基于精细化水动力模型的城市内涝特征分析及风险评估

伴随着气候变化和城市化进程,城市水文循环发生了显著变化。为了精细刻画暴雨条件下的城市洪涝问题,以巢湖市典型城区为研究区,构建具有物理机制的全过程分布式水文水动力洪涝模型,以巢湖市10 a、20 a、50 a、100 a一遇的设计暴雨以及迁移郑州“7·20”暴雨作为输入条件,模拟不同工况下巢湖市洪涝淹没风险情况。研究表明：(1)研究区内风险等级为蓝Ⅳ级的面积占比超过研究区域的26%,在不超过10a一遇降雨条件下,现有的泵排工程能满足排水需求;(2)在4种设计暴雨情境下研究区内有8个点呈现较大内涝风险,而在迁移郑州“7·20”降雨条件下,全研究区将发生严重的洪涝;(3)在4种设计暴雨情境下,精细化水动力模型和SWMM比较结果相近,而在郑州“7·20”级别的极端暴雨情境下,精细化水动力模型由于模型机制,结果优于SWMM模型。     

由广州市特大暴雨洪灾谈城市雨洪灾害防治

广州市"2010.5.7"特大暴雨灾害过后,笔者前往广州市对排洪河涌、排水泵站和快速公交系统(BRT)岗顶站水浸区进行现场查勘。通过对本次灾害特点的认真分析,结合以往工作经验,提出了几点城市雨洪灾害防治建议。     

郑州市“7·20”特大洪水对地铁工程防洪影响研究（英文）

近年来,随着全球气候变化,极端气象和气候事件频繁发生,严重影响了城市地下建筑工程的发展。针对2021年7月20日郑州发生的特大暴雨(简称“7·20”暴雨),提出了暴雨洪水广义极值分布模型和重现期计算方法。基于二维-非恒定流理论,构建了城市洪水模拟模型,对城市洪水进行了模拟。计算表明,郑州“7·20”暴雨超过了千年一遇水平。选择郑州市环型地铁5号线为计算实例,基于地铁5号环线的建筑工程分布特征并综合考虑地表与地下雨洪汇流特点,沿地铁5号线路设计了36个洪水风险点。应用暴雨模拟模型计算得到了地铁5号线沿途36个洪水风险点对应于不同洪水频率的淹没水深。通过对洪水模拟模型有关参数的验证,结果证明,计算得到的研究区域范围内的洪水过程基本符合研究区低洼处的洪水淹没情况,该模型也可以准确地描述市区街道洪水形成过程、道路和桥梁交汇处的累计淹没水深。构建的模拟模型也可以合理地模拟城市河道排水情况。计算结果表明,以郑州“7·20”暴雨为洪水设计验证标准,就地铁5号线而言,大多数洪水风险点的淹没水深超过2.0 m,最大淹没水深接近3.0 m。根据洪水模拟和重现期计算结果,提出了郑州市地铁工程洪水风险分类方法...     

城市内涝成因分析及应急管理对策建议

近年来,随着城市化进程的加快和极端天气频发多发,城市暴雨内涝灾害日益凸显。在城镇化快速发展的新形势下,如何加强城市防洪应急管理,减轻城市内涝损失,成为当前城市防洪工作的焦点和难点。在总结近年发生的城市内涝灾害的基础上,分析了内涝致灾的主、客观原因,对暴露出的城市防洪应急管理问题进行了思考,提出建立健全防洪应急管理体系、提高预测预报能力、完善会商预警制度、强化应急队伍物资建设、提高全民应急能力等相关对策建议。     

从北京“7·21”特大暴雨看NGO在城市暴雨灾害救助中的作用

<正>在城市暴雨灾害的救助工作中,来自民间的非政府组织日益成为一支重要力量。大多数学者同意将非政府组织(NGO,Non-Governmental Organization)界定为由志愿者组成,不以营利为目的,致力于公益价值目标实现,独立于政府、企业等组织之外的社会性组织。很多学者已经就NGO     

城市内涝成因分析及对策研究

中山市小隐涌流域2022年5月12日暴雨,雨量远达不到规划标准,但流域内出现十多处受涝点。以中山遭遇上述暴雨为例,分析珠三角河口区典型代表城区中山火炬高技术产业开发区在河网密布、城市密度高的现状条件下,遭遇暴雨后易产生内涝的原因,并分析排涝建设对策,可为河网密布的南方城市系统解决城市洪涝问题提供思路。     

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...     

