多情景视角的上海中心城区地铁暴雨内涝暴露性分析

随着城市化水平的不断提高,包括上海在内的诸多特大城市地下空间被大量开发使用。在极端天气频发的背景下,城市地下空间设施的安全设防问题至关重要。以典型的地下空间设施——上海中心城区地铁为例,从多情景视角出发,分析评价了上海中心城区地铁暴露性整体状况。研究结果显示:上海中心城区地铁在暴雨内涝灾害中的暴露性程度整体水平不高;娄山关路3号口和上海西站1号口内涝暴露性水平较高,有18个地铁出口处于中等暴露水平,20个地铁出口在暴雨内涝灾害中的暴露性程度相对较小;总体而言,2号线和11号线暴露性最大,8号线和10号线暴露性处于中等水平,1、4、7、9号线暴露性最小。研究结果可为地方政府改善内涝风险管理提供参考依据。     

基于情景模拟的上海中心城区建筑暴雨内涝脆弱性分析

暴雨内涝灾害是上海市最主要的自然灾害类型之一。在全球气候变化与海平面上升背景下,随着城市人口、财富的不断积聚,沿海城市的脆弱性增强,面临的暴雨内涝灾害风险形势更加严峻。基于情景分析视角,结合前人研究成果,分析、评价上海中心城区建筑暴雨内涝灾害脆弱性。结果显示:仓库与旧式住宅是暴雨内涝灾害中脆弱性程度最大的建筑类型。整体上,杨浦、普陀、徐汇区建筑脆弱性程度最大,长宁、虹口、闸北建筑脆弱性程度处于中等水平,卢湾、静安与黄浦区建筑脆弱性程度相对较低。     

基于情景模拟的上海中心城区道路的内涝危险性评价

内涝是影响上海的主要灾害之一。利用历史灾情初步探讨上海内涝产生的规律,多角度对其产生原因进行分析的基础上,通过两次典型内涝情景证实,排水设施滞后是上海市暴雨内涝频繁发生的主要原因。基于情景模拟方法,在设置典型暴雨内涝的前提下,构造模型对上海中心城区道路的内涝灾害危险性进行评价,结果显示,徐汇区道路面临内涝的形势最为严峻,虹口、普陀、闸北与长宁道路的内涝危险性也较大,相对而言,杨浦、黄浦、静安和卢湾的道路内涝危险性较小,总体呈现出外围行政区道路发生内涝的可能性较大的分布特征,这与实际情况基本符合。     

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。     

基于情景模拟的天津市滨海新区2020年暴雨内涝风险评估

基于多灾种复合动态风险评估理论,依据滨海新区2020年人口规划、土地利用规划以及社会经济发展计划,根据地面沉降和海平面上升预测结果设计了最不利、适中和最理想化三种情景;在此基础上,自行开发了基于GIS的洪水淹没区计算模块,模拟计算不同重现期暴雨内涝的淹没范围、淹没深度及淹没损失。结果表明:2020年,发生1 000 a一遇、200 a一遇和50 a一遇暴雨时,在最不利的情景一下:天津市滨海新区分别将有32.73%,29.34%和26.01%的土地不同程度受淹,受淹人口分别为338万、305万和264万,淹没损失分别达220.89亿元、181.39亿元和139.12亿元。     

基于暴雨内涝灾害情景推演的北京市应急救援方案评估与决策优化

城市自然灾害的情景推演与应急方案的动态预评估是优化应急决策的重要支撑。然而,传统的应急救援方案评估往往基于有限信息进行时间片段式的情景推演并采用应急方案的灾后评估。本文在构建基于内涝水淹模型和多智能体城市路况模型的全链条、多维度灾害情景推演方案的基础上,实施不同应急救援目标导向下多时间刻度的应急救援方案预评估,重点从受损车辆规模和遭受安全威胁人数定量评估基于救援人数、救援时间和救援空间布局原则的应急方案优劣,为灾害情景推演方案和应急决策优化提供了一种新的思路与解决方案。基于救援人数规模的应急方案表明,救援力量将优先布局在风险指数高企的区域,包括北蜂窝路、南蜂窝路、广莲路以及莲花桥等路段。在现实情况中及时参加的救援力量往往有限,此类根据不同救援力量数量的空间指向将对最优的救援决策起到关键作用。同时,研究也应证了救援力量多寡在应急事件处置中的基础性地位。基于救援启动时间的应急方案中得出,最优的救援启动时间在45 min到75 min之间,适时的救援启动可以有效规避过早启动导致的救援空间配置不当和过晚启动导致的救援失效两类问题。不同救援空间布局原则有着迥异的救援力量空间配置特点和最优运用条件。     

