基于最大熵模型的城市内涝风险预测： 以北京市主城区为例

随着全球气候变化和城市化发展,城市内涝频发且严重影响城市发展,研究内涝影响因素,进行内涝风险评估对防灾减灾具有重要意义。以北京市主城区为研究区域,获取内涝空间数据和影响因子数据,采用MaxEnt模型进行探究,识别内涝潜在风险区和分析影响因子与内涝风险的关系,结果表明：(1)影响内涝风险的主导因子为离立交桥的距离、建筑密度、不透水面比例、人口密度、暴雨持续时间、NDVI;(2)研究区内超过24.6%区域范围都处于内涝风险区,高风险区总面积约为40.17 km2^,中风险区的总面积约为298.09 km2^;较低风险与低风险区面积分别为423.75 km2^、30.53 km2^;(3)各区内涝点分布数量大小关系为丰台区>海淀区>朝阳区>石景山区>西城区、东城区;历史内涝点在空间分布上具有“南密北疏,西密东疏”的分布格局与“多核中心,次中心团带连接”的特征;(4)对风险评估结果进行空间自相关分析发现风险概率在丰台区中部,海淀区东北部、南部,石景山区东部地区呈高—高聚集,表明该区域在未来可能会受到周围区域的影响而发生内涝灾害,要高度关注该区域实现精准防控。相关成果为城市进行基础设施完善改造、潜在内涝积水点防治、制定应急减灾预案和应对措施等方面提供一定参考。     

城市内涝事理图谱构建方法及应用

为消除城市内涝事件的突发性和空间易变性对城市内涝灾害决策调度的影响,构建城市内涝事理图谱,并在此图谱上提出成因分析应用的框架。利用规则模板库抽取中文城市内涝语料库中的因果事件句,基于投票机制的深度神经网络融合方法抽取因果句中的事件,融合手工规则实现城市内涝事理图谱的构建。采用事理图谱自动生成以内涝点为中心的场景,用生成的场景自动生成并训练离散动态贝叶斯网络,并在该网络上进行内涝点成因分析。结果表明,所构建的城市内涝事理图谱能较好地描述所在城市的内涝演化规律,成因分析结果与真实结果对比表明,此方法能准确找到内涝点处产生内涝的成因,并排除有干扰影响的伪成因。     

深隧排水系统在城市内涝防治中的作用分析

深隧排水系统是一种行之有效的内涝防治工程措施,但目前国内相关的研究尚比较少,大规模深隧排水系统的应用效果及机制尚不明确.本文利用IFMS URBAN洪水模拟分析平台构建了分布式城市水文水动力模型,以成都市为例,研究深隧排水系统在城市内涝防治中的作用.设置了多种降雨情景和工况组合情景,对有无深隧条件下研究区内涝积水情况进行模拟,开展了多组模拟结果的对比和分析.结果表明:在30年一遇降水条件下,深隧服务范围内减少了31.4%的溢流点、50.5%的溢流水量,积水情况大大缓解,其服务范围内严重内涝问题基本得到控制;深隧排水系统削减城市内涝的作用随降雨重现期的增大和降雨峰现时间的延后而减弱;深隧系统中的蓄水池与泵站组合对深隧的作用具有较大影响.     

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.     

基于大数据的城市内涝网络舆情监测及演化机理

城市内涝频发造成严重经济损失,危害城市安全和居民生活,影响城市可持续发展,受到广泛关注。采用大数据技术对城市内涝网络舆情进行动态监测,采用网络爬虫等数据挖掘方法动态采集城市内涝舆情数据,深度分析舆情热度演变趋势、关注要点和情感倾向。以"2018.7.16"北京市内涝事件为样本分析城市内涝事件舆情传播特征,揭示其动态演化机理。结果表明:舆情高发时间段与内涝多发期较为吻合,舆情热度与城市内涝事件的影响程度呈正相关。社会对于城市内涝重点关注内容为城市排水管网的建设、内涝灾情及救援进展。城市内涝事件舆情演变过程经历了潜伏期、爆发期、蔓延期、反复期及消退期五个阶段,舆情参与者在不同阶段作用机理动态变化。根据舆情演变特征提出相应对策,为内涝事件舆情应对提供决策支持。     

城市立交桥洞内涝过程的精细化模拟研究

为科学地指导城市立交桥区的排水防涝改造,降低内涝风险,以深圳市某立交桥为研究对象,构建高分辨率城市内涝模型,采用地表积水实测资料进行模型率定及验证,模拟立交桥洞在雨水口防堵、下凹式绿地以及两者的组合措施改造前后不同降雨情景下的积水情况。结果表明,1)高分辨率城市内涝模型可以实现城市立交积水动态变化过程的准确模拟;2) 5年、20年和100年重现期降雨情景下,立交桥洞内涝严重,积水时空变化速率快,当降雨重现期为100年时,最大积水深度和面积分别高达1.52 m和1833 m2,积水深度随时间和空间的最大增长速率分别高达0.04 m/min和0.23 m/10 m;3)组合措施的内涝削减效果优于不同改造措施单独使用时的削减效果,100年重现期降雨情景下,单独采用雨水口防堵和绿地下凹措施,仍然存在0.6 m以上深度的积水,而组合措施可使内涝积水深度小于0.5 m,内涝持续时间缩短至30 min内,可有效地缓解桥洞内涝。     