城市内涝灾害居民应急避难兵棋推演理论与方法

城市内涝灾害严重威胁城市居民生命、财产安全。开展城市内涝灾害居民应急避难兵棋推演研究,可在低成本情况下来推演高风险事件应急预案效果。以兵棋理论、应急避难理论为基础,提出城市内涝灾害居民应急避难兵棋推演与评价方法,并以哈尔滨道里区为研究区进行了实例推演。结果表明:本次兵棋推演结果得分为88.19分,处于良好级别。以兵棋理论推演灾害应急过程,可达到训练应急部门灵活处理应急事件的指挥能力、管理能力与决策能力。     

郑州“7·20”特大暴雨河道堤防险情调查分析

2021年郑州“7·20”特大暴雨期间,郑州市域内河道堤防出现河道漫溢、堤防决口、岸坡坍塌及拦(跨)河建筑物损毁等险情。在现场查勘基础上,围绕河道堤防等工程治理、运行维护、应急处置等环节分析了河道堤防有关险情发生的原因,总结了经验教训,并对灾后重建提出了对策建议。     

基于PSR与贝叶斯网络的城市内涝灾害情景分析

气候变化和城市化进程加快双重影响下,城市内涝灾害事件频发广发,灾害损失严重,受到广泛关注。基于贝叶斯网络模型将城市内涝灾害事件划分为压力-状态-响应3个阶段,采用Netica软件对正常和极端状态下城市内涝灾害事件演化过程进行分析,通过揭示内涝灾害事件动态演化过程为城市防洪减灾、应急管理及其科学应对提供理论依据。以西安市典型内涝灾害事件为例对模型进行应用,结果表明:正常状态下,最大降水强度和单次降水历时在偏大范围概率较大,但平均降雨在偏小范围概率较大,说明城市内涝灾害事件具有降雨量大且时间集中的特性;中心城断路个数和受灾面积在内涝发生时极有可能受到波及,且应急预案多为Ⅱ级,说明城市内涝灾害一旦发生,造成的影响较为严重。极端状态下,当最大降水强度达到最大范围时,会发生较为严重的城市内涝,此时最大积水深度、中心城积水断路个数以及受灾面积都极有可能达到最大范围;当最大积水深度达到最大范围时,防汛救援人数达到最大范围,但应急响应速度提高较少,因此可以加强模拟演练和快速应急决策提高应急响应速度,减少城市内涝灾害损失。     

透视变化环境下的中国城市暴雨内涝灾害:形势、原因与政策建议

城市暴雨内涝已成为当前中国城市发展面临的重要难题之一,是"大城市病"的综合体现。首先分析了当前中国城市暴雨内涝灾害严峻的形势特征,然后从自然和人为因素两维角度,综合全球气候变暖背景下暴雨增多、城市规划和快速城镇化、排水管网与设防标准、城市应急预案、城市发展与管理制度等八个方面的问题,分析了中国城市暴雨内涝频现的深层次原因;再次总结分析国内外应对城市内涝的策略,提出当前我国海绵城市建设面临的问题并展望其发展方向。最后从提高设防标准、鼓励社会参与、推广海绵城市建设、完善监测预警体系、强化城市科学规划、加强大都市巨灾应对能力和跨区域应对统筹、提升决策者意识、加强全民全域全时风险防范意识等八个方面给出应对城市暴雨内涝的政策建议。研究成果对全面科学理解中国城市暴雨内涝灾害具有参考意义,对未来安全城市的长远规划和高质量建设具有重要的支撑。     

