基于FloodArea模型的成都主城区内涝风险评估

本文以成都主城区为例,运用气象数据、地理信息数据、社会经济统计数据及内涝灾情资料,通过多种常用分布函数的对比,选出重现期降水估算的最优函数,采用Pilgrim&Cordery法推求研究区的小时雨型,然后结合改进的基于FloodArea内涝模型,开展了24 h历时20、30、50、100 a一遇降水情景内涝模拟,并利用修订的内涝公路风险等级标准和财产损失曲线,探讨100 a一遇降水情景下内涝交通风险等级和居民室内财产损失风险。结果表明:①GEV(Generalized Extreme Value Distribution)分布函数是成都主城区重现期降水估算的最优函数;主城区24 h历时小时雨型呈双峰型,且峰值出现在降水过程前部。②基于FloodArea模型,通过对输入数据或参数的改进,能够较好模拟城市内涝空间分布;各降水情景模拟结果显示高新南区、高新西区、青羊区内涝淹没范围占比相较其他地区偏高。③24 h历时100 a一遇降水情景内涝可造成成都主城区86.1%公路长度占比出行困难,其中一级风险公路长度占比为10.5%,二、三级风险公路长度占比分别为27.5%、28.4%,成华区内涝公路风险最高。④24 h历时100 a一遇降水情景内涝可造成居民室内财产潜在损失约占主城区GDP(Gross Domestic Product)的0.8%,其中武侯区财产损失风险最大,潜在损失占其GDP的1.6%。

基于FloodArea模型的呼和浩特市城区大青山南麓山洪致灾临界面雨量研究

以呼和浩特市城区北部大青山南麓山洪沟流域为研究区域,利用流域内气象观测站逐小时降水数据、数字高程模型数据、土地利用数据等资料,针对1998年7月12日和2020年8月1日暴雨时段,采用FloodArea淹没模型进行洪水动态淹没模拟。结果表明:1998年7月12日暴雨过程的FloodArea水动力模型模拟结果与实际情况较为吻合,且9条山洪沟的洪水淹没深度与累计9 h滑动面雨量的相关程度最高,构建了面雨量与淹没深度的回归关系方程,基于隐患点3个风险等级,确定了不同等级下的临界面雨量,以红山口沟为例,分别为69.9 mm(1级)、39.3 mm(2级)、17.2 mm(3级)。2020年8月1日暴雨过程的模型模拟结果基本与山洪过程一致。

基于FloodArea模型的一次特大暴雨洪涝淹没模拟

利用蒲河流域内所有国家气象站以及区域自动气象站共28站逐小时降水实况、过程降水量、数字高程模型、土地利用、土壤类型等资料,采用FloodArea水动力模型,对2020年6月19日21时—22日20时出现的历史罕见暴雨洪涝过程进行洪水淹没模拟及效果检验。模拟结果表明:(1)全过程模拟水位与实测水位整体拟合度较高,确定性系数DC达93.22%;(2)蒲河上游来水较小,持续性强降水是造成此次洪涝水位偏高的主要原因,模拟显示蒲河流域中上游水位上涨明显,其中石角水文站模拟的最大上涨水位达7.61 m,与实测上涨水位7.14 m较为一致;(3)FloodArea水动力模型能够较准确地反演出蒲河流域暴雨致洪个例的淹没进程,能够直观地反映出淹没范围、淹没深度的空间差异,且淹没深度与逐小时实测水位的确定性系数较高,淹没深度的突增对洪峰的预报预警具有一定的指示意义。

