Basic Works of Flash Flood Disaster Analysis and Assessment in Rucheng County of Hunan Province

The method and experience of basic work of flash flood disaster analysis and assessment in early period are introduced in a case of Rucheng County,Chenzhou City,Hunan Province,containing analysis of general situation in county region,excavation of working map information,determination of assessment object list,examination of investigated data,and standardized arrangement of data. Finally,the suggestions for basic work of analysis and assessment are given,which could provide the references for implementing analysis and assessment work of flash flood disaster in other regions.

Flash Flood Disaster Assessment in Yuzhou District

Based on the basic maps,attribute data of watershed and outcomes of flash flood disaster investigation,this paper presents the techniques and achievements for flash flood disaster assessment in Yuzhou district. The primary preparedness for assessment was firstly introduced.Then,it was demonstrated that the main works of assessment,including design flood by rainfall-runoff modeling in watersheds,existing flood control capacity estimation,critical rainfall and stages determination,and flood dangerous zoning for the riverside villages in mountain-hill-area in Yuzhou district. Finally,some suggestions were provided to support flash flood management in Yuzhou district,including mining information from outcomes of flash flood disaster investigation and assessment,improving the monitoring and early warning system on flash flood,and identifying potential flash flood types and areas.

基于HEC-RAS的陇南山地山洪灾害风险图优化研究

短历时山洪是威胁陇南山地交通和村镇安全的重要灾害之一。为提高该地区防灾减灾能力,通过不同雨强计算出洪水淹没损失程度,利用洪水风险区划图指导当地群众预防山洪灾害具有重要的科学意义。基于HEC-RAS水文分析方法,结合GIS软件模拟了流域洪水淹没过程,以陇南山地蒲家沟为研究对象,在5、10、50、100 a一遇设计雨量条件下,综合考虑坡度、土地类型、损失率、水位和流速等多种因素,对传统洪水风险区划图进行优化。结果表明,相比传统方法绘制的风险区划图,优序图法优化后的风险区划图更加重视承灾体的受影响程度,且解决了传统风险区划图中小区域风险等级跨度大,风险等级难以定级的缺点。优化后的风险区划图,上中游无人区风险等级降低,下游人类活动区域风险等级更加明确。以马泉村王家咀为例,在50 a一遇的设计雨量下,传统方法绘制的风险区划图其划分结果涵盖5个风险等级,各区域面积差距不显著,难以确定最终的风险等级。而优序图法优化后的风险区划图划分结果更加集中,王家咀高风险区域面积不足中风险的4%,王家咀风险区域可以明确地定位到中风险。文中优序图法优化后的风险区划图在实用性和适应性上更具优势,可以为小流域山洪预警预报和防灾减灾工作提供帮助。

Urban flood inundation and damage assessment based on numerical simulations of design rainstorms with different characteristics

In the context of global climate change and urbanization,urban flooding is an important type of natural disaster that affects urban development,especially in China,which is experiencing rapid urbanization.In the past 10 years,urban flooding events have caused huge disaster losses in Chinese cities.This has resulted in significant negative effects on the urban infrastructure,socioeconomic systems,and urban residents,thus causing widespread concern.Studies have confirmed the change in extreme rainstorms is due to the changing environments in many cities globally.Conducting studies on the impact of these rainstorms with different characteristics for urban flooding is valuable for coping with unfavorable situations.In addition,numerical simulations provide an economical and viable means to perform these studies.This paper presents a numerical model of Xiamen Island in China.Simulations were conducted for 12 design rainstorm events with different return periods,rain patterns,and durations.The results indicate that,in the case of an equal rainfall amount,the rainfall intensity is the key factor that affects the inundated area,depth,and damages.However,the rainfall intensity is not the only determining factor;the rainfall pattern also affects the inundations.In regard to the rainfall pattern,a higher rainfall peak coefficient usually leads to severe urban inundation and damage.As a result,the lag time would be shorter,which may further exacerbate the impact of urban flood disasters.The results of this study provide insights into managing flood risks,developing urban flood prevention strategies,and designing flood prevention measures.

