城市洪涝风险的多方法组合评估与应用

近年来,受全球气候变化与城镇化快速发展的双重影响,城市极端降水事件频发,由此引发的城市洪涝灾害常造成灾难性的生命和财产损失,给城市公共安全带来了严重威胁。由于不同评估方法中指标赋权不同,评价结果往往存在较大差异,给风险评估与区划工作带来了诸多困难。因此,通过融合不同方法的权重构建一套复合权重,进而解决不同评估方法中结论非一致性的问题,这对于提升风险评估的准确性是至关重要的。该文以湖北省为例,旨从危险性、暴露性、脆弱性和恢复性四个层面构建城市洪涝风险评估体系。首先,分别采用熵权法和层次分析法计算指标权重;之后,通过Kendall检验判断两套权重序列的一致性并给出相应的复合权重计算结果;最后以湖北省下辖8个城市的历史洪涝事件为例,对上述风险评价结果进行了验证。结果显示,与熵权法和层次分析法相比,基于复合权重的组合评价方法具有更高的准确率。

基于多维Copula函数的澜沧江-湄公河流域气象干旱特征分析

为全面揭示变化环境下澜湄流域多维气象干旱特征,采用标准化降水蒸散指数SPEI表征流域气象干旱,基于游程理论分别提取澜沧江段和湄公河段上、中、下游流域1901—1960年和1961—2021年两个时段的干旱事件,利用Copula函数分别构建两个时段不同子流域二维和三维干旱特征变量联合分布,计算不同干旱特征变量组合条件下的干旱联合发生概率,对比分析不同子流域多维气象干旱特征的时空变化。结果表明:时间上,1961—2021年各子流域平均干旱程度均较1901—1960年更严峻,尤其是极端干旱事件(单变量累积频率为25%、50%)的多维干旱联合发生概率增幅最大;空间上,1961—2021年,随着干旱历时、烈度和烈度峰值的增加,“或”情况下多维干旱联合发生概率最高值区自北向南转移,“且”情况下多维干旱联合发生概率最高值区自南向北转移。

基于蒸散发干旱指数的子牙河流域干旱时空变化特征分析

为探究子牙河流域干旱时空分布特征,基于2001—2021年逐月降水和遥感蒸散栅格数据,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)和标准化蒸散发亏缺指数(SEDI)表征流域干旱情况,运用Sen斜率估计和Mann-Kendall检验法分析了流域2001—2021年季尺度干旱时空分布及变化趋势,统计了干旱面积、干旱次数、干旱历时和干旱烈度等特征变量。结果表明:SPEI对子牙河流域旱情发生时间、程度和范围识别的准确率更高,2001—2021年流域SPEI呈上升趋势,表现出湿润化态势,冬季SPEI呈下降趋势,表现为干旱化态势,忻州、阳泉市等地存在显著干旱化的区域;流域各季节干旱面积占比呈现波动变化,部分年份出现大范围季节性干旱,夏旱和秋旱干旱面积占比最高,超过90%;忻州和阳泉市部分区域、石家庄市西部区域和衡水市北部区域呈现干旱次数少、历时长、烈度大的特点,邯郸和邢台市部分区域、衡水市南部区域、石家庄市东部区域表现为干旱次数多、历时短、烈度小的特征。

