基于GIS技术的海绵城市内涝灾害数值可视化研究

研究基于GIS技术的海绵城市内涝灾害数值的可视化技术,为城市内涝灾害预防和控制提供可靠分析依据。通过GIS技术采集海绵城市河道、排水口、管网等建模数据后,采用基于GIS技术的海绵城市内涝灾害分析模型对某场暴雨进行实测,通过同频率放大方法,获取不同重现期暴雨的设计降雨过程线,依据过程线以及SWAT模型获取不同重现期的洪峰过程以及积水淹没情况(深度、区域),并通过GIS可视化显示洪峰过程以及积水淹没情况(深度、区域)。可视化模拟结果显示,以安徽六安市为例,采用GIS技术对单个栅格的高程值与建筑物在地面以上的高度相加值进行DEM修正后,六安市内涝积水深度更清晰、准确度;随着重现期的延长,暴雨强度、淹没水位高度、淹没面积、最大积水深度也逐渐增加;从六安市暴雨内涝不同重现期淹没场景中可以看出,随着重现期的延长,淹没区域在六安市3D图中的范围越来越大;5年和25年一遇的洪水淹没区范围很小,但60年一遇的洪水淹没区在六安市北面范围很广,且在西南临界区域分布也较广。     

不同降雨重现期下山洪汇流过程关键因子识别研究——以赣江上游为例

森林植被与山洪过程耦合关系是生态水文学研究的热点问题,而给定降雨条件下不同重现期山洪汇流过程关键影响因子识别研究不足严重制约着山洪灾害的预警预报。该研究选取江西赣江上游易灾地区为研究案例,将洪峰模数、汇流时间和1h立即转移临界雨量这3个参数作为山洪汇流过程表征因子,以生态参数、人类扰动、森林起源及林龄4个因子集共计14个因子作为环境解释变量,采用10 min不同重现期降雨实现暴雨区划,在乡镇尺度上利用Canoco5.0软件中RDA模型并进行关键因子识别。研究结果表明:NDVI在1%、2%、5%、20%和50%不同降雨重现期下对山洪汇流过程影响贡献最大且变化幅度相对稳定,其贡献率在37.8%～44.2%之间,而植被覆盖度指数(VC)在80%时贡献率最大;天然林、中林龄、25~0以上坡耕地及人口密度对山洪汇流过程的影响作用不容忽视;不同重现期下解释变量和响应变量因子的空间分布特征及其相关性变化不大;植被指数与山洪汇流过程耦合作用显著,可作为山洪预警参考指标之一。     

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.     

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。     

城市应急要重视联合调度指挥

2004年7月10日,下午至傍晚．北京市城区下了一场20多年罕见的暴雨。从16时左右,到20时,平均降雨50mm,21时,城区平均降雨量达73mm,造成城区部分地区严重积水,部分道路积水,东城、西城、崇文、宣武四个内城区道路积水严重。     

基于灰色理论的黑龙江省暴雨洪涝特征分析及灾变预测

基于灰色理论和气象灾害普查资料对黑龙江省暴雨洪涝灾害时空分布特征进行了分析并进行了灾变预测。黑龙江省暴雨洪涝灾害主要发生在5-9月,其中7月损失最大;1990年以来暴雨次数虽然有所减少,但暴雨洪涝造成的损失却明显增加;黑龙江省暴雨洪涝灾害可划分为严重洪涝区、重洪涝区、中洪涝区和轻洪涝区,严重洪涝区位于松花江及其支流沿岸的大庆市、伊春市、齐齐哈尔市、佳木斯市和哈尔滨市。根据灰色灾变预测理论预测2013年出现严重暴雨洪涝灾害(全省农作物受灾面积≥500 000 hm2、可比经济损失≥50 000万元)的可能性最大,其次是2016年。     

