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。     

极端暴雨下不可移动文物脆弱性分析∗——以河南“7·20”暴雨为例

暴雨灾害往往会对不可移动文物造成极大破坏,对灾后文物的损毁情况进行分析研究,可为不可移动文物的预防性保护工作提供重要参考。通过对2021 年河南“7.20”暴雨中188 处不可移动文物灾后调查资料的整理统计,分析了受灾文物损毁情况的差异性特征,归纳不可移动文物在暴雨灾害中的损毁形式表现为暴雨冲刷、积水浸泡造成的缓慢侵蚀破坏和洪水冲击、泥石流破坏造成的急剧动力破坏形式。另外,选取过程降雨量来表征暴雨灾害的危险性强度,构建了基于Lognormal 概率分布函数的受灾文物损失状态脆弱性曲线模型,分别从结构材料、建筑规模、保存状态三方面综合分析不可移动文物的脆弱性特征。研究结果表明,砖土结构文物相比于砖木、砖石结构文物的脆弱性更强,当降雨量超过100 mm 时有较高概率发生严重破坏,砖木、砖石结构文物在降雨量超过340 mm时有较高概率发生严重破坏;建筑面积在100 m2以下文物的脆弱性最高,极端暴雨灾害更容易对其造成严重破坏;相同降雨量下保存状态越差,文物脆弱性越强,其中保存状态较差的文物在极低降雨量（≤25 mm）有较高概率发生严重破坏。     

山西省不可移动文物洪涝灾害风险研究

不可移动文物作为文化遗产中占地面积大且相对较难保护的重要组成部分,在面临洪涝灾害风险时所受损害的风险相对较大。针对不可移动文物洪涝灾害风险防范需求,以山西省三类全国重点文物保护单位（古遗址、古建筑、石窟寺及石刻）共422个为例,基于自然灾害风险评估理论,从致灾因子、孕灾环境及文物本体3个方面构建洪涝灾害对不可移动文物风险评估方法,以山西省域尺度下洪涝灾害对不可移动文物风险进行评估研究。结果表明：山西省整体呈现南高北低的趋势,在空间分布上南部地区的洪涝风险相对较高;时间分布上而也存在显著差异,洪涝风险在7月份达到峰值,汛期相对其他时期较高,主要集中于夏季（7～9月）。洪涝灾害风险时空分布差异结果可为不可移动文物防灾减灾规划与监测防范措施提供科学参考。     

城市暴雨灾害风险评估及防御对策研究——以江苏省南京市为例

以江苏省南京市为例,从气象灾害发生维度评估城市暴雨气象灾害风险性。从致灾因子、孕灾环境和承灾体三方面构建南京暴雨灾害风险评价体系,采用2003-2012年统计数据对南京暴雨灾害风险评价指标进行等级划分,构建隶属函数判定评价因素与评价等级的隶属程度,建立二级模糊综合评价模型评估南京暴雨灾害风险,并选取2012年南京暴雨实例进行数据演算,验证该评价模型的有效性,最后提出南京暴雨灾害的防御对策。     

区域自然灾害风险综合区划——以广东台风灾害人口与经济风险区划为例

针对广东台风灾害人口与经济风险,基于区域灾害系统、地域分异和自然灾害区划相关理论,从“多尺度-多要素-多情景”的角度系统性开展了区域台风灾害风险区划,构建了基于自下而上思想的G-BU-BZ定量综合区划工具,结合先验知识和广东台风风险分析结果,使用5个重现期情景(5年、10年、20年、50年、100年一遇)的分区图,以5个重现期情景下的分区方案图谱形式形成系统的综合区划方案：一级区表达宏观上台风灾害风险形成的环境分异,所有重现期情景均划分为6个区域,包括沿海平原区、粤西平原区、粤西-中部平原丘陵区、粤北-粤东山地丘陵区、粤东平原区、珠三角平原区;二级区表达台风综合致灾因子强度分异,5个重现期情景下分别划分出13、16、18、14、12个二级分区;三级分区表达综合风险分异,5个重现期情景下分别划分出55、67、68、64、51个三级分区。     

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。     

城市暴雨灾害的影响程度及对策研究——以长沙市为例

通过对近年暴雨资料、城市建成区平均高程数据和城市排水管网资料的考察,以及对城市暴雨灾害危险性、脆弱性、暴露性的分析,制定了适用于长沙市的暴雨灾害风险评估方法。利用该方法对长沙市现有建成区798个地块的暴雨灾害风险进行了评估,将其分为高风险区、中风险区、低风险区3个类别。在此基础上,总结了长沙市暴雨灾害风险区的分布规律,并提出了一系列对策措施,包括更新城市排水管网、建设地下集水库、建立雨水自排系统和建设紧急排涝系统等。     