基于Flood Area模型的山西山谷地区暴雨洪涝灾害风险特征分析

基于1992—2021年降水观测数据和气象灾情数据，采用Flood Area模型对沁水经济技术开发区所在山谷地区不同重现期下的暴雨洪涝淹没范围进行模拟评估.结果表明：研究区所在地区不同重现期小时雨型呈多峰分布，山谷效应导致雨水汇流，淹没水深和面积增加，具有一定的暴雨洪涝风险；区内大部分淹没面积在10 cm2以下；内涝等级为一般性内涝风险(10～25 cm)的淹没面积为0.48 km²，主要呈散点状分布于研究区各片区；中度内涝风险(25～50 cm)的淹没面积为0.41 km²，主要呈散点状分布在端氏综合服务中心周围；严重内涝风险(50～80 cm)的淹没面积较少，为0.32 km²；特别严重内涝风险(>80 cm)的淹没面积为4.74 km²，主要集中分布于北部产业片区和南部产业片区的偏西地区.各重现期淹没风险较大的区域主要分布在各个片区内低洼地区，与实际灾情相符.     

城市内涝成因及其防治策略

近年来,城市内涝频发,因内涝引发的不幸不时出现在人们的视野中。反思我国城市内涝产生的原因,并在此基础上提出预防减少城市内涝灾害的规划建议,很有必要。一、城市内涝的定义城市内涝是一种由强降雨或连续降雨所形成的城市内部积水的灾害。随着城市化进程的加快,城市内涝已经成为常见的灾害之一。频繁的内涝灾害严重地威胁着人们的生产生活,甚至造成大量的人员伤亡和财产损失。     

城市内涝灾害社会影响评价研究

为探究城市内涝灾害发生后对居民、社会及经济造成的影响,以哈尔滨市区为研究区,以典型内涝灾害年为案例年,收集气象、社会经济数据并结合实地调查数据,从社会与个体、社会与家庭、社会与心理、社会与交通、社会与秩序、社会与稳定六个方面筛选城市内涝灾害社会影响评价指标,并构建指标体系与评价模型,实现了城市内涝灾害社会影响评价与区划.研究结果可为哈尔滨市内涝灾害应急管理提供决策依据.     

一维管网与二维地表双向耦合的城市暴雨内涝模拟

为快速、准确模拟城市暴雨内涝演化过程,提出一种排水管网与上覆地表动态水力交互方法,构建了一维管网模型(SWMM)与二维水动力(LISFLOOD-FP)双向耦合的模型,解决了一维管网和二维地表的双向流量交换和时间同步难题。以上海外高桥地区为例,采用两次短历时降雨过程对耦合模型进行校准和验证,比较分析了单向、双向耦合的淹没范围与水深变化。结果表明:双向耦合模拟精度较高,在研究区具有良好的适用性;对于占比80%以上的轻度(<0.2m)积水区,单向、双向耦合的模拟积水面积比为1.21;对于中等(0.2～0.3 m)和重度(>0.3 m)积水区,单向耦合模拟结果趋于严重,该比值分别增至1.88和2.1。所构建的双向耦合模型能够揭示城区内涝积水、扩散及消退的全过程,可用于城市暴雨内涝推演,为内涝治理和灾害防御提供科学依据。     

郑州“7·20”特大暴雨降水特征及其内涝影响

基于郑州市自动气象观测站资料,对河南郑州2021年“7·20”特大暴雨的降水极端性、降水时段、小时降水变化等特征及其内涝影响进行分析,提出超标准降水条件下内涝防治的建议。分析表明：河南郑州“7·20”特大暴雨是一次极端强降水天气过程,可以分为5个明显的降水阶段,第三阶段和第四阶段呈现短时强降水频发、重发特征,特别是20日12—18时郑州市主城区连续出现80 mm以上的小时降水,是造成郑州市主城区严重城市内涝的主要原因。按照现有的内涝防治设计标准,郑州市主城区仍不足以防范此种强度的降水,但仍可以通过完善城市内涝防治的超标应急系统、提高城市易涝点内涝防治标准等措施减轻内涝灾害。     

基于机器学习的城市暴雨内涝时空快速预测模型

暴雨内涝的快速预测对于提升灾害应急处置能力具有重要意义。针对传统数值模拟复杂耗时导致难以满足暴雨内涝预测时限要求的问题,该文基于机器学习方法构建城市暴雨内涝时空快速预测模型。利用城市综合流域排水模型(InfoWorks ICM)模拟的高精度网格结果作为数据驱动,综合考虑降雨因素、地理数据以及排水管网的分布情况,分别基于随机森林、极限梯度提升(XGBoost)、K最近邻以及长短期记忆(LSTM)神经网络建立城市暴雨内涝快速预测模型。以北京市某区域为例,开展算例研究,结果表明：随机森林模型的空间预测效果最佳,淹没范围预测准确率可达99.51%,积水深度平均预测误差3.55%; LSTM神经网络模型能准确预测内涝点积涝过程的水深时序变化。在该算例场景下,所构建的机器学习模型可实现s级的暴雨内涝时空快速预测。     

