内蒙古山洪致灾阈值与定量化风险评估研究

以赤峰市半支箭山洪沟为例,采用德国二维水文动力模型FloodArea、广义极值分布函数、情景模拟评估法和统计相关分析等方法,基于气象资料、山洪灾情个例和基础地理信息数据等,对半支箭山洪沟发生的5次山洪过程进行淹没模拟,通过建立淹没深度与面雨量的回归关系,计算不同山洪等级的致灾阈值,并定量评估不同重现期下山洪灾害对人口和GDP的可能影响,结果表明:(1) FloodArea模型对半支箭山洪沟流域有较好的淹没模拟能力,可应用于内蒙古无水文资料山洪沟的致灾阈值确定和定量化风险评估。(2)半支箭山洪沟的山洪致灾时效为4 h,其1—4级山洪的致灾阈值分别为58.5 mm、48.9 mm、39.3 mm和29.7 mm。(3)半支箭山洪沟T年一遇山洪影响的人口和GDP均随着淹没深度的增加而减少,其中影响最大的为0.1～0.6 m。(4) T年一遇山洪影响的人口和GDP分别在淹没深度为0.6～1.8 m和大于0.6 m时随着重现期的增大而增大。当淹没深度大于1.8 m时,5年一遇山洪影响的人口最小,100年一遇影响的人口最大;当淹没深度在0.1～0.6 m时,100年一遇山洪影响的GDP最小,30年一遇山洪影响的GDP最大。     

基于FloodArea模型的洪安涧河流域暴雨洪涝灾害风险区划

为直观反映暴雨洪涝灾害的淹没情景,及时有效地提供流域内的暴雨洪涝风险区划信息,采用洪安涧河流域气象站历史降水序列,结合致灾临界面雨量阈值和历史灾情数据,使用广义极值分布函数等,确定了不同重现期的致洪面雨量,采用FloodArea水文模型推演了洪水淹没的情景,并结合承灾体绘制了流域在不同重现期下的暴雨洪涝灾害风险区划图,提取了不同重现期和不同淹没深度下承灾体的受灾信息。结果表明:随着淹没水深的加深,人口和GDP受灾占比呈阶梯向上变化,而耕地和居民地受灾面积占比均呈明显对数函数关系增长;随着重现期的增大,流域洪涝灾害的危险程度逐渐加重,较高风险区分布在河道及中下游河道两侧蔓延处等区域,承灾体在低风险区的受灾占比最大(超过80%),极高风险区占比次之,中、高风险区占比最小。     

基于FloodArea的山洪灾害风险区划研究——以淠河流域为例

致灾临界面雨量、洪水淹没范围及深度的确定是暴雨山洪灾害风险区划的核心环节。本文以淠河流域为研究区,利用统计方法与水文模型相结合的方法确定雨-洪关系,得到致灾临界面雨量;基于FloodArea开展洪水淹没模拟,叠加承灾体信息,得到T年一遇洪水淹没风险评估与区划图。通过对2015年13号台风"苏迪罗"强降水过程的淹没反演,验证表明:无论是洪水淹没范围还是淹没水深,FloodArea模拟值与实况值均较为吻合。综合来看,淠河流域暴雨山洪灾害风险区划与评估结果较为合理;基于FloodArea模型在淠河流域具有较好的洪水淹没模拟效果,可用于暴雨洪涝灾害风险评估与预警。     

基于FloodArea模型的龙须河流域暴雨洪涝淹没模拟研究

选取龙须河流域内及周边气象区域站和国家站的逐日降雨量资料,采用广义极值分布函数来进行拟合优度检验并计算出不同重现期的致洪面雨量。将不同重现期致洪面雨量、小时雨型分布、高程数据代入FloodArea模型进行洪水淹没模拟,得到不同重现期下面雨量淹没范围和水深。结果表明:龙须河流域中下游水位上涨明显,靠近龙须河中游的荣华水文站点模拟水淹最深,出现2次涨水,模拟水位上涨超过3m,通过和实际水文站数据对比,洪水发展过程、最高水淹深度要滞后于降水峰值5-7小时,且与实际的水文站的水位差较吻合,证明FloodArea模型在龙须河流域具有较好的洪水淹没模拟效果,为暴雨洪涝灾害风险评估和预警业务提供较好的技术支撑。     

