城市内涝特征、成因及应对研究综述

近年来,频发的城市内涝灾害,造成了严重经济损失和人员伤亡,成为社会各界普遍关注的热点问题。在梳理近年文献资料的基础上,识别出城市内涝灾害具有广泛性与高频易发性、随机性与短历时性、传导性与强破坏性、可防御性与利害性等特征;并从降水变化、城市扩张、排水系统、防涝管理四个方面进行城市内涝成因分析;最后基于雨水管理、组织管理、工程管理、应急管理四个方面总结了城市内涝的治理策略。认为当前中国城市的内涝防控工作,工程措施、非工程措施相结合的防涝理念深入人心,但在实施层面需要应对体制、法规、技术等各方面的问题和挑战。未来的城市内涝治理工作应以具体问题为导向,不仅要重视理论体系的发展和完善,还应更多的将理论知识转换为实际应用。     

天津市中心城区内涝减缓策略研究

天津市中心城区内涝灾害频发,为减缓城市内涝灾害威胁,提出利用工程和非工程相结合的方法减缓城市内涝。在工程措施改造时,首先,加快海绵城市和城市双修建设,从大中小3个尺度对城市开敞空间改造,建设城市蓄水及渗水空间,从源头控制排水量,减缓城市径流;建设完善的排水管网、划定合理排水分区、提高城市排水标准、设置单向排水出口,建设水闸及排水泵站,实现强降雨时期快速排水。在非工程措施方面,利用大数据和互联网技术建设城市内涝预测平台和内涝服务平台,增加对城市积水点的预测水平,同时提高公众参与水平,实现强降雨时期全民参与城市内涝信息发布中,管理部门快速对内涝积水点快速进行控制,最后依托智慧城市建设,加强城市综合防灾平台建设和城市应急防灾平台建设,通过对各项排水设施和部门的智慧化控制,加强各部门之间的数据共享,及时进行应急策略的制定,减缓城市内涝发生。     

城市地表径流内涝关系与排洪道优化设计研究——以兰州市为例

为探究暴雨后地表径流与城市内涝关系,以兰州市为例,利用ArcGIS软件对其数字高程模型进行水文分析,获得了兰州市地表径流空间分布。根据地表径流空间分布规律,从城市全局视角分析了兰州市城市内涝问题,并对兰州市现有排洪道进行了优化。结果表明：易涝路段与径流路径具有高度相关性,地表径流流经大部分内涝路段,导致内涝发生,且径流路径的密集程度与内涝的严重程度相关,其中城关区最为严重,七里河区与西固区次之,安宁区相对轻微,符合兰州市现实情况,说明了该模型方法的正确性;内涝点集中分布在建筑用地、裸地(水泥地面等)区域,表明城市下垫面的高不透水率是造成道路积水的原因之一;优化后的排洪道使易涝区域的雨水就近排入洪道,减少了薄弱地区洪水冲入城市街道的可能性,减轻了地下排水设施的排水压力,在一定程度上能够解决城市内涝问题;将山地原始沟渠巩固、加宽、延长为新建排洪道,减少了发生山洪的风险。因该研究区域黄河穿城而过,地表径流最终通过排洪道汇入黄河,故该方法可为我国后续整个黄河流域、长江流域“一河一盘棋”的整体防洪研究提供参考。     

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.     

基于机器学习方法的上海市暴雨内涝灾情预测模型研究

本文基于区域灾害系统理论,综合考虑致灾因子、暴露度和脆弱性,提出了一套暴雨内涝灾情预测指标体系;在此基础上利用上海市应急联动中心110接报暴雨内涝灾情数据,构建了暴雨内涝灾情预测BP模型(Back Propagation Model)和XGBoost模型(Extreme Gradient Boosting Model),并对比分析了预测模型效果,实现对上海市暴雨过程内涝灾情数量预测;最后对内涝灾情影响等级进行阈值划分,以期为暴雨内涝影响预报与风险预警业务、服务及灾害管理提供技术支撑。结果表明:1)综合考虑致灾因子、暴露度、脆弱性指标且不经主成分分析降维的指标组合作为暴雨内涝灾情预测指标体系时,BP模型和XGBoost模型的预测精度最优;2)全量样本XGBoost模型总体表现最优,暴雨内涝灾情的右偏分布和内涝灾情的异常高值均对XGBoost模型预测误差有不同程度的贡献;3)综合评价法在历史灾情百分位法和模拟灾情百分位法基础上,结合多年业务实践经验和用户对于110灾情的处置承受力对暴雨内涝灾情进行阈值划分,在实际应用中具有一定参考意义。     