北金堤防洪存在的问题及对策探讨

北金堤防洪工程肩负滞洪运用和防内涝水的双重任务,工程欠帐多、建设标准低、强度不足,老化严重.目前,,遇内涝水时工程出险多,不能满足滞洪的需要,为保证度汛安全,需进行加固处理.     

低影响开发技术在城镇排水系统中的应用研究

针对我国在城市建设与发展过程中普遍存在的雨季内涝严重、雨水资源浪费及面源污染突出等问题,研究了基于LID技术的城镇可持续排水系统建设技术体系。以雨水"径流调控-生态处理-景观利用-平衡调度"为研究主线,分析了低影响开发技术的优势及应用情况,提出运用低影响开发技术可以同时达到防治城镇内涝,利用雨水资源,控制面源污染,保持与改善区域内水环境的目的。     

为什么会出现河南特大暴雨？

正2021年7月17～21日,河南省遭遇极端强降雨。郑州24小时(7月20日08时～7月21日08时)降水量达到624.1毫米,超过了2019年的全年降水量(509.5毫米)。极端降水强度更是高达201.9毫米/小时,相当于150个西湖的水在1小时内倾倒在郑州境内,造成城市严重内涝,引发巨灾。河南省并不是历史上首次经历极端降雨。在"75·8"河南特大暴雨中,     

七星关区城市内涝监测预警服务系统研究

通过七星关区主城区17个内涝点降水致涝的临界雨量阈值指标体系建立,设定内涝预警指标,对主城区易积易涝点实时监控,结合智能网格降水预报产品,当监测到实况雨量或预报雨量超阈值时,根据预警指标制作服务产品并通过预警信息发布系统进行服务.做到提前预警,做好防范,进一步提高了七星关区城市内涝防灾减灾监测预警能力,最大程度减轻和避...     

城市居民内涝灾害风险感知调查研究 ——以郑州市为例

基于风险感知理论,采用问卷调查法从灾害认知情况、防灾意识和技能、响应情况三个方面对郑州市居民的城市内涝灾害风险感知现状进行调研,并在此基础上对不同影响因素之间的相关性以及不同路段之间居民对内涝灾害感知的差异性进行深入分析.结果显示:①城市居民内涝灾害的风险感知情况存在较大差异,多数居民对内涝灾害缺乏科学、系统的认知;②约80%的居民有一定的防灾意识,72.6%的居民掌握有基本的防灾技能;③多数郑州市居民对于内涝灾害都能积极响应,且对政府的相关工作有所期待.根据调查结果,对郑州市居民及政府相关部门提出了三点建议,为郑州市提升防范内涝灾害的能力、减轻灾害带来的损失和政府部门做好相关工作提供参考.     

广西典型岩溶内涝成因与防治分析

广西岩溶内涝广泛分布于峰丛洼地、峰林(峰丛)谷地、岩溶平原、岩溶区与非岩溶区接触过渡区这几种典型的岩溶地貌中.岩溶内涝的形成除与降雨有直接关系外,还与各种地貌系统的结构特点、岩溶生态环境的脆弱性以及人类活动等因素有关.岩溶内涝的治理应针对不同岩溶地貌的水文地质条件、居民点和耕地的分布情况、治理工程的投资效益比等特点,选用适合的治理措施.常规的水利工程措施与生态措施结合运用对于岩溶内涝和岩溶生态环境的改善具有重要意义.     

基于机器学习的内涝积水深度预报方法研究

利用2018年6—8月莆田市国家气象观测站的小时雨量数据、荔园路才子路口内涝点的积水深度数据,设计滞后系数和堵塞系数的计算方法.将小时雨量数据、前一时次积水深度、滞后系数和堵塞系数作为影响因子,应用机器学习中岭回归方法建立内涝点积水深度预报方程.通过2018年9月1—30日的积水深度数据以及9月降水过程的积水深度数据对...     

城市交通拥堵、空气污染以及雨洪内涝的治本之策

<正>中国城市交通拥堵、空气雾霾以及雨洪内涝之严重,已成为建设我国环境友好型城市的最强不和谐音符。习近平总书记曾指出,"治理交通拥堵必须标本兼治"。如何寻求治本之策?什么是治本之策?必须在确定治理方针和措施前研究明确。世界发达国家城市治理的历史经验表明,惰政思维、急功近利,只能治标,不能治本。治本必须转变传统思维,要从产生交通拥堵、空气污染以及雨洪内涝的根本原因入手,立足大思路、大手笔,才能产生明显的大效果。