海温异常对长江流域夏季典型旱涝的影响研究

为研究长江流域夏季旱涝特征及其与海温异常之间的关联性,基于中国326个气象站降水量、NCEP/NCAR再分析资料等,采用合成分析、EOF分解等方法,分析了长江流域夏季典型旱涝年的降水分布、同期大气环流及前期海温特征,并以2018年为例,初步揭示了2018年前期海温异常对大气环流的可能影响。结果表明:①长江流域夏季典型旱年,仅嘉陵江和岷沱江会表现出局部偏涝,全国为典型的Ⅰ类雨型,多雨区位于黄河流域及以北地区。前期冬季赤道太平洋表现出类拉尼娜的东冷西暖分布,同时黑潮区海温偏低,西风漂流区海温偏暖。受多海域协同作用,同期欧亚环流场上自西北向东南呈现出“+-+”三极型分布,东亚地区为自北向南“-+-”的EAP负位相。长江流域典型涝年,全国多为典型的Ⅱ类和Ⅲ类雨型,环流及海温呈现出相反特征。②2018年为典型的长江中下游偏旱年,仅在岷沱江降水偏多近3成,为历史第4多,与长江流域夏季降水的主模态正位相类似,解释方差达24%。③2018年前冬出现弱拉尼娜、春末夏初西风漂流区异常偏暖、NAT异常正位相,三者共同作用,使得东亚副热带西风急流偏北,东亚沿岸出现EAP负位相,大陆热低压明显偏强,东亚夏季风为1961年以来最强,同时副高脊线最北,造成夏季降水主雨带北推至华北、西北地区,岷沱江、嘉陵江异常多,而长江中下游异常少,为典型的Ⅰ类雨型。研究成果可为长江流域旱涝预测、水资源调度提供参考。

在水旱灾害防御工作会议上的讲话

2月28日,水利部召开水旱灾害防御工作会议,深入贯彻习近平总书记“两个坚持、三个转变”防灾减灾救灾理念和关于治水重要论述精神,分析研判2024年汛情旱情形势,安排部署水旱灾害防御重点工作。国家防汛抗旱总指挥部副总指挥、水利部部长李国英出席会议并讲话,水利部副部长刘伟平主持会议。

我国沿海地区城市洪(潮)涝成因及应对策略——以深圳市为例

沿海地区受地理位置、全球气候变化和城市化快速发展等影响,城市洪(潮)涝灾害频发,已成为影响我国沿海地区城市公共安全的突出问题,严重制约经济社会可持续健康发展。根据城市水文循环过程,综合考虑致灾因子、孕灾环境和承灾体等,将沿海地区城市洪(潮)涝成因概括为“先天不足—后天变化”两个方面,并以深圳市为例进行了深入分析。在此基础上,从提高防洪(潮)和排涝能力,协调防洪、除涝、排水标准,科学规划城市发展,充分考虑地下空间竖向设计,全面加强流域统一管理5个方面提出沿海地区城市洪(潮)涝应对策略,为沿海地区城市防洪(潮)、除涝工程体系建设和城市洪(潮)涝风险管理提供支撑。

基于流域储水量精细化模拟的干旱指数构建及应用

为构建一种客观反映河道槽蓄量、水库蓄水量和土壤含水量联合亏缺的干旱指数,以秦淮河流域为研究区,基于500 m×500 m分辨率的VIC-FLASH模型,通过精细化模拟流域河道、水库和土壤中存储水量的变化过程,构建了标准化流域储水指数(SWSI),并应用SWSI对1980—2019年秦淮河流域历史干旱事件和干旱特征进行分析,验证了其可靠性和应用优势。结果表明:高分辨率VIC-FLASH模型可以较好地模拟流域储水量时空分布,流量过程模拟结果平均相对误差为10.6%,流域内6座水库实测与模拟蓄水量相关系数为0.53~0.86;SWSI可以准确识别干旱事件和反映区域干旱严重程度,干旱烈度与实际受旱面积的相关系数为0.88;1980—2019年逐日SWSI与标准化径流指数和土壤含水量距平指数的相关系数分别为0.89和0.98;SWSI不仅可以定量反映流域储水量的亏缺状态,而且可以更加客观地反映旱情时空演变过程。

中国城市洪涝问题:现状、成因与挑战

全球气候变化和快速城市化双重影响下,中国城市洪涝问题日益严重,已成为影响中国城市公共安全与区域高质量发展的突出瓶颈。本文基于文献资料、灾情数据、统计年鉴等,梳理了中国城市洪涝类型与灾害特点,总结了城市洪涝的基本现状与发展趋势,阐释了城市洪涝形成机制与灾害成因,分析了城市降水变化、产汇流特性变化、排水格局变化及规划与管理对城市洪涝的影响;为科学认识中国城市洪涝问题和实现变化环境下城市洪涝科学治理,从基础数据监测与信息共享、基础理论与机理研究、成因驱动与量化识别、城市洪涝预警预报与风险评估技术以及城市洪涝灾害管理等6个方面,指出了当前研究面临的主要挑战与未来研究的重点方向。

