1980—2020年全球重大洪灾时空特征探析

为充分理解全球洪涝灾害的时空演变规律,基于长时间序列全球历史洪灾数据,运用数理统计和GIS空间分析方法,在不同空间尺度和年代际、年际的时间尺度上,全面分析了1980—2020年重大洪涝灾害的时空特征。结果表明:①全球洪灾次数在21世纪前10 a达到峰值,死亡和影响人口在1990s达到峰值,累计经济损失在2010s达到峰值,次均经济损失在1990s和2010s最高;②洪灾发生次数及造成的经济损失在1980—2020年期间呈显著上升趋势,每次洪灾造成的人口损失呈现下降趋势;③亚洲洪涝灾害严重,洪灾的发生次数、死亡人数、影响人口及经济损失的累计值分别占全球总数的41%、68%、95%和63%,然而包括中国在内的亚洲诸多国家的洪灾人口损失呈下降趋势;④全球重大洪灾呈东西向分布,灾害重心有南移趋势,洪灾由集中趋于分散,影响区域逐渐变广。

基于脆弱性曲线的寿溪河流域村镇建筑洪灾风险评估

以寿溪河流域的村镇建筑为研究对象,采用MIKE FLOOD耦合水动力模型计算洪水淹没特征,结合结构静力学原理与洪水冲击荷载经验公式,建立村镇建筑的洪灾脆弱性曲线,开展洪灾风险评估。结果表明,寿溪河流域洪水淹没范围呈狭长的条状,洪水流速较大。低重现期下房屋以中低风险为主,高重现期下高风险与极高风险房屋主要分布在洪水发生点、洪水淹没区以及河坝村附近。建立的脆弱性曲线考虑了洪水流速的影响,能较好地刻画村镇建筑的结构损伤程度。

珠江流域浔江防洪保护区洪灾风险评估

洪水灾害具有发生频率高、破坏性强的特点,风险评估可揭示高风险热点区及其驱动因素,有助于科学、高效构建防洪减灾体系。以珠江流域浔江防洪保护区为研究对象,构建HEC-RAS水动力模型,提取最大流速、水深评估洪水危险性;利用层次分析法和熵权法,考虑人口密度、国内生产总值(GDP)和土地利用等要素,评估承灾体的暴露度和脆弱性;最后计算洪灾风险,分析洪灾风险时空动态变化。结果表明:水动力模型的平均命中率达0.80以上,误报率低于0.28;在浔江防洪保护区内,中高风险区占5.20%以上;1997—2017年间,不同等级的洪水风险均呈加剧趋势,值得警惕的是中高风险区近46.69%区域风险上升趋势显著。研究成果可为科学高效的洪灾风险管理提供决策支持。

基于随机森林模型的山区铁路线暴雨洪灾风险评估——以朔黄铁路原平段为例

随机森林决策树分裂易受数据集不平衡性及变异性的影响,导致权重分配和预测结果出现偏差。山区洪灾风险评估影响因素众多、数据差异性大,如何降低数据不平衡性以及变异性的影响,直接关系各因素重要性的科学排序以及评价结果的准确性。该文依据流域灾害系统理论,从致灾因子和孕灾环境选取9个风险指标,构建山区铁路洪灾风险评估数据集,在此基础上,分别采用基于Gini指数和Sigmoid函数两种分裂方式的随机森林模型进行对比分析,之后采用最优模型对朔黄铁路原平段沿线洪灾风险进行预测,并利用实地调研结果对预测结果进行验证。研究发现:地形要素(高程、坡度、坡向)与洪灾风险密切相关,孕灾环境作为产生暴雨洪灾风险的内因,在山区铁路洪灾风险评估中起决定性作用;基于Sigmoid函数分裂方式的随机森林模型在分裂过程中可以降低信息不纯度和数据变异性对结果的影响,精度更优,预测结果与实际吻合度较高,方法适用性较强。研究成果可为山区铁路暴雨洪灾风险评估提供方法参考。

均衡型决策:基层官员的风险决策行为模式——基于对S县特大洪灾人员撤离的案例研究

决策是风险治理和突发事件应对活动的关键环节。县级党委、政府在我国纵向国家治理体制中是具有完全制度架构的政治实体,处在承上启下的“接点”位置。在风险情境下,作为“接点者”的基层官员在进行决策时并非是完全自主的,而是面临一系列外在条件的约束,他们必须在多重因素制约下进行价值排序、利弊权衡和方案取舍。基于中国情境构建的“上级支持度-制度清晰度-个体经验值”三因素模型,把县级党政官员的风险决策行为看作是他们在上级支持、制度规范和个体经验三个因素之间努力实现均衡的结果,三个因素中任何一个因素的缺失都可能导致风险决策的失败。要提高县级党政官员的风险决策质量,必须同时增强上级的支持度、制度的清晰度和个体的经验值。

