基于云模型的城市极端雨洪灾害预警研究

利用两维图论聚类法将城市分为若干个相对独立的区域,根据各个独立区域的实际情况分别创建4个相应降水等级的正态云和统一的极端雨洪灾害风险等级,建立基于云模型的城市极端雨洪灾害预警模型,对相同降雨降到不同地方和不同时间段降雨降到相同地方所引起的雨洪灾害进行动态预警。结果表明,极端暴雨降临时,城西片区、浮梁县城片区和城东片区遭受的灾害风险等级较高,随着时间的推移,其等级逐步由三级升到四级,而电厂片区和吕蒙航空基地片区遭受的灾害风险等级相对较低,最高不超过三级。利用云模型可以对景德镇各个区域各个时间段的灾害等级进行及时、准确的动态预警。     

基于云模型的城市极端雨洪灾害风险评价

构建最大24 h降雨量、平均淹没水深、淹没历时、受灾人口率、受灾面积率、GDP损失率6个指标,综合运用层次分析法和熵权法确定各指标的权重,通过云模型定量评价各指标下风险的等级,建立基于正态云模型的极端雨洪下城市洪水风险综合评价模型。对景德镇极端雨洪引发的洪水进行风险评价,得到1990—2012年景德镇每年的风险等级,找出引发洪水风险的关键因素。研究结果表明,景德镇深受洪水的影响,平均淹没水深与淹没历时对洪水产生的风险有重大影响。提出通过大量植树造林,增加透水面积;新建排水设施,清理城市排水管道,可以有效降低景德镇极端雨洪带来的风险。     

武都山区农业冰雹灾害发生规律及风险区划研究

该文从武都区1971～2010年冰雹资料入手,结合人口、GDP、耕地比等资料,利用ArcGIS软件, 得到冰雹灾害危险性图层,再同承灾体易损性评价、灾害的孕灾背景进行叠加、合并以及等级划分操作, 最后得到冰雹灾害的风险评估及其区划,结果表明:武都区冰雹危险性等级由西北1 600m以上高海拔区向 东南及低海拔区递减,和冰雹路径相符,冰雹灾害风险等级由西北向东南递减。研究结果为预防和减轻冰 雹灾害损失提供了科学依据。     

山西省干旱灾害风险评估与区划

[目的]分析山西省干旱灾害风险的关键作用因子,并进行风险评估和区划,对于提升该地干旱灾害风险管理和决策水平、减轻干旱损失具有重要指导意义。[方法]文章利用改进的相对湿润度指数、DEM资料、地形坡度资料和1990—2016年以县(市)为单元的行政区域的人口密度、GDP、人均GDP、耕地面积等社会经济数据来定量化评价山西干旱风险,从干旱灾害致灾因子的危险性、孕灾环境的脆弱性、承灾体的易损性和防灾减灾能力4个方面选取因子,构建相应的指数模型并分析其空间分布状况,在此基础上进一步构建山西省干旱灾害风险综合评估模型,并基于GIS绘制山西省干旱灾害风险区划图。[结果]山西省干旱致灾因子危险性呈北高南低的趋势,大同、朔州、忻州北部和西部、太原南部的干旱致灾因子危险性最强;孕灾环境脆弱性呈东西两侧高、中间低的趋势,而承灾体易损性和防灾减灾能力均呈东西两侧低、中间高的趋势;从干旱灾害风险区划图可以看出,山西省干旱风险总体呈北高南低,从西北向东南递减的趋势。高风险区主要分布在大同、朔州东部,较高风险区包括朔州西部、忻州中西部、太原大部,吕梁大部、晋中西部、临汾中部、运城西部为中风险区,临汾西部、晋中大部、长治东北部为较低风险区,临汾东部、运城东部、晋城大部、长治西部和南部风险最低。[结论]山西省干旱灾害的精细化风险区划,可为相关区域有效地开展抗旱活动提供定量化依据,增强干旱灾害防御的科学性、实用性和可操作性。     