基于GIS的新疆维吾尔自治区山洪灾害风险评价

山洪灾害风险评价可为山洪灾害致灾机理研究、风险区划等提供科学依据。基于GIS、地理探测器、层次分析法和自然灾害风险理论,以雪水当量、坡度、年最大1 h点雨量等9个指标数据为支撑,辨识新疆维吾尔自治区山洪灾害风险的主要驱动因子,并从致灾因子、孕灾环境和易损性3个方面对新疆山洪灾害风险进行评估。结果表明:坡度的单因子解释力最大,年最大1 h点雨量与其他各因子的交互类型均为非线性增强;全疆山洪灾害风险等级由高到低的面积占比依次为6.69%,13.63%,18.01%,25.42%和36.25%。总体上,新疆“三山”山脉的地质地貌和水文气象等条件对山洪形成具有重要影响,加强1 h短期降雨和融雪径流的监测预警,对当地抵御山洪具有现实意义。研究成果可为科学评估和预防新疆山洪灾害风险提供参考。

基于多参数优化地理探测器的山洪灾害驱动力分析及风险评价

【目的】大同市地处黄土高原东北边缘,区域内频繁的地下开采活动加剧了山洪灾害,严重威胁人民生命财产安全。为揭示该区域山洪灾害主要驱动力及对其进行风险性评价,【方法】基于大同市山洪灾害调查评价项目成果数据,采用多尺度网格进行采样,并组合参数最优地理探测器对连续型驱动因子进行最优离散化处理,探测分析山洪灾害驱动因子解释力和各驱动因子分级的平均危险度,最后基于所得解释力和危险度进行定量风险性评价。【结果】结果表明:降雨是诱发山洪灾害的首要因素(q=0.088 8),人类活动次之(q=0.061 8),地表环境最弱(q=0.022 7);在所选降雨指标中,6 h强降雨对大同市山洪灾害发生有平均最强解释力(q=0.141 2),可在进一步山洪灾害临界雨量研究中予以考虑;大同市山洪灾害危险水平较高,中高危险区面积占比超3/5,高危险区灾害点密度达0.038 5个/km^(2)。【结论】网格尺度和离散方式的优化选择均可有效提高地理探测器分析结果解释力;短历时(<6 h)强降雨若降雨不能持续,对山洪灾害的诱发力度大打折扣;整体来看大同市山洪灾害危险水平较高,且主要集中分布在易损性水平较低区域。研究结果可为定量进行山洪灾害风险性评价提供参考,为大同市山洪灾害防治区划提供一定的科学依据。

面向山区村落的暴雨山洪临灾风险预评估方法研究

针对现有暴雨山洪灾害评估方法时效性不足,承灾体精细化程度较低以及山区通常缺乏水文资料等问题,以福建省宁德市下党村为例,集成元胞自动机模型和分布式水文模型开发了暴雨山洪过程模拟软件。在该软件中输入降雨、数字高程模型等易获取的数据,即可计算得到具有一定精度的淹没水深、淹没流速等动态数据。在此基础上,从暴雨山洪灾害危险性和承灾体易损性两个方面构建了下党村暴雨山洪灾害临灾风险评估指标体系,基于高分辨率遥感影像和实地调研建立精细化承灾体数据库,评估得到了高精度的下党村暴雨山洪灾害危险性、易损性和临灾风险预评估系列图。研究结果表明,在给定的该区200年一遇暴雨情景下,下党村9.85%的区域为高风险区,其中包括房屋20栋,路段26处,这些都是旅游与居住人口集中的沿河地段。本方法可为山区村落的暴雨山洪灾害临灾风险快速评估与进一步面向承灾体对象的精细化预警提供科学依据和技术参考。