有效降雨量在辽宁省内公路水毁风险评价中的应用

文章利用2017—2021年辽宁省降水诱发的高速公路、干线公路损毁记录数据,分析损毁事故发生的时间、空间特征,计算事故发生前有效雨量,并建立公路水毁概率拟合模型。结果表明:降水诱发的辽宁省公路损毁事件一般出现在5—10月,其中7—8月为高发期。公路水毁的发生时间呈现出从西北向东南逐渐延后的规律,事故数量与降水量有较高相关性。辽宁东部、西部为高发区域,丹东、朝阳、葫芦岛、本溪为省内高发地区。对比多种方法,公路水毁概率的拟合效果符合高斯分布概率密度函数。辽宁东部、南部致灾临界雨量值大于中部、北部,相同有效雨量条件下,平原地区发生公路水毁的风险高于山地丘陵地区。对2022年辽宁一次洪涝过程中公路水毁情况进行检验,综合评价结果具有较强的防汛指导作用。

变化条件下长江下游地区防洪问题与韧性提升对策

长江下游地区圩区广布、城镇众多、水网稠密,汛期受长江上中游来水、长江口及沿海高潮和本地暴雨共同威胁。目前,该地区形成了以江河湖海堤防为基本屏障,以水库、湖泊和蓄滞洪区为洪涝调蓄空间,以长江及区域主要河道为洪涝行泄通道,各类闸站相配套的防洪治涝工程体系。但近年来长江流域大洪水事件表明,长江下游防洪工程薄弱环节仍然明显,蓄泄矛盾突出,空间统筹治理和工程协同调度不足,灾害风险预防管控存在盲区,同时还面临着气候水文和经济社会条件双重变化的复杂形势。为强化长江下游地区洪涝灾害风险集成调控、提升应对大洪水的韧性,需在稳固长江干流防洪屏障和行洪主通道的基础上,科学优化各水系洪涝蓄泄格局、加快补齐防洪基础设施短板、促进洪涝治理空间均衡协调、加强洪涝灾害风险管控预防、提升防洪管理智慧化水平。同时,还应针对长江下游地区重大防洪科技问题开展系统深入研究。

城市洪涝应急响应能力评价及优化研究

在气候变化和全球化的背景下,极端降水事件及其导致的洪涝灾害频发。为准确评估暴雨内涝影响下的城市应急服务水平,基于InfoWorks ICM构建了城区内涝模型,利用ArcGIS中的最快路径法评估了医疗、公安、消防的空间可达性,利用基尼系数评估了公共应急服务相对幼儿园分布的合理性,采用最大覆盖算法对医疗、公安、消防的分布进行了优化,并基于研究区的情况进行了分析。结果显示:研究区的医疗、公安、消防相对幼儿园的基尼系数随着降雨重现期的增加而增大;对研究区的医疗、公安、消防分布优化前,这些部门的分布不尽合理,其15 min内的应急服务可达性不能满足应急救援要求,研究区应急响应资源相对幼儿园缺失严重,相对来说,医疗应急响应缺失最为严重;对研究区的医疗、公安、消防分布优化后,这些部门相对于幼儿园的基尼系数普遍在0.400以下,医疗和公安的应急服务即使在百年一遇洪涝加晚高峰情景下仍可以在15 min内覆盖40%的研究区面积,消防可覆盖70%的研究区面积,医疗、公安、消防的分布相对合理。本研究为中国城市洪涝灾害应急响应能力评价提供参考。

石家庄暴雨时空分布特征及灾情评估

基于石家庄市2015—2021年暴雨洪涝灾情资料数据,以及17个国家站及268个区域自动气象站数据,采用气候统计诊断方法分析了石家庄暴雨时空分布的气候特征,并利用灰色关联分析及逐步回归方法,建立了石家庄市暴雨灾情评估及预评估模型.结果表明:①石家庄暴雨频次及强度随时间呈递增趋势,暴雨强度年际变化增大且极端性增强.②石家庄西北部暴雨频次多、强度大,西南部暴雨频次相对较少,但强度最大,其中平山、井陉为大暴雨、特大暴雨高发区,复杂的地理环境使该地区发生暴雨洪涝灾害的风险增加.③由灰色关联分析方法确定的暴雨灾情等级正确率83.33%,能够反映实际暴雨灾情等级,且有利于客观区分同一等级内暴雨灾情大小.④基于气象因子,利用逐步回归方法建立的暴雨灾情评估及预评估模型正确率可达68.75%.

