,认为内涝是由特殊的岩溶水文地质及特殊的气象条件所造成。该地下河主管道从上游到下游出口水力坡度逐渐变小,中上游地下水流速远远大于下游流速,在强降雨条件下,大量雨水通过消水洞等进入地下河管道,使地下河管道上游的来水量远远超出地下河出口的排泄量,不能及时通过地下河出口排泄的地下水则从洼地的消水洞、天窗等溢出地面,形成内涝。     

岩滩板文地下河及岩溶浸没内涝分析

研究目的主要在于通过查明板文地下河的汇水区范围以及板文地下河中下游段的分布轨迹及水文地质特征，岩溶水的补给来源与动态特征等，了解东兰县纳巴片岩溶内涝与岩滩水库蓄水后所引起的板文地下河岩溶浸没之间的关系，提出解决岩溶内涝的途径与措施，为纳巴片岩溶内涝治理提供依据。研究表明，纳巴片的岩溶内涝，除了与特殊的岩溶水文地质条件和大量集中降雨密切有关外，岩滩水库蓄水后，使库水沿板文地下河倒灌，地下水位升高，是造成纳巴片岩溶浸没范围增大，延长浸没时间的主要原因     

顾及地表汇水分析的城市DEM构建

城市暴雨内涝是城市最普遍的自然灾害之一。受城市复杂下垫面环境的影响,城市暴雨积水具有响应时间短、淹没速度快的特点。数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）是城市地表汇水分析的关键,是暴雨积水分析的基础,而传统方法构建的DEM不能满足复杂下垫面环境下城市暴雨积水淹没分析的需求。本文以构建顾及地表汇水分析的城市DEM为目的,提出基于多源数据融合思想和地形修正思想的DEM构建方法,即将数字摄影测量技术构建的大范围DEM与车载激光扫描技术构建的城市道路高精度DEM相融合,再利用影响雨水汇流路径的建筑物、水系等要素对DEM进行修正的构建方法。本文以北京市海淀区公主坟地区为例进行研究,结果表明该方法构建的DEM在道路区域高程精度可达厘米级,实现了对城市道路易积水区域的重点表达,基于该DEM的汇水分析结果基本符合城市下垫面汇水特点,因此,本文构建的DEM适用于城市道路、桥区汇水路径分析和积水淹没分析。     

岩溶洼地内涝蓄水量与不同级次裂隙对溶质迁移影响的室内实验与模拟

岩溶洼地在西南地区分布广泛,岩溶地下水为当地居民生产和生活的主要水源,研究岩溶洼地内涝条件下裂隙系统中的溶质迁移及响应规律可为峰丛洼地区岩溶地下水的污染防控提供科学依据。基于相似原理构建了岩溶洼地-裂隙系统物理模型,采用对流-弥散模型和脉冲响应模型对溶质迁移过程进行了模拟分析,探讨了不同级次裂隙和内涝蓄水量大小对溶质迁移的影响。结果表明:大裂隙作为优先水流通道,对溶质迁移起主要的控制作用;小裂隙对溶质迁移起暂时储存和缓慢释放的调蓄作用,其溶质迁移的叠加过程使总出口溶质迁移的"拖尾"效应更加明显;随着内涝蓄水量的增加,稀释作用增强,导致溶质峰值质量浓度降低、溶质质量浓度回归至本底值的时间延长、延缓释放溶质的质量增加。该物理模型是对复杂岩溶洼地系统内污染物迁移研究的一种新探索,其模拟结果进一步深化了对洼地内涝条件下面源污染物在岩溶水系统中迁移规律的认识。      

基于InfoWorks ICM模型的陕西省咸阳市排水系统能力及内涝风险评估

为了评估陕西省咸阳市主城区的排水系统能力和内涝风险,基于InfoWorks ICM模型建立了咸阳市主城区一维、二维耦合水动力学模型,对排水系统现状进行评估,并使用英国洪涝灾害指数评价体系对内涝风险进行评估。结果表明:咸阳市主城区采用平篦雨水口,覆盖程度满足设计要求,但是雨水口存在破损、移位及淤堵等问题,且部分排雨管道被严重堵塞,整体管道达标率较低;现状排水管网管径较小,在4种降雨强度(设计重现期为0.5、1、3、5年)的模拟中,排水能力小于0.5年一遇、0.5～1年一遇、1～3年一遇、3～5年一遇和大于5年一遇的管网所占比例分别为68.9%、5.8%、3.9%、5.3%和16.1%;人民路—东风路—渭河—咸通路围成的地块和东风路—河堤路—福银高速公路—金旭路围成的地块为内涝高风险区域。     

超标暴雨下城市雨水管网排水效果——以西安市沣西新城为例

雨水管网是城市降雨径流的重要通道,其排水效果直接关系到城市排水防涝的安全,探明不同降雨下城市管网的排水效果对缓解城市内涝至关重要。采用GAST-SWMM耦合模型,以西安市沣西新城某区域为研究对象,设置1、2、5、10、30年一遇5个常规降雨以及50年一遇和100年一遇两种超标暴雨下区域2 h设计降雨过程,模拟研究区域不同重现期降雨下的管网排水情况,计算管道超载率和管网排水量,对管网排水效果进行量化评估。结果表明：常规降雨下管道超载率为0.00%～51.22%,100年一遇超标暴雨下达到64.63%,在降雨重现期达到30年一遇时管道超载率高于50%;1年一遇至100年一遇降雨条件下管网排水量占区域总降雨量的3.55%～22.25%,且随着重现期增长,排水量增加呈减缓趋势。大部分排水管网在超标暴雨甚至30年一遇常规降雨下处于超载状态,但在排水口畅通情况下依然具有排水能力,在城市排水除涝过程中作用显著。本研究为城市雨水管网规划、设计和运维提供参考。     

Web环境下基于GP服务的降雨分布图全自动制图探索

近年来,城市内涝突发较多,降雨量分布图为政府决策提供了信息支撑。但面对应急处置,降雨量分布图的快速自动制图,尤其是Web端制图,成为其应用的制约。文章分析了全自动制图流程并结合ArcGIS10.1 for server提供的GP新性能,探索了Web模式下降雨分布图全自动制图技术体系,建立了自动制图的GP服务框架,特别是自动打印GP服务的探索,使得降雨量分布图的制作实现了全自动化。本文的成果在2012年7.21北京特大暴雨中得到应用,同时对其他行业制图自动化具有借鉴意义。     

白岩脚煤矿环境水文地质问题及防治对策

对白岩脚煤矿含水层特征、地下水赋存、转化与排泄等水文地质条件分析的基础上,对区内水土流失、石漠化、内涝、地下水污染等原生的和煤炭开采可能引发的环境水文地质问题进行梳理,并提出对策建议,为矿井设计和矿山环境保护与恢复治理提供参考。     

GPS技术在杭嘉湖平原地面沉降监测中的应用研究

一、引言浙江省杭嘉湖平原位于长江三角洲南翼,西起莫干山东麓,北部、东北部分别与江苏、上海接壤,南濒钱塘江河口和杭州湾,总面积约6490km~2。该区水网密布,地势低平,仅在嘉兴、海宁、澉浦、乍浦等地及西部山前地带有零星残丘分布,海拔在100 m左右；平原区地面高程在2～4m,环太湖周围,地势低洼,高程仅1～2m,长期以来内涝严重。