杨东明《饥民图说》与万历二十一年河南洪灾

万历二十一年(1593)黄河决堤,给河南造成了巨大灾害,直接导致了河南甲午之荒。次年,杨东明便向万历上疏《饥民图说》诉说虞城灾情,书中可见洪水摧拉舍庐,麦禾颗粒无收,流民闾阎枵腹。杨东明采用图文并茂的文体结构、通俗直白的俚语书写,客观上促成了万历帝派遣官员前去蠲赈救荒之举,一定程度上消弭了河南洪灾后的生灵涂炭之景。

基于复杂系统管理思维的污水处理厂洪灾恢复案例分析

针对污水处理厂洪灾恢复具有超越常规工程建设的复杂性特点,提出了基于复杂系统管理思维的分析方法。以河北省污水处理厂灾后恢复为例,从工程复杂性和系统复杂性两方面进行分析,利用关联切割方法和目标适用性思维对问题进行难度降解,将灾后恢复工程分为功能性恢复和现常态化运营两个阶段,对各要素关联相对薄弱处进行切割来降低和分解该工程的固有复杂性,并按预期实现了该污水处理厂通水和达标目标。文章基于复杂系统管理思维形成的复杂工程分析方法可为类似工程提供借鉴和参考。

油田洪灾后地面工程复产优化组织探索

2022年,辽河油田遭遇历史罕见洪水侵袭,曙光地区产量首次归零,大面积油井设施被迫关停。为了加快复产上产,最大限度降低原油产量影响,辽河油田通过建立有效复产组织体系,分析复产前期排涝、修路、供电矛盾关系和生产系统各套设施功能定位,确立排涝优先和以联合站为中心优先启动、各系统并行有序恢复的复产思路,15天完成7座水淹变电所送电,5天恢复4座联合站和1座输油首站主体功能,顺利实现3400余口油井全部复产开井。

针对洪灾受损的道路桥梁修复方案研究

洪灾作为自然灾害无法避免,对城市破坏范围较广且破坏程度较大,严重影响城市的发展和人民群众的生命财产安全,自新中国成立以来很多城市都经历过洪灾的破坏,道路桥梁作为城市的基础设施工程,影响城市发展和社会民生,因此对水毁的道路桥梁灾后修复至关重要。本文通过研究郑州洪灾受损的道路桥梁修复方案,总结类似洪灾影响的道路桥梁灾后修复工作,尽量减少洪灾对城市发展的影响。

洪灾猛于虎,防患于未然

每年春夏之际,我国的一些地方常遭受暴雨侵袭,而自古我国就是一个水灾频繁、洪涝灾害严重的国家。据记载,我国最早发生洪水灾害的历史可以追溯到公元前21世纪。从公元前206年到1949年新中国成立的两千多年间,重大洪灾发生有1029次,几乎每两年就会发生一次洪灾,造成巨大的生命和财产损失。

满族说部中水生创世与洪灾重建神话研究

创世神话和洪灾后重建神话是各民族神话中常见的主题。满族说部中的创世神话与洪灾神话有鲜明的特点,那就是“水生创世”的思想和“洪水混沌”的理念。在满族说部的某些神话中,水是宇宙万物之源,包括“三女神”在内的一切万物和神灵都从水中诞生;洪灾并不像《圣经》中所描写的是上帝用来惩罚人类的灾难,而是被视为一种自然的劫数,每隔一段时间就会有洪水淹没大地,而洪灾后的重建就是上一劫的动植物神重生与重建天地的过程。“水生创世”神话的产生,或许与《女真神话故事》中提到的“东海龙王侵占陆地”传说有关;“洪水混沌”理念的产生,似乎与东北古代每到雨季常常会暴雨不断,导致洪水泛滥的现象有关。

基于行为分析理论的城市洪灾应急装备设计

为提高用户使用效率,优化传统救援装备设计,提出基于行为分析的洪灾救援装备优化策略。首先对城市洪灾情景进行资料收集,完成对城市洪灾后的情景构建;其次结合城市受灾人员与救灾人员在洪涝灾害中的行动特征的调研及分析,总结各类人员行为规律,构建行为模型;最后以情景构建与行为分析的理论指导对城市洪灾应急装备进行设计。提出了基于情景构建与行为分析相结合的城市洪灾应急装备的设计研究,从设计的层面对城市洪灾应急装备的研究提供方法,总结出基于行为分析的城市洪灾应急装备设计策略。从设计的视角切入,发现了用户行为中体现的需求,建立了用户行为与设计之间的联系,有效发现并解决用户在城市洪灾情景中遇到的问题,对于建立符合行为模式以及情景的设计具有重要指导意义。