基于随机森林算法的洪水灾害风险评估研究

根据流域灾害系统理论,在考虑致灾因子、孕灾环境和承灾体的基础上,选取9个风险评价指标,运用样本数据进行人工识别风险并得到训练样本,采用随机森林算法构建基于随机森林的洪水灾害风险评估模型。然后采用随机森林自评估工具,分析建立的洪水灾害风险评估模型的误差和指标,同时构建支持向量机模型作为对比方案,并采用五折交叉验证方法对基于随机森林算法的洪水灾害风险评估模型和支持向量机模型进行验证。最后以海河流域邱庄段为研究对象,分别运用基于随机森林算法的洪水灾害风险评估模型和基于支持向量机模型对相同的数据集进行评估和对比,结果显示,12 h内降雨总量、洪水持续时间和土壤含水量是引发洪水的主要因素,而基于随机森林算法的洪水灾害风险评估的训练精度及测试精度均高于支持向量机模型。     

风暴潮灾害综合损失等级划分标准的研究

为了减轻风暴潮灾害带来的经济损失和社会影响,需要进行灾害损失评估并确定灾害损失等级。论文应用计量经济学中的联立方程模型,综合考虑灾害损失性特征和承灾体脆弱性特征,建立经济损失等级和人口损失等级的联立方程组,对1998～2009年风暴潮灾害数据进行拟合和验证。参数估计及检验结果显示,直接经济损失、地区经济密度与风暴潮的经济损失等级存在正相关关系,受灾人口数、人口密度与风暴潮的人口损失等级存在正相关关系,经济密度与人口损失等级呈负相关关系。论文认为,在综合损失等级划分依据和标准下提出的微灾、小灾、中灾、重灾、巨灾五个等级可较为准确地刻画风暴潮灾害造成的损失。     

基于氧失衡灾害的城市生态安全研究 ——以江苏省盐城市为例

在城市生态安全的框架下,研究氧失衡的现状特征、孕灾环境和影响因素,构建了研究区氧失衡的致灾模型,发现氧平衡系数对核算灾害发生的可能,识别灾害高发的区域至关重要。以盐城市为例,分析城市生态安全等级。结果显示:滨海、大丰生态系统完整且稳定,是全市最重要的环境保护区;建湖、射阳生态环境质量相对较好,但氧气消耗量有进一步逼近氧气释放量的势头;响水、盐都处于低安全风险状态,要密切追踪监测,并开始管控人类自身的不安全行为;东台、阜宁处于中安全风险状态,警情已经出现,要尽快快降低风险、防护危害;亭湖是氧失衡最佳的孕灾环境,安全风险高,人作为承灾载体其生产、生活、生存被糟糕的环境制约和威胁。     

贵州省雷电灾害风险评价与区划研究

[目的]从致灾因子、孕灾环境、承灾体和防雷减灾能力4个方面确定13个评价指标开展雷电灾害风险评价与区划研究,实现定量化的雷电灾害风险评价。[方法]应用闪电监测资料、土壤数据库资料、GTOP30数据集以及社会经济统计和相关地理信息数据,基于目标、准则、指标层建立雷电灾害风险评价模型,采用投影寻踪方法获取指标权重,定量化分析致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性以及防雷减灾能力强弱,研究综合雷电灾害风险并完成等级划分。[结果]贵州省雷电灾害风险西部高于东部,整体呈现由西南部向东北部递减。其中西部的水城、六枝、普定、晴隆以及贵阳的云岩区、南明区、白云区中北部为高风险区,次低及低风险区主要分布在威宁及赫章西部区域、开阳东北部、平塘中东部、独山、荔波、万山、玉屏、碧江、思南、石阡、沿河的部分区域。[结论]通过灾前风险识别,可针对性的制定综合对策,为提高贵州省雷电灾害防御能力提供科学决策参考。     