基于FloodArea模型的山西山谷地区暴雨洪涝灾害风险特征分析

基于1992—2021年降水观测数据和气象灾情数据,采用FloodArea模型对沁水经济技术开发区所在山谷地区不同重现期下的暴雨洪涝淹没范围进行模拟评估.结果表明:研究区所在地区不同重现期小时雨型呈多峰分布,山谷效应导致雨水汇流,淹没水深和面积增加,具有一定的暴雨洪涝风险;区内大部分淹没面积在10cm^(2)以下;内涝等级为一般性内涝风险(10~25cm)的淹没面积为0.48km^(2),主要呈散点状分布于研究区各片区;中度内涝风险(25~50cm)的淹没面积为0.41km^(2),主要呈散点状分布在端氏综合服务中心周围;严重内涝风险(50~80cm)的淹没面积较少,为0.32km^(2);特别严重内涝风险(>80cm)的淹没面积为4.74km^(2),主要集中分布于北部产业片区和南部产业片区的偏西地区.各重现期淹没风险较大的区域主要分布在各个片区内低洼地区,与实际灾情相符.

基于FloodArea的山洪灾害风险区划研究——以淠河流域为例

致灾临界面雨量、洪水淹没范围及深度的确定是暴雨山洪灾害风险区划的核心环节。本文以淠河流域为研究区,利用统计方法与水文模型相结合的方法确定雨-洪关系,得到致灾临界面雨量;基于FloodArea开展洪水淹没模拟,叠加承灾体信息,得到T年一遇洪水淹没风险评估与区划图。通过对2015年13号台风"苏迪罗"强降水过程的淹没反演,验证表明:无论是洪水淹没范围还是淹没水深,FloodArea模拟值与实况值均较为吻合。综合来看,淠河流域暴雨山洪灾害风险区划与评估结果较为合理;基于FloodArea模型在淠河流域具有较好的洪水淹没模拟效果,可用于暴雨洪涝灾害风险评估与预警。

基于FloodArea的石嘴山市暴雨山洪灾害风险影响区划

为分析评估石嘴山市暴雨山洪灾害风险及其影响,利用地形、水系、降水、人口、经济、土地等数据,采用FloodArea模型模拟与GIS空间分析相结合的方法,分析了石嘴山市极端降水变化特征,评估了不同重现期暴雨山洪灾害风险,及其对人口、社会经济的影响。结果表明:石嘴山市近20年处于极端暴雨偏多阶段,其典型暴雨过程降水分布概率具有双峰型特征。FloodArea模型能较为准确地模拟出石嘴山市的暴雨山洪过程。发生50 a、100 a一遇暴雨山洪灾害时,石嘴山市海拔1220~1310 m的山洪沟中游和海拔1095~1220 m的山洪沟下游两侧、山前海拔1300~1320 m的区域属于中高风险区,全市中风险区面积分别为170.2 km^(2)、268.3 km^(2),高风险区面积分别为159.1 km^(2)、319.3 km^(2);贺兰山下海拔1100~1300 m的村庄受暴雨山洪灾害影响最大,受影响人口数分别为3.19万、7.73万;农田、草地和建设用地三类土地受影响最大,合计受影响面积分别为3.21万hm^(2)、5.01万hm^(2);贺兰山内和沿山40%~90%的工矿企业、基础设施和农业产业会面临较大风险,受影响国内生产总值(GDP)为15.0~27.0亿元。

基于FloodArea模型新疆山洪淹没模拟及致灾临界雨量阈值的研究——以皮里青河流域为例

以皮里青河流域为研究区,运用小时降水、土地利用类型、数字高程(DEM)、实测淹没深度等数据,基于FloodArea模型对研究区2010年5月2日、2012年6月3日、2016年5月9日、2016年6月17日洪水过程进行再现模拟,通过精度验证并建立了降水-淹没深度的关系,在此基础上确定了4个淹没等级对应的致灾临界雨量。相关分析得出喀拉亚尕奇乡累计8 h降雨量与模拟洪水淹没深度的相关性最好,达到了0.96,潘津乡降雨累计5 h的相关性最好,为0.99;通过实测数据对模拟淹没深度进行精度检验得出,喀拉亚尕奇乡和潘津乡两个考察点相对误差分别为0.47 m和0.1 m,误差率分别为31.33%和7.69%,FloodArea模型对研究区洪水过程模拟的效果较好,可以反映出该区域的洪水淹没情况,能为无水文资料的山区流域的山洪过程进行较为精准的模拟;按照山洪灾害等级划分标准和降水-淹没深度的关系得出,预警点累计5 h降水得到对应4个等级的致灾临界雨量阈值分别为:四级17.84 mm、三级32.39 mm、二级54.21 mm、一级76.04 mm。