长江中下游地区洪灾损失率函数构建及洪涝灾害损失评估

采用Spearman相关系数和随机森林法分析了长江中下游各省市洪灾损失率与不同影响因素指标的相关性以及各指标的重要度,采用指数和乘幂2个多元回归函数构建了综合考虑降水、防洪减灾能力、社会经济发展与自然资源影响的洪灾损失率函数,通过对比2组函数的拟合结果选择最优函数作为预测模型,估算了2030-2100年5种共享社会经济路径(SSPs)下洪涝灾害损失。结果表明:长江中下游各省市洪灾损失率与降水总体呈正相关关系,与防洪减灾能力、社会经济发展和自然资源总体呈负相关关系;构建的多元回归函数曲线能较好地拟合洪灾损失率的变化规律,特别是上海、江苏、安徽和江西的经济损失率和死亡人口率函数曲线的拟合精度较高,决定系数大于0.85;在1991年和1998年降雨情景下,长江中下游地区未来洪涝经济损失较历史损失呈增加趋势,且最高分别增长603%和572%,受灾人口较历史损失呈减少趋势,且最低分别减少72%和52%;该地区未来在以适应挑战为主的SSP4路径下洪涝经济损失和受灾人口数量均最小且呈减少趋势,以经济发展为主的SSP5路径下洪涝经济损失最大且呈增加趋势,以区域竞争发展为主的SSP3路径下洪涝受灾人口最多且呈先减少后增加趋势。

洪灾风险评价与区划研究进展

洪灾风险评价是洪灾风险管理的首要步骤。洪灾风险区划是在洪灾风险评价基础上的宏观分区,有助于更清晰的把握洪灾风险的空间格局与内在规律。文章首先对洪灾风险相关概念进行了阐述,试图达到理清和规范的目的。然后对洪灾风险评价常用方法和洪灾风险区划研究进行了评述。目前主要的洪灾风险评价方法有地貌学方法、水文水力学模型与系统仿真模拟方法、基于历史灾情数据的方法、基于水灾史料和古洪水调查的方法、遥感与GIS方法、基于洪灾形成机制的系统分析方法等。最后对洪灾风险评价与洪灾风险区划研究进行了小结,并指出了未来在洪灾风险评价与区划的数据基础、洪灾风险评价的时空尺度、洪灾风险区划的理论与方法、洪灾风险评价与区划的技术手段等方面的可能发展前景。

基于模糊聚类迭代模型的洪灾评估标准计算方法

对于洪灾评估工作来说,制定一个具有普适性的洪灾等级评估标准是很重要的,而目前缺少一个被公开认可的标准制定方案。在模糊聚类迭代模型的基础上,提出了一种不受时空分布影响的洪灾评估标准计算方法。在求解目标函数时,采用混沌文化进化算法进行了优化。以四川省1976—2006年洪灾样本为例,计算出了四川省洪灾的标准化等级评估标准,并进行了验证。分析表明:该标准是合理有效并符合洪灾分布特点的,可以作为其它模型的评估标准。采用相对值标准,不受时空分布不同的影响,可以用于所有具有同一范围级别和较完备历史灾情数据的洪灾评估标准工作。

中小流域洪灾预警系统及撤离导向APP研究

为了加强中小流域洪灾应急管理,确保人员安全撤离洪灾区,减少生命财产损失,文章介绍了一种自主研发的中小流域洪灾预警及撤离导向APP,通过采集流域内雨量、流量信息和过洪区地形数据信息,建立HEC-RAS河道洪水演进模型,利用典型洪水过程线进行洪水流量预测并循环校正,计算洪水淹没范围和预测未来淹没范围图,形成淹没预警信息并向撤离导向APP发布。该系统通过验证具有较好的预警效果和广泛的推广应用价值。

公众洪灾应急避险模式和避险体系研究

公众洪灾应急避险是减少洪灾人员伤亡的重要手段。在阐述应急避险研究现状的基础上,指出亟待加强公众洪灾应急避险能力研究。基于应急管理周期理论和"感知-避险-互助"视角,首先设计了公众洪灾应急避险的概念模型,该模型包括洪灾信息层、避险智能层和避险行为层3个方面;其次构建了公众洪灾应急避险体系,指出该体系由洪灾避险规划、洪灾避险资源准备、洪灾避险预案、洪灾预警与感知、洪灾疏散与撤离、洪灾救援避险和个人避洪能力等7方面构成。构建公众洪灾应急避险模式和避险体系对于进一步完善公众洪灾应急避险机制、提高公众洪灾应急避险能力具有重要意义。

