城市内涝灾害对应急救援服务可达性的影响评估

【目的】城市化进程加快和气候变化导致内涝积水频发,造成道路封闭和交通堵塞,给城市应急救援响应的时效性带来严重影响。为了准确评估暴雨内涝下的城市应急救援响应能力,【方法】以荔湾区为例,通过构建内涝水动力模型,模拟不同设计降雨情景下的内涝积水,识别道路积水风险,明确阻断道路,并结合两步移动搜寻法(2SFCA)对不同脆弱性的兴趣点(POI)的应急救援服务可达性进行评估。【结果】结果显示:随着降雨重现期从1 a一遇增大到100 a一遇,内涝积水面积增大,平均积水深度从0.08 m增大到0.20 m。受积水影响道路数量持续增加,阻断道路长度从11 km上升至49 km,增长了超过300%。随着阻断道路的增多,应急救援可达的POI数量呈现下降趋势,并且在不同时间阈值内平均下降40%以上,可达性呈明显下降趋势。【结论】内涝模型耦合城市路网得到的道路积水可以揭示阻断道路的总体格局,可达性模型可以快速估算出应急救援的时效性。结果可为应急救援响应能力的评估提供参考。

一次城市内涝过程气象监测预警指标分析——以成都双流机场为例

本文使用自动气象站、探空、风廓线雷达、双偏振天气雷达等对2022年8月2日成都双流一次典型本地短时强降水引发的城市内涝进行分析,结果表明:此次过程发生在西太平洋副热带高压西伸加强的环流背景下,能量和水汽条件有利强对流发生;新津风廓线雷达观测到风切变扰动,风场结构有利于水汽和能量的输送;成都双偏振天气雷达观测到最大反射率因子和差分传播相移率较大;依据监测指标可及时进行预警。

郑州市防洪减灾问题分析与路径探索

基于郑州市“720”暴雨事件中暴露出的城市防洪排涝建设方面的问题,从郑州市的自然地理格局入手,分析郑州市的地理与气候条件,对郑州市城市化建设、城市内涝情况、海绵城市建设等进行问题分析,提出郑州市防洪减灾的路径。结论得出:构建城市生态安全格局、有效衔接城市体检与城市发展规划、建立常态化应急管理机制、完善救灾生命线系统等路径,有利于提高城市的防洪减灾能力,增强城市韧性,建设更加宜居的城市。

基于IOWA-VAC的地铁车站暴雨内涝脆弱性评价

为科学评价地铁车站暴雨内涝脆弱性,确定地铁车站暴雨内涝脆弱性的敏感性指标,提高地铁车站暴雨内涝管理水平,提出基于IOWA-VAC的地铁车站暴雨内涝脆弱性评价方法,该方法基于压力—状态—响应(PSR)理论构建地铁车站暴雨内涝脆弱性评价指标,利用IOWA算子按升序原则对指标数据重新排序,同时引入θ系数动态调整区间边界权值,得到指标权重,引入向量夹角余弦(VAC)检验待评价目标向量和理想目标向量一致性的贴近度,实现了代数思维向空间几何思维的转变,得到待评价目标等级。进而以郑州地铁5号线海滩寺站为例,运用单因素敏感性分析确定地铁车站暴雨内涝脆弱性的敏感性指标,评价了海滩寺站暴雨内涝脆弱性。结果表明,郑州地铁5号线海滩寺站暴雨内涝脆弱性等级为Ⅳ级,属于高度风险,为地铁车站暴雨内涝脆弱性管理提供了可行性建议。

基于支持向量机的开封市内涝评估模型研究

以内涝典型易发区河南省开封市主城区为例,利用城市内涝监测点逐小时积水深度和同时段气象站降雨资料,应用灰色关联度和支持向量机方法,构建基于降水因子(模型1组)和历史积水+降水因子(模型2组)的内涝评估模型;并以2021年“7·20”特大暴雨过程为例,对模型适用性进行评价。结果表明:1~3 h短时强降水是内涝灾害形成的主要原因,积水与暴雨发生的时间相比,具有滞后1~3 h的特点;模型1组对内涝风险有一定评估能力,但总体误差明显高于模型2组;模型2组有80%的站点R 2≥0.9,训练集和测试集的平均MAE≤3.9 cm,拟合结果评价优秀,并具有较好的泛化能力。在开封市2021年“7.20”极端暴雨过程中,模型2组评估结果与实测积水的平均RSME为4.33 cm,平均MAE为2.94 cm,较为准确地评估了极端暴雨过程内涝灾害的涨水期、退水期和最大积水深度,能够为城市防汛和应急决策提供较好的支撑。