河北省冬小麦—夏玉米干旱灾害风险评估

目的 通过分析河北省冬小麦和夏玉米的干旱灾害风险的时空分布格局,从致灾因子危险性、承灾体暴露性、环境敏感性、防灾减灾能力4个因子出发确定10个指标,为河北省农业防旱抗灾工作提供科学支持。方法 文章基于自然灾害理论,利用2000—2018年河北省气象站点数据,计算水分亏缺指数,并通过建立农作物减产率和水分亏缺指数的关系来确定不同干旱等级的临界阈值,建立基于信息扩散理论的干旱危险性评估模型。利用遥感数据以及统计年鉴数据,建立承灾体暴露性模型、环境敏感性模型和防灾减灾能力模型,在此基础上,对河北省冬小麦和夏玉米不同生育阶段进行干旱灾害综合风险评估。结果 （1）将信息扩散模型应用于小样本事件中,弥补资料不足带来的缺陷,可对不同级别的干旱进行风险评估;（2）干旱发生程度以轻度干旱和中度干旱为主,发生严重干旱的概率极低,致灾因子是影响旱灾程度的关键因素;（3）冬小麦和夏玉米在不同生育阶段风险的空间分布是不均的,高风险区和中高风险区呈现零星点状分布,冀中和冀南综合风险比较高,防灾减灾能力在一定程度上缓解了旱灾对该区的影响力度,而对于冀东地区来说,承灾体的暴露性以及防灾减灾能力决定了旱灾对该区的影响力度。结论 因此,建立的冬小麦和夏玉米不同生育期干旱灾害风险评估模型可有效地识别农业旱灾高风险区,服务于农业生产实践,可为防灾减灾提供支持。     

基于GIS的皖南地区暴雨洪涝灾害风险区划

[目的]开展对不同重现期暴雨淹没深度模拟研究,分析皖南地区不同重现期下暴雨洪涝灾害淹没情况和不同承灾体的风险区划情况,为皖南地区防洪减灾工作提供科学依据。[方法]文章采用算术平均值方法计算面雨量及雨型分布,通过广义极值分布函数拟合,得到拟合参数和不同重现期下日致洪面雨量,利用FloodArea模型计算暴雨淹没深度图谱。即利用皖南地区1961~2014年降水数据,结合人口、GDP及土地利用类型研究分析皖南地区暴雨洪涝灾害风险和区划。[结果]皖南地区各子流域暴雨日分布特征及致洪面雨量有很大区别,牧龙河、黄湓河等流域致灾暴雨普遍偏强,漳河、青弋江等流域致灾暴雨普遍偏弱。暴雨洪涝灾害风险区划的一致性表现为各类承灾体风险等级均呈现10年一遇和20年一遇重现期较小,50年一遇重现期中等,100年一遇重现期较大的特点;区域性体现在对3种承灾体空间分布差异明显,其中人口分布集中,GDP分布相对分散,建筑用地情况和人口分布基本吻合,耕地面积比人口和GDP更广泛。[结论]皖南地区暴雨洪涝灾害不同承灾体的风险区划呈现一致性和区域性特征,暴雨洪涝灾害不同重现期与人口密集区、经济发达地区、建筑用地、耕地附近的暴雨洪涝灾害风险等级呈现一致性特征。     

A fine-scale spatial analytics of the assessment and mapping of buildings and population at different risk levels of urban flood

