基于GIS淹没模型的城市道路内涝灾害风险区划研究

在求取襄阳中心城区重现期雨量与可抽排雨量的基础上,采用基于GIS暴雨洪涝淹没模型计算不同重现期致灾雨量的淹没水深和范围;依据城市内涝对道路的实际影响,制作城市道路内涝灾害风险区划图。结果表明,该方法能够直观表达研究区域内不同雨量阈值的内涝灾害淹没风险分布,定量评估淹没水深、淹没范围。同时给出了城市道路内涝灾害风险区划图,结合城市道路信息,准确定位高风险易涝街区,为政府部门决策提供科学依据。     

城市化对南昌市降雨变化的影响研究

通过南昌市1951~2007年降雨资料市区站与郊区站对比分析的方法研究南昌市城市化对城市降雨的影响程度。分析表明,随着城市化进程推进,虽然城区汛期雨量没有增加,不存在明显"雨岛效应",但是降雨有趋于集中的趋势,降雨年内分配不均匀更加明显;受城市化的影响,城区降雨变化频率将增大,这直接影响到城市现有的和拟建的排水工程标准和雨洪排水工程的安全;城市化使得城区强降雨发生概率增加,其中对大暴雨发生概率的影响最大。     

基于FloodArea模型的城市内涝灾害风险评估与预警

近年来,城市内涝问题日益突出,严重影响着城市的可持续发展。运用合肥市气象数据、地理信息数据、社会经济统计数据以及历史内涝灾情数据,基于二维非恒定流水动力模型（FloodArea）,开展城市内涝灾害风险评估与预警技术研究。研究表明：根据城市内涝预警业务需求,综合暴雨强度公式和广义极值分布两种方法,推算出合肥市1、3、6、12、24 h下5、10、20、30、50、100 a一遇的降水量,应用FloodArea模型模拟得到不同历时下多个重现期的淹没水深图谱,耦合精细化的承灾体信息及脆弱性曲线,完成合肥市城市内涝风险评估,再结合强降水预报,开展城市内涝风险预警业务应用;由典型内涝过程的效果检验可知,风险评估结果与灾情调查数据较为吻合、可靠度高,进而建立了降水预报→淹没模拟→风险评估→预警发布→效果检验一套较为完备的城市内涝风险评估与预警业务流程,可用于城市内涝实时风险评估与预警业务。     

苏州城市化进程对降雨特征影响分析

城市化的发展过程中,城市下垫面的改变以及人类的生产生活共同作用使大气边界层的特性发生变化,从而影响了城市地区的降雨。位于太湖流域平原水网地区的苏州城市化发展迅速。在分析了苏州城市化发展进程的特点及1953~2000年降雨时间序列特征基础上,采用同时期城区（苏州站）与郊区（望亭站）雨量横向对比、城市化发展不同时期同一站雨量纵向对比的方法,研究了城市化对该地区降雨量、降雨年内分配、降雨发生次数等的影响。通过研究发现：城市化对年雨量、汛期雨量和最大日雨量都有不同程度的增加作用,其中对最大日雨量的影响最显著;受城市化影响,降雨年内分配有集中的趋势;城市化使不同类型降雨发生次数均增加,其中对暴雨发生次数的影响最大。     

苏锡常地区城市发展对降雨的影响

苏锡常地区位于太湖流域的腹部地区,经济发达,是当今世界上较大的城市群之一,快速的城市化发展使该区自然环境产生了较大变化,并影响到当地水循环过程以及降水过程的变化。以该地区的苏州、无锡、常州3个典型城市为例,基于长系列降雨资料,在相同的气象背景条件下,通过城区与郊区雨量站同期资料的对比分析,采用线性回归、R/S分析、MK检验等方法,重点探讨城市化对降雨过程的影响。研究结果表明：在城市化缓慢期,城郊降雨差别不大。而随着城市化进程的加剧,城市化发展较快的苏州、无锡城市“雨岛效应”较为明显,而城市化发展相对缓慢的常州城市“雨岛效应”则不明显,并且在今后一段时间内,这种情况可能会持续存在。该研究为长江下游城市群的城市化发展对降雨影响的深入研究打下了基础。     

