基于SCS-CN与GIS耦合模型的闽三角城市群承灾空间淹没风险研究

以闽三角城市群为研究对象,创新水文SCS-CN算法与GIS耦合技术,计算出不同暴雨重现期(5 a,10 a,50 a一遇)下的淹没范围,构建闽三角城市群内涝淹没风险评估体系.通过地理探测器进一步探究淹没风险与社会生态系统空间分布规律,为闽三角城镇群的生态安全保障与可持续发展提供技术支撑.研究表明:闽三角城市群内涝淹没区...     

西安市老城区暴雨内涝模拟及其灾害风险评估

城市内涝灾害严重影响城市可持续发展,其灾害风险不仅受内涝积水影响,更与城市地形、人口分布和建成环境紧密相关。通过SWMM模型与GIS工具对西安市老城区10、20、50、100 a这4个重现期下2 h降雨进行暴雨内涝模拟,同时从危险性、暴露性和脆弱性出发构建内涝灾害风险评价体系,叠加运用传统数据与新兴多源数据计算内涝灾害指数。研究表明：西安市老城区在4个重现期下都出现较为严重的积水,排水管网系统尚不足以抵御10 a一遇的暴雨。积水严重区域主要集中在道路交叉口和城墙下穿区域、大面积城市广场和停车场、地势低洼处三类区域,主要原因是这些区域管线交汇且地势低洼,或存在大面积铺装且缺乏快速排水系统,或场地低洼且管网设计标准较低。西安市老城区内涝中、高风险区域主要集中在积水严重的道路交叉口、城墙下穿区域、城市广场和地势低洼处,主要原因是这些区域本身易积水,再加上周边的城市道路、人流车流、敏感设施相对密集,暴雨内涝影响严重。研究结果有助于深入认知城市内涝灾害风险,也有助于政府和相关人员准确绘制内涝风险地图。     

基于GIS的上海浦东新区暴雨内涝灾害危险性分析

以上海市浦东新区为例,在修正已有的城市高程模型基础上,结合美国水土保持局SCS水文模型、降雨及排水因素,利用GIS栅格空间分析技术模拟了重现期5年、20年、50年、100年、200年、500年6种暴雨内涝灾害情景下的淹没深度和范围,并以街道(镇)为研究单元对上海浦东新区进行了暴雨内涝危险性评价。结果表明:5年一遇,全集中在0～0.2m;20年一遇,全集中在0～0.2m和0.2～0.6m;50年一遇和100年一遇,主要集中于0.2～0.6m,在此区间内淹没面积各占83.7%和70.8%;200年一遇和500年一遇,主要集中在大于0.6m的范围内,在此区间内淹没面积各占60.1%和66.5%。     

基于SWMM模型的城市洪涝过程模拟及风险评估

以SWMM模型作为研究基础,建立了西安市沣西新城区洪涝过程模型,对由暴雨强度公式和芝加哥降雨过程线合成的不同重现期、历时120 min、雨峰系数为0.4的降雨情景开展洪涝过程及其风险评估研究。计算结果表明:该区域设计的排水管网可抵御3年一遇暴雨,但高于此重现期的暴雨会出现不同程度的内涝;溢流最严重的节点在重现期为T=10年暴雨中最大积水深约0.20 m,对城市影响程度不大,但在T=20年暴雨中最大积水深可达0.56 m,可引起严重灾情。根据积水深度模拟结果,可初步判断出在T=20年暴雨过程的特定时段(75~105 min)内,积水会导致以溢流节点为中心10 m范围内的行人和车辆失稳。     

暴雨内涝对城市社区居民出行影响的初步分析——以上海市普陀区金沙居委地区为例

开展城市社区暴雨内涝模拟,初步分析受影响的居民数量.以上海市普陀区金沙居委地区为案例,利用上海市暴雨经验公式计算重现期为50年、100年、500年三种不同情景下的1h降水量,以修正的SCS模型计算径流量.结合上海市排水管网系统的运行状况和实测的研究区相对高程,模拟9种不同情景下暴雨积水的淹没深度,分析不同情景下受影响的房屋分布和对居民出行的影响.随着暴雨强度的增强,排水管网系统功能的失效,积水区域由研究区中部不断扩大.在重现期为500年的情景下,在排水系统完全失效的情况下,最大淹没深度可达0.405 m,道路积水影响出行的人数达到5 970人,占研究区总人口数的87％,已经严重影响到当地居民的日常生活和出行.     

