城市极端暴雨洪涝灾害风险评估与对策研究

受全球气候变化影响,城市洪涝灾害频发,郑州市“7·20”特大暴雨给城市洪涝灾害防御敲响了警钟。为全面了解无锡市遭遇类似郑州市“7·20”特大暴雨风险形势,构建了无锡市城市一维、二维耦合极端暴雨洪涝分析模型,综合考虑无锡市梅雨型、台风型、短历时强降雨型3种历史洪涝特征,组合0.35倍、0.5倍、0.7倍、1.0倍郑州市“7·20”特大暴雨4种量级,形成12组洪涝分析方案,开展城市极端暴雨洪涝灾害风险评估,并提出应对措施。研究成果可为极端暴雨应急联动、协同抢险救灾、城市规划等提供科学决策支持。     

从“城市看海”到“城市看江”：极端暴雨情景下福州市洪涝过程模拟与风险分析

受气候变化、快速城市化以及基础设施建设滞后的多重影响,我国城市面临的洪涝形势十分严峻。2021年7月17日开始,河南省遭遇持续性极端强降雨,特别是郑州市"2021.7.20"特大暴雨洪涝灾害,使得"城市看海"问题又一次出现在公众视野中,而且由于汹涌奔腾的洪水,城市街道变成了一条条水流湍急的江河,"城市看江"又成为城市洪涝灾害中新的威胁,大量的城市基础设施遭到毁灭性破坏,数千车辆化为废铁,经济损失惨重,"城市看江"的危害远远超过"城市看海"。对近年来我国城市极端暴雨洪涝事件进行了较为系统的梳理,并以沿海城市福州市江北城区为例,参考本次郑州市遭遇1000年一遇特大暴雨降雨过程,模拟计算了福州市城区管网、河道、地面在遭遇类似郑州市"2021.7.20"特大暴雨的500年一遇乃至1000年一遇强降雨下的洪涝过程。然后,基于最大淹没水深与最大流速评估城市洪涝风险。结果表明,在极端暴雨工况下,福州市江北城区淹没十分严重,"城市看江"不容小觑,应当未雨绸缪,提前做好应急防汛预案,工程措施与非工程措施并举,减少洪涝灾害对城市经济的影响,保障城市居民生命财产安全。本研究可以为城市遭遇极端暴雨时的防洪决策工作提供一定的参考。     

变化环境下城市暴雨洪涝研究进展

受气候变化和城市化进程的影响,近年城市暴雨洪涝问题频发、广发,暴雨难以精准预报、城市洪灾危害巨大,该问题受到高度重视和广泛关注,业已成为城市防洪减灾领域研究热点。本文以变化环境下的城市暴雨洪涝问题为研究对象,从城市暴雨洪涝模拟仿真、城市暴雨洪涝特征、城市暴雨洪涝形成机理以及城市暴雨洪涝应对管理4个方面对城市暴雨洪涝国内外研究进展进行综述。在此基础上,分析当前针对城市暴雨洪涝研究中存在的一些问题并对未来的研究进行展望,提出了以变化环境下暴雨洪涝特性和应对机制为重点的研究思路,以此,科学认识变化环境下城市暴雨洪涝,提升城市暴雨洪涝快速应对水平,最大限度降低城市暴雨洪涝灾害。     

从郑州“2021.7.20”水灾模型推演看城市洪涝风险管理

郑州市2021年7月20日特大暴雨引发的城市洪涝灾害受到全社会的广泛关注。在收集整理郑州"2021.7.20"特大暴雨事件的降雨、洪涝灾情等数据的基础上,通过地形高程、排水格局、计算机模拟专业研究,分析了郑州"2021.7.20"暴雨洪水实际情形,评估动态淹没、地面水深流速等风险,进一步识别影响对象、城市设施。本研究展示了行业标准的风险评估技术流程,以信息技术快速辅助重大问题研究。在此基础上,以专业视角审视城市洪涝安全体系的建设与管理,为各地制定城市洪涝灾害对策提供参考。     