南京城市住区居民洪涝脆弱性特征及影响因素研究

洪涝灾害频发的背景下,脆弱性理论是分析洪涝灾害发生机理及作用方式的重要工具。南京是全国重点防汛城市,聚焦到住宅小区尺度能够深入分析洪涝脆弱性的相关特征,基于高德积水地图不同等级的积水点为调研对象,从小区、居民和物业三个层面进行深入的实地调研,结果表明,性别、年龄、文化程度、收入、洪涝频率、道路排水情况、洪涝预警情况、获取信息方式、住区地势环境、住区绿化环境、住区维护情况、政府措施情况、物业应急情况对洪涝脆弱性影响显著,从事职业、洪涝情况、暴雨倾灌情况、受淹严重程度、暴雨持续时长、防汛了解程度、日常出行方式、防洪措施、房屋抗洪质量、防洪教育情况和设施维护情况对洪涝脆弱性影响不显著。     

高州市不同历时降雨组合的风险概率研究

基于目前水文频率分析中的不确定性问题,以高州市马贵站1965-2016年的降雨资料为例,利用P-Ⅲ型曲线对高州市年最大1 h降雨量与相应各历时下降雨量进行了频率分析;构建年最大1 h与相应6 h、12 h、24 h降雨量的联合分布模型,并计算三种组合下的两种风险率大小。结论指出:条件概率P2均明显大于条件概率P1;各降雨组合的P1和P2随年最大1 h降雨量的增加而增大,即当H1为117.45 mm取得最大值,其中P1(HH6|HH1)与P2(HH6|HH1)达到最大值48.5%和71.2%。在设计重现期增至10年及以上时,其所对应的风险率均显著降低至20%以下。因此在推求设计暴雨和设计洪水时,利用Copula函数估算不同降雨组合的风险概率,对于准确合理预测遭遇强降雨事件,准确计算设计暴雨值,保证居民财产安全有着重要的意义。     

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%。     

山西临汾市城区暴雨强度公式修订分析研究

本文利用临汾国家基本气象站1981-2013年的雨量资料,采用年最大值法进行雨样取样选取处理,通过对皮尔逊Ⅲ型和耿贝尔型分布函数曲线进行拟合试验,根据绝对误差和适线图结果,优选出误差最小的皮尔逊-Ⅲ型理论分布并推求出其雨强-历时-重现期(i~t~P)关系表。根据i~t~P表,由最小平方法得到暴雨强度公式中参数值,从而得到暴雨强度公式。暴雨强度公式拟合精度检验表明,重现期在2~100年间,绝对误差为0.026 mm/min,重现期在2~20年间绝对误差为0.024mm/min,其结果小于现行规范所规定的0.05 mm/min的绝对误差要求。新旧暴雨强度公式对比表明,除了低重现期短历时外,新暴雨强度公式雨强值比旧暴雨强度公式得到的雨强值大,且随着重现期增大,雨强值增加的幅度也增大。新暴雨强度公式可作为临汾市城区计算雨水排水设计流量、城市排水管网设计和城市规划设计重要依据。     

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。     

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。     

甬江流域河网水利计算模型研究及应用

针对平原感潮河网的水文和水力学特性,结合甬江流域实际,建立了平原河网水利计算混合模型,采用Preissmann四点隐式格式,合理选定权重系数,并运用河网最优节点编码法的3级解法进行求解;利用2000年桑美台风暴雨洪水对模型进行验证计算,结果表明模型是可靠适用的.考虑不同重现期暴雨和潮位的组合情况,采用研究建立的河网水利计算模型对规划防洪工程全面实施后甬江流域河网节点水位进行了合理计算.     

