利用重力卫星监测区域地下水储量对郑州“7·20”特大暴雨的响应

在极端降水频发的背景下,如何更好地理解枯竭型含水层对降水事件的响应,是气候变化与人类活动影响下地下水资源管理面临的新课题。以2021年7月20日郑州特大暴雨为例,利用重力卫星在监测大尺度质量变化方面的优势,揭示在长期超采背景下极端降水对区域含水层系统地下水储量变化的影响。研究发现,GRACE重力卫星可以清晰地捕捉到此次降水过程引起的地下水储量增加,重力卫星与水井观测的相关系数为0.84。此次降水过程使研究区(37.91万km^(2))地下水储量累计增加了132.78亿m^(3)(截至2021年11月底)。降水对应的地下水补给系数(地下水补给量与降水量的比值)达到0.36,明显高于历史降水过程的平均补给系数0.19,显示了强降雨过程对区域含水层的独特补给能力。本研究表明,强降水对枯竭型含水层有重要补给作用,重力卫星在评估极端降水事件对区域地下水储量变化影响方面具有潜力。

社会网络视角下重大突发事件应急协作效率多阶段对比分析——以郑州“7.20”特大暴雨灾害为例

当前城市化进程中自然灾害事件的复杂性、耦合性日益加剧,亟待优化协同高效的风险治理模式。为此,本文以河南郑州“7.20”特大暴雨灾害为例,从制度和实践两个层面,构建其基于应急预案的组织间计划协作网络和两个不同时间阶段下的响应协作网络,并对三种网络特征进行对比分析。结果表明,根据应急预案和实际应急系统分别构建的协作网络结构存在较大差异,主要原因一方面源于应急预案本身存在不足,另一方面则是实际响应出现失灵;此外,实际响应协作网络在政府危机学习作用下呈现自动演进优化特征,趋于核心组织统一指挥、组织间紧密联系、协调分工的应急网络结构。建议应急管理体制改革加强应急预案动态调整并建立政府危机学习长效机制。

基于Sentinel-1和Sentinel-2影像的河南扶沟县洪涝灾害遥感监测评估研究

洪涝灾害是我国最主要的自然灾害类型之一,发生频率高、影响范围广,对社会经济发展和人民生命财产安全构成严重威胁。选取河南郑州“7·20”特大暴雨事件中受灾较为严重的河南扶沟县为研究区,基于洪涝灾害发生前后的Sentinel-1和Sen-tinel-2影像,利用支持向量机对灾前的Sentinel-2影像进行土地利用分类,基于Sentinel-1影像利用水体指数SDWI对灾中、灾后的水体范围进行提取,并结合GIS对研究区的灾情进行评估。结果表明:①基于支持向量机提取的土地利用分类图,总体精度达95.85%;②利用SDWI水体指数法提取的水体范围结果显示灾中、灾后的水体面积分别为36.468 km^(2)、18.770 km^(2),总体精度分别为97.6%和95.4%;③由灾情评估结果可得,曹里乡的受灾情况最为严重,最大水体变化面积达到12.63 km^(2)。

基于复杂网络的郑州市特大暴雨洪涝灾害链研究

以郑州“7·20”特大洪涝灾害链作为案例,采用危险与可操作性分析(HAZOP)法,对城市洪涝灾害的节点和传播路径进行建模,并结合复杂网络理论,选用度、边介数、平均路径长度、连通度等指标定量分析城市洪涝灾害链的脆弱性、关键节点和关键传播路径。在此基础上,提出断链减灾策略,并对其减灾效果进行科学评估。结果表明郑州“7·20”特大洪涝灾害链中节点度数、点介数和特征向量中心度都将关键事件指向交通中断、抗洪物资供应不足、应急指挥不力、地铁进水、生产线爆炸等,而“抗洪物资供应不足-暴雨洪涝”“交通中断-抗洪物资供应不足”“应急指挥不力-暴雨洪涝”这三条边对整个灾害链网络的结构起到关键作用。应急供电、应急通信、应急交通和停工停产可以有效断链减灾,并且以应急供电的断链减灾效果最显著。相关结果可以为有效应对城市洪涝灾害链提供知识图谱,辨识关键节点和传播路径,并建立断链减灾策略。

