上海城区动态洪水风险图应用系统及典型暴雨内涝分析

【目的】为了提高沿海超大城市对洪涝灾害的先知先觉能力,快速预测分析洪涝潮组合影响下的淹没风险时空分布,【方法】以水文-水动力暴雨洪水分析模型为核心模块,通过与外部的气象精细化降雨预报数据库、自动雨量站实时监测数据库及实时水情、闸泵运行数据库相关联,研发了上海城区动态洪水风险图应用系统。采用由雨量站点到气象格网和水力网格的降雨二级空间融合技术,实现了模型与气象预报降雨数据的有效耦合。利用数据挖掘提取和GIS空间分析技术构建了包含10项洪水风险要素要点的城市内涝预报专报自动生成方法,实现了对内涝风险的快速一站式概览。利用系统可以对城市暴雨、河道洪水和风暴潮等单一发生或遭遇组合引起的淹没分布进行快速实时预报计算,模拟和预测城市洪涝潮灾害的有关淹没特征数据和淹没动态过程。【结果】利用系统分析了2023年6月23—24日暴雨的内涝风险分布,将模型模拟的积水区域与积水监测站、灾情直报和热线灾报的积水点进行对比,结果显示在150处对比积水点中,有129处误差不超过20 cm,占86%。模型模拟的积水空间分布与实际情况基本接近。【结论】结果表明:系统满足汛期常态化、业务化运行需求,能够为城市洪涝风险的实时动态分析和防汛指挥决策提供重要工具。

面向不可移动文物自然灾害风险图生成的领域特定语言

针对当前不可移动文物自然灾害风险图生成领域需求快速增长、经常变更,而现有程序及工具无法满足实际使用需要的问题,提出了一种构建语义模型的方法,在语义模型的基础之上,为不可移动文物领域专家设计了一种贴近自然语言的领域特定语言(DSL)。首先,通过对不可移动文物本体各项指标数据、风险图生成方法和流程进行深入研究,提取出业务模型。之后,通过分析业务模型,抽象出风险值计算规则的元计算单元,构建语义模型。在此基础之上,设计出一种可表述语义模型中所有语义的领域特定语言。该语言脚本可由领域专家自行编写,能快速高效地生成风险图,且易于扩展,满足需求经常变更的要求。与目前国内外主流的通过地理信息系统(GIS)方法生成风险图相比,利用DSL生成风险图可缩短66.7%以上的工作时长。

我国城市内涝风险图编制关键问题及研究展望

全面梳理了国内外内涝风险图发展历程,系统分析了我国城市内涝风险图的核心组成、编制思路,重点探讨了我国城市内涝风险图编制的若干关键问题和技术需求,并结合现阶段我国城市内涝治理工作要求,对城市内涝风险图研究和工程实践进行了展望。指出城市内涝风险评估应从致灾因子危险性、孕灾环境暴露性和承灾体脆弱性3方面进行,采用指标体系法和情景模拟法相结合的方法编制城市内涝风险图。城市内涝风险图应对综合风险和潜在损失等多种信息进行全面、精准的表达,其编制是一项极其复杂的系统工程。未来需重点关注不同于流域尺度的城市下垫面产汇流特征及内涝形成演进机制,从高质量基础数据、高效模型和标准规范等方面进一步研究。

基于GIS的洪水风险图避险转移分析

结合瓦埠湖蓄洪区洪涝灾害的特点,基于洪水灾害系统理论,在GIS技术的支持下,通过调查、分析与计算,选取各方案的分析计算结果,综合人口稀密程度、道路路线、安置点等进行避险转移分析,确定转移人员数量,安置场所规划,选取转移路线,较好地为瓦埠湖蓄洪区的洪水风险管理、防洪减灾、减轻或避免生命财产损失等提供决策支持。

基于高精度DEM的城市洪水风险图编制应用案例分析

简要总结洪水风险图的应用及其编制技术和方法,以深圳市坪山区为例,基于0.5 m网格的高精度地形数据,建立了水文学模型和二维水力学模型,对地形数字高程模型(DEM)的精度、地形处理方法、模型方法、设计降雨、计算网格、模拟尺度等做了深入探讨,并且对区域内在不同降雨条件下的地表汇流过程进行了详细模拟,提炼出洪涝风险分布信息,包括淹没深度、范围,流速,洪水发生、退水时间过程等。基于模拟结果,绘制了该流域在不同设计降雨条件下(2年一遇至100年一遇)城市高精度洪涝风险图。高精度DEM与二维水力学模型是提高城市洪水风险图精度和质量的关键要素。

