基于EFDC模型的清河水库溃坝洪水演进模拟

大坝安全事关水库的防洪、发电、灌溉等效益,更关系着人民群众的生命财产安全。分析水库溃决洪水影响,可为水库防洪风险管理、灾害评估、抢险预案等提供重要的技术支持。以清河水库为例,采用DAMBRK模型分析不同情景溃坝洪水过程,应用高分辨率DEM数字高程模型提取研究区域的格网地形数据,基于EFDC水动力模块建立清河下游洪水演进水动力模型,模拟了淹没水深、淹没范围和淹没历时等洪水风险要素,为清河水库下游地区的防洪减灾决策提供技术支撑。     

基于GIS的华南沿海小流域地区山洪灾害易发区识别

小流域地区是山洪灾害高发区,同时这些地区资料缺乏,给山洪灾害预警造成极大障碍。针对以上问题,选取松岗河小流域为研究区域,探索应用数字高程模型DEM进行山洪灾害空间影响范围的快速提取方法。首先,利用DEM提取小流域河流分级信息和各等级河流出水口的分布情况;然后,运用分布式水文模型,推演特定降雨量时各出水口山洪最大淹没水位;利用GIS技术,将离散的水位数据与数字高程数据叠加获取山洪最大淹没水深数据,并运用空间插值方法模拟山洪淹没信息的空间分布,计算不同降雨量条件下山洪最大淹没水深的空间分布状况,进而实现小流域地区山洪灾害易发区识别。.结果表明该方法能够快速有效模拟特定降雨量条件下小流域山洪淹没信息的空间范围,其直观的范围显示可快速为决策者提供预警信息,为山洪灾害预警提供数据基础。     

基于GIS的城市暴雨洪涝模拟分析——以郑州市石佛镇“7·20”特大暴雨为例

针对极端暴雨洪涝灾害缺乏全流程系统性研究的问题,提出了基于GIS的城市暴雨洪涝模拟分析方法,在划分子流域的基础上,以降雨—径流—淹没为序,对河南省郑州市“7·20”特大暴雨灾害进行了推演模拟,并对试验区内的建筑及交通进行了受灾评估。将模型计算结果与卫星影像数据对比,表明其与洪涝的实际范围、深度基本吻合,可见本文所提模型能够在数据精度不高或缺失的应急情况下,快速地推演与模拟郑州市石佛镇大范围洪水淹没情况,为城市极端雨洪灾害模拟提供参考,具有实际应用价值。     

小流域山洪风险图的编制及实践研

水环境是各类生物赖以生存的场所，水是人类社会生存和发展的基础，是必不可少的重要资源。中国是世界上洪涝灾害最严重的国家之一，东南沿海中小流域经济发达，山洪灾害频繁发生，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。根据洪水风险图编制的基本理论，针对我国小流域山洪的洪水特点及地区因素，以中国浙江分水江支流前溪为例，在水文学原理基础上，分析主要致灾因子、划分地理单元和计算单元，建立淹没计算、评价模型，对风险图绘制的基本原理、难点、技术方法进行了探讨。     

基于GIS栅格数据的叶尔羌河灌区洪水风险动态模拟与识别

【目的】加强叶尔羌河灌区防洪规划与管理。【方法】根据1959—2015年叶尔羌河灌区洪水事件,以叶尔羌河喀群渠首至艾力克塔木之间的区域为研究对象,应用GIS工具生成数字高程(DEM)栅格数据,构建了FloodArea洪水淹没模型,计算了高情景和低情景2种典型历史洪水量级下的淹没范围、水深、流速等风险要素,绘制了研究区的洪水风险图。【结果】叶尔羌河洪水淹没风险区主要限于灌区河段附近,重现期为20a洪水风险较高,卡群水文站以下河段多处被洪水冲毁部分河段河堤,洪水漫溢淹没区主要分布在沿河道两侧灌区的地势低洼区,洪水淹没范围较大;重现期为5 a洪水的流程强度和洪水淹没区比重现期为20 a洪水有所减少,危险性等级降低,灌区以及居民点基本未受到影响。【结论】通过反演高情景和低情景2种典型洪水,生成的洪水风险灾害指示图能够科学地模拟、预测洪水淹没范围,防洪工程的重点是在平原灌区莎车县、麦盖提县、巴楚县河段。     