Nowadays, urban flooding is becoming a severe issue in most of the developing and developed countries. The growth of the urbanization rate is also increasing, and the United Nations (UN) projected that 68 % of the world’s population would live in urban areas by 2050. People tend to migrate from rural to urban areas, which expose them more vulnerable to urban floods. The flood-related damages and deaths are increasing every year globally. Using the Birmingham city, Alabama (AL), USA as the study area, the objective of this research is to assess potential damage risks due to flood exposure of buildings and population in an urban area. Different social and environmental factors influence urban floods in an urban area. This paper considered elevation, slope, flow accumulation, land-use, soil types, and distance from the river as significant influential factors to urban flooding. The flood risk model hence can be developed by using an integrated GIS and cartrographic approach, in which we assessed and assigned weights to these factors and formed a GIS risk assessment model, which shows the level of flood risks in the floodplain areas of Birmingham and quantifies and maps both commercial buildings, home buildings, and populations’ exposed to flooding risks. This study found that the Valley Creek area is the highest flood risk zone in Birmingham, and about 48.85 percent of Valley Creek’s floodplain area will face very high flood risk. The findings further reveal that total number of 5602 people are living in high and very high flood risk zones in Birmingham that approximates 44.04 % of the total population in this floodplain area. The physical vulnerability is also assessed, and findings suggest that the Valley Creek zone has the highest percentage of residential (i.e., 56.14 %) and commercial (i.e., 75.34 %) buildings located in very high flood risk areas. Our study providing a GIS risk assessment approach to locating and mapping the areas, buildings, and populations from the most to the least at risks with a fine spatical scale for urban flood risk management. The numbers of vulnerable buildings and populations within each risk category are quantified and their distributions are mapped. Therefore, revealing population’s and buildings’ risks and their geographic information, this flood risk assessment can help local governments and communities prepare better to take actions against future urban flood events in Birmingham, and this integrated GIS and cartographic analysis for fine flooding assessments can be applied to other urban areas for flood mitigation and risk management.     

城市洪水资源化研究

综合分析城市缺水、城市灾害和洪水资源化,提出城市洪水资源化的概念,并以华南师范大学社区为例,分析洪水资源化的经济效益,建议城市在遵循生态效益最大化的原则下,化害为利,通过城市雨洪收集利用,利用水库、湖泊蓄水,引水输沙,引水冲污等措施实现城市洪水资源化。     

金华市城市雨水资源化利用研究

目前我国大部分城市均存在不同程度的水环境污染和水资源短缺问题,由于城市地形和气候特征原因导致汛期的洪涝灾害时常发生。与此同时,大量雨水没有科学和合理的利用。以金华市为例,通过对金华市雨水利用的技术、经济与生态环境现状的分析,并结合国内外的雨水资源利用实例,提出了针对金华市降雨特点的雨水利用的途径和相应措施,为缓解金华市水资源短缺问题提供指导。     

基于ArcGIS的山西省暴雨灾害风险评估

选取山西省109个气象站1988—2018年气象资料,结合层级分析法和专家打分法,构建了山西省暴雨风险评估模型,并利用ArcGIS对山西暴雨风险进行评估。结果表明:山西省大部分地区年暴雨量占年降水量的比例都超过了10%,说明暴雨作为山西降水量的主要来源。山西南部大部分地区及中部吕梁、阳泉、太原地区处于高风险区,发生暴雨灾害的风险较大发生;北部大同、朔州地区处于低风险区,发生暴雨灾害的风险较小。实时开展暴雨灾害的危险性评价,有助于完善当地地质灾害气象风险评估模型,为地方政府制定防灾减灾措施提供依据。     

基于WGA算子—熵权法的农业洪涝灾害风险评估——以潍坊市为例

目的 为了提高农村地区洪涝灾害科学应对水平,减轻农业损失,构建了农业洪涝灾害风险评估模型,分析评估指标的灵敏度,制定科学有效的风险应对策略。方法 文章结合2018年山东潍坊市的气象、地理和社会经济资料,构建农业洪涝灾害风险评估指标体系,利用熵权法确定各指标的权重,通过WGA算子分析指标的灵敏度,并得到潍坊市风险评估值,借助GIS绘制潍坊市农业洪涝灾害风险等级图,以此为基础制定风险防范措施。结果 （1）地形高程差和河网密度的指标灵敏度最大,最大日降水量次之,暴雨频率、汛期降水量、地均农业GDP、卫生机构数量的指标灵敏程度低。（2）潍坊市致灾因子的危险性从西往东逐渐减弱;孕灾环境敏感度最强的是潍坊西部和南部的山区,地势起伏大、河流众多,极易造成洪涝灾害;潍坊市的承灾体易损性呈现出从西北到东南逐级递减的现象;防灾减灾能力较弱的地区位于潍坊市的中部。（3）潍坊市综合风险总体态势是从西南到东北逐级递减。（4）应对致灾危险,提高气象预警的及时性和准确性,适当调整农作物的播种时间;应对孕灾敏感,兴修水利工程,发展林业;应对承灾易损,注重抗涝作物的栽培,加强对农业的自救;增强防灾能力,推行相应的保险协议,科普相关的防灾减灾知识,从而减少洪涝灾害给农业带来的损失。结论 通过农业洪涝灾害风险评估模型,可掌握潍坊市各地区的风险等级,因地制宜地制定风险应对策略,为农业防灾减灾提供理论支持和政策建议。     

