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。     

无资料中小流域山洪灾害分析与评价

针对无资料中小流域的沿河村落开展山洪灾害分析评价对该区域的防灾减灾具有重要意义。文中首先根据当地暴雨资料分别推求了100年一遇、20年一遇及5年一遇的设计洪水,再结合实测的控制断面及河道比降,利用能量方程逐断面计算了不同频率的设计洪水位,然后通过对比沿河居民宅基高程与设计洪水位的相对大小确定了沿河村落的防洪能力,并依此划分了危险性等级,最后根据成灾流量反推法计算了不同土壤含水量下的临界雨量值。结果表明,(1)本次分析评价的所有沿河村落中,防洪能力低于5年一遇的极高危险区3个,介于5年一遇至20年一遇的高危险区5个,介于20年一遇至100年一遇的危险区9个,其主要分布于集水面积较大、洪水位较高的主流沿岸地区。(2)土壤含水量对临界雨量的计算结果具有重要影响,即土壤含水量越大,临界雨量值越小,反之则临界雨量越大。(3)支沟地区河道比降大,流速快,洪峰较为尖瘦,计算的立即转移雨量与准备转移雨量差值较大;主流地区比降小,洪峰较为低胖,计算的临界雨量差值较小,故临界雨量值还与防灾对象所处的流域位置有关。(4)当降雨量达到某一成灾村落的立即转移雨量时,则该村落将发生山洪灾害;当达到准备转移雨量时,则可知距洪水淹没村庄时还需多长时间,以便为沿河居民的防洪撤离提供依据。     

降雨条件下拟建川藏铁路典型段潜在滑坡三维稳定性动态识别研究∗

拟建川藏铁路是国家中长期规划网中的重要一线,具有重大的国防和经济意义。铁路横穿青藏高原东缘地形急变带,沿线发育崩塌、滑坡等众多山地灾害。以川藏铁路比选线邦达机场至然乌段作为主要研究区段,在对该段已有滑坡灾害进行野外调查和遥感解译的基础上,将降雨入渗斜坡稳定性分析模型(TRIGRS)中的降雨入渗模块和三维斜坡稳定性分析模型(Scoops3D)有机结合起来,对川藏铁路典型段的潜在滑坡进行系统的三维搜索及识别,分析天然状态下潜在滑坡的分布范围和50年一遇极端降雨情景下研究区段斜坡稳定性的动态变化。研究结果表明:(1)在天然状态下,高风险潜在滑坡主要集中分布于拟建怒江大桥附近,低风险潜在滑坡主要分布于冷曲河两岸陡峻斜坡和拟建怒江大桥附近;(2)在50年一遇极端降雨情景下,潜在滑坡区的分布范围较天然状态下均显著增大,高风险和低风险潜在滑坡在拟建怒江大桥附近和沿冷曲河两岸陡峻斜坡均有密集分布;(3)极端降雨情景下模型计算的潜在滑坡分布结果与历史滑坡灾害的分布特征基本是一致的。     

基于FloodArea模型的云南山洪淹没模拟研究

致灾临界雨量法被普遍用于山洪预警,结合Flood Area模型动态模拟山洪灾害淹没是获取临界雨量的新方法。对2012年云南宣威"7.12"山洪灾害进行实地调查,获取山洪沟基本参数及隐患点淹没高度,利用周边气象站逐时降雨量进行淹没模拟。结果表明:当临界雨量分别为42 mm、85 mm、136 mm和180 mm时,达到各山洪灾害等级淹没高度,即得出各等级致灾临界雨量。对比实测值和模拟值后得出,此模型具有一定的参考价值,但需更精确的地理信息数据支撑。     

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.     

气候工程对中国极端降雨强度的影响(2010-2099)

针对气候工程方法中争论最多的太阳辐射管理(Solar Radiation Management),基于BNU-ESM模式的气候工程(G4实验)和非气候工程(RCP4.5)两种情景,以2010-2099年日值降雨量数据的95%和99%分位数值作为强降雨和极端降雨事件的阈值。对超阈值取样(POT)的数据采用韦伯分布(Weibull)进行拟合,诊断10、20、50和100年一遇的强降雨和极端强降雨。结果表明:在两种情景下,强降雨和极端强降雨的强度随年遇型的增加而增强,并表现出东南高-西北低空间分异特征。气候工程整体上有助于中国地区强降雨和极端强降雨的增多,同时具有空间异质性,即表现出抑制部分地区的强降雨和极端强降雨的发生。     