上海市降雨变化与灾害性降雨特征分析

降雨是引发城市内涝的关键因素,与公众安全密切相关,分析其特征,能够为内涝防治提供一定参考和依据。上海地区气候条件复杂,深受暴雨、台风等水情灾害影响。依据国家基本气象站-宝山站数据,对上海市近40 a降雨变化和灾害性降雨特征进行了分析。结果表明上海年均降雨量以509 mm/10 a的速率递增。同时,降雨天数的减少较为显著,以3 d/10 a的速率递减。从降雨量和降雨强度的角度,灾害性降雨多为暴雨和短历时强降雨。上海年均暴雨天数为3 d,但雨量可占全年的1/5,大范围暴雨通常由台风引起。近年来,高于排水标准的短历时强降雨出现频次有增多的趋势。汛期作为灾害性降雨的高发期,可作为城市防涝的重点     

长江三角洲地区城市化对洪灾风险的影响评价

在长江三角洲地区选择了里下河、秦淮河、武澄锡虞、浦东浦西、杭嘉湖和甬曹浦6个城市化典型区域,以1991、2001和2006年3个城市化发展阶段为代表,采用指标体系评价法研究了城市化对洪灾风险的影响。通过基于洪灾形成机制构建洪灾风险评价指标体系,采用层次分析法确定指标权重,计算得到洪灾危险性、暴露性、脆弱性和综合风险的评价结果。表明在城市化过程中,6个典型区域的洪水危险性和承灾体暴露性均有增加趋势,其中承灾体暴露性增加显著;尽管各区域的承灾体脆弱性随着防洪减灾能力的提升而有所降低,但综合洪灾风险总体上仍呈现加剧的态势,对城市可持续发展构成威胁。最后,结合评价结论提出了长江三角洲城市化地区洪灾风险管理的若干建议     

城市屋面雨水利用潜力分析——以南京市河西地区某小区为例

城市雨水利用是解决城市水资源短缺和减轻内涝灾害的手段之一。以南京市某小区为例,在分析南京市降雨特征的基础上,利用1〖DK〗∶500地形图资料计算了不同降雨保证率条件下该小区屋面雨水可收集量,分析了雨水收集利用在减轻城市内涝方面的作用,并提出了设置地面蓄水池的4条原则,在此基础上调查分析了该小区设置地面蓄水池的可行性。结果表明:在降雨保证率为50%时,通过屋面年可收集利用的雨量为114 272 1 m3;在日降雨量为500和955 mm（南京市多年平均年最大日降雨量）时,屋面雨水利用可减少214%和112%的地表径流;小区内可设置蓄水池的建筑屋面面积占总屋面面积的55%,其中住宅和其他类建筑中可设置蓄水池的建筑屋面面积比例占77%     

环鄱阳湖区32城市的等级结构与空间关联研究

通过分析城市等级结构和空间关联,有助于识别城市体系发展阶段和协作状况,对于指导区域城市协调发展具有重要的意义。以环鄱阳湖区32城市为研究对象,运用“位序 规模”法则分析后发现：2006年环鄱阳湖区中间位序城市较多,人口分布较为均衡,但研究区的2城市指数高达3.698,南昌市的首位优势十分明显;运用“区域经济联系量”分析南昌市区与其它31城市间经济联系隶属度,结果表明研究区内二级城市中九江、抚州隶属度较高,三级城市中星子、湖口、彭泽和浮梁的隶属度较低。因此,为促进环鄱阳湖区城市群的协调发展,应重点加强二级城市的城市化建设,如九江、新余,促进各级城市间的经济协作。     

基于超阈值取样的中国不同重现期降雨强度空间分异特征及强降雨变化模态(1961～2016年)

不同重现期下的降雨强度对于城市防洪减灾具有重要科学和现实意义。利用中国1961~2016年的535个日值降水站点数据,采用日降雨量的90%、95%和99%分位数阈值,对比分析不同超阈值取样下的中国不同重现期降雨强度空间分异特征和强降雨变化模态。结果表明：（1）3种分位数降雨阈值均呈东高-西低的空间分异特征。相比绝对阈值,日降雨量的95%和99%分位数阈值用于研究大雨和暴雨是相对合理的。（2）3种超阈值样本下的中国不同年遇型降雨强度受区域气候环境和地形条件影响,其空间演变特征具有相似性,均呈现出从东部沿海向西和向北扩张的趋势,但相同年遇型下的降雨强度空间格局在3种超阈值取样方法下差异较大。（3）EOF分析即经验正交函数分解表明在绝对阈值和相对阈值取样下的中国强降雨变化模态具有一致性,前三模态方差解释率可以达到54%以上,且第一、二和三模态的方差解释率均超过10%,分别达到约30%、14%和11%,均表征了中国年际强降雨量的不同变化规律特征,具有明显的气候物理意义。     

