不同边界条件对城市内涝的影响——以通州区两河建设区为例

以北京市通州区为例,对不同重现期的降雨与不同频率的河道洪水进行组合,分析不同洪涝组合对内涝积水深度的影响.采用城市洪涝模拟技术设置不同尺寸的网格进行计算,通过对比不同网格模拟计算的结果,给出最适宜的计算网格尺寸,在此基础上,分析研究不同洪涝组合对内涝积水深度的影响.研究结果表明:分别以5、10和20m为模型计算网格的模拟计算结果相差不大,以50m为模型计算网格的模拟水深值明显偏小;与50a一遇降雨遭遇河道20a一遇洪水相比之下,50a一遇降雨遭遇河道50a一遇洪水时,内涝显著增加;同样地,当100a一遇降雨遭遇河道50a一遇洪水比100a一遇降雨遭遇河道20a一遇洪水的内涝水深显著增加,而当100a一遇降雨遭遇100a一遇洪水与100a一遇降雨遭遇50a一遇洪水时的内涝情况相比,研究区所选节点的内涝深度相差不是很大.     

基于InfoWorks ICM的城市洪涝模拟及其风险分析

在气候变化与城市化的双重影响下,我国沿海城市面临日益严峻的洪涝形势．本文以沿海城市福州市中心城区白马河片区为例,基于InfoWorks ICM建立水文水动力耦合模型,并采用2021年2月10日实测降雨及检查井液位数据对模型参数进行了校验．利用了重现期分别为10、20、50和100 a 这4种工况作为降雨驱动模型,其结果表明:在10 a一遇设计降雨时,模型在10:12时达到最大水深0.402 m;在20 a一遇设计降雨时,模型在10:07时达到最大水深0.419 m;在50 a一遇设计降雨时,模型在10:02时达到最大水深0.438 m;在100 a一遇设计降雨时,模型在10:00时达到最大水深0.450 m．本文在水文水动力学模型分析的基础上,基于地形数据构建二维水动力模型作为补充,并采用洪水风险率危险性分析法分别对片区洪水危险性进行了量化计算和空间分析,可以为典型城市洪涝情景模拟及风险量化分析提供一定的技术支撑．      

不同降雨频率单沟泥石流灾害风险评价

通过对危险度与易损度进行耦合分析,结合GIS技术,得出单沟泥石流不同降雨频率下灾害风险度,最终获得了段河坝泥石流沟不同降雨频率下风险分区.结果表明:段河坝泥石流沟总体属于中偏高风险等级,50年一遇最大泥石流冲出量为36.5×104m3,极高风险区面积为0.01 km2;100年一遇最大泥石流冲出量为196×104m3,极高风险区面积达到0.13 km2.     

基于MIKE11和MIKE21的城市暴雨洪涝灾害风险分析

应用MIKE 11和MIKE 21分别构建北京市大兴区天堂河下游地区一维和二维水动力学模型,采用DHI MIKE FLOOD耦合模拟了不同暴雨重现期下该地区的淹没特性.为分析该地区暴雨洪涝灾害的危险性,研究模拟了不同情景下各骨干渠道考虑限制下泄流量的排水状况,整个研究区淹没范围随时间的演变趋势和空间上的分布状况.研究结果表明,整个研究区现状防洪能力不足20a一遇设计标准,且研究区局部区域最大淹没深度超过2m,最大积水时间超过8h,是防洪排涝的重点区域.该结果可为下一步暴雨风险评估,滞洪区的选址和闸坝调度方案的制定提供参考依据.     

湖北长阳经济开发区防洪排涝水文计算分析

在分析暴雨特性及洪水成因的基础上,采用由暴雨资料推求设计洪水的方法,对长阳经济开发区的设计洪水进行了分析计算.得出经济开发区防洪排涝标准10 a一遇、20 a一遇、50 a一遇洪水的设计洪峰流量、设计最大24 h暴雨量、相应开发区排涝洪水量、排涝模数,为长阳经济开发区河道整治疏浚、河网的排涝及水资源利用等提供决策依据.     