城市内涝灾害应急救援兵棋推演研究

针对近年来城市内涝灾害给居民、交通及城市基础设施带来的巨大影响,以低成本发现高风险事件和应急预案漏洞为目标,通过兵棋推演模拟城市内涝灾害应急救援过程。依据兵棋推演与灾害理论,结合GIS技术、决策树等方法,综合建立了动态兵棋棋子模型、暴雨规则、可视化地图及兵棋推演模型,实现了城市内涝灾害应急救援兵棋推演。结果表明:在设定的5年一遇暴雨情景及18个推演回合下,两个应急救援行动方案中,我方行动1虽能完成内涝灾害应急救援,但造成损失的概率非常高;我方行动2能够完成内涝灾害应急救援,且造成损失的概率较小。将兵棋推演方法引入到城市内涝灾害应急救援中,可准确的推演应急预案的可行性,研究成果对提高有关应急部门灵活处理应急事件的指挥能力、管理能力与决策能力具有重要意义。     

社会应急能力视域下的城市内涝与山洪灾害综合防御对策

在对当前城市内涝与山洪灾害综合防御体系进行分析后,发现当前存在的灾害应急管理体制缺失、灾害应急预警能力不足以及生活基本能源保障能力较差等问题。基于上述分析结果,通过融合社会应急能力设定以健全灾害应急管理组织体系、提高灾害应急预警能力以及构建水源安全保障措施为核心的新型城市内涝与山洪灾害综合防御对策,创新综合防御管理模式,提升城市内涝与山洪灾害防御管理水平。     

基于系统动力学的城市内涝灾害应急管理模型

采用系统动力学(SD)方法建立城市内涝灾害应急管理SD模型。在确定模型变量权重的基础上,通过构建模型方程式并绘制内涝灾害因果回路图和存量流量图实现对事件动态模拟仿真和敏感性分析。将构建的SD模型用于西安市一场典型内涝灾害事件的仿真分析,结果表明：随着时间增长,通过模拟仿真增加对技术因素、社会因素、管理因素和自然因素的管控,城市内涝灾害应急管理效果趋于变好;SD模型中不同变量对城市内涝灾害应急管理影响存在差异,需要不断完善应急预案,加强城市排水管网建设,提高应急决策时效性。     

城市内涝灾害对应急救援服务可达性的影响评估

【目的】城市化进程加快和气候变化导致内涝积水频发,造成道路封闭和交通堵塞,给城市应急救援响应的时效性带来严重影响。为了准确评估暴雨内涝下的城市应急救援响应能力,【方法】以荔湾区为例,通过构建内涝水动力模型,模拟不同设计降雨情景下的内涝积水,识别道路积水风险,明确阻断道路,并结合两步移动搜寻法(2SFCA)对不同脆弱性的兴趣点(POI)的应急救援服务可达性进行评估。【结果】结果显示：随着降雨重现期从1 a一遇增大到100 a一遇,内涝积水面积增大,平均积水深度从0.08 m增大到0.20 m。受积水影响道路数量持续增加,阻断道路长度从11 km上升至49 km,增长了超过300%。随着阻断道路的增多,应急救援可达的POI数量呈现下降趋势,并且在不同时间阈值内平均下降40%以上,可达性呈明显下降趋势。【结论】内涝模型耦合城市路网得到的道路积水可以揭示阻断道路的总体格局,可达性模型可以快速估算出应急救援的时效性。结果可为应急救援响应能力的评估提供参考。     

