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。     

不同城市化程度对内涝弹性的影响研究

近年来,城市内涝问题威胁了越来越多的城市安全,利用耦合雨洪模型模拟了南昌市朝阳新城在遭遇1、3、5、10及20 a重现期降雨时的内涝淹没状态,研究了在不同重现期降雨下城市内涝形成及恢复的完整过程,结合弹性分析法研究了南昌市朝阳新城片区对洪灾的抵御及其恢复能力。同时,分析了研究区3种不同年份的土地利用情况,探究城市化的发展对于研究区在遭受降雨袭击后防御与恢复能力的影响。结果表明：城市化的发展以及降雨重现期的增加都会导致研究区对洪灾的抵御及恢复能力降低。该研究结果有助于在以后的防洪排涝工作中更快更准确地制定出科学合理的抗灾策略,同时使人们更直观地了解城市化进程对于区域防御内涝灾害及其恢复能力的影响。     

湖北省雨涝灾害的风险评估与区划

随着我国灾害科学研究的不断深入及经济建设的日益发展，从风险角度分析灾害已成为灾害分析的一种新视角，它有助于决策者进行灾害管理和制定减灾策略时有针对性地选择最优技术政策，防患于末然。雨涝灾害是湖北省最严重的气象灾害之一，据统计，湖北省平均每年受雨涝危害的农田面积为80．62万hm^2，成灾面积为47．07万hm^2，特别是20世纪80年代以来湖北省工农业生产重地江汉平原和鄂东雨涝事件明显增多，严重威胁和制约着我省国民经济持续稳定发展。依据自然灾害风险分析原理，在分析湖北省雨涝灾害孕灾环境、致灾因子、承灾体密度和经济发展水平及承灾体的抗灾能力的基础上，综合评价了湖北省雨涝灾害风险程度的地域差异，以能综合体现风险程度的风险指数作为指标，将湖北省雨涝灾害分为极重度、重度、中度和轻度四个风险区，并提出了相应的对策措施，为有关部门灾害管理和减灾决策制定提供了参考依据。     

城市湿地损失和内涝灾害响应的遥感分析——以武汉市南湖为例

随着快速的城市化,城市湿地不断转化成建设用地,这打破了城市水量循环的均衡,城市内涝灾害的敏感性和危害性随之提高。选取城市快速扩张的武汉市南湖地区,基于1988～2015年近30 a南湖湿地多时相遥感影像,以武汉市南湖2016年7月内涝灾害为对象,运用遥感和GIS手段,分析南湖湿地损失过程、驱动因素以及城市涝灾害的响应情况。结果表明：（1）1988~2015年间南湖湿地持续损失,累计消减1 563 hm2;南湖湿地损失经历了快速损失（1988~1996）急剧损失（1996~2004）缓慢损失（1996~2010）相对静止（2010~2015）的4个阶段,每个阶段南湖湿地转化为建设用地量分别为35.3、135、30、5.4 hm2;损失过程从南湖湿地北部开始,逐渐向南部蔓延;（2）环湖地区房地产发展是湖泊湿地损失的主要原因,52%的损失湿地转换为住宅用地;（3）85.7%的内涝灾害区域位于原湖泊湿地内;南湖地区海拔较低,随着住宅用地以及其他建设用地对湖泊湿地的侵占,南湖地区不透水面面积增加,湿地蓄水排水能力下降,在降雨量较多的时段,原湖泊湿地区域更容易受到内涝侵袭。 关键词： 城市湿地; 湿地损失; 内涝灾害; 武汉市南湖     

山地城市小型季节性河流雨洪淹没的数值模拟

为预测伏牛溪中下游河段沿岸工程设施在流域暴雨期的潜在淹没危险性,利用MIKE11模型模拟了不同重现期暴雨和长江洪水发生时,伏牛溪中下游河段淹没深度及淹没范围。结果表明:50年及100年一遇暴雨发生时,伏牛溪中游河段的平均淹没深度分别为4.9 m和5.7 m,淹没面积分别为40 542 m2和41 980 m2,鳌山综合市场处居民生活用地会被淹没;50年及100年一遇长江洪水倒灌发生时,下游河段平均淹没深度分别为7.5 m和8.9 m,淹没面积分别为9 890 m2和10 931 m2;50年及100年一遇暴雨和长江洪水同时发生时,下游河段平均淹没深度分别达到9.4 m和10.1 m,淹没面积分别为14 559 m2和16 987 m2,下游污水处理装置会被淹没,部分居民建筑物地基受到威胁。模拟结果为伏牛溪流域的防洪规划和工程设施建设提供了参考。     