基于HEC-HMS的郴江流域山洪预报研究

山洪灾害常造成严重的经济损失和人员伤亡,基于地理信息系统和遥感技术的水文模型集成系统,为无资料地区的山洪预报提供了新的思路。在对2006-2013年降雨特征进行统计的基础上,以自然分水线划分子流域,利用遥感影像和GIS技术提取流域信息,采用HEC-HMS半分布式水文模型进行郴江流域山洪预报。结果表明:对模型验证期的10场洪水,洪峰流量和洪量相对误差均在20%以内,峰现时差在2 h以内的占比为80%,Nash效率系数在0.7以上的占比为80%,模型模拟效果较好;相较于多峰洪水,单峰洪水的模拟效果更好。不同雨型的模拟分析结果表明,D型降水洪峰和洪量的模拟效果较好,而E型降水模拟流量过程与实测拟合较好。     

沿河村落山洪灾害危险区等级的定量划分研究

山洪灾害危险区等级的定量划分是沿河村落山洪灾害分析与评估的重要内容,并能为山洪灾害的预警与防治提供科学依据。本文针对甘泉县洛河沿岸村落,根据不同设计频率下的暴雨特征值进行产汇流计算,给出了20%、5%、1%等3个频率下的设计洪水;利用HEC-RAS计算了不同设计洪峰流量下的水面线,通过对比分析沿河村落的居民宅基高程与3种频率洪峰水位,评价了其防洪能力,进而将危险区等级划分为极高危险区(5年一遇)、高危险区(5~20年一遇)、危险区(20~100年一遇)和不危险区(100年一遇)。结果显示,分析评价的56个沿河村落中,极高危险区、高危险区和危险区分别约占3.6%、16.1%和10.7%,且大多分布于干支流交汇口处,而防洪能力较高的不危险区主要位于支流的上游地区。山洪灾害的防治应着重治理干支流交汇口处的区域;根据防洪能力定量划分山洪灾害的危险等级,能够为沿河村落山洪灾害的风险评估及防治提供依据。     

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...     

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。     

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。     

基于历史灾害情景再现的小流域山洪风险研究

山洪灾害威胁着山丘区人民的生命财产安全。随着我国城镇化进程的加快,山区土地类型和环境状况都在发生变化,也影响了山洪灾害风险。以粤西马贵河流域为例,基于HEC-HMS水文模型与Flo-2d水动力模型耦合的数值模拟结果进行了危险性评估,以土地利用类型等级划分表示承灾体易损性,完成了历史灾害再现下流域内三个不同区块2009年和2019年下垫面情景的山洪灾害风险评估,探究不同垫面情景风险差异及其原因。结果表明:流域不同流段,灾害风险水平有明显差异;在经历特大山洪灾害十年后,马贵河流域总体风险水平仍然有增加趋势;城镇化进程中建设用地向山洪危险区扩张,是风险增加的主要原因。     

2004.7.20云南盈江滑坡泥石流山洪灾害成因及减灾对策

云南省德宏州盈江县位于横断山区西南部.2004年7月18日～19日,该县北部的的支那、盏西、芒璋等地遭受特大暴雨袭击,引起7.20滑坡泥石流山洪灾害,造成59人死亡失踪和15 857万元财产损失.60年一遇、19小时186.2mm的特大暴雨,是该次滑坡泥石流山洪灾害形成的根本原因.针对灾害的特征、现状和发展趋势,提出了拟采取的减灾措施.     

公路水毁经济损失估算方法研究——以重庆市永川区公路水毁为例

受降雨时空分布不均和极端降雨频发等因素影响,公路水毁具有分散性、随机性和灾情差异性,对交通部门产生的经济损失也存在较大变化,如何快速有效估算公路水毁损失具有现实意义。根据研究区公路水毁特征概化出四种主要受灾类型,包括路堑边坡垮塌-积水淹没型、路堤穿堤构筑物淤塞-漫流型、弯道附属设施冲失型和行道植株断道型,直接经济损失主要由四种水毁类型对公路结构的损伤和破坏形成;考虑时间价值效应,将间接经济损失简化为增加的营运成本和旅客时间耗费损失;通过整合直接和间接经济损失,构建了公路水毁损失估算模型。以重庆市永川区S417永铜路水毁灾害为例,应用估算模型得出了经济损失,验证了估算方法具有一定的合理性,结果表明:(1)路堑边坡垮塌-积水淹没型和路堤穿堤构筑物淤塞-漫流型是形成研究区公路直接经济损失的主要部分,在快速估算经济损失时,可基于以上两种受灾类型统计结果,乘以扩大系数,得出直接经济损失;(2)间接经济损失属于隐性损失,但是体量远大于直接经济损失,对国民经济造成的影响不容忽视;(3)建立的估算新方法,可快速评估经济损失,保证灾情发布的时效性;(4)可进一步研究基于风险分析的主动经济投入预控措施,联合保险公司、公路养护部门等研讨公路水毁保险机制与养护维修方案,建立公路水毁重大灾情应急抢险工作机制,响应国家应急管理部工作部署,形成双赢、多赢新局面。研究成果可供公路养护维修、应急抢通工程科学编制预算参考。     