蓄涝水面率选择对城市内涝治理效果的影响及分区研究

为了量化城市蓄涝水面率的适宜程度,着手城市蓄涝水面率选择对城市内涝治理效果的影响评价,针对当前“蓄涝水面率”缺乏清晰的概念和统一的核算与评价方法等问题,从“蓄”“滞”概念辨析入手,提出城市蓄涝水面率的核定方法。引入超短历时受淹指标、排涝流量效率指标和蓄涝水深弹性指标等,将蓄涝水面率划分为“紧张区、适宜区、宽松区”,并明确了分区阈值的确定方法。案例分析结果显示：蓄涝水面率分区方法能够综合考虑区域暴雨特征、允许调蓄水深、允许最大排涝时长等各种因素,从而得出较为合理的“适宜区”范围,并且能够评估不同因素变化带来的影响。沙井电排区的蓄涝水面率适宜区为[4,7],与规范建议值(8%～12%)相差较大。在其它条件不变的情况下,当允许最大排涝时长从72 h降到48 h,“适宜区”上边界亦由7%降到6%。同样,当允许调蓄水深从1.5 m降低到1 m,适宜区调整为[6,11],与规范建议值接近。结果表明：基于“等效蓄涝面积”的核算方法能够更加客观地量化城市“蓄涝水面率”;城市蓄涝水面率分区方法能够简明、合理地评价区域蓄涝能力。基于该方法,每个城市都可以确定符合本地条件的蓄涝水面率分区阈值,从而判定自己所...     

河北省“7·19”特大暴雨灾害评估和分析

受冷暖气流共同影响,2016年7月18—21日河北省出现"63·8"以来范围最大、持续时间最长的特大暴雨过程。"7·19"特大暴雨过程从总体强度与影响范围均超过了"96·8",由于政府高度重视,预报预警准确及时,监测手段丰富多样,水库科学有序调度,防灾减灾效果明显,受灾人口、倒塌房屋、农作物受灾面积及成灾面积均小于"96·8"。但也反映出全省存在灾害防御基础设施建设标准偏低,供水、供电、交通、通信等行业公共设施脆弱等问题,建议进一步强化基础设施建设、完善应急预案、强化科普宣传等。     

天津市城市雨洪灾害分析及防灾减灾措施的探讨

从天津市城市雨洪的成因入手,分析了城市地表硬质化的变化、城市暴雨的特性以及致灾因素,提出了城市雨洪防灾减灾建议和措施。     

河南省西平县小洪河郑州“7·20”特大暴雨移置洪水响应分析

为提高河南省西平县小洪河流域防洪水平，通过暴雨移置法将郑州“7·20”特大暴雨移置到洪汝河流域，分析小洪河流域在“7·20”特大暴雨条件下的洪水过程。结果表明：在郑州“7·20”特大暴雨条件下，西平县小洪河流域水利工程(除石漫滩外)均超保证水位；水库大坝、河道堤防均有可能出现漫溢、溃坝、决堤险情；小洪河堤防险工处可能决口；滞洪区、行洪区需全部投入运用。提出了针对性改善建议：在防洪工程调度运用中对大中型水库工程防洪库容试行全部拦蓄原则；完善滞洪区、行洪区群众转移预案编制；变更小洪河桂李站保证水位为62.51 m,保证流量为420 m³/s;建立小洪河洪水演进模型等。     

北京房山区“23·7”特大暴雨灾害的成因及启示

受2305号台风“杜苏芮”影响,北京房山区“23·7”暴雨历时长、雨强大,累计降雨量达到627.1 mm。房山区河道在“23·7”特大暴雨灾害中全部行洪,其中拒马河、大石河超标准行洪,大石河最大洪峰超200年一遇。超标准洪水对河道防洪体系造成较大冲击,洪水破坏的主要特征是上冲下淹,上游以山洪灾害为主,洪水携带大量漂浮物,冲击力大;下游以洪涝灾害为主,淹没水深大、历时长、淤积厚度深。“23·7”特大暴雨灾害暴露出我国超标准洪水的防御存在明显短板,应在强化洪水灾害隐患排查的基础上,大力加强洪水预报预警能力建设,以数字孪生和预报、预警、预演、预案“四预”为抓手,提升洪水灾害的预测能力、预警能力、感知能力和处置能力。