承灾空间淹没相对风险评估方法研究

从系统工程的角度,综合考虑洪水淹没的水文不确定性和工程结构不确定性,提出了承灾空间淹没相对风险的概念.通过故障树分析方法,将淹没场景导致淹没相对风险产生的过程进行解析;并推导出特定堤段、特定重现期风暴潮和多个重现期风暴潮洪水条件下的任意点淹没风险计算方法.以上海浦东新区沿海海堤保护区为研究实例,给出研究区任意点的淹没相对风险空间分布图,为防洪决策提供更多的依据.     

外秦淮河堤防水文失事风险分析

结合南京市外秦淮河堤防整治工程,放弃传统的堤防潮位频率曲线线型,采用频率统计分析的方法确定了外秦淮河堤防潮位频率曲线的线型为反高斯分布;根据该堤防现行洪水设计标准推求了反高斯分布参数λ和μ.基于推求的洪水位频率曲线,将堤防水文失事风险分为洪水漫溢风险和洪水漫顶风险.考虑洪水漫顶事件对堤防水文失事风险的贡献权重,分别建立了堤防洪水漫溢和洪水漫顶失事概率计算模型,求出外秦淮河堤防水文失事风险率为0.374%,能满足工程防洪要求.     

基于不确定性分析的溃坝失事生命损失风险概率估算方法

针对目前国外某些经验模型在预测精度和适用性方面的不足,对估算溃坝失事生命损失风险概率的不确定性分析方法进行了研究,在充分考虑并综合分析大坝失事类型、失事时间、预警时间、历险人数和洪水强度等不确定性因素影响的基础上,提出一种基于不确定性分析和死亡率范围确定的溃坝失事洪灾生命损失概率估算方法,将洪灾情景按不确定性分为15种,并通过对国内外57座大坝失事有关统计数据的不确定性分析,给出了不同失事洪灾情景下可能导致的死亡率范围建议值,工程应用实例表明,所提出的方法更具适用性.     

汉江上游安康段不同重现期下洪水灾害风险评价

依据汉江上游安康段古洪水研究成果,获得实测洪水、历史洪水和古洪水序列下4种重现期的洪峰数据,应用GIS技术、HEC-RAS水文模型,从洪水灾害的危险性和易损性对安康段不同重现期情景下洪水灾害进行风险评估.结果表明,高风险区分布在研究河段干流上游南岸的安康盆地,支流黄洋河两岸为较高风险区,研究河段干流中下游两岸为较低和低风险区;随着重现期增加,高风险区范围不断扩大,低风险区范围逐渐缩小;整体呈研究河段上游南部遇水成灾,北部和中下游地区相对安全的空间分布格局.     

基于脆弱性曲线的寿溪河流域村镇建筑洪灾风险评估

以寿溪河流域的村镇建筑为研究对象,采用MIKE FLOOD耦合水动力模型计算洪水淹没特征,结合结构静力学原理与洪水冲击荷载经验公式,建立村镇建筑的洪灾脆弱性曲线,开展洪灾风险评估。结果表明,寿溪河流域洪水淹没范围呈狭长的条状,洪水流速较大。低重现期下房屋以中低风险为主,高重现期下高风险与极高风险房屋主要分布在洪水发生点、洪水淹没区以及河坝村附近。建立的脆弱性曲线考虑了洪水流速的影响,能较好地刻画村镇建筑的结构损伤程度。     

华南中小流域设计暴雨洪水同频率检验与重现水平推算

暴雨洪水同频率假定是否成立和暴雨洪水遭遇概率分布是中小流域设计洪水计算的依据,为检验其合理性,采用鉴江上游曹江流域典型强降水流域1967—2013年逐时暴雨洪水观测资料,分析了华南中小流域最大面雨量R和对应场次最大洪峰流量Q的边缘分布和联合分布的遭遇概率,并推算其设计重现水平。研究结果表明：暴雨和洪水同频遭遇概率较小;对于特定设计频率,洪峰流量与流域面雨量的遭遇概率随流域面雨量增大而增大;流域面雨量和洪峰流量的遭遇条件概率显示存在着多种防洪风险管理选择;相对于“或”联合重现期和“且”重现期,二次重现期更准确地反映R-Q组合的风险率。     

汛期洪水的二变量联合分布与应用

为在气候变化下更好地描述流域汛期洪水的概率变化特性,达到防洪和洪水资源化的统筹安排,考虑水文事件的相依性和多元化,采用Copula函数理论,结合第Ⅰ型Gumbel分布,研究淮河蚌埠站以上流域1915年到2008年的汛期洪水。研究结果表明:汛期洪量和洪峰的理论联合概率与实测资料联合频率拟合很好;同时探索了洪水联合分析的实际应用:一方面根据联合分布提出"等效水文情景"的概念,以更好地体现水文事件的不确定性和水文变量组合的概率等效性;另一方面论证联合重现期可作为单变量重现期的区间估计,为二元分析的洪水量级划分和洪水的联合风险分析以及工程设计提供一条新思路。     

