城市洪水災(zāi)害易損性的量化模型及動(dòng)態(tài)演化研究.pdf

1、近年來頻繁發(fā)生的洪水災(zāi)害表明，城市洪水災(zāi)害不再僅僅是由洪水事件所引發(fā)自然現(xiàn)象的產(chǎn)物，而被看作是洪水事件與城市所具有的易損性之間互動(dòng)機(jī)制所造成的社會(huì)現(xiàn)象，即城市中越來越多處于洪水災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的承災(zāi)體，而城市洪水災(zāi)害易損性對洪水事件的“放大”作用，又加劇了洪水災(zāi)害對城市所可能造成的不利影響和損失程度。且日益頻發(fā)的城市特大洪水災(zāi)害，致使“城市洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)”，即“潛在城市洪水災(zāi)害在給定的時(shí)間段和地區(qū)內(nèi)發(fā)生的概率”變得愈發(fā)隨機(jī)、波動(dòng)，而無法預(yù)測

2、，而“城市洪水災(zāi)害易損性”，即“城市面對洪水災(zāi)害所可能造成的損失程度”，作為城市所固有的內(nèi)部屬性，對其進(jìn)行研究可用來識(shí)別城市中哪些“脆弱區(qū)”或“弱勢群體”需要提前采取應(yīng)急救援措施，避免洪水災(zāi)害所可能造成的災(zāi)難性后果，這將成為未來城市防洪體系建設(shè)中的“政治預(yù)警系統(tǒng)”的核心。
　　然而，現(xiàn)有的城市洪水災(zāi)害易損性研究主要圍繞構(gòu)成城市洪水災(zāi)害易損性體系中某一特定因素、某一時(shí)刻城市洪水災(zāi)害易損性程度進(jìn)行評估、分析，缺乏對城市洪水災(zāi)害易損性相

3、關(guān)理論和方法的系統(tǒng)研究，導(dǎo)致大多數(shù)研究成果難以應(yīng)用和推廣；而且在研究方法上，描述性和宏觀性的研究偏多，定量、可操作性的研究偏少。因此，為提高城市適應(yīng)和抵御日益增多的洪水災(zāi)害的能力，有必要對城市洪水災(zāi)害易損性體系進(jìn)行定量、系統(tǒng)的研究，尤其是分析城市洪水災(zāi)害易損性隨時(shí)間和空間變動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)演化過程，包括量化土地利用變化和極端暴雨事件等重要影響因素對城市洪水災(zāi)害易損性的影響作用，但目前涉及上述研究內(nèi)容的相關(guān)文獻(xiàn)甚少。
　　本文將以城市洪水

4、災(zāi)害易損性相關(guān)概念模型為基礎(chǔ)，采用改進(jìn)的C-NCSA算法、一系列土地利用變化特征和降雨特征演變分析模型、灰色系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型、廣義Pareto模型以及定性與定量相結(jié)合等多種研究方法，創(chuàng)新性的提出城市洪水災(zāi)害易損性量化模型，并基于城市土地利用變化研究城市洪水災(zāi)害易損性動(dòng)態(tài)演化過程，以及極端暴雨事件對城市洪水災(zāi)害人的易損性影響分析的影響作用等前沿性課題，并最終繪制完成一系列不同時(shí)期、不同洪水淹沒深度、不同土地利用情景下的城市洪水災(zāi)害易損性分布圖

5、。
　　首先，構(gòu)建城市洪水災(zāi)害易損性量化模型。通過科學(xué)設(shè)定城市洪水災(zāi)害易損性系統(tǒng)的構(gòu)成核心要素，包括城市洪水災(zāi)害暴露性和敏感性，探討這兩個(gè)核心要素之間的耦合關(guān)系和互動(dòng)機(jī)制，構(gòu)建城市洪水災(zāi)害易損性量化模型，定量計(jì)算城市洪水災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)域各單位區(qū)域的易損性數(shù)值；并以改進(jìn)的C-NCSA算法對所計(jì)算的易損性數(shù)值進(jìn)行聚類，通過GIS軟件實(shí)現(xiàn)聚類后易損性數(shù)值的空間展布，繪制不同淹沒深度下城市洪水災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的易損性分布圖，確定整個(gè)城市洪水災(zāi)害

6、危險(xiǎn)區(qū)域的易損性程度以及特定“脆弱性”區(qū)域。
　　其次，探討基于土地利用變化的城市洪水災(zāi)害易損性動(dòng)態(tài)演化過程。通過提出土地利用變化與城市洪水災(zāi)害易損性的響應(yīng)機(jī)制，明確土地利用變化與城市洪水災(zāi)害易損性之間的因果關(guān)系；構(gòu)建一系列土地利用變化特征演變分析模型，監(jiān)測不同時(shí)期城市洪水災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)各土地利用類型的均質(zhì)性、優(yōu)勢度和聚集度演變過程；運(yùn)用構(gòu)建的城市洪水災(zāi)害易損性量化模型，用以模擬并比較分析不同時(shí)期、不同淹沒深度、不同土地利用情景下

7、的城市洪水災(zāi)害易損性數(shù)值，并繪制一系列城市洪水災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)易損性分布圖，以確定土地利用的時(shí)空分布變化對城市洪水災(zāi)害易損性的影響作用；并以基于灰色系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型所構(gòu)建的城市洪水災(zāi)害易損性整體演化趨勢分析模型，對未來城市洪水災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)域的易損性整體演化趨勢進(jìn)行預(yù)測、展望。
　　最后，分析極端暴雨事件對城市洪水災(zāi)害人的易損性影響分析影響作用。通過提出一系列降雨特征演變分析模型，包括降雨趨勢特征模型、降雨突變特征模型，以分析城市歷史年度降

8、雨量整體變化趨勢和突變年份等城市降雨特征的演變過程；并基于廣義Pareto模型，構(gòu)建極端暴雨事件發(fā)生概率的擬合模型，擬合并預(yù)測城市不同歷史時(shí)期、不同量級(jí)的極端暴雨事件發(fā)生概率；此外，構(gòu)建極端暴雨事件對城市洪水災(zāi)害人的易損性影響分析影響模型，通過分別提出予以闡述極端暴雨事件的物理特性的降雨特征參數(shù)，包括響應(yīng)時(shí)間、降雨量特征和降雨持續(xù)時(shí)間，以及城市洪水災(zāi)害人的易損性特征參數(shù)，包括年齡、性別，定量分析極端暴雨事件中不同降雨特征參數(shù)對不同群體人

9、的易損性的影響作用，以此確定城市洪水災(zāi)害人的易損性的“弱勢群體”，以及對不同群體人的易損性具有決定性影響作用的極端暴雨事件降雨特征參數(shù)。
　　本文將構(gòu)建的城市洪水災(zāi)害易損性量化模型，予以探討基于土地利用變化的城市洪水災(zāi)害易損性動(dòng)態(tài)演化過程，分析極端暴雨事件對城市洪水災(zāi)害人的易損性影響分析的影響作用，旨在彌補(bǔ)目前城市洪水災(zāi)害易損性定量分析和動(dòng)態(tài)演化研究中的空白，有望對我國未來進(jìn)行“有風(fēng)險(xiǎn)的洪水管理”防洪體系建設(shè)，政府決策者構(gòu)建基于洪