1961～2017年中国不同长历时暴雨与总降雨事件的空间分异特征对比研究

长历时强降雨事件所导致的城市内涝已经成为当前中国城市安全建设和发展的严峻问题,因此,研究不同长历时强降雨事件空间演变特征具有重要的意义。采用1961~2017年中国545个日值气象站点降水数据,从雨量和雨日2个属性,分析不同长历时暴雨和总降雨事件的总量特征、变化趋势和年际变率空间分异格局。结果表明：(1)中国不同长历时暴雨和总降雨事件均呈东南高-西北低的空间分异格局,且随着降雨历时的增加,量级较高的不同长历时暴雨和总降雨事件在空间分布上逐渐向东南沿海地区集聚,且空间高低分异特征逐渐趋于减小。在华西秋雨的影响下,华西地区总降雨雨日相比同纬度其它地区较高。(2)中国不同长历时暴雨雨量和雨日主要在东南地区呈增加趋势,西北地区增减不明显。总降雨雨量变化趋势在东南和西北呈增加趋势,而在两者中间过渡带呈减少趋势,且随着降雨历时增加,减少趋势地带向东南和西北地区扩张。不同长历时总降雨雨日变化趋势则呈南方减少北方增加态势。(3)中国历时2 d的暴雨雨量和雨日年际变率在农牧交错带及其毗邻地区最大,而历时3 d以上的暴雨雨量和雨日年际变率则呈东南大-西北的分异格局。中国不同长历时总降雨雨量和雨日年际变率整体上呈南高-方低的分异格局,且随着降雨历时的增加,年际变率较大的地区向中国南部地区扩张。     

城市绿化屋顶的微气候调节与径流削减效应研究

快速城市化与气候变化双重作用下,热岛效应与城市内涝成为最为突出的城市环境问题。绿化屋顶因能有效利用闲置屋面添緑、帮助城市缓解热岛和暴雨径流而受到关注。以往研究较多探讨单种气象条件下、单个小面积实验型绿化屋面的气候水文调节功能,本研究基于夏秋两季的微气候水文观测数据,定量分析不同气象条件下5种典型绿化屋顶的降温和径流削减效应。首先选择晴朗、多云、降雨3种典型夏日天气条件,分析草坪、裸土、菜地、小面积花园、大面积花园5种类型绿化屋顶与对照光屋顶之间的温度差日变化规律,探讨绿化屋顶热效应强度及时空特征;其次,选择暴雨、大雨、中雨及小雨4次典型降雨,分析大面积草坪与花园型绿化屋顶上的降雨-滞蓄过程及径流削减率。研究结果表明:绿化屋顶降温与升温效应并存,晴朗无风天气条件下,距离屋面10 cm和150 cm两个高度上,绿化屋顶最高可降低气温5.3℃和2.5℃,多云及降雨天气条件下降温强度下降,升温时段延长;白天草坪与裸土上的大气温度高于对照光屋顶,其它绿化屋顶的温度低于对照屋顶;夜间5个绿化屋顶的大气温度均低于对照屋顶,且降温效应按照大面积花园、草坪、小面积花园、裸土、菜地的顺序递减。绿化屋顶径流削减效益与绿化类型及降雨强度密切相关,花园型绿化对一次典型暴雨、大雨、中雨、小雨的径流削减率分别为50.8%、78%、100%、100%,简易型绿化的4次径流削减率分别为24.3%,58.6%,98.2%和100%。研究结果可为同气候区其他城市绿化屋顶环境设计及管理提供一定参考价值。     