短时强降水对剑河县城市内涝风险影响分析

城市内涝的发生与气象条件紧密相关,强降水是致灾的关键因素。通过分析剑河县城降雨变化趋势,结合城区的易涝点及历史积水资料,得到内涝灾害风险的分布特征及演变规律,制定内涝风险预警服务指标,为气象服务提供支撑。通过对剑河县国家气象观测站2007—2021年降水数据进行分析,剑河县城降水主要集中在4—9月,该时段大雨以上量级降水出现日数呈增多趋势,近15 a来1 h最大降水量呈逐年波动增加趋势,也是剑河县城短时强降水、大雨、暴雨的集中高发期。结合DEM数字高程数据得到的易积水路段点及历史积水内涝资料分析,当小时雨强达到20 mm且未来降水持续时,有积水达到10~20 cm的风险,对行人造成影响;小时雨强超过30 mm时,有积水超过20 cm的风险,对车辆及低洼路段建筑影响较大;小时雨强超过50 mm时,将出现30 cm以上积水,对过往车辆及低洼段建筑影响很大。

淹水条件下生物炭对污染土壤重金属有效性及养分含量的影响

以生物炭为改良剂,采用淹水培养方法研究不同添加量生物炭(BC)处理(1%,3%和5%)对污染土壤Zn、Cd、Pb、Cu有效性及养分含量的影响,并用毒性淋出试验(TCLP)法对其生态风险进行评价。结果表明:与对照相比,添加生物炭土壤中交换态Zn、Cd、Pb、Cu分别降低0.15%～24.11%,1.22%～16.09%,0.47%～21.51%,3.05%～77.30%,且表现为随生物炭施用量的增加其降低程度增大。TCLP态Zn、Cd、Pb、Cu含量分别降低0.74%～21.47%,6.67%～47.62%,2.02%～16.74%,0.29%～21.20%,且表现为随生物炭施用量的增加其降低程度增大。与对照相比,添加生物炭后土壤pH上升(-0.01)～0.35个单位,有机质、铵态氮和硝态氮分别增加0.09%～20.02%,1.59%～38.28%和2.74%～90.14%。土壤pH值与土壤交换态Cu含量呈显著负相关,有机质含量与交换态Zn含量呈显著负相关。淹水条件下污染土壤中施用生物炭可降低重金属Zn、Cd、Pb和Cu的有效性和生态风险,提高土壤养分含量,起到改良土壤作用。

江西致洪暴雨天气特征分析与流域洪涝预报研究

在对1959～1990年的资料进行大量普查分析和统计的基础上,指出对流层中低层形势特征在江西致洪暴雨中的特殊重要性,分析了各个天气系统对形成致洪暴雨的作用,并根据中低层天气形势特征来分型建立致洪暴雨的预报模式。应用水文上降水产生流量过程线的变化原理,提出了仅用降水资料来推算流域洪涝指数,用量化指标来预报未来流域洪涝强度的研究思路和方法。该方法思路是利用流域内测站雨量计算出流域的有效综合面雨量(考虑了前一段时间内的逐日流域面雨量的不同贡献)。复核流量(或水位)等洪涝资料与流域有效综合面雨量的关系,最终确定出各级洪涝指数的流域有效综合面雨量的大小,确定洪涝等级。

沿海城市暴雨-高潮位复合致涝区划研究

由于暴雨和高潮位的共同影响,沿海城市更容易遭受内涝灾害。暴雨和高潮位影响区域致灾因子划分是减灾措施布设的重要因素。本文提出了致灾因子区划方法,并进行了区划方法的效果分析。以海口市主城区为例,基于城市暴雨污水及流域雨洪管理建模软件构建一二维耦合城市内涝模型,计算不同组合工况下的淹没水深和淹没范围,将内涝区域划分为降雨影响区、潮汐影响区和共同影响区,并对三个区域进行了减灾措施优化分析。结果表明,潮汐影响区、共同影响区和降雨影响区距海岸线逐渐变远;降雨影响区布设蓄水池的效益要明显优于潮汐影响区,而潮汐影响区布设止回阀的效益要优于降雨影响区。因此,通过内涝区域划分可以更高效地布设防涝措施。