暴雨内涝情景下城市消防服务可达性的精细化评估

为了揭示城市暴雨内涝灾害对应急响应服务功能的影响,论文基于高精度城市洪涝模型(FloodMap)和增强型两步移动搜寻法(E2SFCA),对暴雨内涝灾害影响下上海市中心城区消防服务可达性进行精细化评估。研究结果表明：① 百年一遇暴雨内涝情景下,内涝最严重时积水深度超过50 cm的淹没范围整体呈现“西高东低”分布态势,淹没总面积约1.5 km²,可导致471条路段(约占路网全长5.11%)通行受阻。② 上海市中心城区消防服务可达性的空间差异比较显著,大体呈现出由黄浦江两岸向西北和东南方向递减态势,但在一天中的不同时段,可达性空间格局变化并不明显。③ 与正常天气条件相比,暴雨内涝情景下不可达单元(250 m×250 m)数量显著增多,夜间低峰、早高峰、白天平峰和晚高峰时段分别增加36.32%、35.89%、39.07%和32.01%;从暴雨内涝的过程(全程120 min)上看,在雨峰后半段((30, 45] min)不可达单元数量最多,消防服务可达性的空间差异程度最大。④ 消防服务可达性表现出一定程度的空间集聚特征,其中高值聚集区(“高—高”型)主要位于黄浦江两岸以及浦西边缘地区,低值聚集区(“低—低”型)主要位于西北和西南区域,这2类聚集区呈“团块状”分布,而“高—低”型和“低—高”型集聚均不显著。⑤ 研究区内消防服务可达性与需求的空间失配现象(“低需求—高可达”或“高需求—低可达”)较为明显,而暴雨内涝会加剧空间失配问题。研究结果可为提升城市洪涝灾害管理与应急响应服务的精细化水平提供科学依据。     

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。     

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的城市社区暴雨内涝灾害风险评估

以2008年9月20日上海市浦东、南汇等地区发生的暴雨内涝灾害为例,选取受灾最为严重的川沙镇临园社区作为研究区,从致灾因子评估、脆弱性评估和暴露分析3方面建立了城市社区暴雨内涝的综合灾害风险评估模型.结合遥感影像、实地调查以及各种基础资料数据与GIS技术,对社区暴雨内涝灾害进行情景分析和灾害风险评估,以年均暴雨内涝损失表示研究区的暴雨内涝风险,该研究为城市社区灾害风险规划与管理提供决策依据.     

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。     

个体出行情景下上海中心城区地铁可达性研究

地铁是城市内重要的公共交通方式,对缓解交通压力、提高居民出行便捷度起到重要作用。个体通过地铁前往城市内不同地点的能力受个体前往地铁站的能力和地铁站间的通行能力影响。基于此,该文综合考虑个体可达性与地方可达性,提出评价个体到达区域内不同地点能力的指标——个体区域出行可达性,即从某点出发就近进入某类交通网络节点,通过该交通网络到达该网络所有节点的最短时间均值,可结合最短旅行时间及加权平均旅行时间计算得到,以尽可能精细地评价在节点分布足以代表区域的情形下个体到达整个区域的能力,并计算了上海中环以内城区地铁出行的个体区域出行可达性。结果表明:受线网结构和自然地物分布的影响,个体在上海中心城区通过地铁前往不同地点的能力由最中心地区向外波动下降,部分特殊地区和线网稀疏区个体出行能力较差,浦西地区的可达性情况明显好于浦东地区。     

上海城市天际线与高层建筑发展之关系分析

以上海市2000年中心城区航空影像为基础,基于GIS技术分析城市高层建筑与天际线的分布特点及其影响机制。认为城市天际线与高层建筑相互制约,高层建筑的发展与布局必须考虑城市天际线的特色。     

上海市高层建筑的城市热力景观效应研究

以上海市外环线以内为研究区域,运用遥感与地理信息系统技术,建立高层建筑热力景观效应研究的指标体系,分析上海市高层建筑的高度、数量、密度、空间布局形态等对城市亮温的影响,发现高层建筑高度与亮温呈负相关,高度越高,周围的亮温越低;高层建筑集中分布的区域,一般属于亮温的中低温分布区;而高层建筑的数量或密度对热场的影响不大。可见,高层建筑合理布局将有利于减弱城市热场效应。