高密度城市暴雨洪涝防御对策——郑州“7·20”特大暴雨启示

城市暴雨洪涝灾害是目前我国城市最突出的水患灾害。结合郑州"7·20"暴雨启示,通过深入分析我国高密度城市暴雨洪涝主要特征、成因,从"防御体系有韧性、基础设施有韧性、极端暴雨少损失"三个方面,提出高密度城市暴雨洪涝防治对策,为系统解决我国城市洪涝问题、提升城市洪涝防御能力和韧性提供新思路。     

极端大暴雨对昆明市城市洪涝防御的警示和思考

基于河南郑州市"2021.7.20"特大暴雨,将同等强度暴雨情景移植到云南昆明市,利用城市洪涝模型模拟计算昆明市区的洪涝情况。模拟结果显示,昆明市区主要河道均发生不同程度的漫堤情况,大部分城区发生0.15 m以上深度的积水,积水点共821处,其中积水深度大于2.00 m的89处,1.00～2.00 m的195处;主要道路严重积水,部分主干道积水深度超过2.00 m。郑州市"2021.7.20"特大暴雨远超过城市正常排水能力,洪涝灾害难以避免。根据模拟分析结果,结合洪涝工程现状,提出了以系统治理思路完善昆明市防洪排涝工程体系,突出"四预"(预报、预警、预演、预案),强化昆明市防汛应急响应体系建设,提升居民防灾意识和自救能力等超标准暴雨应对的警示和建议,相关分析和建议可为其他城市提供借鉴和参考。     

变化环境下城市暴雨洪涝灾害应对机制

遵循以防为主的防灾减灾救灾理念，提出一种集情景预估、预测预报、分级预警、应急预案和防洪预演为一体的城市暴雨洪涝灾害“五预”应对机制。包括：基于气候模式的城市暴雨洪涝灾害情景预估;耦合气象水文的城市暴雨洪涝灾害预测预报;多源信息融合的城市暴雨洪涝灾害分级预警;基于综合集成的城市暴雨洪涝灾害应急预案;基于数字孪生的城市暴雨洪涝灾害防洪预演。其中的关键技术包括：城市洪涝模拟、地球系统模式、滚动气候预测、数值天气预报、三维电子沙盘、综合集成平台和数字孪生城市。构建变化环境下城市暴雨洪涝灾害“五预”应对机制,可为城市防洪减灾决策提供有效支撑。     

关于城市洪涝风险防控体系构建的建议 ——郑州市"7·20"特大暴雨灾害思考

2021年7月20日,郑州市遭遇历史罕见特大暴雨,发生严重洪涝灾害,遭受重大人员伤亡和财产损失.基于洪水风险管理理念,针对城市极端暴雨洪涝风险防控体系构建,提出巨灾情景构建,完善应急预案体系,建立风险预警为主线的自然灾害监测预警体系,高标准规划建设防洪防涝工程体系,构建国土开发风险管控机制,推进洪水保险等风险管控措施建...     

近年城市洪涝致灾的水动力学机理分析与减灾对策研究

在极端降水事件明显增加和城市快速发展的背景下,由暴雨引发的城市洪涝灾害呈急剧上升趋势,不仅造成了严重的人员伤亡,而且产生了巨大的经济损失与社会影响.开展暴雨洪涝致灾的水动力学机理与减灾对策研究,能够为城市洪涝灾害防控提供科学依据.针对近期国内发生的典型城市洪涝灾害事件,首先分析了城市尤其是城市地下空间的洪涝灾害特点,剖...     