兰州某高校校园内涝问题研究

城市内涝的频发,给城市居民生活和生产都带来了巨大的影响。近年来,越来越多的人民开始关注这一问题,然而,作为大型生活居住区的高校校园内涝状况却鲜少关注。以兰州某高校为调研对象,调查了该校园排水系统的现状。结果表明:校园道路和建筑物周围排水井数量充足,可以满足排水要求;但是分布不均、地面硬化和绿化率较低导致了校园内涝的发生。为解决校园内涝灾害,应重新合理布设排水井,改建校园道路和绿化带,完善排水系统,将雨水加以回收利用,有效缓解水资源压力。

开封市7.20特大暴雨城市内涝风险评估

河南7.20特大暴雨由于降雨强度大、历时长、洪灾多发引起了广泛关注,特大暴雨导致郑州、开封等城市出现严重内涝。针对城市内涝风险评估问题,对开封市12个自动内涝监测站点数据进行筛选和分析,构建了由短期风险、长期风险2个维度9个影响因子组成的半结构多层次多目标指标体系,在输入层采用信息熵权向量,在准则层对短期风险、长期风险2个子系统采用熵值权向量、对等权向量、决策偏好权向量3种赋权方法,构成改进风险模糊评价模型。对12个站点的内涝风险进行5个级别(极高、较高、中等、较低、极低)的评估。结果显示:在短期风险评估中,5号站点为极高风险,10号站点为中等风险;在长期风险评估中,6号站点为较高风险,8号站点为极低风险;在目标层的最终评价中,3种方法均显示5号、2号站点风险极高,7号、8号站点风险较低。经过与开封市内涝实际情况对比,认为评价体系和改进模型具有较强的适用性,针对城市内涝风险能够给出短期风险、长期风险、综合风险精准的评估结果,为城市进行排水管网完善、内涝积水点防治等提供可靠的数据支持,为应对暴雨引发的内涝问题制定应急减灾预案和应对措施提供依据。

模拟淹水条件下三峡库区消落带土壤重金属形态变化

采集三峡库区小江流域消落带土样,通过室内模拟试验和化学分析,考察土壤理化性质和消落带土壤淹水前后重金属（Fe、Mn、Cu、Zn）形态变化。结果表明：淹水导致Fe2＋、Mn2＋、有效铜等重金属含量增加,平均含量分别从58.88、35.26、0.96mg/kg增加到1 383.8、782.7、1.73mg/kg;淹水15d后,部分样品有效锌含量增加10.15%~12.18%,部分样品有效锌含量减少3.69%~7.12%;淹水30d后,有效锌的含量增加10.9%~46.6%。土壤基本理化性质对土壤重金属含量也有影响。

贵州区域性暴雨过程的定量化评估及气候特征

利用贵州省84个气象观测站点1961—2020年逐日降水数据,定义贵州省区域暴雨标准,构建了综合考虑暴雨过程持续时间、暴雨范围、平均暴雨量等3个指标的贵州区域性暴雨过程综合强度评估方法和雨涝年景指数,分析近60 a贵州区域暴雨过程次数、强度和雨涝年景指数等特征和变化。结果表明:贵州区域性暴雨过程共出现721次,平均每年12.0次,2015年最多达20次,1961年最少仅4次;区域性暴雨过程3—9月均可出现,6—7月最为集中,6月最多,3月最少;区域性暴雨过程以0.4次/10a的速率呈弱的上升趋势,年际和年代际特征明显;区域性暴雨过程的影响范围多为6~19站,持续天数为1~5 d,平均暴雨量多为60~80 mm;强、特强暴雨过程呈显著增加趋势,较强暴雨过程呈略微增加趋势,一般性暴雨过程呈略微减少趋势;雨涝年景指数呈显著上升趋势,7个强雨涝年2014、2020、1996、1999、1995、2000和1991年均出现在1990年后。

天津市中心城区内涝减缓策略研究

天津市中心城区内涝灾害频发,为减缓城市内涝灾害威胁,提出利用工程和非工程相结合的方法减缓城市内涝。在工程措施改造时,首先,加快海绵城市和城市双修建设,从大中小3个尺度对城市开敞空间改造,建设城市蓄水及渗水空间,从源头控制排水量,减缓城市径流;建设完善的排水管网、划定合理排水分区、提高城市排水标准、设置单向排水出口,建设水闸及排水泵站,实现强降雨时期快速排水。在非工程措施方面,利用大数据和互联网技术建设城市内涝预测平台和内涝服务平台,增加对城市积水点的预测水平,同时提高公众参与水平,实现强降雨时期全民参与城市内涝信息发布中,管理部门快速对内涝积水点快速进行控制,最后依托智慧城市建设,加强城市综合防灾平台建设和城市应急防灾平台建设,通过对各项排水设施和部门的智慧化控制,加强各部门之间的数据共享,及时进行应急策略的制定,减缓城市内涝发生。

