城市超标准暴雨内涝灾害风险评估及防御措施研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:muyi_wang
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近年来,随着全球极端气候事件频率和强度的持续增加,我国城市超标准暴雨洪水呈频发重发趋势,威胁到人民群众生命财产安全和社会经济的可持续健康发展。开展城市超标准暴雨内涝模拟及精细化内涝灾害风险评估研究,从而准确判断内涝发生位置与危险程度,进而提前采取防御措施以最大限度地防御减轻灾害损失,具有重要的现实意义。本文以大连市中心城区青泥寺儿沟排水分区为研究对象,构建暴雨内涝模拟模型和内涝风险评估模型,开展研究区超标准暴雨内涝模拟与内涝灾害风险评估研究,在此基础上对研究区重点防护对象提出精准可行的超标准暴雨内涝灾害防御措施。研究结果可为大连市超标准内涝灾害防御提供支撑,同时为暴雨内涝灾害风险精细化评估研究与城市超标准暴雨内涝灾害防御研究提供参考。本文主要研究内容和成果如下:(1)首先介绍研究区域的地理位置、地形地貌、气候条件、社会经济概况以及历史洪涝灾害等情况,探讨分析研究区域的典型性和代表性。在此基础上,结合大连市城市内涝防治标准及洪涝灾害防治工作实际,确定研究区域超标准暴雨情景,为后续开展城市暴雨内涝模拟分析、风险评估和灾害防御等研究提供基础支撑。(2)为开展城市超标准暴雨内涝模拟与分析研究,构建研究区暴雨内涝模拟模型。首先,基于排水管网、地形等基础资料构建一维管网模型、二维地表漫流模型;然后,利用MIKE Flood平台将MIKE Urban与MIKE 21耦合构建研究区多维耦合内涝模型;最后,根据历史实测降雨数据对所构建模型进行参数率定与验证。验证结果表明所构建模型具有良好的可靠性,可以用于后续城市暴雨内涝模拟分析研究。(3)为探究研究区超标准暴雨情景下研究区淹没情况,基于所构建的MIKE耦合模型,开展标准内与超标准暴雨情景下内涝模拟分析研究。首先,选取历史典型暴雨经同倍比放大获取设计暴雨过程;然后,对研究区标准内与超标准降雨情景淹没情况进行模拟;最后,从研究区整体内涝变化情况与典型涝点淹没特性两方面进行对比分析。结果表明,与标准内暴雨相比,超标准暴雨情景下研究区危险程度显著增加,淹没水深大于1m的面积增加40%;各涝点淹没范围均有不同程度向外扩散,平均淹没水深由0.66m增高至1.02m,淹没面积由2.38×10~6m~3增大至3.82×10~6m~3。(4)为从自然与社会两方面分析研究区风险分布,基于“危险性-易损性”的风险评估框架与层次分析法构建研究区暴雨内涝风险评估模型。首先,选取淹没水深、淹没面积、人口分布密度、地区重要程度以及道路车辆密度作为风险评估指标,并利用内涝模拟模型、网络爬虫与GIS空间分析等方法获取高精度的评估指标数据;然后,采用GIS空间叠加分析功能与加权综合评价法计算各栅格单元暴雨内涝灾害风险值;最后,将风险值划分为4个风险等级进行统计分析。评估结果表明,暴雨内涝风险值较高区域主要集中于淹没水深较高、人口密度较大及社会经济较为集中地区。与标准内暴雨相比,超标准暴雨情景下研究区低风险面积减少,高风险区面积由1.08km~2增加至1.5km~2,增幅达38.9%,内涝灾害风险显著升高。(5)根据超标准暴雨内涝模拟结果与风险评估结果,开展针对城市超标准暴雨的内涝灾害防御与应急措施研究。首先,在内涝灾害风险较高地区中从城市地下空间、居民区、道路交通和商业中心四个方面分别选取重点防护对象,共包括9个地铁站口、4个地下人行通道入口、9个地下停车场、两个居民区、6个交通路段和两个商业中心;在此基础上,针对超标准暴雨内涝模拟淹没结果与各防护对象实地调研情况,采取“一点一策”的方式制定超标准暴雨防御对策与应急措施。
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