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[期刊] 城市发展研究
[作者]
张炜 李思敏 孙广垠
面对日益频发的城市暴雨内涝,我国许多城市加大雨水管网系统的投资建设力度,但并未取得预期效果。从我国常规雨水设计流量计算方法入手,确定径流系数、设计重现期和降雨历时为城市暴雨实际径流量的影响因素,并分析各影响因素随城市化进程的变化趋势,从而揭示我国城市暴雨内涝形成的影响机制,为城市暴雨内涝科学防治体系的建立提供理论支撑。
[期刊] 城市发展研究
[作者]
王思思 于迪 车伍
近年来,国内外城市暴雨内涝灾害频发,严重威胁城市可持续发展,开展城市暴雨内涝脆弱性评估、提高排水系统适应能力显得尤为重要。在深入研究国内外相关案例的基础上,介绍了脆弱性评估的概念和方法;对国内外城市暴雨内涝脆弱性评估方法进行综合对比并分析其局限性;在借鉴发达国家提升城市排水防涝适应性对策的基础上,对我国相关领域的研究和实践提出建议。
关键词：
暴雨内涝 脆弱性评估 适应性 海绵城市
[期刊] 地理科学进展
[作者]
黄华兵 王先伟 柳林
建成环境的高空间异质性与致灾过程的复杂性给城市暴雨内涝研究带来巨大的挑战,具体表现为模型代表性不够、计算效率低、基础数据和验证数据匮乏。以机器学习为代表的人工智能技术、高分遥感和互联网大数据的快速发展则为城市暴雨内涝研究提供了新的契机。论文结合人工智能、高分遥感和互联网大数据等新技术发展,从特征、机理、数据与方法4个维度对暴雨内涝的研究现状和发展趋势进行了系统总结,主要结论包括:(1)暴雨内涝具有短历时性、空间散布性、连锁性和突变性,其热点呈现空间上的动态迁移特征。(2)降雨时空特征和城市化程度决定暴雨内涝灾害的量级,地形条件尤其是微地形则决定发生位置和内涝频率。地形控制作用指数(topographic control index, TCI)对暴雨内涝发生位置具有良好的指示能力。(3)排水管网、高精度地形和不透水面分布是暴雨内涝模拟的关键基础数据;降雨过程的高时空变异性是暴雨内涝近实时预报预警的主要瓶颈,需要充分利用天气雷达观测提高其精准度;互联网众包大数据是获取高空间覆盖度暴雨内涝灾情信息的新途径,但也面临不同类型信息融合、提炼和质量控制的挑战。(4)结合水动力模拟与机器学习可建立兼具物理基础和计算效率的暴雨内涝模拟方法,是实现近实时模拟与快速预报预警的有效途径。
关键词：
暴雨内涝 人工智能 大数据 遥感
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
代鑫 黄弘 汲欣愉 王巍
暴雨内涝的快速预测对于提升灾害应急处置能力具有重要意义.针对传统数值模拟复杂耗时导致难以满足暴雨内涝预测时限要求的问题,该文基于机器学习方法构建城市暴雨内涝时空快速预测模型.利用城市综合流域排水模型(InfoWorks ICM)模拟的高精度网格结果作为数据驱动,综合考虑降雨因素、地理数据以及排水管网的分布情况,分别基于随机森林、极限梯度提升(XGBoost)、K最近邻以及长短期记忆(LSTM)神经网络建立城市暴雨内涝快速预测模型.以某城市区域为例,开展算例研究,结果表明:随机森林模型的空间预测效果最佳,淹没范围预测准确率可达99.5%,积水深度平均预测误差3.6%;LSTM神经网络模型能准确预测内涝点积涝过程的水深时序变化.在该算例场景下,所构建的机器学习模型可实现s级的暴雨内涝时空快速预测.