陇西县菜子河阳坡河段历史洪水调查

通过实地访问、调查和历史文献的考证等方式对陇西县菜子河阳坡河段历史上发生的大洪水的水位、流量、重现期和发生情况进行考察。所得成果,可作为陇西县菜子河设计洪水的补充资料或延长实测系列的重要依据。此外调查资料有助于研究洪水的地区分布规律,印证无资料地区洪水的地理综合成果,以弥补定位观测的不足及考证小面积流域暴雨的重现期。     

高填方渠道溃堤洪水三维风险图研究

目前的风险图绘制研究中,洪水淹没计算多基于一、二维数值模拟,洪灾风险分析较少考虑地形危险性,未能真实反映复杂下游区域洪水淹没情况及洪灾风险分布.因此,本文提出基于三维数值模拟和数据场耦合的高填方渠道溃堤洪水风险图分析方法.首先,建立耦合VOF法的SST k-ω三维溃堤洪水演进数学模型,该模型结合了k-ω和k-ε模型的优势,增加了交叉扩散项,考虑了剪切应力的输送过程,能更精细地模拟湍流过程;其次,基于三维溃堤洪水淹没计算,引入数据场模型,考虑区域地形与洪水各灾情信息的综合风险,绘制三维洪水风险图,并与二维洪水风险图相结合,实现洪灾风险分布的详细、直观表达.以某高填方渠道为例,阐述了风险图绘制方法,分析了溃堤洪水的风险分布特征.     

淮河流域典型洪水年流量空间分布的季节特征

为了分析淮河流域洪水过程空间分布的季节变化特征,提高对典型洪水过程的认识,以TRMM 3B42卫星降水数据为驱动资料,利用分布式陆面-水文模型(LSX-HMS)模拟淮河流域典型洪水年(以2003年为例)的流量过程.结果表明:TRMM 3B42卫星数据能够较好地反映淮河流域降水的时空分布;LSX-HMS模型对流量时间变化过程的模拟精度较高;逐月流量空间分布给出了流域洪水过程的季节变化特征,准确反映了流量从南向北推进进而消退的空间演变过程.分布式水文模型对流量空间分布的模拟预测有助于流域洪水事件的预警与管理.     

高陂水利枢纽超蓄淹没动态模拟及实景三维可视化

为研究水库洪水调度情况下的超蓄淹没风险,以韩江高陂水利枢纽为研究对象,基于二维浅水波方程和Villemonte堰流公式构建了库区超蓄淹没模型,模型合理可靠。考虑实际来水和调度方案的不确定性,模型中引入来水、调度方案等动态因子,实现了高陂水利枢纽超蓄淹没风险动态分析模型,并基于三维实景建模技术,实现了任意来水、调度方案下的超蓄淹没三维可视化模拟展示。研究成果可为高陂库区超蓄淹没风险预警预报、水库调度运行、避洪转移、防洪措施制定完善等工作提供决策支撑,也可为其它水库提供借鉴作用。     

河道防洪堤坝水流风险的估算

为研究河道防洪堤坝事故的概率,把水文风险和水流风险区分开,根据风险理论给出一种考虑水流风险因子的风险分析方法,探讨河道防洪堤坝仅因水流参数出现偏差而失事的概率,为正确评价现行防洪堤坝的安全性提供了必要的依据。算例表明,对于防洪标准较高的河道,应重视水流参数偏差引起的水流风险。所得结论对水文风险分析计算的进一步研究具有借鉴价值。     

基于HHM-RFRM-EOC模型的洪水风险定量评估与结构化表达

洪水灾害是世界上最严重的自然灾害之一,对洪水风险分析是减轻灾害损失和影响的重要途径。现有洪水分析方法缺少体系化流程,导致洪水应急时间紧迫、信息匮乏。为此本文提出一种基于分层全息建模（hierarchical holographic modeling,HHM）与风险过滤、评级与管理（risk filtering,ranking and management framework , RFRM）和要素-对象-结果模型（element-object-consequence,EOC）的暴雨洪水灾害风险识别、筛选与表达方法。首先,构建暴雨洪水人力、设备、环境、应急管理、信息五个方面风险辨识框架,确定出暴雨洪水系统初始风险要素。其次,基于RFRM方法理论将初始要素情景按照约束条件过滤,形成主要风险情景。之后,结合贝叶斯定理对暴雨洪水灾害进行定性和定量化评级,筛选暴雨洪水灾害的高危风险情景。最后,将暴雨洪水高危风险情景基于EOC风险概念模型参数化,并采用Protégé软件结构化表达。研究结果可以为暴雨洪水灾害应急决策提供辅助支持,为优化暴雨洪水灾害抢险救灾和防灾体系建设提供科学依据。     