西安市户县教场沟泥石流发育特征及危险性分析

我国山区泥石流灾害频发,其中秦巴山区就是我国泥石流灾害的多发区之一。前后两次对秦岭北麓户县涝峪镇教场沟进行了详细的野外考察。在考察过程中,对沟道内泥石流物源的总储量及空间分布,沟道的横、纵断面参数进行了详细的调查和测量;在此数据基础上,以小流域降雨-径流计算模型对不同降雨条件下,泥石流峰值流量及单次泥石流过程总量进行了计算分析。计算结果表明,该流域在遭遇50 a及以上年数一遇的强降雨时,将形成规模可观的泥石流灾害;结合沟口的实际地形资料,通过经验模型对不同降雨条件下的泥石流堆积范围进行了分析及预测,旨在为秦巴山区泥石流防灾减灾工作提供科学参考。     

洞庭湖北部地区水稻旱灾风险评估

全球气候变化的背景下,旱灾可能对未来农业生产及粮食安全造成日益严重的影响,开展种植业旱灾风险评估有着重要的意义。以中国洞庭湖北部地区作为研究区,依据历史旱灾记录选取水稻生育期内逐月降水量、气温、太阳辐射以及地表径流等气象水文要素,构建了上述要素与水稻因旱灾减产之间的脆弱性模型,识别了研究区水稻旱灾的致灾因子代理变量,在此基础上通过蒙特卡罗仿真对洞庭湖北部地区的水稻旱灾风险进行了评估。结果表明:(1)对水稻旱灾减产显著贡献的致灾因子代理变量为7月总降水量和8月总降水量,这两个月的各月降水量每减少1.0 mm将使研究区水稻因旱灾的减产量相应上升2.86%和3.34%;(2)5 a一遇、10 a一遇、20 a一遇以及50 a一遇的水稻旱灾损失率分别达到2.3%,11.2%,22.7%和50.3%。     

世界暴雨之最

1998年 7月 9日晚至 10日晨 ,陕西商洛地区遭遇了一次特大暴雨。该次暴雨有两个降雨中心 ,一个位于丹凤县双槽乡 ,另一个在商南县清油河乡。由于这次暴雨来势凶猛 ,雨量特大 ,致使山洪狂泻 ,泥石俱下 ,河水暴涨 ,灾情惨重。据事后调查 ,这次暴雨共造成 6 3人丧生 ,32人失踪 ,直接经济损失逾 3.6 4亿元人民币。对这次特大暴雨及其所造成的灾害 ,受中华人民共和国水利部水文局委托 ,长江水利委员会水文局 (暴雨发生区为长江二级支流丹江流域 )曾邀请国内 14个科研单位和大专院校的知名专家教授 ,组成审查委员会 ,亲赴暴雨发生地区进行考察论证…     

洪涝灾害情景下企业停产及恢复时间研究——基于余姚市“菲特”台风受损企业调查数据

损失评估是构建风险曲线、评估风险、计算保险指数的核心内容。当前自然灾害的经济损失评估多以宏观的投入产出表数据作为基础,采用I-O或CGE模型估算区域的经济损失。企业作为自然灾害的直接承灾体,其损失程度评估及恢复过程研究并未受到广泛关注。究其原因:一方面,宏观的投入产出数据容易获得,方法论较为成熟,经济损失评估过程相对规范化。另一方面,我国的中小企业供应链较短,受灾后企业自身及上下游关联企业造成的影响并未受到重视。近些年,随着供应链、物流产业的迅速发展,一地区的企业受灾,造成的"牵一发动全身"的影响已不可忽略。基于此,该文以台风造成的洪涝灾害为背景,利用实地调研的微观企业损失数据作为基础,采用生存分析模型,构建恢复曲线,提取造成企业恢复速度降低的因素,估算企业停产时间。研究结果显示:相比于降雨强度(传统危险性因素),企业规模、企业性质等自身因素,淹没水深是导致企业停产及较难恢复的关键因素。进一步,当淹没水深超过0.5 m,企业停产时间较淹没不足0.5 m的企业相比,延长7 d;当淹没水深超过1 m,企业停产时间延长至14 d。同时,对制造业而言,除淹没水深外,设备损毁、库存损毁等因素也是导致恢复期延长的重要因素。结合不同影响因素,本文定量估算出传统制造业企业的9种淹没情景与商业企业的3种淹没情景下,企业的平均停产及恢复时间。研究结果一方面可以预估洪涝灾害情景下,不同地区企业的损失及恢复率;另一方面可以为灾后企业应急管理提供有效的政策建议。