我国水灾的基本特征及成因分析

本文研究了我国水灾的基本特征,分析了水灾形成的主要原因,提出了防御洪灾的措施。     

平原圩区城镇雨洪淹没模拟与调控策略——以昆山市淀山湖镇为例

模拟与评价雨洪淹没特征是科学评估暴雨洪涝灾害风险与优化雨洪调控措施的基础。以长三角典型平原圩区城镇淀山湖镇的8个圩区为例,基于地形、气象、雨水管网等数据,通过构建多重现期的降雨情景,采用一维SWMM模型模拟了雨水管网的溢流特征,耦合二维CADDIES模型识别了管网溢流在地表形成的雨洪淹没区域,定量评估了雨洪淹没特征的主要影响因素,并阐明提升泵站排涝能力与增加水面面积2种雨洪调控情景的优化效果。结果表明：(1)溢流点数量受圩区地表属性和降雨特征的共同影响,淹没面积与降雨特征显著相关,降雨重现期大于0.63 a且逐渐增大时,淹没面积亦随之显著增加;(2)在强降雨情景下,淀山湖镇雨水管网负荷较高且不能有效应对超过50 a的强降雨事件;(3)提升泵站排水能力能有效减少淹没面积,但未能减少溢流河道以及雨水管网溢流点数量;(4)增加水面面积能显著提升圩区雨洪调控能力,当新兴圩、永胜圩和红旗圩水面率分别达到6.03%、10.87%和8.83%时,可有效抵御100 a降雨事件所导致的河道溢流状况。研究结果可为长三角地区平原圩区的雨洪灾害风险评估与雨洪调控措施优化提供决策参考。     

城市化进程下南昌市城区水系格局与连通性分析

针对当前城市化引起的水系结构单一化、河流连通性减弱以及水生态环境等问题,以南昌市城区为例,选取1990年、2000年、2010年3期遥感影像图像,分析城市化影响下土地利用的变化;基于1958年地形图与2010年江西省水系图,通过GIS提取两期南昌市城区水系图,选取数量特征和结构特征指标进行水系格局分析,并引入图论理论讨论两时期的水系连通性。结果表明:(1)20 a间城镇用地面积增加174.73 km~2,水域面积减少34.04 km~2。研究区水域面积随城镇用地增加而缩减;(2)城市化进程中,研究区河流水面率、河网密度和河频率均下降,支流发育薄弱,河网复杂度下降;(3)赣江以北水系连通度降低,赣江以南区域水系连通度提升。该研究将为城市化地区河流水系保护提供支持与参考。     

贫困乡城转移、城市化模式选择对异质性减贫效应的影响北大核心CSCDCSSCI

在贫困乡城转移的背景下,构建理论模型将城市化的减贫效应分解为集聚效应、收入效应和转移效应,对城市化减贫效应的三种机制进行了分解,然后基于1998-2012年中国省际面板数据,利用空间计量方法依次实证检验了城市化整体对城乡减贫的影响、核心城市和二级城镇减贫效应的异质表现,以及不同城市化模式对城市贫困和农村贫困的不同影响,并利用不同贫困测度指标,分东、西部样本进行了稳健性检验。研究表明,我国各省区的总体贫困和城乡贫困存在显著的空间相关特征,且随着贫困的乡城流动,空间相关性趋于增强。城市化对贫困减缓具有显著积极影响,但不同城市化模式对城乡减贫的影响存在异质效应。城市化影响农村贫困的主要机制是通过集聚外部性所带来的生产效率提高实现减贫,因此核心城市对农村地区和西部地区的减贫效果更为显著。而二级城镇对东部地区,尤其是对东部城市地区充当了贫困人口的"就业避风港",二级城镇的减贫影响更大。因此,在推进《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》时,应充分考虑城市化对不同收入群体的异质影响,以及不同城市化模式对城乡贫困的差别作用。为了更好地利用城市化的契机实现贫困减缓,需要强调二级城镇对东部地区和城市贫困人群的减贫作用,约束城市化要素集聚给贫困人口带来的公共服务成本提升等负外部性。同时应在西部地区强调核心城市的减贫效果,着力通过放大要素集聚和生产效率提升对贫困人口收入提升的核心作用。并且,由于贫困存在显著空间相关性,未来减贫政策的制定和实施应在城乡一体化框架下展开。     

贫困乡城转移、城市化模式选择对异质性减贫效应的影响

在贫困乡城转移的背景下,构建理论模型将城市化的减贫效应分解为集聚效应、收入效应和转移效应,对城市化减贫效应的三种机制进行了分解,然后基于1998-2012年中国省际面板数据,利用空间计量方法依次实证检验了城市化整体对城乡减贫的影响、核心城市和二级城镇减贫效应的异质表现,以及不同城市化模式对城市贫困和农村贫困的不同影响,并利用不同贫困测度指标,分东、西部样本进行了稳健性检验。研究表明,我国各省区的总体贫困和城乡贫困存在显著的空间相关特征,且随着贫困的乡城流动,空间相关性趋于增强。城市化对贫困减缓具有显著积极影响,但不同城市化模式对城乡减贫的影响存在异质效应。城市化影响农村贫困的主要机制是通过集聚外部性所带来的生产效率提高实现减贫,因此核心城市对农村地区和西部地区的减贫效果更为显著。而二级城镇对东部地区,尤其是对东部城市地区充当了贫困人口的"就业避风港",二级城镇的减贫影响更大。因此,在推进《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》时,应充分考虑城市化对不同收入群体的异质影响,以及不同城市化模式对城乡贫困的差别作用。为了更好地利用城市化的契机实现贫困减缓,需要强调二级城镇对东部地区和城市贫困人群的减贫作用,约束城市化要素集聚给贫困人口带来的公共服务成本提升等负外部性。同时应在西部地区强调核心城市的减贫效果,着力通过放大要素集聚和生产效率提升对贫困人口收入提升的核心作用。并且,由于贫困存在显著空间相关性,未来减贫政策的制定和实施应在城乡一体化框架下展开。     