基于GIS的上海浦东暴雨内涝灾害脆弱性研究

随着全球气候变化和城市化进程的加速发展,城市暴雨洪涝灾害的频度和强度不断加强。灾害脆弱性研究是当前灾害研究的热点,基于灾损率的脆弱性分析方法是当前灾害脆弱性研究的重要课题点与前沿。采用G IS和遥感技术,依据20年、50年、100年、200年、500年、1000年一遇的6个重现期情景,对上海浦东新区开展了基于灾损曲线的脆弱性研究。研究中修正了上海地区的径流模型,基于G IS栅格编制了不同重现期的淹没深度图,实地调查了研究区暴雨内涝灾害的灾损率数据,确定了研究区的脆弱性等级划分,并利用G IS编制了基于不同重现期情景的上海浦东脆弱性图。研究中提出的方法对于沿海城市开展暴雨内涝等自然灾害脆弱性研究具有借鉴意义,研究结果可供区域灾害风险评估和防灾减灾规划参考。     

基于土地利用的城市内涝交通风险评价

近年来,我国城市内涝灾害频发,对城市交通造成了巨大的负面影响。以邯郸市为研究对象,使用空间分析软件Arcgis处理其土地利用数据,将处理过的空间属性数据输入城市暴雨管理模型SWMM,模拟城市雨洪过程,计算城市区域淹没水量,并实现其可视化,绘制不同降雨条件下的邯郸市内涝交通风险等级分布图,并进一步对内涝区域的分布特征进行分析。分析结果表明,邯郸市内涝严重区域的面积随降雨强度增大急剧增加,邯郸市现有排水体系的内涝防治系统无法应对当前20年一遇的洪涝灾情,城市路口的内涝交通风险高于当地平均风险水平。基于此,本文提出改变地表覆被情况、增设蓄水池、改善城市排水系统等可行性建议,对内涝风险灾害预警及其防治具有一定的借鉴和参考价值。     

基于MODIS和GIS的洪水识别及淹没区土地利用信息的提取

介绍了MODIS数据晴空和薄云下水体的有效识别算法——CH2/CH1比值方案,并应用于2007年淮河流域大洪水事件,选取泄洪前、泄洪期和退水期3时相的MODIS数据进行水体识别分析,有效确定洪水淹没区。利用GIS技术提取洪水淹没区土地利用信息,进一步统计安徽省沿淮县市淹没区土地利用各类型的面积,从而为区域洪水灾害评估提供参考依据。相关研究成果已在ArcGIS中建成模型,为洪水监测业务服务。     

MIKE 21模型及其在城市内涝模拟中的应用

随着城市化水平的不断提高,下垫面发生巨大变化,城市内涝问题频现,严重制约着城市的健康发展。以北京市朝阳区某规划小区为例,应用DHI开发的MIKE软件,建立了MIKE 21的二维水动力模型,在典型降雨情况下模拟了研究区域内的积水过程。采用城市内涝ArcGIS模型的计算结果对比分析。结果表明:MIKE 21模型的计算结果满足规范要求,较好地模拟了区域积水分布位置、深度、历时等,较ArcGIS模型的精度更高。研究成果为城市内涝灾害的治理提供了技术支撑,对城市小区规划、道路设计、海绵城市建设等方面具有重要的应用价值。     

基于PSR和AHP方法的西安市城市内涝脆弱性评价体系构建与脆弱度评估

本文基于灾害系统理论和"压力-状态-响应"模型(PSR),构建了城市内涝脆弱性指标体系。利用2010、2012、2016、2017年共4期西安市统计年鉴数据提取了西安市城市内涝脆弱性指标,使用AHP(层次分析法)计算指标权重,提出城市内涝脆弱度指数,并综合分析评价了西安市城市内涝的脆弱程度。研究结果表明:自然和社会状态对城市内涝的脆弱性起决定性作用,外在压力和后期响应作用次之。其中,水面面积、排水管网密度、坡度、暴雨强度是对城市内涝脆弱度影响最大的因子,均大于10%;建成区面积、暴雨次数、人口、从业人数、投入资金、绿化率、GDP、防洪堤长度对城市内涝脆弱度的影响一般,影响力在2%-9%之间;年降雨量、年降雨天数、道路长度对城市内涝脆弱度影响较小,均小于2%。西安市4期的城市内涝脆弱度指数均为较低水平,说明西安市的城市内涝脆弱度指标平稳,灾害风险小,比较适宜人居。西安市城市内涝脆弱性评价,对区域城市管理、灾害预警、推进海绵城市建设等具有重要意义。     