基于FloodArea模型的云南山洪淹没模拟研究

致灾临界雨量法被普遍用于山洪预警,结合Flood Area模型动态模拟山洪灾害淹没是获取临界雨量的新方法。对2012年云南宣威"7.12"山洪灾害进行实地调查,获取山洪沟基本参数及隐患点淹没高度,利用周边气象站逐时降雨量进行淹没模拟。结果表明:当临界雨量分别为42 mm、85 mm、136 mm和180 mm时,达到各山洪灾害等级淹没高度,即得出各等级致灾临界雨量。对比实测值和模拟值后得出,此模型具有一定的参考价值,但需更精确的地理信息数据支撑。

基于FloodArea模型的小流域山洪灾害临界雨量阈值初探

针对缺乏水位流量资料的山区小流域地区山洪临界雨量难以确定的问题,以四川省南江河上游流域作为研究区域,基于德国Geomer公司开发的二维非恒定流水动力模型"FloodArea",利用流域逐时降雨资料,地形高程数据以及土地利用数据,重现南江"6·28"山洪暴发的动态演进过程,对模拟得到的逐时淹没深度与1~24 h累积流域面雨量求相关,选取预警点淹没深度与累积面雨量的相关系数最高的时效作为预警点致灾临界雨量阈值的预报时效,通过建立预警点淹没深度与预报时效累积面雨量的回归方程,从而获取预警点不同风险等级的临界雨量阈值。结果表明:FloodArea模型能够较好地呈现出此次典型山洪的暴发过程,通过对不同地势预警点临界雨量阈值的对比,最终选取地势较低,位于河流汇口地带、风险等级较高的上两九义校作为南江河上游流域山洪风险预警点。

基于FloodArea模型的大通河流域暴雨洪涝灾害风险评估

利用流域内所有国家气象站及区域自动站共39站逐小时降水实况、过程降水量和降水落区预报、数字高程模型(DEM)、土地利用、土壤类型以及实地灾情调查等资料,采用Flood Area模型的暴雨淹没情景,对2013年7月5日20时—6日20时大通河流域出现的历史罕见强降水时段进行洪水淹没模拟及效果检验。模拟结果表明:大通河流域中上游水位上涨明显,大部地区涨水超过1 m,部分支流水位上涨超过3 m,竹阳乡、酉华乡和乔木乡的局部地区涨水超过6 m。灾情调查检验表明,对于洪水淹没范围和淹没水深,Flood Area模拟值与实况值均较为吻合,表明Flood Area模型在大通河流域具有较好的洪水淹没模拟效果,可用于暴雨洪涝灾害风险评估与预警业务。

基于FloodArea模型的新疆尼勒克县暴雨山洪临界雨量的确定

[目的]对尼勒克县科蒙乡吉林台苏河流域2016年6月17日发生的特大山洪过程进行模拟并结合实地考察淹没水深对模拟结果进行验证,进而确定其山洪致灾临界雨量。[方法]以新疆尼勒克县典型山洪沟为研究对象,基于FloodArea淹没模型,利用流域内气象站降水资料、高程数据及相关基础地理信息数据,选取山洪预警点并分析预警点处不同累计时效的面雨量与模拟洪水过程线的相关关系。[结果]该流域洪水的淹没水深与对应累计9h面雨量相关性最高,确定了预警点处累计9h的4级风险等级对应的致灾临界值分别为12.80mm(4级),25.78mm(3级),45.24mm(2级),64.71mm(1级)。[结论]淹没模型FloodArea能够较为准确地模拟出研究区暴雨山洪个例淹没过程,根据其模拟结果能够反演出不同风险等级条件下该流域的山洪致灾临界面雨量。