青岛环胶州湾地区暴雨特征及暴雨灾害风险分析

通过37年(1971-2007年)的气候资料分析了青岛地区暴雨气候特征和暴雨发生概率及重现期分布特征。基于暴雨是对青岛地区城市建设和发展影响较大的气象灾害,结合1984-2007年的暴雨灾情普查资料,进行了暴雨气象风险评估。总的看来,青岛环湾地区暴雨灾害风险最高的地区在崂山区、胶南市和市北区。     

基于GIS的上海市嘉定区暴雨积涝灾害风险区划研究

根据2006-2012年上海嘉定区9个气象站点的小时降水资料,结合嘉定区的社会经济与自然地理要素,构建一个集致灾因子、孕灾环境、承灾体及防灾减灾能力为一体的区域暴雨积涝风险评价模型。通过GIS技术实现各指标的栅格化,并利用指数模型对各因子基于500 m×500 m栅格的基本单元进行计算,编制嘉定区的暴雨积涝灾害风险区划图,构成嘉定区五个等级的风险,分别为高、次高、中等、次低和低。区划结果表明嘉定区的暴雨积涝灾害危险性指数从中心向外围成递减的趋势,且嘉定镇、新城和工业南区相对风险较高,华亭、徐行、南航和江桥风险相对较低。经嘉定区历年暴雨积涝灾情资料、典型暴雨积涝案例和专家的验证,均表明风险区划的结果和实际灾情符合度较高,对嘉定暴雨积涝的防灾减灾具有重要的现实指导意义。     

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。     

新疆铁路沿线主要气象灾害风险区划及减灾对策探讨

综合考虑致灾因子危险性、承灾体易损性和孕灾环境稳定性,基于GIS技术建立了新疆铁路沿线大风、沙尘、积雪和暴雨型洪水四个主要气象灾害的风险评估指标体系和评估模型,实现了铁路沿线主要气象灾害的风险区划及灾害风险分析。结果发现,铁路沿线各县市因自然条件不同,其潜在风险的类型和程度地域差异性显著。分别给出了4个主要气象灾害的高风险区、次高风险区、低风险区和次低风险区的范围,并探讨了相应的减灾对策。     

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。     

浙江省台风灾害及其对农业影响的风险评估

台风灾害是浙汀省主要的自然灾害之一,平均每年有3.3个台风对浙江省造成影响.以历史灾情资料和气象要索(致灾冈子)作为灾害指标,利用基于信息扩散原理的风险评估模型,对浙江省台风灾害及其对农业造成的影响进行了模糊风险评估,并在GIS技术支持下,直观地给出了浙江省台风大风和台风暴雨的空间分布特征.研究结果表明:浙江省台风灾害存在明显的空间差异,台风大风发生的概率由沿海岛屿和沿海地区向内陆减小,台风大风高风险区位于沿海岛屿,台风暴雨的高风险区在浙东南沿海一带.台风灾害对浙江省农业影响风险值较高的地区主要位于沿海岛屿和东部沿海地区,当风险水平为30%时,舟山、台州、温州和宁波等地受灾概率大约为2-4年一遇,为全省高风险敏感区.     

甘肃省暴雨洪水时空分布及风险评估

利用甘肃省1951-2008年的降雨资料,基于GIS平台进行了暴雨洪水灾害的时空分布特征分析,基于层次分析法建立了区域暴雨洪水灾害风险评估指标体系,对甘肃省暴雨洪水灾害进行了风险评价。研究结果表明:(1)甘肃省58 a中只有3 a没有暴雨记录,其他年份均有暴雨发生,甘肃省记录的日最大降雨量为167 mm,发生在平凉市;(2)近60 a来甘肃省暴雨量在空间上呈现从西向东逐渐增大的态势,累计暴雨量以庆阳市为最高,依次为平凉市、天水市和陇南市;(3)甘肃省暴雨洪水灾害综合风险最高的地区为临夏州、天水市、平凉市、庆阳市部分地区、兰州市局部地区和陇南市部分地区,其面积为2.95万km~2,百分比为6.77%;中等及较高风险地区面积分别为6.57万km~2和4.64万km~2,其面积百分比为15.05%与10.62%;较低和低风险区所占面积为29.51万km~2,所占面积百分比为67.56%。(4)甘肃省暴雨洪水灾害高风险区面积不大,但危害性较高,这些区域为该省主要的人口聚集地和重要的农业生产基地,对社会经济发展的影响较大,而综合风险较低的区域则多为戈壁滩和沙漠,人类活动较少,对社会经济影响较小。     