新疆库山河洪水过程模拟分析

全球气候变暖背景下极端洪水灾害频发,对地处干旱、半干旱地区的新疆影响尤为明显,洪水灾害风险增大。为了提高干旱区洪水灾害应对能力,针对新疆典型流域库山河构建了洪水分析计算模型,确定模型关键参数和边界条件,经场次洪水验证,水深平均绝对误差为24.1 cm,相对误差为24%,决定系数为0.66;流量纳什系数为0.86,决定系数达到0.97,模型具有较高的计算精度。利用高精度河道地形,洪水灾害风险普查结果、遥感信息等资料建立流域数据底板,计算了不同频率下洪水行进过程、淹没范围、水深分布以及淹没历时等情景,实现了大尺度、全流域干旱区河流的洪水演进模拟,研究成果可以为干旱内陆区河流洪水风险分析提供技术依据。     

小流域山洪风险图的编制及实践

水环境是各类生物赖以生存的场所,水是人类社会生存和发展的基础,是必不可少的重要资源。中国是世界上洪涝灾害最严重的国家之一,东南沿海中小流域经济发达,山洪灾害频繁发生,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。根据洪水风险图编制的基本理论,针对我国小流域山洪的洪水特点及地区因素,以中国浙江分水江支流前溪为例,在水文学原理基础上,分析主要致灾因子划分地理单元和计算单元,建立淹没计算、评价模型,对风险图绘制的基本原理、难点、技术方法进行了探讨。     

闽江流域洪涝风险区划快速评估研究

基于闽江流域洪水致灾机理和洪水特征，收集整理闽江流域水文、地形、小时降水数据、统计年鉴、防洪工程等资料数据，从洪水风险的危险性、脆弱性、承灾防御能力入手，选择17项评价指标，采用AHP-熵权组合权重法，并结合GIS的空间分析功能，分析洪涝风险空间分异特性，实现对闽江流域洪水风险区划快速评估，有利于宏观防洪减灾政策和精细化的防洪应对举措制定。结果表明：闽江流域洪涝风险区划结果与近几十年闽江流域的洪涝灾害实情基本吻合，流域洪水风险分布与其气候、地形、社会经济、防洪工程等因素密切相关，流域内洪涝风险差异较高，高危风险集中在上游区域南平市的几个县市。     

基于洪灾损失率的北沙河洪水影响损失估算分析

通过北沙河研究区基本情况调查,识别保护区主要的洪水威胁,选择适宜的洪水风险分析方法,在洪水分析模拟结果的基础上,分析北沙河综合情况、人民生活、农业、第二产业及第三产业等相关统计指标,应用GIS及中国水科院研发的损失评估软件建立北沙河灾情统计和损失评估模型,评估各淹没方案的洪水影响及损失,为有效减轻该区域的洪涝灾害影响提供技术支撑。     

基于人工神经网络的水库溃坝生命损失估算模型及应用

传统的生命损失估算方法未能考虑致灾因子的非线性及其相互作用,本文建立了基于人工神经网络的水库溃坝生命损失估算模型。该模型综合考虑了风险人口、洪水严重程度、警报时间、洪水严重性理解程度和库容、坝高、溃坝发生的时间、下游坡降、与大坝的距离、下游建筑的抗冲能力等影响因素。其中,洪水流速、水深、淹没范围等关键水情信息的获取采用耦合VOF的k-ε模型。以深圳市公明水库为例进行了研究,估算了不同情况下的溃坝生命损失,为区域防灾减灾提供了理论基础。     