[期刊] 统计与决策
[作者]
丁继勇 王卓甫 郭光祥
文章在分析城市暴雨内涝应急决策特点和决策目标的基础上,提出了城市暴雨内涝动态应急决策方法。将"决策组"在暴雨内涝发生过程中根据阶段结果和所掌握信息的变化而不断调整应急方案的整个过程,近似地看作暴雨内涝应急管理主体与客体之间的动态"博弈"过程,分析了"暴雨内涝"和"决策组"分阶段"博弈"的过程,基于贝叶斯法则提出了暴雨内涝应急方案动态生成方法。最后通过算例分析说明了所提方法的应用过程。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
李睿 王军 李梦雅
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 km~2,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。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
代鑫 黄弘 于富才 吴爱枝 时德轶 张鹏
社区韧性成为公共安全领域的研究热点,但韧性压力测试的概念尚处于萌芽阶段。该文基于韧性曲线提出了通用的社区韧性压力测试分析框架,以暴雨内涝灾害为例,构建了12种压力测试暴雨情景,基于水动力学方法建立暴雨内涝模型,提出了融合管网排水能力与淹没时空特征的暴雨内涝灾害下社区韧性压力测试方法。以某社区为例,结合实验监测数据,开展了社区暴雨内涝韧性压力测试。结果发现,暴雨内涝灾害时社区韧性受降雨历时影响不大但与小时雨强呈正相关,在200.0 mm/h的极端降雨情景下该社区约44%区域被淹,管网排水能力完全恢复需5.7 h。基于测试结果针对性地提出了暴雨内涝灾害下社区韧性提升建议。该分析框架和方法可为社区韧性评价提供决策支持。
[期刊] 经济地理
[作者]
张宸铭 范钦栋 李延锋 彭茜 赵清贺 张雯龙
测评城市交通运转效率、识别关键枢纽路段，对于提升城市韧性、增强城市应对极端天气或突发事件的能力具有重要意义。文章在空间句法模型基础上构建了一种新的城市路网运转效率评价方法，从“全局—局域”“穿行性—集成性”综合集成的视角评价了郑州7·20特大暴雨灾害前后的路网效率变化情况，开展关键节点识别和故障路段修复次序的优化研究。结果表明：(1)文章所提出的路网效率评价方法能够有效刻画城市道路网综合运转状态，定量评估网络节点失效对路网运转性能的影响程度。(2)交通网的受损将影响到交通流的重新分配，导致交通流分布与沿线设施的关联度下降。灾后交通运转效率的降低是绕行行为增加、路网集成能力减弱、局部出行行为减少以及交通流与沿线设施分布不匹配综合作用的结果。(3)根据路网效率恢复弹性可对比择优不同的修复策略，确定关键节点的修复次序，位于主干道上的半阻断点较之位于次干道上的全阻断点宜被赋予更高的优先级。
[期刊] 经济师
[作者]
宋静
伴随中国城镇化进程加快，人口“高集中”及土地资源“高消耗”进一步加重极端天气给城市带来的负面影响，其中暴雨导致的城市内涝成为困扰城市的灾害之一。城市内涝的不确定性致使城市传统的物理防护难以为继，亟需提高城市承洪韧性来降低其负效应。因此，文章以暴雨型城市内涝为例，构建城市空间格局要素与城市承洪韧性之间的理论联系，并指出人防能力作为该理论框架的核心环节连接城市空间格局演变与城市承洪韧性的提高。
[期刊] 中国人口.资源与环境
[作者]
张振国 温家洪
以上海市普陀区金沙居委地区为例,运用情景分析方法开展了城市社区尺度的4种排水条件下8种重现期暴雨的32个内涝灾害危险性情景模拟、分析与评价,结果表明:①各种情景的暴雨内涝危险性均主要集中在研究区中部的金沙新村和解放村,但危险性程度和影响范围随着排水量的增大而减小,随着暴雨强度的增大而增大;②随着暴雨强度的增大,高危险性面积在4种排水情景下均呈增大趋势,中危险性面积除在0mm/h排水情景下呈持续减小的趋势外,其余均呈持续增大的趋势,低危险性面积在18mm/h和36mm/h排水情景下呈持续减小趋势,在0mm/h和50mm/h排水情景下分别呈持续增大和先增后减的趋势;③随着排水量的增大,高危险性面积...