城市洪涝损失评估与应对措施效益分析——以广州市为例

气候变化和城镇化使得城市洪涝风险加剧,对城市区域的洪涝损失评估有助于洪涝风险的科学管理。以广州市为例,对不同重现期暴雨损失现状进行评估,综合考虑气候变化和社会经济发展影响,对未来暴雨损失进行预测,并对洪涝应对措施展开成本效益分析,结果表明：广州市现状洪涝年均期望损失约为5.88亿元,受气候变化和社会经济发展影响,未来洪涝灾害损失会进一步增加,其中社会经济发展带来的承灾体暴露度增加影响大于气候变化影响;对广州市城市防涝工程的成本效益分析可知,对于50年一遇以下暴雨,工程措施效益较为显著,超过50年一遇的暴雨,可采取以洪水保险等经济手段转移风险。     

基于能值理论的洪涝灾害脆弱性评估

在搜集整理2015年郑州市暴雨洪涝资料的基础上,从生态学的角度,运用能值分析方法评估区域洪涝灾害脆弱性。进而使用能值作为统一的度量尺度,以能值评价的结果和表征区域洪涝灾害脆弱性的能值指标为基础,借助地理信息系统(GIS)对郑州市洪涝灾害的脆弱性进行空间差异分析。结果表明郑州市洪涝灾害脆弱性的空间分布差异明显,大致呈现从中部向四周递减的趋势。新密市的脆弱性最高,其次是市区,脆弱性最低的是新郑市。结论表明,在暴露度相同的条件下,有效提高系统的适应能力是降低脆弱性的关键。     

基于CiteSpace的暴雨洪涝灾害研究热点及其趋势

由于全球气候变暖,频发的暴雨灾害造成了大量经济损失,引起了国内外学者的广泛研究。基于CiteSpace可视化分析工具,以中国知网(CNKI)数据库以及Web of Science核心合集中收录的暴雨洪涝灾害研究成果为基础,对暴雨洪涝灾害研究的特征与趋势进行分析。研究结果表明:①暴雨洪涝灾害的中文成果数量与外文成果数量均随时间的变化呈增加的趋势,而且中文成果数量显著高于外文成果数量。②中文成果数量较多的机构为国家气候中心、武汉区域气候中心、国家气象中心、华东师范大学等;外文成果数量相对较多的机构为中国科学院、巴塞尔大学、哥本哈根大学等;此外,主要机构研究间相互合作不密切且不同机构间的研究成果数量差异显著。③中文成果的研究热点为"暴雨洪涝""城市内涝""气象灾害",并且趋向于研究暴雨洪涝发生的机理及其影响;而外文成果则聚焦于"气候变化""管理""风险"等,并趋向于研究暴雨洪涝灾害的预防和应对。④中外暴雨洪涝灾害研究成果均呈现出更加关注暴雨洪涝灾害风险防范的趋势。研究成果可为未来开展暴雨洪涝灾害方面的研究提供参考。     

基于模糊综合评价的深圳市暴雨洪涝风险评估

近年来,城市洪涝灾害的频繁发生已引起专家学者的广泛关注.基于灾害系统理论,综合考虑致灾因子、孕灾环境、承灾体、防灾减灾能力等因素,从危险性和易损性两大风险要素出发,利用ArcGIS技术和模糊综合评价法,对洪涝频发的深圳市进行城市暴雨洪涝灾害风险评估区划,最终生成以100 m×100 m为基本评价单元的暴雨洪涝灾害风险分...     

技术索引

正城市洪涝形成机理与防治关键技术针对城市洪涝灾害频发、淹没损失日趋严重的现象,从城市洪涝形成机理、实时模拟预警、灾害损失评估、滞洪耐涝型城市设计理论方法和关键技术等方面系统地开展了研究。主要成果:(1)以典型城市发生的近30场次暴雨—洪涝事件为基础,深化认识了我国城市特有的10余     

浅谈萍乡市城市水文洪涝淹没预警系统

随着我国城镇化率不断提高,城市的供水保障能力、洪涝防御水平、水资源环境容量和水资源管理都面临越来越大的挑战,城市水文洪涝灾害成为目前城市建设的主要难点。针对这种现象,以萍乡市为例,结合萍乡市降水与洪水特点,通过产流机制、暴雨预警系统的建立,提出萍乡市城市水文洪涝淹没预警系统建设方案。     