基于GIS-AHP集成的无资料小流域山洪灾害风险评价

以清远市石坎河无资料小流域为研究区域,在采用综合单位线法和推理公式法得到100 a一遇设计洪峰流量的基础上,建立了一个包含洪峰流量、高程、坡度、土壤类型、人口密度、土地利用类型6个指标的山洪灾害风险评价体系,借助GIS-AHP方法实现无资料小流域山洪灾害风险区划。结果表明:(1)石坎河流域内山洪灾害风险等级较高的区域集中在河流中下游和沿河200 m范围内;(2)设计洪峰流量可以作为山洪灾害风险评价的重要指标;(3)集成GIS-AHP方法是无资料小流域进行山洪灾害风险区划有效且快速的方法。评价结果与流域实际情况吻合,可为全国绘制山洪灾害风险图提供借鉴。     

城市内涝风险评估及风险管理对策研究

以常州市某地区为研究案例，采用内涝积水情景模拟定量分析雨水系统设施的排涝能力及积水情况，构建了基于“危险性、脆弱性、暴露性”的内涝风险评估指标体系，科学评估内涝风险等级。在风险评估基础上，提出排涝方案调整、风险避让、风险应对等管理措施。研究结果表明：(1)采用多因子分析评估内涝灾害的影响，使得评估结论更综合，能够为内涝治理提供可靠的依据。(2)城南片防涝由“完全自排”调整为“低水位立足自排、高水位灵活抽排”能够有效降低片区积水风险。(3)滨河洼地风险片区宜优先布局亲水性用地或设施，对确需建设的其他类型用地，明确规划竖向高程不应低于3.9 m。(4)应注重绿灰结合的风险应对，加强源头管控和公共海绵设施建设。     

基于二维水动力模型的溃坝洪水数值模拟研究

【目的】研究水库溃坝洪水影响。【方法】以辛庄水库为例,通过建立二维水动力模型,模拟了不同溃决方案下溃坝洪水演进过程,计算了下游高速铁路处淹没水深、流速、冲刷深度等,分析了溃坝洪水对下游高速铁路的安全运行影响。【结果】水库未溃决时,溢洪道最大下泄洪水能够正常通过铁路涵洞,对下游工程影响较小;水库大坝正面溃决的影响要比侧面溃决的影响大,下游部分铁路路基顶面过水,影响铁路正常运行;大坝溃决后最大流速是未溃决时的2.15～2.48倍,涵洞处最大冲刷深度是未溃决时的1.56倍。【结论】二维水动力模型可较好的模拟溃坝洪水演进过程和淹没范围,研究成果可为水库溃坝洪水灾害预防提供参考和数据支撑。     

喀斯特地区干旱灾害风险区划研究——以遵义市为例

喀斯特地区干旱致灾机理复杂，干旱灾害风险普查技术规范方法对干旱致灾机理考虑不全面，导致以县级行政区为评估单元的干旱灾害风险区划成果与历史旱灾成果协调性不足，成为贵州省干旱灾害风险普查的一项难题。自然灾害风险理论作为干旱灾害风险区划的基础理论，基于自然灾害风险理论构建具有喀斯特特色的干旱灾害风险区划指标体系进行干旱灾害风险研究，可为干旱灾害风险区划提供依据。以遵义市为例，基于自然灾害风险理论，分析和遴选喀斯特地区干旱灾害风险代表性指标，构建旱灾风险区划模型，采用专家打分法和熵权法组合赋权，使用ArcGIS的分位数法分级，进行干旱灾害风险区划研究。结果表明：(1)地表水干旱危险性指数、地形综合指数、耕地面积和旱地占比、农村集中供水率和耕地有效灌溉率分别为致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露性和抗旱减灾能力的主要影响因子。(2)遵义市各县区干旱灾害风险等级以中风险及以下为主，占比64.3%，中高风险区和高风险区累积占比为35.7%。(3)干旱灾害风险整体呈现东北高西南低的分布格局和区域性分布特征。高风险区分布在东北部，中高风险区分布在北部，中风险区分布在东部，中低风险区分布在南部，低风...     