降雨和外江水位变化对城市洪涝的联合影响分析——以武汉市为例

降雨和外江水位是影响城市洪涝灾害的主要因素.为了更好地评估洪涝灾害风险，分析了降雨和外江水位变化对城市洪涝的联合影响.以武汉市为研究对象，采用Copula函数定量评估了不同时段降雨与外江水位的联合分布特征，并基于2016年典型降雨过程验证后的青山区SWMM模型，模拟了不同降雨和外江水位变化下武汉市青山区的洪涝过程.计算结果表明，同一重现期降雨下外江水位从21.7m升高至28.0m,研究区域的致涝率增加了0.5%～2.2%;相同外江水位下降雨重现期从5a增加至100a一遇，研究区域的致涝率增加了28.5%～29.1%,泵站运行对区域致涝率的消减作用从20.6%～21.0%减少至4.1%～4.9%;表明暴雨是区域内涝的主要因素，外江水位越高对区域内涝造成的不利影响越显著，且随降雨重现期增大泵站对区域的排涝作用越来越小.武汉市汛期降雨量和长江水位的联合风险率大于单个因素的风险率，且2010～2020年强降雨与高水位联合风险率和同现风险率相较于2000～2009年的均呈增加趋势，增长率超过了70%,表明近几年来极端降雨和高水位事件频发，且未考虑降雨和长江水位的联合作用可能会低估洪涝的危险程度....     

基于安全裕度理论的太湖流域北部城市排涝与区域防洪标准衔接研究

提出了基于水位安全裕度理论的太湖流域北部城市排涝与区域防洪标准衔接方法,剖析现状城市排涝与区域防洪标准的衔接性,并通过不同标准组合方案的试算,分析了区域和城市防洪排涝标准变化对关键断面出入水量的影响,并基于水位安全裕度评估方法提出了相衔接的城市排涝标准与区域防洪标准设计组合。研究结果表明：现状太湖流域北部区域防洪与城市排涝标准基本具备抵御50年一遇洪水的能力,但城市、区域层面防洪排涝能力与需求表现出不衔接,表现为城市内部水位远低于防洪设计水位,而区域水位则接近甚至超出防洪设计水位,防洪能力略显不足;不同区域防洪标准提升导致的外排格局变化特征具有显著差异,武澄锡虞区、阳澄淀泖区防洪能力提升通过扩大向长江泄洪实现,湖西区则通过扩大向太湖泄洪实现;限制城市大包围外排水量对缓解城市外部区域防洪压力的效果有限;太湖流域北部50年一遇区域防洪标准与20年一遇城市排涝标准是相衔接的标准设计组合。     

基于斜坡单元鄂西山区典型集镇地质灾害风险评价

鄂西山区处于全省地质灾害高易发区，灾害频发，风险呈现加剧之势。以恩施州巴东县野三关集镇为研究区，通过以斜坡为单元地质灾害调(勘)查工作，归纳了孕灾地质条件，并构建了斜坡地质灾害风险评价体系：首先基于斜坡单元进行评价单元划分；然后采用层次分析法，选取斜坡坡度、斜坡高差、剖面曲率、工程地质岩组、地质构造、斜坡结构、水系密度、植被覆盖率等8个评价因子，对区内斜坡地质灾害易发性进行评价研究；综合考虑人类工程活动和降雨的诱发影响，进行不同降雨重现期工况下危险性区划；根据研究区人口、建筑、道路、土地等承灾体分布，分别进行人口和经济易损性评价；最后根据危险性和易损性评价结果，进行地质灾害风险评价，为野三关集镇发展规划、精细化“隐患点+风险区双控”体系建设提供了理论依据和实际指导。结果表明：随着降雨量的增加，高风险区和极高风险区的面积逐渐增加，主要集中分布在研究区东北片区，针对极高、高风险区地质灾害隐患点和有变形迹象的斜坡建议采取工程治理或专业监测措施，制定应急预案。     

极端降雨下地下空间淹水对城市内涝过程的影响研究

极端降雨会引起城市内涝,造成地面严重积水,从而威胁城市地表及地下空间的生命财产安全.当前水动力模型涉及地下空间的模拟较少,地下空间设防高度对城市内涝时空分布特征的影响分析还存在不足.针对以上问题,以郑州市二七区主城区在“7·20”特大暴雨事件中的内涝过程为例,构建了考虑地下空间淹水的城市内涝模型.模拟了在地下空间不同设防高度下,城市内涝时空分布特征.研究结果显示：(1)构建的地下空间淹水模型具有一定物理机制,参数可量化,且计算简便,适用于大范围考虑地下空间淹水的城市内涝模拟;(2)不考虑地下空间淹水会使地表内涝风险被高估,高风险与超高风险面积之和将会增大10.7%;(3)当设防高度增加10cm时,城市地表的积水最大深度提高10.0%,流速增加2.3%,高风险与超高风险面积增加3.4%.这一结果表征了地下空间设防高度对城市内涝过程的影响机制与规律,为科学设置设防高度,有效防控城市地表-地下整体内涝风险提供了参考和依据.     