宁波鄞东南平原洪涝风险分析与动态预报预警系统研究

提前预估可能存在的洪涝风险,加强洪水风险管理,能够降低洪涝灾害损失。利用甬江流域洪水模拟数学模型,模拟计算鄞东南平原遭受暴雨、风暴潮和江河洪水影响的情况下,城市可能发生的受淹情况,选用了16场洪水和6场量级不同的台风进行模型率定与计算,并在此基础上绘制城市洪水风险图,预报预警洪涝灾害。同时在模型的基础上设计了鄞东南平原洪涝风险动态预报预警系统,经验证系统模拟精度较好,成果合理可信,能够为平原洪涝风险动态预警预报提供强大的技术支持。     

城市构筑物暴雨内涝分层模拟技术及应用

气候变化和城市快速发展,导致我国城市洪涝问题日益突出。城市洪涝模拟是当前城市洪涝灾害风险管理领域研究热点,但国内外依然缺乏针对城市多层构筑物的精细模拟技术和方法。城市立交桥,是一种典型的城市多层构筑物,极易遭受洪涝灾害,并对城市交通造成严重影响。以城市立交桥为代表,在现有全分布式城市暴雨内涝模型基础上,结合城市立交桥的特点,提出一种分层模拟技术,并从网格分层构建、分层产汇流计算、地表与管网分层耦合和上层网格排水等方面详细阐述了分层模拟技术。将该分层模拟技术应用于深圳市罗芳立交桥2018年“8.29”暴雨积水过程模拟,与单层模拟方法相比,多层模拟结果更接近上报积水信息。研究表明,分层模拟技术更能准确表达城市复杂多层建筑物的实际暴雨内涝过程。     

城市洪涝灾害预警与应急管理平台

多年来，城市洪涝灾害一直是我国防汛减灾工作的重点，并且随着社会经济的发展和治水理念的变化，对城市防汛减灾提出更高的要求。特别是近年来城市极端性灾害事件时有发生，北京市2004年“7．10”暴雨造成城市交通瘫痪，2007年“7．18”暴雨造成较大人员伤亡，等等。城市洪涝灾预警与应急管理平台建设是应对城市洪涝灾害极端事件的有效手段之一。     

变化环境下洪涝风险演变特征与城市韧性提升策略

在全球气候变暖与快速城镇化的背景下，极端暴雨洪涝发生的可能性与不确定性在增大，同时洪涝威胁对象、致灾机理、成灾模式、损失构成与风险特性均在发生显著变化。本文基于郑州“7.20”特大暴雨水灾的实地调研与典型案例的剖析，阐述当代社会洪涝风险连锁性、突变性、传递性的演变机理与趋向，结合国际社会与水共存、韧性提升的理念与实践，探讨变化环境下与新时代基本国情相适宜的洪涝灾害防治策略。研究结果表明，应对快速城镇化进程中极端暴雨洪涝灾害，需以流域为单元做好综合治水的统筹规划；韧性城市只有建成不怕淹的城市，才有利于实现人水和谐的目标；在发展不均衡、不充分的现实条件下，完善与健全洪涝灾害风险管理与应急管理体制与运作机制，不仅在于保障安全，而且要为新时代经济社会快速平稳发展保驾护航。     

城市洪涝模型及CPU-GPU异构并行计算技术研究进展

在全球气候变暖和城市化背景下，城市洪涝问题日益严峻。为尽可能减少城市洪涝灾害造成的损失，提高城市对突发性强降雨事件的应急处理水平，开展城市洪涝数值模拟技术研究具有十分重要的意义。本文从城市洪涝精细化和高效模拟角度出发，综述了城市洪涝模型、CPU-GPU异构并行计算的研究进展，系统总结了产汇流模型、一维河道/管网模型、二维地表模型、耦合模型、快速城市洪涝模型的构建方法和CPU-GPU异构并行计算的关键技术。针对当前城市洪涝模型研究中的不足之处，需要开展城市洪涝过程全物理机制模拟研究，深入分析全水动力城市洪涝模型的适用性、模拟精度和计算效率；还需基于异构并行计算技术，实现城市洪涝模型一维河道/管网、二维地表淹没的快速模拟，为城市暴雨洪涝精细化与高效模拟奠定基础。