基于社交媒体数据的城市暴雨洪涝灾害风险评估——以郑州市“7·20”暴雨事件为例

近年来强降雨引发的城市洪涝灾害事件趋多,严重危害了人民的生命健康和财产安全,而客观、准确地开展城市暴雨洪涝灾害风险评估对于有效提升防灾减灾水平至关重要。但是,城市灾害点部分基础数据资料的缺失和滞后限制了城市暴雨洪涝灾害风险评估结果的准确性。随着移动互联技术的发展,民众在社交媒体上发布的相关灾害信息逐渐汇集成一种具有海量、时效性强和主题明确等特征的社交媒体数据资源,将其引入城市暴雨洪涝灾害风险评估工作对于准确刻画城市暴雨洪涝灾害的全貌无疑具有显著意义。以2021年郑州市“7·20”暴雨事件为例,首先从气象因素、基础地理信息、社会经济因素三方面选取了13个影响因子,然后基于爬虫技术获取微博数据中的内涝点信息,最后基于GBDT、XGB、RF和AdaB 4种机器学习模型对郑州市“7·20”暴雨洪涝灾害进行风险评估。结果表明:①基于上述模型得到的4组指标权重具有统计意义上的一致性,在各影响因子中,道路密度、植被覆盖指数、半小时最大降雨量和日最大降雨量在4组指标重要性排序中均位列前5,表明上述影响因子是本次暴雨洪涝灾害的主要致灾因素;②基于皮尔逊相关系数检验发现上述4种模型评估结果间的相关程度较高,所得出的极高风险区均集中在郑州市五大主城区的中心部分、中牟市东北部、新密市米村镇及城关镇、巩义市巩义站周边;③上述4种模型的AUC和ACC值均超过0.7,证实了机器学习模型在城市暴雨洪涝灾害风险评估中的有效性;相较于GBDT、XGB和RF模型,AdaB模型的评估结果精度最高,且得到的高风险与极高风险区的Rei值之和最大,表明其评估结果与实际情况相符。本研究通过将社交媒体数据引入城市暴雨洪涝灾害风险评估工作有效地提升了评估结果的准确性,可为郑州市及其他城市在类似强降水事件下的洪涝灾害风险预警和应急处置提供决策依据。

中国山洪灾害防御关键技术

结合我国山洪灾害防治所面临的自然社会双重胁迫因素和存在的关键技术问题,在总结中国水利水电科学研究院建院以来围绕小流域暴雨洪水规律、分析计算方法、防洪减灾监测预警技术等方面所完成的创新成果基础上,阐述我国山洪灾害防治的总体思路、理论技术体系和防御模式。重点论述小流域下垫面特征及产汇流特性、缺资料地区小流域暴雨洪水规律、新一代缺资料小流域产汇流模型及分布式水文模型、预警指标体系和风险评价理论、小流域山洪灾害动态预报预警技术、全国山洪灾害小流域预报预警系统建设等方面的技术突破和取得的创新性成果。

山区暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术研究构想与成果展望

山洪灾害为全球重大自然灾害之一,21世纪全球因山洪灾害造成的经济损失已高达每年460多亿美元。中国山洪灾害防治区面积约占陆地面积的40%,山洪灾害造成的人员死亡约占洪涝灾害死亡人数的70%。近年来,中国全面开展山洪灾害防治项目建设,目前已基本建成了专群结合的山洪灾害防治体系,山洪灾害监测预警技术水平明显提升。山区暴雨山洪灾害实例表明,重大人员伤亡与重大财产损失的山洪灾害事件往往源于洪水和泥沙的共同作用,然而,以往在进行山洪灾害防治时,大多仅关注洪水的作用,忽视了洪水和泥沙共同作用将显著增大山洪灾害的致灾风险,甚至出现“小洪水大灾害”。为了进一步提高山洪灾害防控能力,完善山洪灾害防御体系,亟需深入研究暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术。“山区暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术研究与示范”项目,以洪水和泥沙共同作用为切入点,凝练了4个需攻克的关键科学技术问题:1)山区暴雨作用下流域产流产沙异变机制、水沙过程与沟床剧变耦合致灾机制;2)山区暴雨山洪水沙灾害早期识别与致灾要素一体化智能监测技术;3)山区暴雨山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术;4)基于山洪水沙灾害动力过程的灾害风险动态评估与预警防控技术。围绕关键科学技术问题的内涵,提出5个需开展的重点研究内容:1)山区暴雨产流产沙过程与水沙耦合致灾机制研究;2)山区暴雨山洪水沙灾害早期识别与智能监测技术;3)山区暴雨山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术;4)山区暴雨山洪水沙灾害风险动态评估与预警技术;5)山区暴雨山洪水沙灾害预报预警防控平台构建与示范。研究成果将揭示山区暴雨产流产沙过程与水沙耦合致灾机制,提出山区暴雨山洪水沙灾害早期识别方法、山区暴雨山洪水沙灾害智能监测技术体系、山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术、山洪水沙灾害风险动态评估与预警技术等,构建集早期识别、风险评估及综合防控一体化的暴雨山洪水沙灾害预报预警防控平台,提升中国暴雨山洪灾害监测预警与防控的实时性、精准度和智能化水平。