蓄滞洪区洪灾损失的评估方法及其

根据大黄堡洼蓄滞洪区的实际情况，建立了洪水演进模拟模型和洪灾经济财产损失评估模型，确定了各类财产的洪灾损失率，并进行了实际应用。结果表明：洪灾损失评估的详细程度可以满足防洪减灾部门对洪涝灾情评估的要求。与相同频率的洪水成灾情况相比，大黄堡水库建成后洪水所造成的经济损失会有比较大的减少。频率为5％的洪水并不产生任何淹没损失，频率为2％的洪水所造成的经济损失会从44964万元减少到9513万元。这说明水库的建设对该区域减轻洪水灾害损失是非常有帮助的。     

小理河流域土地利用空间自相关格局与影响因素分析

为揭示土地利用空间自相关格局与自然社会经济因素的耦合关系,以黄土丘陵沟壑区的小理河流域为研究区,基于全局Moran’s I、Moran散点图和Anselin local Moran’s I分析了500 m×500 m格网尺度上流域土地利用全局和局部空间自相关格局,利用GIS技术研究各类用地在p0.05显著性水平下局部聚集区与高程、坡度、坡向、与水域距离、与道路距离、与居民点距离的关系。结果表明,各土地利用类型都表现出全局空间正自相关特性,但空间正自相关性随着距离的增加而逐渐减弱,且在32 km以内不同土地利用类型自相关程度的空间衰减强度不同。耕地、草地的空间分布呈显著的HH(高值-高值)、LL(低值-低值)聚集趋势,而园地、林地、建设用地和未利用地呈显著的HH聚集趋势。草地HH聚集区主要分布在流域中、上游的丘陵或山地区,林地HH聚集区主要分布在流域下游沟壑区和上游山地区,其他地类HH聚集区集中分布在流域下游宽阔黄土梁或开阔河谷区。随高程和坡度增加,各地类HH、LL聚集区面积总体呈先增加后减小的趋势。在1 000~1 300 m高程区、15°~25°的坡度区以及正阳向和正阴向区域,是各地类HH聚集分布最多样、面积最集中的区域。建设用地和林地HH聚集区主要分布在1 000~1 100 m高程区,耕地、园地和未利用地HH聚集区主要分布在1 100~1 200 m高程区,草地HH聚集区主要分布在1 200~1 300 m高程区。各地类HH聚集区按平均坡度由小到大依次为:建设用地、耕地、园地、林地、未利用地、草地。建设用地、园地和耕地HH聚集区主要分布在正阳向和半阳向区域(正阳向面积最多),林地和草地HH聚集区主要分布在正阴向和正阳向区域(正阴向面积最多)。距水域和道路越远,除未利用地外,各地类HH聚集区面积呈不断减小的趋势;距居民点越远,草地HH聚集区面积呈先增加后减小趋势,而其他地类HH聚集区面积呈不断减小的趋势。各地类HH、LL聚集区集中分布在距水域、道路1.5 km范围内和距居民点3 km范围内。距水域、道路和居民点越近,建设用地、园地和耕地的HH聚集区面积迅速增加。相比HH聚集区,耕地LL聚集区主要分布在1 200 m以上高程区,平均坡度增大,正阳向面积略大于其他坡向面积,与水域和居民点的距离较远且面积呈先增后减的趋势;草地LL聚集区主要分布在1 000~1 200 m高程区、15°~35°坡度区,各坡向上分布面积相差不大,与水域、道路和居民点的距离较近且面积呈不断减小趋势。     