鄱阳湖流域气象干旱的区域性特征及干旱过程演变

基于1960—2020年鄱阳湖流域及周边29个国家气象站的连续观测资料,通过计算标准化降水蒸发指数(SPEI)并结合游程理论,研究分析了气象干旱的区域性特征及干旱过程演变。结果表明:①鄱阳湖流域月尺度气象干旱的发生频率为31.7%~34.8%,不同等级干旱发生频率的空间格局差异明显;②春、秋季节流域尺度SPEI呈现微弱下降趋势,干旱影响范围呈不显著的增加趋势,夏、冬季节情况与此相反;③就干旱区域性特征而言,鄱阳湖流域季节性气象干旱以全流域性干旱和局域性干旱为主(发生频率分别为29.5%和23.4%),区域性干旱和部分区域性干旱的发生频率(分别为10.7%和5.7%)相对较低;④游程理论揭示在过去的61 a间共发生50次流域尺度气象干旱事件,干旱事件的发生频次随干旱历时的增加显著减少,其中干旱历时最长的可达49个月;⑤流域尺度气象干旱事件的历时、峰值烈度以及总烈度的演变呈现较强的年代际波动特征;⑥干旱历时与总烈度之间存在显著的线性关系,与峰值烈度之间存在显著的幂函数关系,与平均烈度之间的相关关系不明显。这些研究结果明晰了鄱阳湖流域气象干旱的区域性特征与干旱过程演变,为合理开展流域气象干旱影响评估和制定防范策略提供科学依据。

1600-1900年渭南地区洪涝灾害多尺度时序特征及对降水的响应

目的 研究1600-1900年渭南地区洪涝灾害的多尺度时序特征及其对降水的响应,为认识该区洪涝灾害的发生机制和历史时期气候变化规律提供理论依据。方法 基于《中国三千年气象记录总集》等历史文献资料,利用集合经验模态分解(EEMD)和Morlet小波分析等方法。结果 1600-1900年渭南地区的洪涝灾害具有显著的准3 a和6 a的年际,准12 a, 15 a, 28 a和57 a的年代际和准125 a和208 a的百年际周期变化;厄尔尼诺和太平洋年代际振荡可能是导致该区洪涝灾害发生的主要原因;该区洪涝灾害在年际尺度上的方差贡献率(68.34%)大于在年代际和百年尺度上的方差贡献率(24.0%和2.92%),这可能暗含着该地区洪涝灾害的年际振荡信号强于年代际和百年尺度的振荡信号。结论 1600-1900年渭南地区的洪涝灾害存在年际、年代际和百年际尺度变化特征,并与毗邻地区华山和中北地区的降水有着较好的响应。

北疆绿洲农业区气象干旱指数的确定及干旱特征分析

气象干旱指数是衡量农业干旱程度的指标之一。选取降水距平百分率PA、标准化降水指数SPI、标准化降水蒸散指数SPEI,通过SPI和SPEI构建的新标准化降水蒸散指数nSPEI 4种气象干旱指数,利用北疆绿洲农业区1961—2020年的气象数据,进行相关性、回归拟合、不同等级干旱频率分布分析,选出符合实际的干旱指数,进而分析研究区的气象干旱变化特征。结果表明:(1)PA的干旱标准低估了干旱程度,SPI对温度上升引起的干旱加剧不敏感,SPEI计算蒸散发选用的Thornthwaite方法会高估温度对干旱的影响,nSPEI克服了SPI和SPEI的不足,对研究区的适用性最优。(2)近60年,研究区气象干旱随时间呈波动性变化特征。进入21世纪以来,春、夏季表现为湿—干变化,秋季表现为弱的干—湿变化;春、夏季干旱由弱增强、秋季略减弱;以全局性干旱为主,春季局域性干旱增多,夏、秋季局域性干旱减少;春季特旱多,夏季重旱多。