基于GIS技术的洪水淹没计算分析系统建立与应用

洪水淹没范围的计算分析是防汛救灾管理和灾害损失评估的核心任务,而利用高新技术对洪水进行监测管理、计算分析和灾害损失评估,一直是防汛应急管理工作的薄弱环节。为此,探讨防洪流域洪水淹没计算分析系统的解决方案和实现方法,对应用系统的软硬件环境、体系结构、系统内容、系统功能和技术特点等进行详细说明,采用较为成熟的模型技术和计算机手段,研究建立基于GIS技术的洪水淹没计算分析系统,实现多源数据管理、洪水演进模拟、淹没范围计算和灾害损失评估等功能,并在海子水库防汛救灾管理工作中运行良好。应用结果表明：所采用的技术方法和分析模型能准确地计算模拟洪水淹没范围;洪水淹没面积的计算精度以及灾害评估和预测分析的准确性主要取决于空间数据精度的优劣和相关统计数据的完备程度。     

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。     

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%。     

湖北省旱涝灾害的基本特征与成因分析

湖北省是我国自然灾害多发省份之一，其中旱涝灾害尤为严重，是社会经济发展的一大制约因素。首先研究了湖北省旱涝灾害的基本特征，认为按出现时段，洪涝可分为梅涝、盛夏涝、春涝和秋涝，干旱可分为伏秋干旱、春夏干旱、秋季干旱和冬季干旱，因而具有季节性；各区灾害严重程度不同，干旱可分为鄂东北干旱严重区、鄂东中部伏秋旱严重区、鄂西北春夏旱严重区和鄂西南干旱不严重区，洪涝可分为鄂东中部和江汉平原梅涝区、鄂东北和鄂东南春梅涝严重区、鄂西南夏秋涝区和鄂西北和三峡河谷少涝区，因而具有区域性；此外，还具有延续性、阶段性、周期性和连发性等特征。分析了湖北省旱涝灾害形成的主要因素，认为旱涝灾害是在天气气候因素、地貌因素、环境资源因素、抗灾能力因素、社会经济因素等自然因素和人为因素的共同作用下产生和发展的；旱涝灾害的形成，自然条件固然很重要，但形成严重灾害，则与人为因素有密切关系，这在20世纪表现得尤为明显。     

湘江湖南段洪水灾害综合风险区划

以湘江湖南段河流沿线地区为例,基于自然灾害风险评价的基本原理构建了洪水灾害综合风险值计算模型,即综合危险度和综合社会经济易损度的叠加。利用研究区全球数字高程模型(GDEM)数据、1971~2007年地面气象站观测数据和2008年社会经济统计数据等,借助地理信息系统(GIS)技术和地学方法,得到包含高风险区、较高风险区、中等风险区和较低风险区4个风险等级的洪水灾害综合风险区划图。结果表明：洪水灾害危险度最高的地区集中分布在湘江下游沿岸的湘阴县和长株潭地区;综合社会经济易损度最高的地区为人口密集的市区;湘阴县、长株潭三市和衡阳市市区危险度和易损度均较高,为洪水灾害高风险区。研究结果可为风险管理者和决策者提供量化的理论参考     

Evaluating the cost of flood damage based on changes in extreme rainfall in Japan

We estimated the cost of flood damage using numerical simulations based on digital map data and the flood control economy investigation manual submitted by the Ministry of Land, Infrastructure, Transportation, and Tourism in Japan. The simulation was carried out using a flood model incorporating representative precipitation data for all of Japan. The economic predictions, which estimate flood damage caused by extreme rainfall for the return periods of 5, 10, 30 50, and 100 years, are as follows: (1) the cost of flood damage increases nearly linearly with increases in extreme precipitation; (2) assuming that flood protection is completed for a 50-year return period of extreme rainfall, the benefit of flood protection for a 100-year return period of rainfall is estimated to be 210 billion USD; (3) the average annual expected damage cost for flooding is predicted to be approximately 10 billion USD per year, based on the probability of precipitation for a return period of 100 years and assuming that flood control infrastructures will be completed within the 50-year return period and will be able to protect from flooding with a 50-year return period; (4) urban and rural areas are predicted to suffer high and low costs of damage, respectively. These findings will help to derive measures to enhance flood protection resulting from climate change.     

近百年重庆主城区汛期降水及其集中期的变化特征

利用一种改进的定义汛期降水集中期的方法对重庆主城区近百余年汛期降水集中期进行了划分,并分析了集中期的重心日、雨量及其与汛期降水总量的关系。结果表明：近百余年重庆主城区汛期降水量线性变化趋势不明显,阶段变化显著。百余年来发生过两次突变,分别发生于1914年和1925年,分别突变为增加和减少趋势。3 a左右的周期为汛期降水的主要周期。6月为降水集中期重心日发生最多的月份,8月出现相对较少,4月上半月和10月均没有出现过。近百余年重庆主城区降水集中期雨量及其占汛期降水总量的比例表现为线性增加的趋势,它们的阶段性变化比较一致,尤其是21世纪以来近10 a显著偏多。集中期雨量与汛期降水之间存在很好的相关关系,但是在某些特殊年份上也存在差异。15 d滑动统计方法划分的集中期雨量作为一种极端气候事件,具有较强描述灾害事件的能力,但其极端特殊性可能会表现在某些特殊年份或年际间的变化中,充分认识其规律,能为诊断和预测业务提供更为可靠的参考依据     