洪水灾害的风险特征及保险制度设计

随着经济社会的快速发展,洪水灾害带来的经济损失越来越严重。在厘清洪水灾害风险的高危险性、承载体的强脆弱性以及可保性的基础上,从洪水保险的风险主体、资金筹集、费率计算与调整、洪水保险的再保险制度4个方面设计洪水保险产品。洪水保险兼具时间和空间维度上的风险分担性,完善洪水保险相关立法、建立洪水保险组织机构、构建多元资金筹集体系、推进洪水保险风险证券化、强化洪水保险制度监管有助于推进洪水保险制度的设计与发展。     

淮河流域行蓄洪区运用的风险因素识别

淮河流域行蓄洪区作为防洪工程体系的重要组成部分,在减轻淮河沿岸大堤的洪水压力方面发挥着重要作用。行蓄洪区的运用会造成行蓄洪区内的经济损失、人员伤亡及环境污染等多种风险。行蓄洪区运用的风险是致灾因子的危险性、孕灾环境和承灾体易损性及御灾环境的脆弱性等共同作用的结果。从4个方面分析淮河流域行蓄洪区运用的风险因素,提出淮河蓄洪区运用的风险防范对策。     

长江经济带城市洪涝脆弱性评估——以南京、武汉和成都为例

在全球气候变暖和海平面上升的背景下,随着城市化水平的不断提高,城市系统面临洪涝灾害的风险形势也更加严峻。构建长江经济带城市洪涝脆弱性评估模型,采用熵权法确定权重,运用模糊集对分析法判断样本所属等级,对南京、武汉和成都的城市洪涝脆弱性进行评估。结果表明:2012—2016年,南京市平均洪涝脆弱度最低,受低人口密度、建成区高绿化率以及较高经济密度作用,洪涝脆弱性整体呈下降趋势;武汉市平均洪涝脆弱度最高,由于人口密度过高、建成区绿化率过低导致洪涝脆弱性呈现恶化态势;成都市平均洪涝脆弱度位于中等,受人口密度下降、经济密度和排水管道密度上升的影响,洪涝脆弱性呈下降趋势;提出了大力发展当地经济、合理调整城市化速度、兴修排水基本设施等降低长江经济带城市洪涝脆弱性的建议。     

基于ANP-PP-SPA的区域洪灾风险评价模型研究

针对现有洪灾风险评价模型的缺陷与不足,从致灾因子、孕灾因子、承灾因子和减灾因子4个方面,通过对14项评价指标的分析与计算,构建洪灾风险评价体系。洪灾风险评价体系以网络层次分析法(ANP)求解主观权重,投影寻踪法(PP)求解客观权重,主客观综合权重与集对分析理论(SPA)耦合,构建基于ANP-PP-SPA的洪灾风险评价模型。以广东省英德市为例,验证洪灾风险评价模型的适用性。计算结果表明,英德市2016年的洪灾风险属于中等级别,符合英德市2016年的实际情况。洪灾风险评价模型不仅综合考虑了评价指标间的相互关系,还较好地体现了洪灾风险的模糊性和随机性,能够为区域洪灾风险决策和洪水管理提供科学依据。