武汉阳逻长江公路大桥设计风速值的研究

利用武汉市气象站1961～1999年的风的基本资料，分析了桥位周边平均风速、最大风速、大风日数、最多风向及频率、各风向平均风速及频率、历年的极值风速及大风危害等风的基本特征；建立了武汉市气象站1961～1995年的逐年最大风速序列(其中1989～1995年的逐年最大风速，通过与未受城市化影响的黄陂气象站的比较而进行了合理的订正)。根据建筑设计规范采用极值I型曲线，并用两种参数估计方案。推算出武汉市气象站不同重现期(100，50，30a)10m高处10min平均年最大风速(基本风速)分别为19．4m／s，18．4m／s和17．8m／s。采用比值法求出，从气象站到大桥江边最大风速的增大系数为1．54，从而得到桥位区不同重现期(100，50，30a)10m高处10min平均年最大风速(设计风速)分别为29．9m／s、28．3m／s和27．4m／s。最后分析了大风在146m高度内的变化特征，并采用指数和对数法将设计风速外推到200m以下每10m高度层，可供设计、施工及将来维护参考。     

气候变化背景下贵州省典型区域设计暴雨再分析及其潜在风险

极端降水背景下的基础设施安全是当前面临的重要问题，喀斯特区域复杂的水汽来源和下垫面条件导致该区域的时空不确定性更高。研究以典型的喀斯特区域贵州省为例，基于最大24 h暴雨量(1951—2019年),在分析其变化趋势和显著性水平的基础上，按照30 a的最低设计资料年限要求，以1980年为初始时段(1951—1980年),逐年分析(1951—1980,1951—1981,1951—1982,……,1951—2019年)各区域典型频率下设计暴雨的动态变化过程和空间差异，并揭示其产生的偏差和潜在风险水平。结果表明：典型重现期水平下设计暴雨变化的显著性水平均明显高于最大24 h暴雨量，其原因是基于PⅢ型曲线推求设计暴雨量时，要求Cs≥2CV的约束条件导致估算结果更大，同时适线时极端值在曲线拟合过程中占有较大的权重；对于同一站点，设计暴雨量与设计频率(或重现期)呈较好的对数关系，并且在相同频率下设计暴雨的极差平均为10%～20%,最大可达45%。因此，设计暴雨的变化趋势比降水敏感，基于不同时段监测资料的设计暴雨量差异较大。相关部门在开展洪水防治相关规划和应急管理时，需要充分考虑上述问题，不能简单地...     

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。     

东北地区重大暴雨过程评估方法研究

利用逐日降水资料,对东北地区1961～2000年的明显暴雨过程特征进行了分析,建立了反映明显暴雨过程程度的3项单项指标及综合评估指数,在此基础上对明显暴雨过程的评估等级进行了划分;利用综合评估指数序列的峰度系数和偏度系数对综合评估指数进行了正态性检验,由于经过变换的综合评估指数符合正态分布,从而给出了其异常气候重现期评估指标.此外,利用明显暴雨过程的评估等级指标以及异常气候重现期评估指标对2001～2002年的明显暴雨过程进行了评估.结果表明,该方法实用可行,可以满足快速、及时评估等气象服务的需求.     

建筑物在减轻城市洪涝灾害中的作用分析

城市洪涝的频发引发了城市管理者和城市规划学者的广泛关注和思考。然而,目前流行的低冲击开发技术(LID)、最佳城市管理措施(BMPs)等工程措施与我国紧张的城市建设用地现状形成了一定的矛盾。占据大面积城市区域的建筑物对洪涝过程产生了重要的影响。因而,在构建好的城市洪涝模拟模型的基础上,设计了6种情景,选取多个积水过程指标来定量化地对比分析了建筑物对于城市洪涝过程的影响。分析结果表明,建筑物的存在以及屋顶排水系统能够有效地延缓积水发生,降低积水最大深度和体积,并缩短积水持续时间。然而建设屋顶排水系统的收益呈倒"U"型分布。最后依据分析结论,从建筑规划角度出发,对减轻城市洪涝灾害提出了对应的措施。     

1998年我国主要气象灾害综述

１９９８ 年, 我国气象灾害频繁, 洪涝、干旱、风雹、台风、低温冷冻及雪灾等不同程度发生, 特别是暴雨洪涝灾害尤为严重, 损失巨大。本文就上述几种主要气象灾害的发生特点和影响进行了分析和评述