郑州“7·20”特大暴雨移置合肥市洪涝分析

分析郑州“7·20”特大暴雨形成条件,合肥市发生郑州“7·20”特大暴雨的可能性是存在的。为深刻吸取特大暴雨灾害教训,将郑州“7·20”特大暴雨移置至合肥市,开展模拟计算和洪涝分析,为防范此类暴雨洪水、完善防御超标准洪水预案及城市防洪规划提供参考。

系统韧性视角下城市洪涝灾害风险减缓研究——以郑州“7·20”特大暴雨灾害为例

随着全球气候变化及城市化进程的加快,我国城市洪涝灾害频发且呈现日趋严峻的态势,造成巨大的生命财产损失,引发公众重新审视传统的应急体系。作为应急管理全过程的起点,风险减缓阶段通过灾前行动来降低灾害发生的可能性,是预防洪涝灾害发生的重要环节。文章在分析郑州“7·20”特大暴雨灾害主要成因的基础上,发现城市洪涝灾害风险减缓过程中仍存在许多问题,因此,基于“系统韧性”理论视角,文章建立一个“社会-生态-工程”韧性综合框架,以期为我国城市洪涝灾害风险减缓提供理论支撑与决策依据。

面向效果的重大突发自然灾害信息公开质量构架研究

信息公开在重大突发自然灾害的风险防范、抢险救灾和应急管理中的作用与价值日益凸显,逐步受到政府管理者和研究者的关注。信息公开的质量直接影响其作用与价值发挥,成为研究焦点。本文以2021年郑州两次暴雨灾害信息公开质量作为研究对象,运用案例研究方法,立足于信息公开效果,探索建立由时间、信息、机构等基本维度所构成的重大突发自然灾害信息公开质量基本框架,剖析并揭示了该框架所体现的“意义”与“协同”的重大突发自然灾害信息公开质量内涵,体现和折射出重大突发自然灾害中信息公开的“公共性”本质。本文拓展了重大突发自然灾害信息公开理论的内涵,并为重大突发事件信息公开质量理论建构奠定了基础。

突发暴雨灾害应急协作网络研究——以郑州“7·20”特大暴雨为例

构建突发灾害应急协作网络,明确应急主体职能分工,是我国应急管理体制建设的重要组成部分。基于郑州市“7·20”特大暴雨灾害,运用社会网络分析法,构建整体网络二维分析框架,依据网络规模、网络凝聚力、网络密度、中心度及凝聚子群等指标进行测度,揭示突发暴雨灾害应急协作网络整体结构与主体角色特征。研究结果表明,郑州突发暴雨灾害应急协作网络类型为闭合紧密型,组织间联系紧密,但领导组织较多,导致应急主体职能交叉,应急效率降低。因此,在突发暴雨灾害应对过程中,应明确领导机构权责划分,加强权力与资源的下放,进一步发挥协作网络在应急管理中的优势。

基于贝叶斯网络的“郑州暴雨地铁灾害事件”情景分析与仿真推演

2021年7月20日河南郑州特大暴雨造成的地铁突发灾害是近年来为数不多的城市重大人员伤亡事件。该事件产生既有暴雨强烈、事故突发等客观原因,也包含风险意识淡薄、应急机制不健全等主观因素。本文首先遴选“郑州暴雨地铁灾害事件”演化的主要情景要素,采用情景分析法构建了该事件情景演化流程。在此基础上,基于贝叶斯网络构建了“郑州暴雨地铁灾害事件”情景推演模型。采用专家打分法计算网络节点的条件概率,利用Netica软件推算出灾害情景节点状态概率。最后,通过调试特定节点先验概率,开展不同暴雨灾害等级、应急响应行动、周围环境状态情况下人员死亡和地铁受损害的概率评估与情景推演,旨在总结经验、查找漏洞,为应对和防范“郑州暴雨地铁灾害”类似事件提供风险防范和响应对策参考。