泥沙补给突变下的山洪灾害研究构想和成果展望

全球山地面积占陆地面积的30%,每年有超过5 000人死于山洪灾害。中国山洪灾害防治区面积占陆地面积的48%,居住人口占全国人口的44.2%。2000年以来,中国每年约1 000人因山洪灾害死亡,山洪灾害死亡人数占洪涝灾害死亡人数的70%左右。山地区域地形险峻,地表破碎,表层风化层厚,局地暴雨频发,洪水陡涨猛落,沟床冲淤调整剧烈,山洪水沙运动耦合致灾突出。山洪灾害防治已成为中国工农业、能源、交通、国防安全等国家重大工程基础建设、区域社会经济发展和人民生命财产安全面临的突出难题,暴雨山洪灾害研究仍是中国当前防洪减灾工作的重点和难点。面对严峻的山洪水沙灾害风险形势,传统忽略泥沙运动影响的防灾理论与技术难以解决山洪水沙耦合致灾问题,无法满足目前重大山洪水沙灾害防治的实际需求,突出表现为泥沙补给突变对重大山洪灾害的成灾效应认识不够、山洪水沙运动耦合成灾区识别不清、山洪水沙灾害防治技术针对性不强、山洪水沙运动防灾减灾的区域联动性考虑不全等。因此,急需通过系统梳理暴雨山洪水沙运动规律,实现山洪水沙耦合成灾理论创新,提出重大山洪水沙灾害的源头治理和区域全面防范的有效措施,显著提高中国山洪水沙灾害防治技术水平,为保障国家重大工程安全和人民生命财产安全提供理论基础和技术支撑。长期以来的暴雨山洪灾害预报预警理论及防治技术研究多以降雨径流水位分析为主,以临界降雨/水位阈值条件为判据,较少涉及泥沙补给突变引发的沟床剧烈调整致灾机制,而大量的暴雨山洪灾害现场表明泥沙补给与洪水的耦合作用是重大山洪灾害的关键源动力。“泥沙补给突变下的山洪灾害研究”项目以山区暴雨山洪灾害现场调查与灾害试验反演模拟为基础,采用水文学、土力学、水力学及河流动力学等理论方法和水沙运动数值模拟技术,突出研究山区小流域暴雨洪水、坡地破坏产沙、宽级配卵砾石输沙以及沟床来沙超量补给的水沙运动耦合致灾过程。通过系统研究山地区域暴雨洪水及其产沙特征、复杂沟床输沙动力,以及超量泥沙补给下的水沙运动及其沟床响应规律,以揭示山地区域暴雨山洪过程与泥沙补给突变的沟床响应致灾机理,为山地区域山洪灾害预警及灾害防治提供依据,并及时丰富和完善暴雨山洪灾害所涉及的水沙运动规律与沟床响应致灾防治技术。

甘肃省暴雨洪水时空分布及风险评估

利用甘肃省1951-2008年的降雨资料,基于GIS平台进行了暴雨洪水灾害的时空分布特征分析,基于层次分析法建立了区域暴雨洪水灾害风险评估指标体系,对甘肃省暴雨洪水灾害进行了风险评价。研究结果表明:(1)甘肃省58 a中只有3 a没有暴雨记录,其他年份均有暴雨发生,甘肃省记录的日最大降雨量为167 mm,发生在平凉市;(2)近60 a来甘肃省暴雨量在空间上呈现从西向东逐渐增大的态势,累计暴雨量以庆阳市为最高,依次为平凉市、天水市和陇南市;(3)甘肃省暴雨洪水灾害综合风险最高的地区为临夏州、天水市、平凉市、庆阳市部分地区、兰州市局部地区和陇南市部分地区,其面积为2.95万km^2,百分比为6.77%;中等及较高风险地区面积分别为6.57万km^2和4.64万km^2,其面积百分比为15.05%与10.62%;较低和低风险区所占面积为29.51万km^2,所占面积百分比为67.56%。(4)甘肃省暴雨洪水灾害高风险区面积不大,但危害性较高,这些区域为该省主要的人口聚集地和重要的农业生产基地,对社会经济发展的影响较大,而综合风险较低的区域则多为戈壁滩和沙漠,人类活动较少,对社会经济影响较小。