基于FloodArea模型的洪安涧河流域暴雨洪涝灾害风险区划

为直观反映暴雨洪涝灾害的淹没情景,及时有效地提供流域内的暴雨洪涝风险区划信息,采用洪安涧河流域气象站历史降水序列,结合致灾临界面雨量阈值和历史灾情数据,使用广义极值分布函数等,确定了不同重现期的致洪面雨量,采用FloodArea水文模型推演了洪水淹没的情景,并结合承灾体绘制了流域在不同重现期下的暴雨洪涝灾害风险区划图,提取了不同重现期和不同淹没深度下承灾体的受灾信息。结果表明:随着淹没水深的加深,人口和GDP受灾占比呈阶梯向上变化,而耕地和居民地受灾面积占比均呈明显对数函数关系增长;随着重现期的增大,流域洪涝灾害的危险程度逐渐加重,较高风险区分布在河道及中下游河道两侧蔓延处等区域,承灾体在低风险区的受灾占比最大(超过80%),极高风险区占比次之,中、高风险区占比最小。

基于FloodArea模型的重庆沙坪坝区内涝风险评估研究

基于FloodArea二维水动力模型、数字高程模型和土地利用数据,以重庆市沙坪坝区为研究区域,对其24h历时5a重现期暴雨雨型进行模拟计算,得到面雨量与淹没水深关系,并根据3个淹没等级计算出内涝隐患点的致灾临界雨量;同时对24h历时的10,20,30,50和100a重现期暴雨雨型进行了模拟,并根据风险矩阵法研制了沙坪坝区城市内涝风险区划图.实验结果表明:FloodArea水文模型在城市内涝对于面雨量和地表径流关系上拟合较好,为城市内涝风险区划计算也提供了物理基础.

基于FloodArea的新疆依格孜牙河流域山洪灾害风险区划

以新疆依格孜牙河流域为研究区,利用流域内6个自动站2013—2017年和周边7个国家基本气象站1961—2017年降水资料,基于水动力模型FloodArea构建淹没水深和降雨量之间的函数关系,确定不同重现期的致灾临界雨量阈值。利用FloodArea模型动态模拟暴雨洪灾的淹没情况,并结合研究区承灾因子(人口分布、GDP、土地利用类型),完成该流域的暴雨洪灾风险区划。结果表明,位于该流域中下游的塔格勒克艾日克村、克孜勒陶乡、依格孜牙乡林场等属于暴雨山洪的高风险区,而海拔相对较高且处于流域上游的塔木喀拉牧场、布格拉等地属于山洪淹没的低风险区。

基于FloodArea模型的龙须河流域暴雨洪涝淹没模拟研究

选取龙须河流域内及周边气象区域站和国家站的逐日降雨量资料,采用广义极值分布函数来进行拟合优度检验并计算出不同重现期的致洪面雨量。将不同重现期致洪面雨量、小时雨型分布、高程数据代入FloodArea模型进行洪水淹没模拟,得到不同重现期下面雨量淹没范围和水深。结果表明:龙须河流域中下游水位上涨明显,靠近龙须河中游的荣华水文站点模拟水淹最深,出现2次涨水,模拟水位上涨超过3m,通过和实际水文站数据对比,洪水发展过程、最高水淹深度要滞后于降水峰值5-7小时,且与实际的水文站的水位差较吻合,证明FloodArea模型在龙须河流域具有较好的洪水淹没模拟效果,为暴雨洪涝灾害风险评估和预警业务提供较好的技术支撑。

基于FloodArea模型的暴雨洪涝灾害评估技术研究

以日照市五莲县中至河流域作为研究对象,基于数字高程模型(DEM)及GIS技术提取流域边界,对流域内气象站的降水数据采用泰森多边形法计算暴雨过程中的逐时面雨量,应用水动力模型FloodArea进行洪水模拟,并对模型输入参数进行校正,进而结合土地利用类型对灾害影响程度和范围进行分析评估,结果表明:(1)FloodArea模型在中至河流域具有较好的适用性。(2)将洪水模拟结果与承灾体分布相叠加可以直观地获取受灾害影响的暴露信息。(3)在2015年8月7日降水过程中,流域受洪水淹没深度0.3m以上的面积达到76km^2,其中耕地面积最大。日照市五莲县洪凝镇人口、GDP分布较为集中,受洪水影响最为严重。(4)受基础地理数据分辨率、经济统计信息精细化程度所限,目前基于ArcGIS平台计算得出的量化结果仍不够精确,有待进一步提高。