基于DRIVE-Urban模型的长沙市区暴雨内涝灾害研究

以城市内涝模型DRIVE-Urban为基础,对长沙市区内的两次典型内涝事件进了街道尺度(10 m分辨率)和6个不同重现期(5年、10年、20年、30年、50年和100年)下的模拟,并根据模拟结果确定了内涝风险等级和风险区划。结果显示DRIVE-Urban模型能够很好地反映市区内街道积水的淹没情况,两次内涝点命中率(POD)分别达到了64%和67%,且随着重现期增大,积水面积也逐渐增大,积水面积最高占比甚至达到了市区总面积的8.2%,约96.51 km²。内涝的风险等级分为低风险、中风险、较高风险和高风险。高风险和较高风险区域主要集中在岳麓区东部、天心区北部、芙蓉区、开福区南部、雨花区北部以及高新区南部,而高新区北部、岳麓区西部和雨花区南部风险等级较低。     

基于GIS技术的城市暴雨积涝数值模拟与可视化——以哈尔滨市道里区为例

以哈尔滨市道里区为例,通过对城市暴雨积涝条件分析建立了城市暴雨积涝三层空间的概化模型;利用GIS技术作为可视化平台,以水动力学方法采用一维非恒定流对管道内水流进行模拟,以二维非恒定流对地面水流进行模拟,同时耦合一、二维非恒定流模型并结合无结构不规则网格,建立了城市暴雨积涝数值模拟模型,实现了对城市暴雨积涝的水深和积水范围模拟及可视化。     

VR-GIS技术在小城镇洪水淹没模拟分析中的应用

近年来利用计算机和信息技术研究洪水灾害是个研究热点,但小城镇在防洪减灾方面缺少应有的关注和重视。本文对VR(虚拟现实技术)-GIS技术在小城镇洪水淹没模拟分析中的应用进行了研究,解决了系统实现过程中的一系列关键技术:小城镇空间数据库的建库技术及三维可视化、洪水淹没范围的确定,以及洪水淹没实时动态演示等问题。该技术已在国家十五科技攻关项目所开发的《小城镇基础设施防灾减灾决策支持系统》中得以实现。实践证明:小城镇空间数据库的建库技术速度快、成本低,适合中国小城镇的信息化现状。利用淹没范围的近似计算模型,可以有效迅速准确地计算出洪水淹没范围,有利于防洪减灾的迅速决策,且偏于安全。小城镇洪水灾害的三维可视化模拟,可以实时动态地演示小城镇遭受洪灾实况的全过程。     

低影响开发措施(LID)对天津市暴雨径流影响模拟研究

在城市化的大背景下,针对天津市暴雨洪水的特性,通过建立天津市中心城区及环城四区的SWMM模型并对其进行了率定验证,计算了不同重现期设计暴雨下的降雨径流,对比了城市实际排水管网能力。结果表明,城市现状排水管网排水能力不足,大部分地区遭遇强降雨时形成的径流过程超出了控制泵站的排水能力。针对这一情况,设计利用低影响开发措施(LID)中的生物滞留区与透水铺装措施来控制洪峰及径流总量。结果表明,LID控制措施能有效削减洪峰及径流总量达40%,但随着所遭遇设计暴雨重现期的增大,削减效果有所下降。     