以郑州“7·20”特大暴雨为例探讨城市气象灾害应急响应处置机制

随着城市化进程的加快,城市气象灾害对城市生产和生活的影响日益显著,城市气象灾害的防御和处置工作将更加重要。以2021年河南郑州“7·20”特大暴雨为例,详述了本次特大暴雨过程及气象预警服务和应急处置措施,剖析了当前我国城市气象灾害应急响应机制不健全、应急处置滞后等问题,提出了如何进一步完善城市气象灾害应急管理机制及处置预案等建议。

基于AHP-熵值法的城市雨洪灾害韧性综合评价

借鉴已有的城市韧性研究及分析框架,文章构建了一个包含4个维度、20个具体指标的城市雨洪灾害韧性评价指标体系,使用AHP-熵值法组合确定指标权重,并运用该指标体系对郑州市2016—2021年的雨洪灾害韧性进行综合评价,分析城市雨洪灾害韧性的发展趋势并提出对应的韧性提升对策,为城市相关部门的规划和管理提供参考。

城市排水防涝基础设施应对能力的三个阈值

城市排水管网、沟渠、河湖水系是承纳、转输、调蓄暴雨径流的重要基础设施,在应对城市暴雨内涝中发挥着至关重要的作用。城市排水防涝基础设施受设计标准、运行维护水平、城市下垫面环境变化等多重因素的影响,其自身应对暴雨的能力差异较大。科学量化城市排水防涝设施的应对能力对城市洪涝预报、预警和应急调度十分必要。本文提出了城市排水防涝基础设施应对能力的三个阈值,即:雨水管渠排水能力阈值、内涝防治系统应对能力阈值和应急设施防御上限阈值。这三个阈值通俗讲就是“不积水”阈值、“不内涝”阈值和“不失防”阈值。基于郑州2021年“7·20”特大暴雨灾害的调研结果,对三个阈值的表征指标和确定方法进行了初步探讨。结合文献调研,对北京、东京、深圳等城市对应阈值进行了分析量化,对暴雨量级超过不同阈值标准后的防控策略进行了探讨,提出了城市排水防涝阈值协同提升途径,可为城市极端暴雨的防控提供决策参考。

郑州“7·20”特大暴雨降水特征及其内涝影响

基于郑州市自动气象观测站资料,对河南郑州2021年“7·20”特大暴雨的降水极端性、降水时段、小时降水变化等特征及其内涝影响进行分析,提出超标准降水条件下内涝防治的建议。分析表明:河南郑州“7·20”特大暴雨是一次极端强降水天气过程,可以分为5个明显的降水阶段,第三阶段和第四阶段呈现短时强降水频发、重发特征,特别是20日12—18时郑州市主城区连续出现80 mm以上的小时降水,是造成郑州市主城区严重城市内涝的主要原因。按照现有的内涝防治设计标准,郑州市主城区仍不足以防范此种强度的降水,但仍可以通过完善城市内涝防治的超标应急系统、提高城市易涝点内涝防治标准等措施减轻内涝灾害。

郑州“7.20”极端暴雨天气的基本观测分析

2021年7月18日08时—22日08时(北京时),受黄淮低涡外围东风急流影响,郑州出现了历史罕见的极端暴雨天气,并造成严重山体滑坡、泥石流、城市内涝及人员伤亡。利用探空、地面自动站和雷达拼图产品等基本观测数据对此次天气过程进行初步分析。结果表明,此次极端暴雨天气表现出持续时间长、降水强度极强、累积降水量罕见等极端性特征。此次极端大暴雨的形成原因复杂,但就初步分析结果看,大气环流形势稳定、水汽和能量充足、地形作用明显以及对流系统不断向郑州地区积聚、合并及停滞是基本成因。本文旨在分析此次极端暴雨洪涝灾害性过程的基本观测现象,为深入开展此次严重致灾性罕见极端暴雨的机理及可预报性研究提供参考。

基于GIS与SWMM耦合的城市暴雨洪水淹没分析

针对暴雨导致的城市内涝问题,采用GIS与SWMM耦合的城市暴雨洪水淹没分析计算方法,对郑州市暴雨内涝淹没范围和淹水深度进行了模拟分析,对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系等进行合理概化,构建了暴雨洪水淹没分析模型,对重现期分别为0.5、1、2、5、10 a设计暴雨情形下的管道节点溢流和积水深度进行了模拟。结果表明:郑州市区总体排涝标准较低,排涝能力严重不足;该模型能直观表现受涝区淹没范围和淹水深度,在城市排水管网规划、雨洪管理和灾后损失评估等方面具有一定的应用价值。

