暴雨内涝情景下城市消防服务可达性的精细化评估

为了揭示城市暴雨内涝灾害对应急响应服务功能的影响,论文基于高精度城市洪涝模型(FloodMap)和增强型两步移动搜寻法(E2SFCA),对暴雨内涝灾害影响下上海市中心城区消防服务可达性进行精细化评估。研究结果表明：① 百年一遇暴雨内涝情景下,内涝最严重时积水深度超过50 cm的淹没范围整体呈现“西高东低”分布态势,淹没总面积约1.5 km²,可导致471条路段(约占路网全长5.11%)通行受阻。② 上海市中心城区消防服务可达性的空间差异比较显著,大体呈现出由黄浦江两岸向西北和东南方向递减态势,但在一天中的不同时段,可达性空间格局变化并不明显。③ 与正常天气条件相比,暴雨内涝情景下不可达单元(250 m×250 m)数量显著增多,夜间低峰、早高峰、白天平峰和晚高峰时段分别增加36.32%、35.89%、39.07%和32.01%;从暴雨内涝的过程(全程120 min)上看,在雨峰后半段((30, 45] min)不可达单元数量最多,消防服务可达性的空间差异程度最大。④ 消防服务可达性表现出一定程度的空间集聚特征,其中高值聚集区(“高—高”型)主要位于黄浦江两岸以及浦西边缘地区,低值聚集区(“低—低”型)主要位于西北和西南区域,这2类聚集区呈“团块状”分布,而“高—低”型和“低—高”型集聚均不显著。⑤ 研究区内消防服务可达性与需求的空间失配现象(“低需求—高可达”或“高需求—低可达”)较为明显,而暴雨内涝会加剧空间失配问题。研究结果可为提升城市洪涝灾害管理与应急响应服务的精细化水平提供科学依据。     

应用面向对象的高分辨率遥感数据提取城市绿地

绿化建设是一个城市建设的重要工作,城市绿地覆盖率是衡量一个城市绿化程度最主要的指标,高分辨率遥感影像给城市绿地覆盖率计算提供了更为有效、便捷的手段。本文以南京市某区域为研究对象,基于RS和GIS等技术手段,采用面向对象的方法,在不同的尺度利用光谱特征并采用针对性的算法提取出了精度较高的QuickBird和IKONOS高分辨率遥感影像的城市绿地。最后通过对比和分析两者的精度,证明面向对象的方法是有效的。     

城市暴雨内涝模拟模型优化与精度验证

本文采用“Vegetation-Impervious Surface-Soil”模型和线性光谱混合分解方法,获取像元中不透水面、植被、土壤覆盖信息,用于计算SCS模型产流参数综合CN（Curve Number）值;基于土地利用类型,采用经验值与数值实验逐步求精相结合的方法,确定水动力汇流模型参数曼宁系数,并用实测积水数据验证两次参数修正的模拟效果。以上海中心城区为例进行验证,研究结果表明：①将采用V-I-S模型得到的不透水面、植被、土壤信息设定CN值,能够降低积水分布的极值化现象,提高SCS产流模型产流量和产流分布精度;②采用经验法和数值模拟逐步求精法,按土地利用类型设定曼宁系数,使各时段最大积水深度高于原模型,说明曼宁系数是汇流模型的敏感参数。     

暴雨内涝危险性情景模拟方法研究——以上海中心城区为例

本文采用地理信息系统技术（GIS）与水文/水动力学相结合的方法,使用修正的SCS模型进行产流模拟,利用局部等体积法和水动力模型进行汇流模拟,建立了基于情景的城市暴雨内涝危险性模拟工具,并对相同雨强情景下不同汇流模型的模拟结果与精度进行了对比分析。结果表明：（1）局部等体积法计算简单,对降雨的时程分配较为敏感,峰前历时和雨强对结果影响显著,较适合于雨型确定的城市暴雨内涝危险性快速模拟;水动力模型计算复杂,与整个降雨历时存在明显关系,模拟精度较高。（2）利用台风“麦莎”带来强降雨导致的积水实测数据,对模拟结果进行对比和验证,表明本文建立的水动力模型法模拟结果与实测降雨积水更为接近,更适合上海中心城区暴雨内涝危险性情景模拟。     

基于复合情景的上海台风风暴潮灾害危险性模拟及其空间应对

综合考虑海平面上升、陆域和海域地形变化、海塘沉降等因素,本文以上海历史上引发强风暴潮的热带气旋TC5612、TC8114和TC0012为基础,构建了12种复合灾害情景,利用MIKE21 FM模型模拟分析了不同情景下台风风暴潮对上海造成的漫滩淹没影响.结果表明:以2010年为模拟基准年份,由于上海地区有高标准的海塘防护,发生风暴潮漫堤淹没的概率极低;但随着时间情景的改变,各情景要素强度加大,漫滩淹没危险性逐渐增大;在2040年的复合灾害情景中,以正面登陆类热带气旋造成的影响为最大,局部区域淹没深度可达3.0m以上,全市25.23％的海塘和防汛墙存在漫堤危险,漫堤淹没危险区的面积可达到909.53 km2.在此基础上开展了应急避难模拟及避难场所优化研究,进而针对性地提出了保护城市水源涵养区、开挖城市蓄水空间、提高部分海塘设防水平、加强城市排涝系统建设和优化城市应急避难场所布局等空间应对方案.研究成果给上海新一轮“城市安全与综合防灾规划”提供了科学依据.     