[期刊] 城市发展研究
[作者]
倪丽丽 曾坚 张彦平
针对当前城市内涝频发但灾害防控措施单一而薄弱的问题,通过应用城市内涝规划防控新理论,结合降雨情景模拟技术和实际案例,提出了利用精细模型开展城市内涝规划防控的新思路。不仅探索了对内涝成因、内涝应对现状以及规划防涝效能的甄别、评估技术,验证了精细模型与规划防涝结合的科学性及可行性,同时也为城市雨涝系统中源头控制措施、排水措施及防涝措施的高效衔接提供了科学参考和技术支撑。
[期刊] 经济地理
[作者]
陈昆仑 许红梅 李志刚 黄耿志 姚华松
随着城市化进程的加快和社会经济的发展,城市内涝已成为继人口拥挤、交通拥堵、环境污染等问题之后的又一大城市病。武汉是我国内涝频发的城市之一,尤其是2016年夏季发生的城市内涝造成了巨大的社会经济损失。文章以武汉中心城区汤逊湖水系为研究范围,利用最邻近指数法、核密度强度分析法、湖泊变化强度指数等方法,探讨2016年6月30日—7月6日期间城市内涝灾害发生最严重时段的渍水特征,并揭示其形成原因和发生机制。研究发现:①城市暴雨渍水类型多样,主要包括居住区渍水、道路渍水和产业园区渍水三类。②渍水点呈现明显的空间集聚特征:渍水点以湖泊为中心集中分布,围湖造地区域是渍水发生的重灾区,城市新开发区和在建施工区也是渍水发生的集中区域,水系中下游比上游渍水严重。③湖泊容量萎缩、水系结构简化、水利建设滞后、汇水强度增大、异常气候突发等共同导致暴雨渍水灾害的发生。
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
殷淑燕 任利利 黄春长
对汉江上游1951～2010年降水量、洪水与ENSO事件进行χ2检验和对照分析。结果表明:在El Nino事件年,汉江上游年降水量显著减少;与非La Nina年相比,La Nina年降水量略有增多,但没有达到显著变化水平;汉江上游洪水与ENSO事件关系密切:在上一年年底或本年年初有较强El Nino,且当年为El Nino向La Nina转换的年份,发生洪水的概率最大,相关性超过极显著水平,且洪峰大,成灾重,可能会发生最大流量20 000m3/s以上的大洪水甚至超过30 000m3/s(安康站)的特大洪水;在非El Nino也非La Nina事件发生的年份,大洪水的发生概率较低;发生El Ni...
[期刊] 自然资源学报
[作者]
李海宏 吴吉东
利用上海市30个自动气象站2007—2016年逐小时降水数据和上海市应急联动平台110接报内涝灾情数据,分析了近10 a上海市暴雨和内涝灾情特征,并进一步研究致灾暴雨过程与内涝灾情的关系。结果表明:1)上海市暴雨空间分布反映了明显的城市雨岛特征,在水汽充沛的东部沿海和城市化水平较高的中心城区相对容易出现极端雨强;2)暴雨内涝灾情年变化较大,月分布呈单峰型,日分布呈双峰型,且内涝灾情数在中心城区及各区中心较为密集,反映了承灾体的空间分布特征;3)暴雨过程对内涝灾情的贡献作用明显,内涝灾情数与暴雨过程雨量、逐小时最大雨量和最大雨强显著相关,与持续时间和影响站次低度相关;4)逐小时最大雨量等于过程雨量且100 mm时,灾情数急剧增加。暴雨特征与内涝灾情关系研究对于暴雨内涝的预报、预警和服务具有重要意义。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
扈海波
城市暴雨积涝风险突增效应研究对揭示此类风险与人类活动所导致的城市化过程的关系,及用于城市地区灾害风险识别及风险预警均有重要价值。本文从城市因素(地表粗糙度、气溶胶及城市热岛等)影响城市地区降水过程,以及城市地区土地利用和土地覆盖变化(LUCC)影响城市地表水文反应过程2个方面综合论述风险突增效应研究的进展及主要结论。在研究方法上,总结了现有文献所用的暴雨危险性的主要评估模型,认为暴雨危险性计算需要结合雨强及暴雨持续时间。城市地表对暴雨积涝的敏感性分析需借助城市水文模型;在模型分析过程中,应注重雨量数据的有效性,以及城市排水管网、土地利用和土地覆盖等资料的可获取性及概化。为定量评估城市暴雨积涝风险突增效应,需要使用更高时空分辨率的数据资料分析暴雨危险性特征,通过细化及发展城市水文模型,完成敏感性实验分析;在此基础上,综合危险性及敏感性特征,评估城市地区暴雨积涝风险,揭示暴雨积涝风险在城市地区的空间分布差异及风险突增效应。相关成果可用于城市暴雨积涝的风险识别、评估、预警及风险管理。
关键词：
暴雨积涝 风险评估 水文模型 研究进展
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