基于不同数据的新疆山洪淹没模拟及致灾阈值分析

利用实测淹没深度、数字高程(DEM)、土地利用类型、小时降水、定量降水估测(Quantitative Precipitation Estimation,QPE)等数据,通过FloodArea模型对新疆博尔博松流域3次(2013年8月25日、2015年6月28日、2016年6月17日)洪水过程进行再现模拟,对模拟结果的分布特征进行分析,以实测数据进行精度检验,并建立了面雨量-淹没深度关系,在此基础上确定了研究区四个淹没等级对应的致灾临界雨量。运用不同数据模拟得出淹没分布特征为随着时间的变化淹没深度具有上升的趋势,淹没过程可分为蓄积期、稳定增长期和波动上升期3个阶段;通过精度验证得出:FloodArea模型运用自动站降水数据模拟的淹没深度与实测数据相比偏高,而QPE、R-QPE(订正后QPE)数据模拟的则偏低,这三种数据的模拟结果与博尔博松村和塔尔村两个考察点的绝对误差分别为0.46 m、0.78 m、0.35 m和1.35 m、1.44 m、0.65 m,R-QPE数据模拟出的淹没深度效果最好,更能精确地反映出该流域洪水淹没情况;通过相关性分析可知,模拟洪水淹没深度与7 h累计时效的面雨量的相关性最好,相关系数达到了0.989,在此基础上建立了面雨量-淹没深度的关系;按照面雨量-淹没深度的关系和山洪灾害等级划分标准得出,预警点累计时效7 h面雨量对应四个等级的致灾临界雨量阈值分别为:四级6.25 mm、三级23.61 mm、二级49.64 mm、一级75.67 mm。     

基于FLOORAREA模式的南宁市城市内涝区划

以南宁市现行使用的暴雨强度公式为依据,计算出南宁市城市内涝排水能力,以及南宁市7个不同强降雨重现期降雨量,结合南宁市致涝强降雨天气过程个例,利用南宁市高程、城市道路网分布等数据,采用FLOORAREA模式进行计算,得出不同重现期城市内涝淹没区划,及其对不同承灾体的影响,为南宁市城市建立内涝综合防御对策提供依据。     

通城县一次暴雨洪涝淹没个例的模拟与检验

依据蓄满产流平衡原理,分析通城县2011年6月10日的致灾面雨量.以致灾面雨量、DEM数据为基础数据,利用GIS暴雨洪涝淹没模型,对通城县6月10日强降水造成的洪涝淹没水深、范围进行模拟,并利用实际灾情对模拟结果进行检验分析.结果表明,通城县全县均有不同程度的淹没,淹没区主要分布在沿河道两旁及地势低洼地区;淹没水深集中在0.5～2 m,占总淹没面积的35％,淹没模拟结果与实际灾情较为吻合.     

基于FloodArea的新疆依格孜牙河流域 山洪灾害风险区划

以新疆依格孜牙河流域为研究区,利用流域内6个自动站2013—2017年和周边7个国家基本气象站1961—2017年降水资料,基于水动力模型FloodArea构建淹没水深和降雨量之间的函数关系,确定不同重现期的致灾临界雨量阈值。利用FloodArea模型动态模拟暴雨洪灾的淹没情况,并结合研究区承灾因子(人口分布、GDP、土地利用类型),完成该流域的暴雨洪灾风险区划。结果表明,位于该流域中下游的塔格勒克艾日克村、克孜勒陶乡、依格孜牙乡林场等属于暴雨山洪的高风险区,而海拔相对较高且处于流域上游的塔木喀拉牧场、布格拉等地属于山洪淹没的低风险区。     