郑州“7·20”特大暴雨河道堤防险情调查分析

2021年郑州“7·20”特大暴雨期间,郑州市域内河道堤防出现河道漫溢、堤防决口、岸坡坍塌及拦(跨)河建筑物损毁等险情。在现场查勘基础上,围绕河道堤防等工程治理、运行维护、应急处置等环节分析了河道堤防有关险情发生的原因,总结了经验教训,并对灾后重建提出了对策建议。

郑州中心城区2021年“7·20”特大暴雨洪涝复盘模拟分析

2021年7月17-23日,河南省发生历史罕见特大暴雨,全省遭受严重洪涝灾害,造成了重大的人员伤亡和财产损失,其中郑州市受灾尤为严重。为了支撑国务院郑州“7·20”特大暴雨灾害调查组的相关工作,采用洪水分析软件IFMS/Urban构建郑州中心城区暴雨洪涝模型,对中心城区积水情况进行了模拟,并分析了郑州市主要内河的水位情况,为揭示灾害成因和重构灾害情景提供依据及参考。

极端大暴雨对城市防洪的警示和思考

2021年7月20日郑州发生的极端大暴雨造成了严重的洪涝灾害。为总结经验教训、分析灾害原因,将郑州暴雨过程分别移植到深圳市、北京市,利用城市洪涝仿真模型进行模拟推演。模拟分析结果认为,此次极端暴雨无论发生在深圳还是北京,都会产生严重的洪涝灾害,都有河道漫溢、严重积水的情况发生。单一地通过工程措施提高城市防洪标准的做法,可以应对标准内的降雨,但无法应对超标准的极端暴雨事件。因此,建议从流域、区域、城市层面进行城市防洪和内涝治理的联排联调,统筹管理;提前模拟不同降雨条件下尤其是超标准大暴雨的城市内涝风险,预测、评估城市承灾能力;制定、完善预警指标和防汛管理应急响应预案,提高政府综合协调能力。在暴雨到来之前,及时发布预警和提示信息,快速指导各相关部门和市民做出必要的防范措施,保障市民的生命安全,降低财产损失。

2021年郑州“7·20”特大暴雨五龙口停车场内涝及地铁隧洞进水分析

五龙口停车场位于郑州市贾鲁河流域的五龙口明沟排水片区,区内涝水主要通过五龙口明沟排泄。经过调查勘测与资料分析,停车场场区地势较周边道路及街区明显低洼,郑州“7·20”特大暴雨过程场区积水主要为停车场场区及明渠起点上游汇水范围内涝水。研究构建了五龙口停车场内涝分析模型,由五龙口明沟排水范围地表二维水动力模型、五龙口明沟的河道一维水动力模型以及隧洞进水模型构成,并利用郑州“7·20”水灾调查结果对模型进行了合理性分析。为全面分析五龙口停车场挡墙倒塌、五龙口明沟西侧堆土与明渠起点盖板对五龙口停车场及周边积水、地铁隧洞进水影响,研究利用五龙口停车场内涝分析模型对4种工况情景展开模拟分析,分析结果表明,若五龙口明沟明渠起点附近不存在临时堆土、盖板,五龙口停车场挡墙不发生倒塌,环保路与蓝天路交汇口最大积水深度可降低0.35 cm,五龙口停车场进出场地铁隧洞的最大进水流量可减少约50%,进水总量可减少约60%。

郑州“7·20”特大暴雨灾害中典型山洪地质灾害分析及应急处置对策建议

2021年河南郑州“7·20”特大暴雨灾害中,山洪地质灾害造成了大量人员伤亡和经济损失。本文基于当前全球气候变暖导致极端天气灾害加剧的大背景下,近几年我国山洪地质灾害频发的态势,总结了“7·20”暴雨灾害中,山洪灾害造成破坏和损失的总体情况,以及荥阳市崔庙镇王宗店村山洪、崩塌灾害的成因与发生过程、应急处置情况,分析讨论了应急工作存在的主要问题,并给出了初步的防灾和应急处置对策建议。