江苏省里下河地区洪涝灾害与综合应对策略

防洪除涝保安是保障地区经济社会稳定发展的重要前提。近年来持续变化的自然和人文条件给防洪减灾带来了一系列重大挑战,总结归纳了江苏省里下河地区洪涝治理特点及历程,在解析自然和人文因素对流域洪涝灾害主要影响基础上,从加快完善防洪除涝工程体系、升级防汛预警调度决策指挥系统、强化防洪抢险和应急救援能力、科学规范和管控人类活动4个方面探讨变化环境下强化流域防洪除涝能力与韧性的对策,为江淮平原河网完善防洪治涝体系提供了参考。

推进“三大体系”建设 全面提升水旱灾害防御能力

当前,正值“七下八上”防汛关键期,南方地区局地强降雨、排内涝压力不减,北方地区也已遭受多场强降雨冲击……防汛形势日趋严峻复杂。7月25日,习近平总书记主持召开中共中央政治局常务委员会会议并发表重要讲话,研究部署防汛抗洪救灾工作。会议科学研判汛情形势,周密部署防汛抗洪救灾工作,提出明确要求,发出了坚决打赢防汛抗洪救灾这场硬仗的行动号令。

海温异常对中国汛期降水的影响及预测应用

以厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)循环和其他关键区海温对东亚季风关键系统影响机理的科学认知与应用为线索,回顾我国汛期降水业务发布预测的技巧。按照三类雨型划分,1981—2020年每10年的雨型预测正确率分别为50%、60%、50%、70%;按照四类雨型划分,1981—2020年每10年的雨型预测正确率分别为30%、30%、40%、50%,即我国汛期旱涝空间分布型的预测准确率明显提高。筛选预测准确率偏低且有显著洪涝发生年用于复盘,重点分析当年的主要预测依据和预测偏差较大的原因。结果表明:对海温影响东亚夏季风系统机理的有限认知影响很大,包括ENSO循环不同位相的影响、ENSO影响的不对称性、ENSO空间型的变化、印度洋等海域海温异常的影响均起重要作用,提出多因子多时间尺度协同作用理论、客观化预测方法、精细化监测预测影响评估一体化系统建设等有助于提高精准化预测能力和精细化服务水平。

1961-2020年松辽流域暴雨时空特征及风险评估

利用松辽流域1961一2020年逐日降水资料,采用累积距平、气候倾向率、Mann-Kendall、信息扩散理论等方法对该区域暴雨时空特征及风险进行了分析评估。结果表明:松辽流域暴雨日数和平均暴雨量均呈西北少(小)、东南多(大)的分布。暴雨日数、平均暴雨量和海拔高度具有较好指数、对数对应关系。暴雨日数呈上升趋势。暴雨日数在1983年前后发生了突变。暴雨日数在0-3d的风险概率较大,大部分地方在90%以上;暴雨量在50-100mm级别出现的风险概率较大,大部分地方在80%以上。目前松辽流域暴雨日数呈偏多阶段,而平均暴雨量为偏强阶段,尤其流域东部地区为增多增强的趋势,且松辽流域暴雨日数最多的年份同时对应平均暴雨量最大的年份。因此,暴雨多发年份暴雨日数多,平均暴雨量大,灾害重,应引起高度重视。

2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响分析

利用三峡水电站精细化水文数据推算了高时间分辨率的发电量数据,量化了2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响,并结合汇流区域气象站点降水量数据,分析了汇流区域气象干旱对三峡水电站水力发电的影响机理。结果表明:2022年三峡水电站水力发电量的减少主要集中在7—11月,该时期总水力发电量较正常情况减少了241.10亿kW·h(44.75%);其中,9月水力发电量减少幅度最大,水力发电量较正常情况减少了68.43亿kW·h(61.05%)。2022年三峡水电站汇流区域7—8月的气象干旱快速传导为水文干旱;同时,6—11月三峡水电站对发电量的调节能力变弱,水文干旱对发电量影响较强;三峡水电站汇流区域7—8月发生的气象干旱与防汛库容的要求,对水力发电均产生了较强影响,其“蓄丰补枯”作用的发挥也受到了明显的不利影响。