基于BES-PP模型的区域洪水灾害恢复力研究

针对区域洪水灾害恢复力评价方法较为薄弱及其驱动机制不明的问题，构建自然、经济、社会和技术4个维度的洪水灾害恢复力评价指标体系，建立秃鹰搜索算法改进投影寻踪模型（Projection Pursuit Model Based on Bald Eagle Search Optimization Algorithm,BES-PP）。基于此，利用BES-PP模型对佳木斯市2003-2020年的洪水灾害恢复力进行评估。结果显示：佳木斯市的恢复力水平可分为3个阶段，第一阶段（2003-2006年）恢复力平稳上升但是水平较低，第二阶段（2007-2013年）恢复力水平出现明显波动，第三阶段（2014-2020年）恢复力快速上升并最终达到较高水平。为分析其驱动机制，利用BES-PP模型对各个指标的权重进行分析，结果发现经济维和自然维权重分别达到1.211 68和0.932 42，其平均权重分别达到0.302 92和0.310 81，远高于社会维和技术维。表明自然维和经济维的指标对洪水灾害恢复力具有较高程度的影响，应当重视自然及经济因素在规避洪水灾害中的重要作用。为验证BES-PP模型性能，引入了黏菌优化...     

降洪魔 农机显神威——江苏省响水县农机人2000年抗洪纪实

2000年8月30日凌晨至31日凌晨，响水大地遭受了历史上最惨重的一场自然灾害。在24小时内，全县降雨量达807．5毫米，县城积水深达1．4～1．7米。一昼夜的降雨量相当于以往一年降雨总量的90％，是江苏省气象史和水文史上从未有过的记录。在洪水灾害面前，农机系统的广大干群发扬大无畏精神，利用自身的条件，拿起“武器”与洪魔顽强拼搏了4天4夜，提前两昼夜完成抗洪任务，减少了灾情损失，减轻了全县人民的痛苦，尽显了农机神威和农机人的风采。     

济南市城区增长背景下洪涝模拟研究

为准确规划评估未来发展条件下城市抗洪能力,以济南市城区为例,基于城市增长SLEUTH模型,预测研究区域到2035年城区增长状态。并在城市增长背景下建立济南城区二维洪涝模拟Caflood模型,针对济南市“0718”特大暴雨过程,通过模拟结果对比2007年与预测的2035年洪涝情景,进行济南市城区增长对暴雨洪水的影响分析。结果显示:SLEUTH模型校准结果较好,并准确预测城市增长状态;Caflood模型验证结果平均误差为0.135m;预测2035年淹没情景与2007年模拟淹没情景基本类似,但2035年淹没水深峰值提前,高危险性区域面积增加,且“南水北淹”情景更为严重。研究结果既验证了两个模型的有效性及适用性又能在一定程度上反映出城市增长对城市洪涝的影响,能为济南市城区规划以及防洪预警工作提供理论指导依据。     

川渝河段梯级水库联合防洪调度风险评价

金沙江下游四座梯级水库联合调度防洪风险评价能科学地衡量其防洪风险性,为长江中下游川渝河段的防洪安全提供保障。针对防洪调度中的风险问题,基于联合防洪调度方案,通过建立以削峰幅度、防洪风险率、水位变幅和下泄流量超标风险率为指标的风险评价体系,并采用蒙特卡罗法进行风险模拟,构建了基于灾害学的防洪调度风险评价模型,评估了不同来水频率和水库起调水位下的防洪风险。研究表明：在可行起调方案集下,乌东德、白鹤滩两库的削峰幅度随两库起调水位升高呈下降趋势,溪洛渡、向家坝两库削峰幅度在7%以下,金沙江下游梯级水库的入库洪水危险性小;各水库未出现最高库水位超出相应频率防洪高水位（乌东德975 m,白鹤滩825 m,溪洛渡600 m,向家坝380 m）的情况,水库的水位变幅均未超过安全变幅范围,库区整体防洪风险低,川渝河段的防洪风险在可控范围内;当发生较小洪水时下游防护对象的承灾能力较好,保护区控制站的下泄流量低于防洪安全标准值,下游防护对象的防洪风险低,但发生干支流恶劣洪水遭遇（如2012年型1%洪水）时,其遭遇破坏的可能性大,风险超出防洪标准,保障防洪安全需要支流水库配合干流水库联合防洪。模型可有效评估川...