无资料中小流域山洪灾害分析与评价

针对无资料中小流域的沿河村落开展山洪灾害分析评价对该区域的防灾减灾具有重要意义。文中首先根据当地暴雨资料分别推求了100年一遇、20年一遇及5年一遇的设计洪水,再结合实测的控制断面及河道比降,利用能量方程逐断面计算了不同频率的设计洪水位,然后通过对比沿河居民宅基高程与设计洪水位的相对大小确定了沿河村落的防洪能力,并依此划分了危险性等级,最后根据成灾流量反推法计算了不同土壤含水量下的临界雨量值。结果表明,(1)本次分析评价的所有沿河村落中,防洪能力低于5年一遇的极高危险区3个,介于5年一遇至20年一遇的高危险区5个,介于20年一遇至100年一遇的危险区9个,其主要分布于集水面积较大、洪水位较高的主流沿岸地区。(2)土壤含水量对临界雨量的计算结果具有重要影响,即土壤含水量越大,临界雨量值越小,反之则临界雨量越大。(3)支沟地区河道比降大,流速快,洪峰较为尖瘦,计算的立即转移雨量与准备转移雨量差值较大;主流地区比降小,洪峰较为低胖,计算的临界雨量差值较小,故临界雨量值还与防灾对象所处的流域位置有关。(4)当降雨量达到某一成灾村落的立即转移雨量时,则该村落将发生山洪灾害;当达到准备转移雨量时,则可知距洪水淹没村庄时还需多长时间,以便为沿河居民的防洪撤离提供依据。

基于1km网格的北京暴雨洪涝灾害风险区划

目前许多城市暴雨洪涝灾害综合风险区划对暴雨在复杂地形下可能引发的山洪与地质灾害造成的高风险以及对城市交通安全风险估计不足,同时常规的气象观测资料已难以描述暴雨致灾危险性精细化分布。本文基于自然灾害风险评估理论,利用遴选的293个北京气象自动站2006—2017年逐时降水观测资料、北京2015年1∶25万基础地理信息、2016年Landsat8晴空遥感影像、灾情资料以及网格化的社会经济资料,在承灾体暴露度基础上充分考虑了承灾体对暴雨引发的城市积涝、山洪与地质灾害灾损敏感性差异,从暴雨致灾危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性3个方面开展了北京地区暴雨灾害1km分辨率的精细网格化风险评估与区划,并结合实际案例进行了分析。结果显示:(1)基于高密度降水观测资料提取的网格化短历时暴雨频次和暴雨量能较为精细地评估致灾危险性;基于遥感与GIS提取的不透水盖度、地形起伏度与河网密度可有效评估暴雨洪涝孕灾环境敏感性;基于1km格网化的GDP、人口密度和路网密度以及灾损敏感系数可有效评估暴雨引发的积涝、山洪与地质灾害对人员、财产和公路交通的易损性;(2)与已有成果比较,本次北京暴雨洪涝风险区划不但凸显了暴雨对城市的积涝风险,也凸显了暴雨引发的山洪与地质灾害风险,同时突出了暴雨对城市交通设施安全的影响;(3)风险区划结果基本反映了北京市暴雨灾害的潜在风险,北京暴雨洪涝灾害防御的重点区域应放在风险较高的三个区域。

