城镇化平原河网区下垫面特征变化及洪涝影响研究

城镇化是人类改变地表最深刻、最剧烈的过程之一,针对平原区城镇化引起的洪涝加剧问题,以浙东沿海奉化江流域中下游平原为例,利用高分辨率遥感影像和地形图资料获取1990~2010年间下垫面特征信息,从土地利用类型、河网水系和地面高程3个方面,分析城镇化过程中平原河网地区下垫面特征变化及其对区域洪涝调蓄能力的影响。研究结果表明:平原区城镇化对下垫面的影响不仅表现为城镇不透水面的增加,径流系数的增大,同时城镇扩张过程中农田和水系转化为城镇用地,而后者具有相对较高的防洪标准,使得新建城区地面高程明显增大,河网调蓄能力亦呈不断减少趋势。洪涝模拟显示以上下垫面变化导致区域可调蓄洪涝的空间逐渐减少,洪涝风险程度加大,并呈现向相对低洼地带转移的趋势特征。     

长江上游流域大洪水天气分型特征分析

通过对1981~2012年24例长江上游流域大洪水过程进行普查,发现影响长江上游大洪水强降水过程的天气系统主要为:巴湖槽东移型、贝湖槽稳定型和东北冷槽型。采用统计、诊断及合成分析方法,对3种不同天气类型的大尺度环流背景、主要影响系统及致洪降水发生机理进行研究,并总结其特点及差异。结果表明:3种类型大洪水的洪水特征及降水特征各不相同,大尺度环流背景及天气系统也有所差异。副高及500hPa中高纬环流形势异常是导致强降水发生的直接因素,西南涡、冷暖式切变线及冷空气在不同的类型洪水降水中作用各不相同,异常气旋性环流场、水汽输送方向及水汽通量辐合区与强降水的位置密切相关。     

上海宝山快速城市化进程对河网演变影响分析

以我国快速城市化区域——上海宝山区为例,基于近20 a经济发展和河系水网变化相关数据,探讨区域河网水系的时空变化规律,不同功能区的河网变化分异特征及其驱动因子。分析结果表明:(1)宝山区的河网水系数量变化经历了基本稳定(1994-2003年)、快速消亡(2003-2006年)、缓慢回升(2006-2008年)3个阶段,这与其城市化发展进程有较好的对应关系;(2)不同功能区域河网数量和水环境质量变化具有分异性,其中水面率大小关系为Ⅲ区>Ⅰ区>Ⅱ区,有机污染综合指数和总磷为Ⅱ区7Ⅰ区7Ⅲ区;(3)不同功能区的河网水系数量和水环境质量对城市化响应具有明显差异,居住用地、工业用地和设施用地的增加是各功能区河网水系变化的主要驱动因素。在此基础上,对于区域防洪除涝问题提出建议,即在城市化进程中,不仅应重视河道数量,更应重视河道长宽度的保护,才能改善河网水质和水生态环境。     

基于碑刻记录的嘉陵江清代洪水发生规律及成因研究

基于历史文献法收集整理了《四川两千年洪水史料汇编》中嘉陵江清代洪水碑刻的碑文记录,并利用Gibbs-Mirtin多样化指数法分析洪水碑刻记录的空间分布特征。结果发现:清朝时期,嘉陵江流域共有洪水碑刻记录55通,月份明确可辨的有36通。空间上整体分布不均,下游多于中上游,其中嘉陵江干流28通(20通有明确月份;Gibbs-Mirtin多样化指数为0.46,上游仅有零星分布,相对集中于中下游),渠江16通(10通有明确月份;Gibbs-Mirtin多样化指数为0.71,各河段均有分布),涪江11通(6通有明确月份;Gibbs-Mirtin多样化指数为0,仅集中于下游的重庆市)。洪水碑刻记录在年内主要分布于6、7、8、9四个月,洪水碑刻清晰记录了清代1679年(2通)、1840年(3通)、1870年(17通)、1903年(2通)4次特大洪水,洪水碑刻记录的嘉陵江流域清代洪水的发生频率为7 a一洪。清代嘉陵江洪水碑刻记录反映了流域夏秋季洪水较多,这与嘉陵江流域的亚热带湿润季风气候、多洪齐发的扇状水系、低山丘陵-谷坝地形、松散的土壤质地以及"湖广填川"时期毁林垦荒导致的水土流失与河道淤积有关。     