基于不同卫星降雨产品的澴水花园流域径流模拟比较研究

卫星降雨产品作为缺资料或无资料地区估算流域降雨径流的一种途径,适用性尚需大量实验研究。以澴水花园流域为研究区,综合评估了TRMM(3B42V7)、TRMM_RT(3B42V7)、PERSIANN CDR和CMORPH 4个卫星降雨产品在流域平均雨量计算与径流模拟中的精度,设置多方案与多种水文模拟情景全面检验各降雨产品的可靠性与适用性。研究表明：(1)在研究期2002~2013年,没有一个卫星降雨产品对所有精度评价指标均表现最优,PERSIANN始终表现为最差;(2)各卫星降雨产品对于不同年代和不同统计时段的精度差异明显,且一般汛期精度高于全年精度。各年代精度最高的卫星降雨产品在年与汛期尺度上与实测雨量相关系数均超过0.9;(3)各卫星降雨产品对有雨日降雨探测能力较强,但空报率较高,所有卫星降雨产品对于年最大1 d、3 d和7 d降雨估算误差较大,无法达到可利用精度;(4)采用卫星降雨产品进行径流模拟时,以相应的卫星降雨进行水文模型参数率定可获得更高的模拟精度。TRMM_RT与CMORPH日径流模拟精度较好,CMORPH月径流模拟精度较好。总体而言,CMORPH更适用于径流模拟。对于典型的3场大洪水模拟结果表明,TRMM_RT和CMORPH对洪峰与洪量（径流深）的模拟精度相对较高。     

城市地表污染物累积和降雨径流冲刷过程研究进展

城市地表污染物是城市降雨径流污染的主要来源,其累积和降雨冲刷过程分别是沉降-悬浮-再沉降以及悬浮-沉淀-再悬浮的动态过程。描述累积过程的模型主要有线性、指数、对数等形式,其中以指数及一些变形形式发展相对成熟并得到了广泛的应用。这些模型都将雨前干期天数（ADWP）作为主要的影响因子。而描述冲刷过程的模型主要基于一级反应动力学假设,这类模型已被人们广泛接受。为使冲刷模型更接近实际,人们进一步在其中引入了雨天排污因素,并取得较好的成效。虽然城市地表径流的研究取得了较大的进步,但是目前的模型基本属于经验型或基于大量监测数据的统计学模型,尚缺对污染物输移过程的机理性描述。因此,从城市地表污染物输移过程的机理出发,建立城市地表污染物累积和降雨冲刷过程的物理模型是今后城市降雨径流污染研究工作中一个亟待解决的问题.     

基于情景模拟的城市社区暴雨内涝灾害危险性评价

以上海市普陀区金沙居委地区为例,运用情景分析方法开展了城市社区尺度的4种排水条件下8种重现期暴雨的32个内涝灾害危险性情景模拟、分析与评价,结果表明:①各种情景的暴雨内涝危险性均主要集中在研究区中部的金沙新村和解放村,但危险性程度和影响范围随着排水量的增大而减小,随着暴雨强度的增大而增大;②随着暴雨强度的增大,高危险性面积在4种排水情景下均呈增大趋势,中危险性面积除在0mm/h排水情景下呈持续减小的趋势外,其余均呈持续增大的趋势,低危险性面积在18mm/h和36mm/h排水情景下呈持续减小趋势,在0mm/h和50mm/h排水情景下分别呈持续增大和先增后减的趋势;③随着排水量的增大,高危险性面积在各种重现期暴雨情景下均呈现持续减小的趋势,中危险性面积呈现持续减小和先增后减两种趋势,低危险性面积则无明显的变化趋势;④随着排水量的增大,暴雨内涝的中危险性(超过15cm)发生概率由100%降低为6.8%,高危险性(超30cm)发生概率由26%降低为0.8%。