基于FloodArea模型的暴雨洪涝灾害评估技术研究

以日照市五莲县中至河流域作为研究对象,基于数字高程模型（DEM）及GIS技术提取流域边界,对流域内气象站的降水数据采用泰森多边形法计算暴雨过程中的逐时面雨量,应用水动力模型FloodArea进行洪水模拟,并对模型输入参数进行校正,进而结合土地利用类型对灾害影响程度和范围进行分析评估,结果表明：（1）FloodArea模型在中至河流域具有较好的适用性。（2）将洪水模拟结果与承灾体分布相叠加可以直观地获取受灾害影响的暴露信息。（3）在2015年8月7日降水过程中,流域受洪水淹没深度0.3m以上的面积达到76km2,其中耕地面积最大。日照市五莲县洪凝镇人口、GDP分布较为集中,受洪水影响最为严重。（4）受基础地理数据分辨率、经济统计信息精细化程度所限,目前基于ArcGIS平台计算得出的量化结果仍不够精确,有待进一步提高。     

基于降水时空分布情景模拟的暴雨洪涝致灾危险性评价

致灾因子危险性评价是进行风险区划的重要环节。本文采用江西省贡水流域超警戒水位的降水作为暴雨致灾因子,以最优极值函数分布方法计算研究该流域的重现期面雨量,利用超警戒水位降水过程的降水量时间分布规律和降水空间经验正交函数分析结果,结合Flood Area模型开展不同降水时空分布情景的洪水演进模拟,以模拟淹没水深作为指标建立暴雨致灾危险性评价等级,对不同降水时空分布情景下贡水流域暴雨致灾危险性进行评价。结果显示:不同的降水时空分布对暴雨洪涝致灾危险性评价影响较大。该方法是完善流域内暴雨洪涝灾害风险区划和评估工作的基础,在此基础上开展流域内不同承灾体的脆弱性评价和暴露度评价,可为地方政府制订减灾规划与预案等提供参考。     

南渡江流域暴雨洪涝致灾临界面雨量的确定

基于海南省南渡江流域龙塘水文站1976—1987年和2009—2010年的逐日气象水文资料,采用HBV-D水文模型,通过对模型参数率定和验证,确定了适合南渡江流域的HBV-D水文模型最优化参数。结果表明:该模型在1976—1981年率定期、1982—1987年验证期和2009—2010年验证期的Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.891,0.831,0.953,相关系数分别为0.944,0.912,0.977,达到了0.01显著性水平。通过建立的南渡江流域HBV-D水文模型进行模型反演,确定了不同前期水位 (7 m,8 m,9 m,10 m,11 m) 的面雨量和水位关系,根据龙塘水文站的警戒水位、10年重现期水位、30年重现期水位、50年重现期水位作为不同等级预警的临界判别条件,最终确定了不同前期水位的致灾临界面雨量指标。     

人口与GDP空间化技术支持下的暴雨洪涝灾害承灾体脆弱性分析

基于统计年鉴资料和土地利用数据,分别建立人口、GDP空间化模型,模拟南京市浦口区人口和GDP的空间分布。并结合暴雨洪涝历史灾情数据,探索区县级行政区域暴雨洪涝灾害承灾体脆弱性风险评估技术方法,最终获得100 m×100 m格网的浦口区暴雨洪涝灾害承灾体脆弱性空间分布图。研究结果表明:(1)人口、GDP的空间化模拟结果,既与各镇街统计数据保持一致,又反映了各镇街内部的人口、GDP分布的空间变化,可以为承灾体脆弱性评估提供精细化、可靠的数据源。(2)浦口区暴雨洪涝灾害承灾体脆弱性高风险区,分布在东北部经济较为发达的城镇街道而老山山脉和沿江内陆滩涂地区脆弱性风险较低。     