基于HAZOP技术和风险图法的可燃气体爆炸下限监测与控制回路SIS设计

以蓄热式热氧化工艺处理化学原料药制造企业挥发性有机废气(VOCs)为背景,给出蓄热式氧化炉(RTO)系统关键设备SIS设计与验证的研究方法与关键步骤。基于HAZOP技术进行风险识别,利用风险图法进行风险评估与安全完整性等级(SIL)定级,依据GB/T 20438—2017、HJ1093—2020和苏应急〔2021〕46号进行安全仪表系统(SIS)设计,借助多阶段马尔可夫模型对SIS进行验证。结果表明:RTO系统首要安全风险在于过高浓度VOCs废气进入其装置而引发爆炸;设计SIS以确保进入RTO装置的VOCs废气浓度低于其爆炸极限下限的25%;SIS包括传感器、逻辑解算器和最终执行元件;SIS的PFDavg为1.32E-04,满足SIL3等级要求;SIS中传感器部分是最不可靠的。

上海市洪水风险图应用管理—成果展示应用系统设计与实现

洪水风险图是水旱灾害防御体系的重要组成部分,其洪水事件的分布、深度等成果展示应用,对于提高水旱灾害防御能力十分重要。介绍采用WebGIS和数据库技术,开发了一套全面的上海市洪水风险图应用管理—成果展示应用系统,该系统包括了洪水风险图、雨量等值面和监测预报三大模块,该成果在上海市防洪减灾工作中起到了重要的技术支持作用。通过该系统,城市管理部门可有效地进行洪涝灾害的风险管理等工作,为城市安全和稳定提供保障。

基于非恒定流实时计算模型的洪水风险图管理系统研究

文章对河道水系采用一维非恒定流数学模型计算河道水位、流量、流速等信息,对堤防溃决采用溃堤模型计算溃口宽度、深度、水位、流量等信息,对于溃堤后洪水在可能淹没范围内的演进采用二维水动力学模型计算淹没水深、淹没历时、洪水到达时间等信息,并将一、二维水动力学模型及溃堤模型进行耦合,以实现精确模拟计算在不同致灾因子下的计算范围内的洪水风险。通过对洪水风险分析结果的处理,实现不同方案的洪水风险图绘制功能,包括淹没水深图、淹没历时图、到达时间图、淹没范围图等,有助于增强洪水预报预警功能,也可以针对不同量级、不同时空过程的洪水、暴雨情景得到相应的高精度的洪水风险图,在防汛决策、洪水管理、避洪转移、防汛救灾等方面有着一定的应用价值。

关于我国洪水风险图编制工作的思考

我国第一张洪水风险图是1984年绘制完成的,到现在,无论是在洪水风险理论、洪水风险分析方法和模型、洪水风险特征展示和绘制技术,还是在洪水风险图编制规范的制订等方面都有了长足的进步,并运用二维非恒定流的洪水分析模型陆续研究绘制了部分城市、蓄滞洪区、洪泛区和防洪保护区约10万km2的洪水风险图,形成了具有较高水平的洪水风险图技术体系和一定规模的人才队伍,一些洪水风险图成果已开始运用于实际防洪工作之中。今后还应进一步明确洪水风险图的使用对象和用途,落实洪水风险图制作的行政管理机制、编制计划和经费投入,构建若干官方认可的规范化的风险分析和风险图制作平台,不断弥补基础信息的不足。

太湖流域洪水风险图编制试点工作实践

洪水风险图编制是贯彻落实水利部治水新思路和国家防总防汛抗旱"两个转变",实施洪水风险管理的重要基础性工作。介绍了太湖流域洪水风险图编制二期试点工作的具体做法,总结了风险图编制工作的经验和体会,对洪水风险图编制工作提出了重视基础资料收集、加强洪水风险分析方案审查、统筹流域与区域洪水风险图编制、积极推进洪水风险图的应用与管理、统一解决电子地图的购买与更新等有关建议,为其他流域及省(直辖市)编制洪水风险图提供借鉴。

多源异构数据环境下不可移动文物灾害风险图构建方法研究

为在多尺度、多层级展示不可移动文物灾害风险评估结果,提供一种多源异构数据环境下不可移动文物风险管理的工具,采用概念推演、实证研究方法,基于灾害风险表达和“数据-服务-应用”的多层次框架,提出包含多维度模型、要素转换模式和数据集成量化规则的不可移动文物灾害风险图构建方法。其中,多维度模型关联了尺度、粒度和风险要素(致灾因子、承灾体、孕灾环境)3个维度,要素转换模式给出了空间尺度变换、粒度缩放的方法,数据集成量化规则包括直接量化、组合量化及空间映射3种风险指标量化方式。以山西省、孝义市2个不同空间尺度为例,构建了古建筑-地震灾害风险图,可以直观展示风险程度与空间分布及其专题评估结果,为不可移动文物预防性保护策略制定提供参考。

关于全国推广洪水风险图的认识与设想

近年来，随着我国社会经济的加速发展，水灾损失也在急剧增长。洪水风险区域内人口资产密度提高，而经济发展中缺乏水患意识，减灾措施不足，以及总体上防洪保护标准偏低等，是水灾损失剧增的重要原因。为了扭转被动局面，国家防汛抗旱总指挥部决定在全国推广洪水风险图。世界各国防洪形势国情不同，洪水风险图的绘制目的与风险图的内容和表达形式也有显著差异。本文通过基本国情的分析和中外风险图绘制目的与必备内容的比较，探讨适合于我国推广的洪水风险图形式。

基于GIS的水库洪水风险图编制

利用水文学方法、水库溃坝洪水计算模型及二维水力学数学模型分别对水库库区洪水风险和水库溃坝洪水风险进行分析,利用Microsoft Visual Basic 6.0对ArcGIS进行二次开发,将风险信息按照一定的方式自动显示在地图上,从而实现了水库洪水风险图的自动编制,并将该方法应用于江苏省石梁河水库洪水风险图的编制.应用结果表明,通过该方法编制的水库洪水风险图可以为当地防汛部门制订科学合理的防洪调度方案和抗洪救灾措施提供科学依据和技术支撑.