城市内涝灾害防治困境的突破--基于数据治理模式的研究

城市内涝灾害已成为威胁人们生命财产安全、滞缓社会经济发展的城市“顽疾”,内涝灾害防治能力的提升迫在眉睫。首先从排水管网建设、城市蔓延、“信息孤岛”三个维度分析了城市内涝灾害防治所面临的困境,而后引入数据治理理念;在建立数据治理模型并对其原则框架、范围框架及实施和评估框架作出解读的基础之上,提出管网建设智能化、数据共享高效化、治理主体协同化及体制机制规范化的内涝灾害应对之策。通过充分挖掘、发挥数据资源的巨大价值,更加高效、快速地为政府部门提供基于数据的内涝防治科学决策,进而推动政府内涝灾害治理能力的提升。     

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。     

城市内涝风险识别、预警与韧性评估研究进展

城市内涝风险识别、预警及韧性评估是补齐城市安全风险短板的关键。在简单回顾国内外研究进展的基础上,对其研究思路和技术方法进行了概况性评述和深入分析,发现由暴雨预报转向风险预警的研究程度还需要深入,韧性评估技术没有一个科学的衡量标准,仍存在争议,难以精准服务城市内涝防御和城市安全应急管理。在未来发展趋势上,要进一步加强基于暴雨-内涝-灾损过程的风险感知、“数据+模型”双驱动下的城市内涝风险预警、考虑内涝灾害保险的韧性评估等技术攻关,为城市安全、城市韧性建设提供科学理论和实用技术的有力支撑。     

基于贝叶斯网络的城市内涝风险格局优化——以安徽滁州市中心城区为例

城市汛期中内涝灾害发生已经成为常态,基于系统的内涝风险评估结果,进行科学的空间格局优化设计,有利于城市规划与管理决策。以典型的内涝易发区滁州市中心城区为例,通过筛选内涝风险驱动因子,引入贝叶斯网络模型,依据条件概率图表和熵差法分析结果,确定关键变量条件状态子集,通过设置空间格局优化情景得到内涝风险一级优化区、二级优化区和不宜优化区。结果表明:研究区内涝风险的空间分布特征为中部核心区高于周围边缘区域,沿清流河往外逐步降低;{Veg=1; Riv=1}为关键变量最优状态子集,{Veg=1; Riv=3}为关键变量次优状态子集,{Veg=3; Riv=3}为关键变量不优状态子集;一级、二级优化区面积分别为5.14 km2、4.79 km2,并提出需合理布局绿地系统和建设防涝工程的改善措施。     

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。     

中国南部沿海地区雨涝灾害时空特征及趋势预测

根据插补完整的近５００年旱涝等级序列和近４０年实测降水资料，分别制定了历史时期和观测时期雨涝分级标准。建立了五省一市１８个站的雨涝序列。在此基础上，探讨了中国南部沿海地区雨涝分布时空特征，并对典型雨涝年的成因及灾情进行了分析和评估，最后作出９０年代雨涝趋势预测，为沿海的减灾、防灾提供科学依据     

太湖上游的水文特征及灾害分析

分析了1957～1988年太湖上游主要入湖河道的水位和流量变化规律及其与降水量的关系.基于年径流量,对太湖上游河流每年的丰枯等级进行了评价,讨论了太湖流域的洪涝灾害特征,提出了可根据本文所分析结果进行太湖洪涝灾害预测的结论.     

天津市城区暴雨沥涝仿真模拟系统的研究

天津市位于黄河水系尾闾，是我国北方重要的工业和港口城市。该市历史上一直遭受洪涝灾害的威胁，加之近几年市区范围不断扩大，不透水面积增加，排水能力远远不能适应城市的发展要求，城市沥涝问题日趋严重。为了掌握天津市暴雨沥涝的规律，减轻洪涝灾害对该市的影响，作者利用二维不恒定流水动力学模型和计算机信息管理及图形技术，采用Power Station Fortran 4.0和Visual Basic5.0编程语言，在Widows98环境下开发了天津市暴雨沥涝仿真模拟系统。该系统首次实现了从城市暴雨预报、监测到城市暴雨沥涝仿真模拟的研究， 不仅能够处理实时的不均匀的降雨信息，还能处理数值预报模型的预报降雨信息。系统的信息前后处理模块用图形方式管理仿真模型的各类信息，方便用户显示、查询和修改，使系统更加完整、实用。     

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...     

古代经验对城市防涝的启示

研究现代城市暴雨后内涝灾害的原因,对照古城水系的经验,认为古代以河渠为城市排水干渠,密度大,行洪断面大,调蓄系统容量巨大,管理良好,是防止暴雨后城市内涝的重要经验,可供借鉴.     

40年来本溪地区的旱涝变化特征及其评估方法

利用本溪地区40年（1961-2000年）来的气象和水文资料，对大气和农业两方面的干旱，采用降水Z指数变化方法和彭曼综合法，分析了该地区的旱涝变化规律，探讨了相关的旱涝评估方法和标准。     

广西涝灾研究

本文将广西易涝区分为沿江低地型,河口区低地型及喀斯特谷洼地型三大类。同时深入分析了各类易涝区涝灾成因及特点,并对各易涝区提出了针对性的防涝减灾措施。