基于层次分析法的北京城市副中心内涝风险评估

基于“危险性-暴露性-脆弱性”的内涝风险评估框架，采用层次分析法构建了北京城市副中心内涝风险评估体系，运用模型模拟法、GIS空间分析法等多种方法获取评估指标值，对研究区进行了10、20、50 a一遇降雨情景下的内涝风险评估．研究结果表明:1）副中心现状排涝能力基本满足10 a一遇降雨，距离规划50 a一遇的排涝标准有较大差距；2）中高风险区主要集中在北运河以西、通惠河以南的原通州老城区，运潮减河以北、小中河以东的区域，以及京秦铁路沿线路段的下凹桥区；3）积水危险性与内涝风险度结果并不吻合，内涝风险度评价结果更为科学，也更具指导性．建议对高风险区采取“一点一策”的方式制定应急预案，提升副中心洪涝预报预警能力．      

风险分析与损失评估相结合的北方城市洪涝灾害研究——以郑州市2021年7月特大暴雨洪涝灾害为例

城市洪涝灾害常造成灾难性的生命和财产损失,开展城市洪涝灾害研究对于洪涝灾害防治至关重要.已有研究多从洪涝灾害风险或损失的单方面展开研究,且国内的研究区域多集中在降雨较多的南方城市,近年来北方城市极端暴雨事件频发,而相关研究却较少.该文从洪涝灾害全链路的角度开展研究,构建了城市洪涝灾害风险分析方法及损失评估模型,并以北方城市郑州2021年7月特大暴雨洪涝灾害为例,定性分析洪涝灾害风险的时空分布,定量评估洪涝灾害造成的经济损失,定性与定量相结合对此次洪涝灾害进行了系统研究.结果表明：洪涝灾害风险分析方法与损失评估模型能准确预测分析灾害的发生区域并评估其损失;洪涝灾害的高风险区与高经济损失区域一致.     

中国历史水灾案例数据库的建立及相关问题探讨

结合利用历史洪水灾害文献建立全国七大江河历史洪水灾害案例数据库的实践,阐述了灾害案例数据库的基本特征。针对历史水灾文献资源的特点及灾害案例数据库的要求,讨论了影响灾害案例数据库质量的各种因素,对建库过程中的误差进行分类并给出相应的处理方法。     

提高水库汛限水位的防洪风险分析

为了提高水库的水资源利用率,探讨水库提高汛限水位的可能性,根据东武仕水库1951—2000年入库洪水的统计特征,采用一阶自回归模型对入库洪水进行了模拟,并考虑了泄洪能力的不确定性及不同典型洪水过程和历史特大洪水等因素对东武仕水库汛限水位进行调整分析.研究结果表明,东武仕水库的汛限水位在目前102 m的基础上,可以进行适当的提高,但最多不要超过104 m,而此时库水位超过其设计洪水位106.68 m的风险不超过1.9600/;超过校核洪水位110.70 m的风险为0.0300/,并可增加蓄水约2×107m3,占设计兴利库容的13.800/,增加的经济效益较为可观.     

基于洪水问题的洞庭湖湿地区域划分

为了充分发挥三峡水库对洞庭湖防洪的有利作用,缓解其对湖区湿地水文条件的影响,采用水文模型对城陵矶河段的洪水进行情景模拟,并分析了3口洪道的分流现状以及三峡水库运用后荆江防洪的泄流要求.结果表明,进一步提高洞庭湖的蓄洪功能、保护3口洪道的分流能力,仍是实现长江中游防洪安全的必要条件.由此,结合湖区城镇、产业分布与自然地理条件,按"人类活动集中区—扩大蓄洪区—蓄洪区—自然湿地"的梯级层次提出了划分洞庭湖湿地区域的框架.     

土石围堰边坡稳定的多因素综合风险分析

土石围堰边坡稳定受堰体土石料力学性质、施工洪水及导流建筑物泄流能力等多种不确定性因素影响,为进行更全面、准确的风险估计,综合考虑水文、水力和土石料力学参数的随机性,在分析相关参数的分布形式和统计特征值的基础上,通过Monte．Carlo方法耦合仿真分析堰前水位分布和围堰边坡稳定性,建立土石围堰边坡稳定多因素综合风险计算模型,统计分析度汛期间土石围堰边坡稳定综合风险．实例分析表明,该模型计算的围堰边坡稳定综合风险率小于仅考虑单个随机因素的边坡稳定风险率,更准确地反映了实际工程土石围堰边坡稳定状态．     

Risk assessment and validation of flood disaster based on fuzzy mathematics

Floods often take place around rivers and plains, which indicates a higher risk of flooding in these areas. This paper adopts fuzzy comprehensive assessment (FCA), simple fuzzy classification (SFC), and the fuzzy similarity method (FSM) to assess flood disaster risk in Kelantan, Malaysia. Validation data, such as the flooded area, paddy area, urban area, residential area, and refuges, were overlaid to validate and analyze the accuracy of flood disaster risk. The results show that (1) 70–75% of flooded areas lie within the higher and highest risk zones, which shows an effective assessment accuracy; (2) paddy, built-up, and residential areas concentrated in the higher and highest risk zones are more likely to be destroyed by flood disasters; (3) 200–225 refuges in the higher and highest risk zones account for around 50% of all refuges, which means that more refuges should be built in the higher and highest risk zones to meet the accommodation requirement; (4) three methods proved to be feasible and effective in evaluating flood disaster risk, among which FCA is more suitable for the study area than the two other methods.