北江大堤保护范围洪水风险图的制作与应用

本文系统地阐述了由国家防汛抗旱总指挥部办公室组织实施的北江大堤保护范围洪水风险图试点项目的研究成果 ,包括洪水风险图制作的方法 ,风险信息的提取、分类与表达 ,基于 GIS电子地图形式的洪水风险图集 ,以及集洪水风险图与风险信息查询、损失评估、抢险与避难系统于一体的洪水风险信息管理系统的设计与开发等 .该研究为在全国推行洪水风险图工作提供了一种模式 .

实时动态耦合模型及其在洪水风险图中的应用

将水力学的一维模型和二维模型实时动态耦合,可以解决溃堤、漫堤等洪水演进问题.但传统的一维和二维洪水演进模型通常是独立的模块,且模拟计算所花时间较长,结果也不够准确.把独立的一维和二维模型通过时间同步和空间耦合节点的对应关系,建立了一、二维实时动态耦合模型.利用干水深和湿水深理论,改进了传统的洪水演进模型.采用该模型模拟了谷堆圩蓄滞洪区的溃堤洪水演进情况,通过历史洪水对模型进行了验证,基于模拟结果绘制了规范的洪水风险图.结果表明:一、二维水动力实时动态耦合模型在模拟溃堤洪水时,模拟计算结果较传统的方法更为合理,且花费时间更少.

洪水分析软件在洪水风险图编制中的应用

依托全国重点地区洪水风险图编制项目,中国水利水电科学研究院主持开展了洪水分析软件研发,通过整合国内优势模型技术,开发了包括复杂水利工程调度模拟的一维河网计算引擎,高分辨率二维洪水分析计算引擎、快速非结构网格生成模块,集成国内外广泛使用的SWMM管网模型,基于自主研发的GIS平台,完成了一维、二维洪水模型和城市管网模型的前后处理功能研发,实现了一二维耦合以及城市管网与二维模型耦合。形成了两个软件产品,为中小河流、防洪保护区、蓄滞洪区以及城市洪水分析提供技术支撑。

上海市洪涝淹没风险图研究

在水文学原理的基础上,分析形成洪涝淹没的主要致灾因子;根据下垫面性质,江河、道路等线状阻水建筑物的分布以及地形、水利区划等因素划分地理单元和计算单元.根据内涝及风暴潮不同的致灾原理,分别建立沿海地区风暴潮洪水淹没、郊区内涝淹没和中心城区内涝淹没计算、评价模型.考虑防洪工程的分布及影响,以地理信息系统和模糊数学分析法为工具,进行不同区划单元洪涝淹没风险的综合计算分析与评价.以上海市为例,对风险图绘制的基本原理和方法进行探讨.

风暴潮洪水风险图制作研究

在对洪水灾害风险图进行研究和归纳的基础上,根据上海市的地形、沿海提防、洪涝灾害等特点,分析了上海市风暴潮洪水灾害的成因,以及这些因素与洪灾危险程度间的相关关系。借助模糊数学方法,求出危险程度隶属度。在地理信息系统平台上,采用多边形叠置分析和聚类分析等手段,研究洪水灾害危险程度区划的方法,进而绘制成洪水风险图。风险的评估采用了多指标综合评估方法,不仅计算了洪水的自然风险,同时考虑了防洪工程风险的影响。

国外洪水风险图编制综述

20世纪70年代,美国在国家洪水保险计划的推动下,开始绘制洪水风险图。20世纪90年代末,日本、挪威、韩国等国家也相继开展洪水风险图编制工作。目前,这些洪水风险图已经在洪水保险、洪泛区管理、国土开发、公众应急避险等方面发挥了巨大的经济和社会效益。

GIS支持下中小流域洪水风险图系统研究

中国东南沿海中小流域经济发达,洪水灾害频繁发生,防洪减灾研究十分重要。洪水风险图综合自然、社会经济和洪水灾害等多种信息,在防洪减灾中可发挥重要参考作用。以中国东南沿海甬江流域为例,开展以地理信息系统为支持的洪水风险图信息系统研究,借助历史洪水数据库和社会经济数据库,结合流域空间信息动态分析,探讨流域洪水风险图快速编制的方法和途径。该研究为洪水风险图动态更新创造了条件,提高洪水风险图的准确性,为中小流域防洪减灾快速决策提供有力支持。