海南岛冬种瓜菜暴雨洪涝灾害风险评估与区划

基于农业气象灾害系统构成体系和灾害风险理论,依据海南岛18个气象台站1961-2012年9-11月逐日降水数据、地理信息数据、耕地面积和冬种瓜菜种植面积资料,借助GIS技术,采用加权法和自然断点法对海南岛冬种瓜菜暴雨洪涝灾害致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性进行指标构建和风险分析,在此基础上构建冬种瓜菜暴雨洪涝灾害综合风险指数,并将该指数应用于海南岛冬种瓜菜暴雨洪涝灾害的风险区划。结果表明,海南岛东部和东北部地区为冬种瓜菜暴雨洪涝灾害高和次高危险区,其中万宁市大部、琼海市和屯昌县南部、陵水县中部风险最高;西部为次低和低风险区;其余地区为中等风险区。灾情验证结果表明,实际灾情的空间分布与风险区划结果基本吻合。研究结果可为海南冬种瓜菜生产布局、避减灾害风险提供依据。

SWMM模型在城市排水防涝系统能力评估中的应用

以SWMM模型为模拟平台,建立研究区城市排水防涝系统联合评价体系。以基础信息平台为基础,结合不同重现期降雨过程对研究区排水防涝系统进行模拟分析,分析在不同重现期设计暴雨下,排水管网的承载能力、积水面积、易积水点、积水深度及积水时间等,并给出内涝易发区缓解措施,以期对制定防汛抢险预案提供科学依据。研究中所使用的模拟方法具有一定的通用性,可供其他城市排水防涝系统能力评估时参考。

山洪灾害防御研究进展

从防治理念、预报预警和风险评估三个方面,对当今国内外山洪灾害防御研究工作进行梳理,总结和比较了国内外山洪防御研究现状与差异,以期为明晰我国现阶段山洪防御水平、找准未来工作重点提供参考。认为与先进国家相比,我国山洪防治理念对保险和土地利用管理措施关注不够,需在充实"非工程措施"内涵的基础上,对相关工作进行深入探索和实践;我国山洪预报预警的准确率与先进国家尚存一定差距,落后的山区局地降雨监测预报支持系统和高度概化的预报预警模型是其中的重要原因;要素风险评估技术在国内外山洪风险格局分析中得到了普遍应用,不再是山洪防御工作的瓶颈,而物理机制更强的过程风险评估的发展尚不能满足现实需求,是今后研究中需要着力加强的部分。

中小河流山洪预警预报系统开发设计及应用

我国中小河流众多,山洪频发,洪灾损失严重,是造成人员伤亡的主要灾种。目前,我国中小河流山洪预报预警技术研究还处于初步阶段,山洪监测预警系统尚在试点建设中。介绍水利部公益性项目"中小河流突发性洪水监测与预警预报技术研究"开发的中小河流山洪预警预报原型系统,包括基于分布式水文模型、动态临界雨量的山洪预警预报方法,山洪预警预报原型系统的总体结构、软件设计与功能实现,以及在其中一个示范区江西遂川江的试运行情况,并对其实际应用进行了分析,以期为当前所开展的中小河流洪水易发区水文监测预警项目及全国山洪灾害防御非工程措施建设等工作提供参考。

基于成灾信息的山洪灾害临界雨量综合检验复核方法

山丘区小流域山洪灾害临界雨量计算时受到众多因素影响,有必要结合近期实际成灾暴雨洪水信息对临界雨量理论值进行检验复核。临界雨量检验复核通常针对某一防灾对象,而同一防灾对象通常有多个预警时段,为了判别防灾对象整体临界雨量的可靠度,利用近期成灾暴雨洪水信息计算各预警时段合理性判别因子,采用层次分析法(AHP)确定各预警时段合理性权重,计算合理性综合检验指标,检验防灾对象整体临界雨量的合理性。实例计算表明,合理性综合检验指标能有效判别防灾对象整体临界雨量的可靠度,完善了临界雨量合理性检验复核理论体系,且为小流域临界雨量检验复核提供了新的思路。

山洪灾害危险区清单化管理模式探讨及设计

危险区动态管理清单是山洪灾害精细化预警的基础。提出了危险区动态管理清单编制的技术路线,设计了危险区动态管理清单填报表格及工作流程,以全国山洪灾害调查评价成果为基础,建立县、乡、村、危险户的隶属关系,实现清单内各类对象的动态管理及更新。探索了采用分区分级管理、分类施策方式进行危险区山洪灾害预警和响应启动的模式。