Mike Flood在中小河流洪涝风险分析中的应用

为了加强对中小河流的洪水管理,分别构建中小河流域水文学模型、Mike11模型以及Mike21FM模型,运用Mike Flood对一、二维模型进行耦合计算,对中小河流进行洪涝风险分析。以徐州市丰县复新河左岸地区为例,建立洪水演进数值模型,分析复新河的防洪能力以及不同暴雨情况下研究区内涝情况。结果表明:研究区域基本满足20年一遇防洪能力,部分中小河流排涝能力不足,导致部分地区内涝较严重。     

黄河下游花园口至艾山河段滩区洪水漫滩风险度评估研究

利用Delft3D模型, 模拟黄河下游滩区洪水漫滩过程, 获取漫滩范围和洪水淹没水深等洪水致灾参数。基于地形和防洪条件, 划分洪水漫滩淹没单元, 参考联合国灾害风险评价指标体系, 结合对各淹没单元的危险度和易损度评估, 得到不同洪水量级下各淹没单元的洪水漫滩风险度空间分布。结果表明, 占滩区总面积近 50%的淹没单元的洪水漫滩风险等级随洪水量级的增加而稳步增加, 为“水险同期”类淹没单元; 39.7%的淹没单元在十年一遇洪水情景下呈现极高风险度状态, 即“小水大险”状态; 11.67%的淹没单元稳定地处于相对较低的风险度等级, 漫滩风险不受洪水量级影响, 为“稳定低险”类。因此, 对于黄河下游滩区洪水漫滩风险, 应当重点防范主要集中分布在高村至艾山河段的“小水大险”类淹没单元, 同时应以十年一遇, 甚至五年一遇的洪水情景作为洪水防范工程措施布设的参考依据。     

基于区域灾害系统论的广东省台风灾害风险评估——以“山竹”台风为例

本研究的主要目的是构建一种适用于广东省的台风灾害风险评估模型,从而能有针对性地对广东省发生台风灾害后的抗灾救灾、应急决策提供参考意见.本文在区域灾害系统论的指导下,综合了致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体脆弱性3方面,构建了一套新的评估指标体系,并以加权综合法、层次分析法、自然间断点分级法构建了广东省台风灾害风险评估模型.最后以2018年第22号超强台风“山竹”为例,对广东省进行了台风灾害风险评估,并形成了1 km×1 km的综合风险区划图和评估分析结果.结果表明：1）该模型评估出的广东省“山竹”台风灾害中高风险地区与灾情报告相符合,具有较高的可靠性;2）广东省“山竹”台风灾害致灾因子危险性呈现出中东部沿海和中西部地区高,并逐渐向周围递减的分布;3）广东省台风灾害高孕灾环境敏感性地区主要集中在珠江三角洲地区以及粤东潮汕地区,这些地区地势平坦、河网密集、植被覆盖度低;4）广东省台风灾害高承灾体脆弱性地区主要集中在珠江三角洲地区、粤东潮汕地区、粤西茂湛地区,这些地区人口稠密、经济发达、耕地众多、城市化程度高;5）广东省“山竹”台风灾害综合风险呈现出中东部沿海和中西部地区高,并逐渐向周围...     

1961～2011年长江中下游地区一季稻洪涝灾害时空变化 及风险评估

为探究长江中下游地区一季稻洪涝灾害的变化规律和风险分布,本研究利用该地区1961～2011年气象观测资料和1980～2011年一季稻发育期资料、面积产量数据,以累积湿润指数为基础构建灾害辨识指标,分析了一季稻洪涝灾害的时空变化;综合考虑致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性和承灾体暴露性建立风险评估模型,完成了风险度区划。结果表明：（1）近51年长江中下游一季稻洪涝灾害年际变化显著,除重度洪涝外均呈增加态势;大部分地区灾害发生频次为30～90次,高发区在湘鄂交界西部地区。（2）一季稻洪涝灾害发生概率高值区在长江沿岸地区和浙江东南沿海地区,达30%以上;灾损率为3.2%～5.2%,大致呈阶梯分布,从东到西逐渐减小;大部分地区种植比率低于10%,江苏省的种植比率明显高于其他省;风险度分布大致以长江为轴,由长江沿岸向外逐渐递减,最高值出现在湖南石门,达0.24。     