1981—2020年安徽省不同重现期最大风速和极大风速时空变化特征

分别从质量控制级别、有效数据完整率、是否均一等方面考虑,选取安徽省51个气象站1981—2020年逐日10 min最大风速和2006—2020年逐日极大风速资料,基于最大风速资料应用阵风系数法构建1981—2005年极大风速,得到1981—2020年极大风速的长时间序列数据;对风速资料进行拟合适度检验,估算了安徽省不同重现期最大风速和极大风速的时间变化以及空间分布,并对极大风速序列延长前后重现期估算情况进行了对比。结果表明:(1) 利用阵风系数法构建的极大风速数据可信,可为因缺少长时间序列的极大风速观测而无法进行50年或者更长重现期估算提供参考;(2) 1981—2020年安徽省历年最大风速强度为12.38 m/s,极大风速强度为20.55 m/s,均为皖南低矮山区的风速值较低,沿江西部及江淮之间中部处于相对大值区;(3) 30年重现期最大风速为12.09~27.23 m/s,50年为12.64~29.01 m/s,均是石台站最小,桐城站最大;30年重现期的极大风速为23.51~39.56 m/s,50年为24.58~41.93 m/s,均为池州站最小,桐城站最大;(4) 短期的观测资料会降低重现期估算结果的可靠性。      

基于嵌入河道栅格的山洪灾害淹没模拟

文章以江西省曹水作为山洪灾害淹没模拟的研究区域,通过嵌入河道栅格修订数字地形,采用FloodArea水文淹没模型对数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)对修订前后的同一降水过程进行模拟,结合实地考察流域内淹没痕迹和水文站水位资料对比分析两者的模拟结果,并利用确定性系数和Nash—Sutcliffe效率系数对2000—2010年间出现的强降水过程的模拟结果进行验证。结论表明:基于嵌入河道栅格的山洪灾害淹没模拟能较好地反映曹水流域内的因降水导致的山洪推进路线、淹没范围及淹没水深,该方法可作为推算曹水流域的山洪灾害致灾临界面雨量的基础。     

基于不同重现期的南沙港区台风灾害风险评估

台风是对港口威胁最大、影响最广而评估难度最高的自然灾害之一,港口台风灾损评估对于国际大港密布的中国尤其重要。利用1997—2015年的台风气象观测资料及广州市南沙港区资产分布统计数据,采用国际减灾战略评估模型,重点测算致灾因子危险性和承灾体脆弱性,评估不同重现期下南沙港区台风灾害风险的分布特征和经济灾损状况。评估结果显示,南沙港区的台风风险水平呈现出空间非均衡性,二、三期工程风险水平较一期工程更高;当遇重现期50 a以下台风时,港区经济灾损较小,一旦超过100 a一遇等级,则可形成巨灾;港区不同部位的风险水平差异明显,其中供油、通信、空箱、给水、消防的风险水平偏高;在不考虑易损性前提下,500 a一遇台风可导致经济灾损达1.404亿美元。基于PGIS法将本地风险知识应用到GIS软件中,开展多种情景下南沙港区台风灾害风险评估的方法,可移植到其他港口的各类气象灾害损失研究。      

东津河流域暴雨洪涝灾害风险区划

本文从暴雨致灾机理出发,以东津河流域为例,开展中小河流域暴雨洪涝灾害风险区划技术研究。根据气象资料、水文资料、地理信息资料、社会经济统计资料以及历史灾情资料等,运用TOPMODEL水文模型并结合统计法确定致洪临界面雨量,利用逐步回归法重建区域站资料序列,基于广义极值分布函数计算出不同重现期的致洪面雨量,根据流域内小时降水雨型分布,将不同重现期致洪面雨量以及叠加堤坝信息的DEM、manning系数等数据代人Flood Area模型进行洪水淹没模拟,得到不同重现期下洪水淹没图,再叠加流域内栅格化的人口、GDP以及土地利用信息,最终得到不同重现期下人口、GDP以及土地利用等风险区划图谱。建立的中小河流域暴雨洪涝灾害风险区划技术方法简便可行,区划结果精度高、实用性强,对于面向实时防灾减灾的动态灾害风险管理具有重要意义。     