FloodArea模型糙率系数改进方法

空间单元糙率系数是二维GIS水动力演进模型FloodArea中的重要参数,对模拟过程中流速有显著影响.模型算法与模型糙率系数定义都没有区分河道与坡面的概念,将栅格单元皆视为坡面,坡面漫流与河道汇流规则统一利用曼宁公式定义,糙率系数通常根据土地覆盖类型静态设置.但在模拟过程中,汇流或洪水的演进过程往往会导致下垫面糙率降低,使模拟糙率较实际偏高,模拟流速较实际普遍偏低.针对上述问题,根据土地覆盖类型与DEM,提出了河道区域与坡面区域区分化处理的糙率设置方法.以福建木兰溪中下游仙游水文站到赖溪水文站河段为研究区,使用改进后的糙率系数结合FloodArea模型完成了基于实测数据的洪水模拟实验.结果表明,改进的方法简化了率定过程,提高了模拟精度.同时,改进的方法不需要额外增加数据资料,较适用于贫资料区的洪水演进过程模拟与灾害预警.

基于FloodArea的三峡库区小流域山洪面雨量分析

以三峡库区普里河下游流域作为山洪灾害淹没模拟的研究区域,通过泰森多边形方法和算术平均方法分别计算流域面雨量,采用FloodArea模型对两种方法下的同一降水过程进行模拟,结合实地考察流域内淹没时间和淹没水深资料对比分析两者的模拟结果。结论表明:泰森多边形方法下的山洪灾害淹没模拟能较好地反映普里河下游流域内的因降水导致的山洪推进路线、淹没范围及淹没水深,且该方法下推算的山洪灾害致灾临界面雨量更具有实际应用价值。该方法可用于推算流域内的山洪灾害致灾临界面雨量。

基于GIS和FloodArea水动力模型的重庆市山洪灾害风险区划

[目的]开展重庆市山洪灾害风险评估与区划,为该地区山洪防灾减灾提供相应参考。[方法]依据自然灾害风险评估理论,从致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露性、防灾减灾能力4个方面选取指标,构建重庆市山洪灾害风险评估模型。结合相关气象、生态和社会经济数据,运用GIS空间数据分析完成重庆市山洪灾害风险区划。[结果]重庆市山洪灾害致灾因子危险性在合川和江津大部地区为高风险区,孕灾环境高脆弱区主要位于长江、嘉陵江沿江河谷地带,承灾体暴露性在重庆市主城区、南川、武隆、涪陵、城口为高暴露区,重庆东北部和东南部大部地区为低防灾减灾能力区。[结论]总体评估而言,重庆市山洪灾害风险的高风险区主要位于重庆东北部的巫溪、东南部的酉阳和彭水、西南部的江津和西北部的合川。

基于FloodArea的台州10kV配网设施暴雨灾害临界雨量研究

目前,由于台风和暴雨等强降雨极端天气而造成的暴雨灾害问题已呈频发之势,很多城市对气候变化带来的突发极端天气灾害仍缺乏防范措施。部分城市基础建设的防范标准已经跟不上历史气候的变化,如配网变电站和配电室等设施,较易在洪涝灾害中发生故障。基于水动力学原理,以降雨导致的有源淹没为基本假设,利用高分辨率的地理信息数据和基于Flood Area模型的GIS栅格分析技术,对台州地区由降雨造成的洪涝灾害进行淹没模拟计算。然后模拟不同降雨情景的淹没范围和水深。结合10 kV配网承灾体的信息分布情况,确定研究区域内配网设备不同致灾等级下的临界面雨量。