降雨历时和重现期对洪涝风险的敏感性和转移——以济南市大寺河流域起步区段大桥分区为例

为研究降雨历时和重现期对洪涝风险的敏感性和转移影响，构建了3种降雨历时和7种重现期的芝加哥降雨雨型，并建立了相应的MIKE FLOOD耦合模型，模拟了21种降雨情景下的洪涝过程；基于模拟结果，分别从洪涝空间分布、水动力特性等方面开展分析。结果表明：（1）1风险级主要位于城镇道路，5风险级主要分布于耕地、绿地和林地等径流系数较低的用地处。（2）各风险级积水总量峰值和积水总峰值均随降雨历时和降雨重现期的增加而增加，且对低重现期和短降雨历时更为敏感。（3）各洪涝等级的积水峰值面积随洪涝等级的增大逐渐增大，均随降雨历时增加而增加，增幅整体上为增长趋势。2风险级的积水峰值面积对重现期的变化敏感性最强，5风险级的积水峰值面积对重现期的变化敏感性最低。1、2风险级的积水面积峰值对短降雨历时更敏感，3、4、5风险级的积水面积峰值对长降雨历时更敏感。（4）当降雨历时相同时，随着重现期的增加，只发生无风险等级向有风险等级和从高等级向低等级转移的过程。随着降雨重现期的增大，研究区主要发生无风险到5级、5级到4级两个转移过程，且对低重现期的变化更敏感。本研究可为雨洪管理研究提供科学参考。     

长江、黄河流域洪涝灾害的可公度性分析及灾害趋势研究

 长江、黄河流域是我国洪涝灾害比较严重的区域.在对长江、黄河流域洪涝灾害数据分析的基础上,应用信息预测理论的可公度性,分别对长江、黄河流域未来可能发生洪涝灾害的趋势进行了研究.得出长江流域2008,2013年,黄河流域2012年,洪涝灾害的信息较强,极有可能发生较大洪涝灾害.希望能为防洪减灾提供重要的参考资料.     

低影响开发系统对西南红层丘陵地区雨洪调控效果的模拟研究

为探究低影响开发系统(LID)对西南红层丘陵地区的雨洪调控效果,以中国遂宁市河东新区湿地公园示范区为研究对象,构建暴雨洪水管理模型(SWMM),根据遂宁市河东新区海绵城市建设相关规划,结合研究区下垫面特征,模拟不同降雨重现期(2、5、10、20年一遇)降水情景下低影响开发(LID)措施的地表径流过程和下渗过程,以评估海绵城市建设的防洪减涝效果。结果表明:在低降雨重现期(2年一遇和5年一遇)情况下,LID措施对地表径流的控制率分别达到78%和45%,洪峰的推迟现象不明显,在高重现期(20年一遇和50年一遇)情况下,地表径流控制率仅为2%和1%,洪峰的推迟时间分别为2、2.5 h,表明LID措施对城市雨洪控制有一定的效果,且随着降雨重现期的增加,LID措施对城市雨洪的控制效果逐渐减弱。研究结果为中国西南地区海绵城市建设及后期运营提供了理论依据。     

面向重大洪涝灾害应急响应的灾情动态评估方法研究

以2018年8月山东寿光洪涝灾害为例,根据应急响应阶段救援队伍重点关注的承灾体灾情对象,以区域洪水淹没历时为致灾因子强度指标,采用灾情指数法构建了一种用于辅助洪涝灾害应急救援决策的洪涝灾害灾情动态应急评估方法—应急灾情指数法,包括:1）利用多时相遥感影像,获取8月21—25日山东寿光洪水淹没区域动态提取结果;2）基于淹没历时,结合人口、土地利用类型和道路等基础地理数据,计算应急灾情指数;3）利用应急灾情指数对洪涝灾害淹没区域的灾情实现应急动态评估．结果表明,本次洪涝灾害过程中,受灾最严重的区域为淹没区西部的口子村、东北部的南宅科村、李家营村、李家湾村和东部的佛屋村,该区域是此次洪水事件中应急救援的核心区域,并利用网络灾情对评估结果进行验证．本文提出的基于应急灾情指数的洪涝灾害灾情动态评估方法的评估结果良好,评估精度较高．研究结果以期为洪涝动态评估提供方法参考,并为寿光市洪涝灾害应急救援工作提供科学依据．      

北京师范大学灾害风险科学研究回顾与展望

回顾了北京师范大学灾害风险科学研究团队33年来开展灾害风险科学研究取得的主要研究成果，分析了目前面临的主要挑战，展望了未来研究与学科建设的重点．灾害风险科学研究团队先后在区域自然灾害系统理论、综合减灾、灾害风险防范研究，重大自然灾害评估与国家减灾规划编制，以及发起并组织国际“综合风险防范”核心科学计划等方面做出了积极贡献．面对学科体系不完善、学术带头人不足、研究团队规模较小以及实验平台整合不力等挑战，亟需面向全球和国家防灾减灾、综合风险防范、绿色发展以及可持续性需求，在区域致灾-成害机制与动力学模拟、全球变化人口与经济系统风险精准评估、综合灾害（特别是碳排放）风险防范模式等领域争取重大突破，从而引领全球灾害风险科学，为建设地理学世界一流学科做出重要贡献．