一种针对城市极端强降雨风险早期识别的方法

结合“7.18河南特大暴雨”灾害事故背景,针对易造成城市内涝灾害的突发性极端强降雨提出一种极端强降雨风险早期识别的方法。基于气象水文部门的实时雨量大数据,实时监测区域内的短时极端强降雨灾害时空分布,对山区和沿海、城市和乡村等不同地区1小时、3小时、6小时、24小时等极端强降雨进智能频率风险分析和可视化展示,实现短时极端强降雨及可能引发次生灾害风险的早识别,为精准研判、精准调度、精准指挥提供智能解决方案。

红麻抗逆栽培利用研究进展

红麻为一年生麻类作物,具有生长速度快、土壤肥力要求低、耐盐碱和重金属胁迫等特点,在应对逆境及污染土壤的修复利用中具有广阔的前景。本文针对红麻对主要非生物胁迫的抗性及其可能机制与栽培利用等方面进行了综述,提出了红麻在污染土地利用和修复中存在的问题,最后展望了未来红麻抗逆性遗传改良与新品种培育的研究方向。

基于Copula函数的不同历时暴雨组合分析

城市的管道排水系统和区域排涝系统两者设计历时及设计标准存在差异,会造成管道排水与河道排涝工程运行不衔接,基于沭阳县1981-2015年的降雨数据,经过拟合精度分析选取合适的边际分布函数,采用Copula函数建立年最大2 h短历时管道排水暴雨和其对应时段的最大1 d长历时区域排涝暴雨的联合分布概率模型,计算超过某一设计值的短历时暴雨与超过某一设计值的长历时暴雨的同现重现期,在短历时暴雨不超过某一设计值的条件下长历时暴雨超过某一设计值条件重现期,研究结果可为城区排水防涝系统的建设提供科学依据,保障城区排水防涝安全。

特大暴雨城市地下空间防灾体系构建的思考

地下空间灾害防控是建设防灾型城市的基础。通过分析河南罕见暴雨诱发地下空间内涝特点,研究城市地下空间致灾因素,提出了相关防控体系构想。首先总结河南特大暴雨和灾情特征,从水文地质条件、地形地貌及城市地下空间排水防涝系统等方面探讨罕见汛期城市地下空间的主要致灾因素;随后从极端天气下地下空间致灾风险评估、灾害防控规划及灾后城市恢复规划等方面提出特大暴雨下城市地下空间灾害防控体系构建方略;最后针对城市地下空间面临的复杂多样性挑战,从生态型城市地下空间规划、科学地下空间防控体系构建及完善地下空间灾害应急救援措施方面阐述构建未来城市地下空间的思考。

广州市猎德涌内涝模拟与成因分析

以广州市天河区猎德涌排涝片区为研究对象,针对区域内存在的典型内涝黑点,初步研究了城市发展过程中的河道演变和下垫面变化情况。构建一维河网、二维漫流和一维管网的水动力数学耦合模型,模拟区域内的排水过程。采用该模型分析下垫面、河道和排水管网过流能力对内涝黑点的积水影响,提出相应的解决措施。研究结果表明,在城市化的进程中,区域原有水系对城市排涝具有关键影响,应重点保护原有水系格局,恢复相应的排涝能力。

基于SWMM的机场调蓄设施在短历时暴雨过程中的响应模拟与分析

北京大兴国际机场内部存在大量硬化地面使地表的径流大幅增加,同时由于机场内部地势整体低于周边地势,导致场内雨水排出困难,机场将面临一定的内涝风险。为提升机场科学应对内涝风险的水平,利用SWMM构建机场排水模型,并针对该机场的某一片区域进行模拟,重点分析调蓄设施在机场应对短历时暴雨中的作用。结果表明:调蓄设施的运用方式对排放口的总排水量和峰值流量有明显的影响,在重现期为50 a和100 a且降雨历时为2 h、雨峰系数为0.4的设计暴雨下,调蓄设施对排放口总排水量的削减率分别为39.0%和38.6%,峰值流量削减率分别为33.7%和32.4%;调蓄设施的起调时间对排放口总排水量和峰值流量的影响也很显著,在重现期为100 a,降雨历时为2 h、雨峰系数为0.4的设计暴雨下,随着调蓄设施起调时间逐步推迟到降雨开始后60 min,排放口总排水量的削减率从38.6%减少至26.7%,峰值流量削减率由32.4%减少至2.2%。分析结果表明,优化调蓄设施的运用方式对提升内涝应对效果具有重要作用。