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。     

基于情景分析的区域洪涝灾害风险评价——以巢湖流域为例

洪涝灾害是制约区域粮食安全和社会可持续发展的主要因子之一。在风险识别的基础上,从致灾因子、孕灾环境、承灾体等方面选取评价指标,建立评价指标体系。运用层次分析法确定指标权重,通过情景分析技术从降水、土地利用、人口、GDP等方面构建复合情景;应用GIS空间分析技术构建洪涝灾害风险评价模型,对巢湖流域洪涝灾害风险进行评价。研究结果表明:2020年巢湖流域洪涝灾害危险性由东南部向西北部减小;合肥市区的洪涝灾害易损性最大,和县的易损性最小。巢湖流域东南部洪涝灾害风险最大,西南部的大别山区风险较小,随着重现期的增大,流域的洪涝灾害风险也逐渐增大。模拟灾害发生的情景,并分析不同情景下的洪涝灾害风险,更能体现洪涝灾害的不确定性和变化性,为流域防洪战略决策研究提供科学依据。     

平原集水区城镇化对暴雨洪水影响研究 ——以常州市双桥浜为例

城镇化下土地利用变化影响了流域洪水过程，并可能导致设计洪水发生变化。为进一步辅助城镇化流域防洪设计研究，以常州市双桥浜集水区为例，针对城镇化地区管网资料不全、区域管网河（渠）道排水过程复杂的问题，利用城市河道、道路、集水井等的汇水路径对高度城镇化小区进行子汇水区划分，基于HEC-HMS（Hydrologic Engineering Center-Hydrologic Modeling System）模型建立了适合高度城镇化下平原集水区的降雨-径流模拟模型，以模拟分析城镇化下土地利用转变对暴雨洪水的影响。结果表明，城市绿地向城镇化转变的过程较未利用地向城镇化转变使洪水增加得更大更快，且洪峰的增加幅度小于洪量的增加幅度。同时，随着土地利用转换程度的增大，对洪水影响的差异性也在增大，且低重现期洪水所表现的差异性更为明显。研究结果可为平原河网地区防洪减灾提供一定参考依据。     

涪江上游泥石流灾损土地特征及典型流域淤积危险性研究

涪江上游以高山峡谷为主,人地矛盾突出,泥石流灾损土地是山区居民选择的主要生产生活场所。通过野外调查,初步查明目前涪江上游泥石流灾损土地以淤高的发展趋势为主,灾损土地扇形完整性程度达58%,以中等易发为主;大部分灾损土地距离主河距离为100~350 m,距离适中,水热条件良好。基于不同降雨频率条件下泥石流主沟内泥深、流量差异性,建立泥石流灾损土地的淤积危险范围确定方法;快速得到南坝窖子沟20 a一遇、50 a一遇、100 a一遇3种降雨频率条件下泥石流淤积危险范围,分别为0.167 km~2、0.292 km~2、0.420 km~2。为下一步建立基于土地潜力和灾害风险两个指标的灾损土地资源化潜力评估方法,探索泥石流灾损土地资源化利用模式,提供基础条件,并为山区居民进行土地利用提供快速指导。     

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%     

江汉平原涝渍地农业生态环境恢复的对策与效益分析

由于长江流域日益严峻的外生态环境的压力，加上长期以来湖区不合理的围垦开发利用，使江汉平原涝渍地域的农业生态环境变得十分脆弱。主要表现为气候变率较大，分布不均，涝渍相随，旱涝并存，农业用水的水质劣化趋势加剧，涝渍地的土壤潜沼化仍在继续，土地生产力低下，涝渍地域相对贫困人口增加。要提高认识，更新观念，将水和涝渍地看成一种资源而非负担，从整个流域生态系统出发，用大农业的观点，走社会化自然顺应的生态环境恢复之路，要上防下截，蓄泄兼顾，控制围垦，退田还湖，通过工程，生物和农业措施使涝渍小生境得到改善；要加强理论研究和国际合作，使涝渍生态环境的治理恢复更加科学的可持续。不同类型的涝渍地农业生态环境的恢复实践表明，因地制宜地治理开发可以获取很好的生态经济效益。     

湖南怀化地区96.7城市特大洪涝灾害成因分析

湖南省怀化地区地形以山地为主,该地区１９９６年７月发生了城市特大洪涝灾害,本文概述了该地区９６．７城市洪涝灾情,并以区域灾害系统论为指导,从孕灾环境、致害因子、承灾能力和人类活动的不利影响等方面,对这次灾害的成因进行了分析,认为其主要成因是：（１）易洪涝的山丘区环境;（２）９６．７降雨强度大、覆盖面广、持续时间长的异常雨情和高洪峰水位、流量的异常水情;（３）城市防洪标准低、水利水电工程防洪效益差和抗洪害意识不强等原因造成的城市防洪能力低;（４）砍伐森林、人为侵占河道和大型水库超常规蓄水等人类活动造成的不利影响。