全球气候变化下麦兹巴赫冰湖面积变化归因分析及对冰湖溃决洪灾预防的启示——基于GEE平台遥感云计算方法

萨雷扎兹河-库玛拉克河是中国和吉尔吉斯斯坦间的国际河流,属塔里木河一级支流阿克苏河。阿克苏河水量约占塔里木河总径流量的73%,是塔里木河流域经济社会与生态保护的命脉。萨雷扎兹-库玛拉克河上的麦兹巴赫冰川湖是典型的频繁发生溃决洪水的冰湖。随着全球气温继续变暖,冰川对冰湖的融水补给进一步增多,冰坝稳定性降低,可能导致麦兹巴赫湖溃决频率增加和溃决时间提前,对新疆阿克苏地区防洪安全和水电工程安全产生极大威胁。本研究运用1987—2018年间覆盖研究区所有可用的Landsat 5 TM、Landsat 7 ETM+、Landsat 8 OLI Collection 1 Tier 1地表反射率数据及代表气候变化的ERA5-land数据集,选取最高温、均温、最低温、辐射和降水等每月气象因子数据,对麦兹巴赫冰川湖受南伊利尔切克冰川阻塞产生的“下湖”地表水体进行遥感提取,获得2000年、2005年、2010年、2015年、2021年每年12个月共60个时间点的冰湖面积提取结果。使用线性回归、偏相关分析和结构方程模型探究麦兹巴赫冰湖2000—2021年每月冰湖面积与气象因子间的关系。结果表明,麦兹巴赫冰湖每年几乎都在7月溃决,产生面积陡降的拐点,在9月达到最小值。2021年冰湖面积数据明显偏小,这与该年度极端高温关系密切。通过偏相关分析得出,对麦兹巴赫冰湖面积影响大小的气象因子排序为最低温(0.245)>均温(-0.239)>降水(0.228)>辐射(0.154)>最高温(0.128)。构建结构方程模型后得出的结果与偏相关分析结果一致,即均温对麦兹巴赫冰湖面积变化贡献为负,最低温、辐射和降水对麦兹巴赫冰湖面积贡献为正,各因子间对麦兹巴赫冰湖面积影响大小排序为均温(-3.32)>最低温(2.87)>辐射(0.48)>降水(0.47)。结合已有文献成果认为,增温不仅导致冰川融水增加,直接引发冰湖面积的扩张,还影响冰湖坝体的稳定性,制约冰湖面积变化。为有效减轻阿克苏及周围地区防洪压力,确保洪水危害地区社会经济稳定,研究认为以下几方面工作亟需开展:(1)进一步加强国际合作,增加上游吉尔吉斯斯坦京内冰川堰塞湖监测手段,与阿克苏地区大石峡和小石峡等水利工程联合调度,减少洪灾损失;(2)进一步加快阿克苏河流域开发利用,从全流域角度考虑和规划有关工程,达到防灾和水资源利用目标平衡;(3)深入对冰湖溃决洪水机理研究,提高洪水预警预报能力和水平。研究成果对新疆防洪减灾及经济社会发展具一定科研价值。

高标准农田抗洪灾能力调研分析

我国是洪涝灾害频繁发生的国家之一。近年来,极端天气气候事件多发频发,尤其是暴雨的强度和频度增加,应持续加强农业防灾减灾能力建设。本研究拟将洪灾对农田的不利影响进行量化表征,通过调研获取高标准农田项目区与相邻未建高标准农田区域在同一次洪灾中的减轻灾害损失的量化指标,对比分析相关指标,从而获得高标准农田防御或减轻灾害的能力。调研案例结果表明:在洪灾中,一般情况下,高标准农田项目区的田间基础设施(灌溉与排水设施和田间道路)受损程度比未建高标准农田区域低1个等级,主要为轻度或中度损毁;高标准农田项目区的田间积水深度、积水时间、散墒时间均小于未建高标准农田区域,平均分别减少35%、50%、40%,综合而言,高标准农田项目区的受涝渍程度比未建高标农田区降低43%;在设计洪水标准范围左右,高标准农田区平均减产15%,比未建高标准农田区域少约30%;但如同时遭遇特大洪水、极端暴雨或不利地形条件影响,高标准农田项目区也可能遭受田间基础设施重度损毁、农田严重涝渍、在田作物绝收等严重损失。

基于投影寻踪原理的四川省洪灾评估

以四川省1976—2006年洪灾资料为基础,选择体现洪灾损失特性的相对受灾人口、死亡人口、洪灾经济损失和农作物受灾面积4个指标数据,采用投影寻踪法建立了四川省洪灾程度评估模型,并利用该模型计算了四川省洪灾程度综合指标,对其进行分级评估。计算结果表明:四川省是洪灾较为严重的省份,近30年来每10年期受灾程度分布类似,在各期内均发生特大灾害1次,大灾害3～4次,且灾害程度随时间并未出现减弱、减小的趋势;同时,洪水量级排序和灾害级别大小并不一致。