基于优势分析法的河北省暴雨对房屋致灾阈值研究

利用河北省1984～2014年142个国家气象站的降水资料和历史灾情,以房屋为承灾体,基于优势分析法确定致灾因子的影响权重,构建暴雨综合致灾指数模型。以影响环境脆弱性的要素为指标,运用K-mean聚类分析法将河北省分成5个区域,采用指数函数拟合房屋损失与综合致灾指数的关系,反推出各个类型区不同灾情等级对应的综合致灾指数阈值,并通过2015～2019年的124个灾情案例进行验证。结果表明:河北省暴雨造成的房屋灾情事件发生次数总体呈现出北多南少的特征,北部山区普遍在10次以上。致灾因子中过程总雨量的影响权重最大,为68%,最大日降水量、持续日数、过程最大小时雨强所占权重分别为22%、6%和4%。模拟灾情的最佳等级分割点为损坏房屋1180、335、235间,此时模拟灾情等级与实际灾情等级一致的比例最高（67.4%）。阈值检验中,2015～2019年灾情案例的准确率为69.8%,轻度灾情等级的准确率最高。     

基于县域单元的陕西苹果越冬冻害风险分布

为了有效利用气候资源、趋利避害、合理规划和发展陕西苹果产业,促进县域苹果种植布局优化,实现健康、可持续生产,依据3个苹果种植代表县县站与其境内区域站越冬期气温的关系,进行概率移植,借助各代表县县站1971—2011年越冬期气温数据,计算获得各代表县县站及其境内区域站苹果不同等级越冬期冻害的发生概率。根据对30多个苹果越冬冻害历史个例的分析结果,分别赋予苹果越冬期轻度、中度、重度等级冻害0.3、0.5和0.7的灾损系数。依据气候致灾风险的基本原理和模型,计算获得各代表县县站及其境内区域站的越冬期冻害风险指数,并基于GIS系统制作了各代表县的降尺度苹果越冬期冻害风险分布图。     

基于GIS淹没模型的洪水演进模拟及检验

用部分溃坝的波流与堰流相交法模拟淦河流域溃口点的流量。以溃口点的流量、DEM为基础数据,利用GIS的暴雨洪涝淹没模型,对2010年7月14日淦河流域由强降水引发的溃口式洪水淹没过程进行模拟,并利用实际灾情对模拟结果进行检验分析。模拟结果表明:随着洪水演进,淦河流域的淹没面积不断地增大,其中0.5~1 m水深段的淹没面积增长最快;14日18时,洪水到达任窝村,20时淹没至马桥镇,22时淹没至严洲村。灾情调查检验结果显示,对于洪水到达时间和地点,淹没模型模拟值与实况值较为吻合,表明该模型在溃口式洪水淹没过程方面具有较好的模拟效果。     

基于FloodArea模型的大通河流域暴雨洪涝灾害风险评估

利用流域内所有国家气象站及区域自动站共39站逐小时降水实况、过程降水量和降水落区预报、数字高程模型(DEM)、土地利用、土壤类型以及实地灾情调查等资料,采用Flood Area模型的暴雨淹没情景,对2013年7月5日20时—6日20时大通河流域出现的历史罕见强降水时段进行洪水淹没模拟及效果检验。模拟结果表明:大通河流域中上游水位上涨明显,大部地区涨水超过1 m,部分支流水位上涨超过3 m,竹阳乡、酉华乡和乔木乡的局部地区涨水超过6 m。灾情调查检验表明,对于洪水淹没范围和淹没水深,Flood Area模拟值与实况值均较为吻合,表明Flood Area模型在大通河流域具有较好的洪水淹没模拟效果,可用于暴雨洪涝灾害风险评估与预警业务。