中国沿海地区雨潮复合灾害联合分布及危险性研究

沿海地区极易受到极端降雨和高潮位引发的复合洪涝灾害影响。研究风暴增水和累积降雨同时发生的概率,设计雨潮联合分布函数,对提升沿海城市防洪除涝应对措施的有效性、减少城市复合洪涝灾害造成的损失具有重要意义。论文以1979—2014年中国沿海逐日最大风暴增水和邻近雨量站日累积降雨数据作为统计样本,采用Copula函数构建雨潮联合概率模型,并利用Kolmogorov-Smirnov检验、赤池信息准则、贝叶斯信息准则评价雨潮联合分布拟合优度,优选中国沿海雨潮联合概率分布函数模型。基于此模型,定量化设计中国沿海雨潮复合灾害情景。结果表明：在空间分布上,中国沿海雨潮复合灾害频次呈现明显的“两头多中间少”格局,其中,广东西部沿海、福建北部、浙江南部、山东及辽宁沿海频次相对较高;在50年一遇联合重现期下,北部湾、海南岛北部、浙江沿海、渤海湾部分沿海表现为极端降雨和较高的风暴增水,雨潮遭遇的复合灾害事件十分值得关注。研究结果在一定程度上揭示了中国沿海地区雨潮复合灾害的时空变化规律,并为复合灾害情景预测提供了定量化评估方案。     

多灾种综合风险评估理论与方法

在气候变化、经济全球化和快速城市化等多重背景下,多灾种综合风险已成为人类社会必须面对的挑战。多灾种综合风险评估是实施风险防范的基础。以成熟的单灾种风险研究为切入点,探讨多灾种综合风险评估的理论基础和方法类型。其理论基础之一是多灾种的概念模型,用于刻画多灾种的组合方式;理论基础之二是风险系统框架,用于描述风险系统的组成要素及其关系。多灾种风险评估的关键是实现对单灾种风险的综合,这种综合方法可分为累加式综合和过程式综合。未来既要密切关注灾害风险多要素的相互关系,更要高度重视环境变化对灾害过程和风险结果的影响。在深刻理解现有风险系统框架的基础上,以单灾种风险剖析为基础,以灾种间的关联性和组合特征为牵引,以情景分析思想为助力,有助于实现多灾种综合风险评估。     

洪灾应急疏散路径规划算法优化

应急疏散是救灾工作的重要环节,合理的路径规划能有效缩短疏散时间,减少人员伤亡.本文以疏散总时间最短为目标,考虑需求控制,容量限制,交通延误,公平分配和资源节约等约束条件,对经典Dijkstra算法进行改进;并采用混合拆分疏散方法,构建洪灾避难应急疏散路径规划模型.运用C#语言编写算法,求解最佳路径,基于自主开发的应急疏散分析工具MiniGIS,对规划路径进行动态模拟,依据反馈逐次优化算法.结果表明:理想算法,延时-改进算法,逆行-改进算法均能为县域尺度的洪灾避难疏散路径选择提供参考,但理想算法适用于组织简单,高度有序的疏散情景,延时-改进算法考虑了除交通拥堵之外的延误,与真实情况更为接近,逆行-改进算法避免了因中途路径调整而出现的"回头路",在时间最短次优的条件下,更有利于疏散过程管理与资源节约,其结果被认为是此次应急疏散路径规划的最优解.     

多灾种综合风险评估与防范的理论认知:风险防范"五维"范式

在气候变化、经济全球化和快速城市化背景下,人类社会所面临的多灾种巨灾风险不断增加.综合风险防范事关人民群众生命财产安全与社会和谐稳定,是国家公共安全体系建设和可持续发展战略实施的重要内容.在系统梳理世界综合减灾与风险防范行动经验的基础上,客观审视我国防灾减灾救灾工作中存在的问题,从实际国情出发,提出构建中国综合灾害风险防范"五维"范式,即:理论建构引领实践探索、统筹谋划健全"一案三制"、综合思维优化管理模式、有的放矢制定应对策略和多措并举提升防范能力.面对日益复杂严峻的多灾种巨灾风险形势,需不断加强风险形成机制及其多维影响研究和风险普查、评估与监测预警工作,加快推进体制机制改革,完善法律保障和应急预案体系,打造政府主导、社会共治管理模式,依托现代科技实现风险管理信息化、智能化、精细化转型,为扎实提升我国综合灾害风险防范能力、实现安全与发展的有机统筹提供强有力的支撑和全方位的保障.     

暴雨内涝影响下的城市道路交通拥挤特征识别

近年来,暴雨内涝频繁发生,常引发严重的城市交通拥堵问题。本文利用自主开发的宏观交通模拟工具,模拟了上海市中心城区50年一遇和100年一遇暴雨强度情景下每条路段的小时交通量,通过计算道路饱和度,研究了不同强度暴雨内涝对中心城区高架出入口和重要道路拥挤程度的影响。结果表明：①100年一遇暴雨内涝对上海市中心城区道路交通服务能力影响显著,可导致7个高架道路出入口关闭,部分出入口严重拥堵;②暴雨内涝对道路拥堵状况影响的差异性明显,变拥挤路段占道路总里程的13.35%,其中一级道路的拥挤程度变化最为明显,如：大连路、武宁路,周家嘴路和长寿路等主要路段服务水平下降。