中国东南沿海城市海啸灾害风险评估

中国东南沿海地区是人口聚集、经济发达的区域,但附近海域存在有多个潜在海啸源,海啸灾害风险不容忽视。基于灾害系统理论,本文应用概率海啸危险性分析（PTHA）模拟沿海地区在不同重现期下的最大海啸波幅分布。同时构建了东南沿海地区承灾体暴露性和脆弱性评价指标体系,综合考虑海啸危险性以及承灾体暴露性和脆弱性的分析结果作为海啸灾害风险评估方案。结果表明,珠江三角洲地区沿海城市处于海啸高风险,如香港、澳门,重现期为2000年时,最大海啸波幅接近3 m,承灾体的暴露性属于最高水平,脆弱性水平较低。靠近台湾海峡的福建省区域部分城市处于较高风险水平,如泉州、厦门等,重现期为2000年时,最大海啸波幅超过2 m,承灾体的暴露性和脆弱性都属于较高水平。     

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AHP-熵权法的西宁地区汛期暴雨灾害风险评估

本研究结合主观与客观灾害评估,利用西宁地区的地理信息、水系、土地利用、社会经济、气象要素、灾害等信息,运用层次分析法、熵权法、AHP-熵权组合法对西宁地区5区2县暴雨灾害进行风险评估。结果表明：暴雨灾害高风险面积占比最大是城北区,其次是湟源县、大通县和湟中区。较高以上风险面积占比超过50%乡镇与后期灾情资料检验基本吻合,暴雨灾害高风险指标乡镇也与实际灾情乡镇相对应,具有指示意义。3种方法进行比较,发现熵权法更能突出局部乡镇的较高以上风险,AHP-熵权组合法则平衡了熵权法与AHP法的共同影响,并能随着数据进行动态评估,有助于提高西宁地区防灾减灾工作的灵活性与可持续性,为预防暴雨灾害提供决策参考。     

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GIS多准则评价与BP神经网络的暴雨洪涝灾害风险辨识--以闽三角地区为例

灾害风险辨识是灾害有效防控的重要环节之一,辨识体系与风险水平之间的非线性复杂关系使研究方法向精细化、智能化转型。闽三角地区是我国重要的沿海经济开放区,独特的“山-海”自然地理格局、起伏破碎的地形、高发的台风暴潮和极端短时降雨特征使其常遭受洪涝灾害侵扰。以闽三角为例,将生态服务价值纳入风险评价体系,构建基于GIS多准则评价与BP神经网络模型的风险辨识方法,旨在完善评价体系的同时,弥补传统评价方法存在的非线性缺陷和主观依赖,并以此为基础,进一步探究该地区风险空间分布规律和空间格局,为灾害风险防控提供思路。结果表明:①基于GIS多准则评价与BP神经网络模型的风险辨识方法能够系统准确的认知暴雨洪涝灾害风险水平与空间分布;②高风险区主要分布在河流沿岸、河口处、湾区,且人口、经济活动较活跃地区,城市化发展快速区与缓慢区相比,更容易遭受洪涝灾害威胁;③洪涝风险以高-高和低-低集聚为主,风险根据空间自相关性特征分为“整体随机”“局部随机-邻域集聚”和“整体集聚”三种类型。最后根据风险特征将闽三角地区高风险分为“厦门集美版块”“泉州湾区版块”“漳州县区版块”,分别提出灾害治理建议。     

基于最优正则极限学习机的变压器故障诊断

针对基于极限学习机的变压器故障诊断模型隐含层神经元个数较多时,存在过拟合、稳定性差以及精确度不高的问题,提出了一种最优正则极限学习机的变压器故障诊断方法。方法收集了变压器油中溶解气体作为故障指标,将采集的数据集合随机分成训练集、验证集和测试集。首先通过训练集对极限学习机故障诊断模型进行训练;其次,将验证集输入已构建的模型,利用验证集精度与训练精度的差值进行反馈,并引入最优正则系数对模型参数进行惩罚性调整;最后,利用更新后模型对测试集进行故障诊断。通过算例分析与比较可以得出,最优正则系数极限学习机比极限学习机稳定性强,精确度高,并且方法简单,计算速度快,可有效实现变压器故障诊断。