基于象限法和灰色关联法的水灾灾情等级评估

水灾严重威胁着人类的财产与生活,水灾灾情等级的合理评估可以为防灾、减灾以及备灾工作提供科学的依据。通过改进象限法的临界指标,并用灰色关联法进行约束,提出基于象限法和灰色关联法的灾情等级评估方法。首先应用象限法对中国(除港、澳、台地区)的水灾灾情按省进行分级,再应用灰色关联法计算出代表各地区灾情大小的关联度,最后用各省的关联度对象限法的分级结果进行微调,得到中国一些地区水灾灾情等级评估的最终结果。结果表明:湖北、湖南、安徽为大灾地区;四川等19个地区为中灾地区;甘肃、海南、青海和新疆为小灾地区;北京、上海、天津、宁夏、西藏为微灾地区。     

非常规突发事件应急指挥组织结构研究

针对目前我国非常规突发事件应急响应过程中存在组织成员职责不明、关系不顺,难以实现快速联动和协同配合的问题,依据我国应急管理规章制度,以开放理性系统视角分析应急指挥组织结构(ECOS)的特点,基于组织理论提出契合行政级别的、具有闭环反馈的ECOS。以2010年夏三峡区域遭遇长江流域全流域性洪水为背景,基于提出的组织结构对三峡水库防洪应急指挥组织进行规范设置。研究结果表明,ECOS中各级政府应急部门采用官僚结构,现场指挥部采用项目小组结构,会商小组采用任务小组结构,整体构成矩阵结构。在稳定、理性、规范、高效的基础上,更具弹性和灵活性。这种刚性和柔性复合的、有层次和权威的、开放和权变的ECOS更适合我国国情以应对非常规突发事件。     

城市化对济南市汛期降雨特征的影响

在介绍济南市城市化发展水平及暴雨特性的基础上,选用济南市黄台桥、燕子山、东红庙、吴家铺和刘家庄雨量站1977-2007年汛期降雨资料,通过趋势线、距平统计、双累积曲线等方法,对济南市区汛期降雨量进行了统计分析,并对济南市城区、郊区的降雨时空特征进行对比研究。研究结果表明,城区多年汛期降雨量表现出较强的波动性,但整体上升趋势较为明显,尤其是改革开放早期的降雨量增长较为迅速。城市化对济南城区产生了较为明显的雨岛效应,城区比郊区降雨量增加约10%。城市化对降雨的频次以及雨型均造成了较大的影响,增加了各种降雨强度等级的降雨机率,城区比郊区的降雨机率增加10%以上,特别是暴雨以上的降雨场次增加了22%。     

流域土地利用变化对洪水径流过程的影响

大清河水系土地利用发生了较大变化,并对洪水径流过程产生了影响。选择大清河水系紫荆关流域为研究对象,在对土地利用类型分类的基础上,采用1988年和1996年两期土地利用图分析了土地利用变化情况,除林地和灌木林面积减少外,其他土地利用类型面积增加。利用1984-1996年实测降雨径流资料对SWAT模型进行了率定和验证,并对两期土地利用情况进行了径流模拟,结果表明,土地利用变化使紫荆关流域的年径流减少。     

Flood Forecasting Using Neural Computing Techniques and Conceptual Class Segregation

Various neural networks models are developed and applied for flood forecasting at Sangye station (no. 1) of the Bocheong Stream catchment, which is one of the International Hydrological Program's representative catchments, Republic of Korea. The neural networks models (NNMs) are multilayer perceptron‐neural networks model (MLP‐NNM), generalized regression neural networks model (GRNNM), and Kohonen self‐organizing feature maps neural networks model (KSOFM‐NNM). Data used for model training and testing are divided into two groups: such as floods and typhoon events. Single conventional application and class segregation implementation are applied to evaluate the neural networks models. KSOFM‐NNM forecasts flood discharge more accurately than do MLP‐NNM and GRNNM for the testing data of Methods I and II for single conventional application and class segregation implementation. This study shows that class segregation can capture the dynamics of different physical processes and overcome the difficulties using single conventional application of neural networks models.     

长江中游防洪减灾系统可持续性评价研究

长江中下游平原地区是我国经济发达地区，也是我国洪涝灾害最严重地区之一，根据长江流域可持续发展要求，提出两个问题，一是长江中下游平原区要走可持续发展之路，如何使区内社会经济发展与洪涝灾害相协调，这属于地区可持续发展问题，二是防洪减灾系统能否持久地发挥作用，为社会经济可持续发展提供保障，即防洪减灾系统可持续性评价问题，首先讨论了防洪减灾系统可持续性评价的基本涵义，提出了可持续性评价的5个准则，即功能持久性，风险最低性，经济可行性，环境可承受性及社会可接受性，其次，以长江中游平原分蓄洪工程为例，提出了相应的评价指标体系；最后，选择有效蓄洪量，蓄洪面积，围堤长度，耕地面积，区内人口，区内安全台面积等为指标，建立了分蓄洪工程可持续性评价模型－均衡规划模型，并进行了实例分析探讨。