城市内涝应急预案管理研究与应用

变化环境下城市暴雨频发、广发,内涝灾害损失严重,"去城市看海"成为居民口头禅,该问题受到广泛关注,是当前研究热点。针对当前城市内涝应急事件管理中存在的信息不畅和联动不足等问题,以陕西省西安市为研究区域,开展城市内涝应急预案管理研究。基于综合集成思想,采用模块化和流程图方法实现城市内涝应急预案的数字化、流程化、知识化与可视化,以城市内涝应急应对流程为主线,基于综合集成平台绘制组件化应急预案,基于平台进行城市内涝应急研讨和应对情景模拟。通过将城市内涝应急预案转变为可实际操作的应急应对方案,指导城市防洪减灾与应急管理工作。应用实例表明:基于模块化和流程图的应急预案可为城市内涝提供高效的应急管理决策支持,具有可视可信、可重用、人机交互等优点。研究结果可为变化环境下城市内涝应急应对和防洪减灾提供技术支撑,提升城市防洪减灾能力,降低内涝灾害损失,具有较好应用推广价值。     

基于情景模拟的上海中心城区居民住宅的暴雨内涝风险评价

内涝是影响上海的主要灾害之一,上海城区居民住宅特别是旧式住宅容易因之受损乃至倒塌。基于情景模拟和指标体系方法,开展了上海中心城区住宅的风险评估。利用上海水务信息中心开发的内涝仿真模型,设置暴雨情景并对该情景下的内涝进行模拟,得到了区域水深分布状况,利用G IS技术求得每座住宅的水深,体现其在内涝中的暴露程度,并构造暴露性评价模型,综合反映区域总体暴露状况。根据旧式住宅较易受到影响的事实,构造脆弱性指数,最终衡量区域住宅面临灾害的整体风险状况,实现区域间居民住宅内涝风险的对比分析。设置了五十年一遇的暴雨内涝情景,针对中心城区各街道开展了实证研究,最终评价结果显示出的危险性、暴露性、脆弱性和风险分布规律,与实际情况基本符合。该方法可以为市政部门提供必要的信息,提高内涝灾害的管理水平。     

利用空间分析建立简化的城市内涝模型

在已有内涝模型的基础上,依据城市的特征对经典模型进行了部分简化,并结合CIS的空间分析功能提出了一个新的城市内涝模型.该模型首先构建城市的地形模型、降雨模型、排水模型和地面特征模型等4个基础分析模型,并利用GIS空间分析划分计算粗单元,然后结合数学算法计算出每个粗单元内的积水深度,最后对粗单元进行平滑合并后最终生成城市内涝积水深度分布图.此外,为了验证模型的实用性,还将该模型运用于具体的分析实例中,实例输出结果充分展示了该模型在城市内涝预测和模拟中的实际效用.     

渍水城市的危害

纵观2001年,对于我国大部分城市来说,发生渍水的机率要比发生洪水的机率大得多。发生洪水的地域比较狭窄,大体上是广西、广东和四川省部分地区。渍水出现的城市,由南到北,由东到西,地域十分广泛。洪水是外来水的侵扰,俗称“客水”;渍水是暴雨引起当地的积水,只要暴雨下到一定的程度,城市就无法排泄,形成内涝。渍水在受灾程度上要轻于洪水,实际上是衡量城市防洪标准最好的尺子。     

典型降雨情景下北京市十渡镇山洪灾害风险评估

基于北京市十渡镇"7.21"特大暴雨山洪事件淹没特征展开模拟,获得了适用于研究区的水文水动力模型参数,进而模拟了研究区20 a、50 a、100 a一遇降雨情景下的山洪危险性特征,并根据灾损模型计算了相应情景下的山洪灾害经济损失。结果显示50 a一遇降雨情景下的淹没范围比20 a一遇增加了2.2 km~2,并且由于受河道排水能力影响,100 a一遇与50 a一遇淹没范围相似,主要增加的淹没深度区间为0.5～1.5 m。经济损失主要位于河道两侧,20 a、50 a、100 a一遇情景下经济损失分别为14.69亿元、18.16亿元以及20.40亿元。淹没特征模拟值与历史实际值具有较强相关性。情景风险评估结果可为类似十渡镇的山地旅游小镇防洪减灾提供参考依据。     

大别山区诸佛庵镇深水河山洪灾害分析

综合下垫面条件、气象与水文信息，对皖西大别山区的诸佛庵镇“05．9”小流域暴雨，进行暴雨重现期和洪水过程分析计算。结合灾害特征，探讨其成因。在小流域风险洪水预估的基础上，从防灾减灾的角度提出对策性建议。