多致灾因子复合作用下滨海城市洪涝风险研究

Floods in coastal cities triggered by either storm surges, fluvial floods, local heavy precipitation or the compounding events of the above two or more, threat the development of economy and society. Due to the diversity of flood sources, the complex pathways and the very vulnerable receptors, the flood safety is highlighted in Chinese coastal cities. This research focuses on a typical Chinese coastal city, aims to evaluate the properties of upstream flows, downstream water levels and local precipitation, based on as long as possible observed hydrological data; explore the dependence between fluvial floods, storm surges, high astronomical tides and local heavy precipitations, as well as their different inter-properties; develop the approach coupling the stochastic simulation and the hydrological and hydrodynamic models to estimate flood risk; by this approach understand deeply flood processes and flood risk considering the compounding events where storm surges, fluvial floods and heavy precipitation may occur at the same time or in succession. The effect of Climate Change and Land Use Change can also be assessed by this approach. The research results can help understand the properties of flood sources, flood processes and flood risk in Chinese coastal cities, to strengthen the ability of the flood management.

我国50%以上的人口及70%以上的工农业产值分布在滨海城市及附近。滨海城市洪水安全是水科学研究的焦点之一。本研究针对我国典型滨海城市洪水安全，分析滨海城市洪、潮、暴雨致灾因子特征及变化趋势，研究洪涝致灾因子间关联性及各致灾因子内部特征变量间的相关性的数学表达，在此基础上深入分析复合洪涝灾害特征，基于致灾因子-发生途径-受灾体的体系建立复合洪涝灾害风险量化方法。本研究在方法上，利用多维混合Copula函数建立复合洪涝致灾因子联合概率分布，采用致灾因子的随机模拟技术和洪水分析模型模拟方法相结合的方式量化洪涝风险。本研究交叉融合水文学、水动力学、统计学等多学科方法，着力解决滨海城市洪涝风险分析中的关键问题，加深对滨海城市洪水风险认识和理解，为洪水风险管理提供技术支持。

该项目跟踪国内外滨海城市洪水风险研究成果，针对我国典型滨海城市面临的复合洪涝灾害，以致灾因子-发生途径-受灾体的洪水风险研究体系为指导，应用长期水文气象观测数据，采用现代统计分析模拟方法、水文模型和水动力模型建模结合的洪水分析模拟技术，研究滨海城市多致灾因子的复合作用。.统计分析洪、潮、暴雨等致灾因子，利用copula函数推求复合洪涝致灾因子的联合概率分布函数。构建适应滨江城市洪涝模拟的数值耦合模型。基于高精度地形图开展非结构网格剖分离散来适应城市下垫面复杂地形边界，构建二维水动力学模型；对外江及城区骨干水系，构建基于有限体积法的一维水流非恒定流数学模型；构建城市暴雨产汇流模型，主干排水管网模型；集成耦合城市产汇流模型、排水管网模型、河网一维模型及地表二维模型。利用多元致灾因子的随机模拟和洪涝模型数值模拟相结合的技术，能够定性和定量揭示和分析致灾因子及其组合的洪涝影响及风险。.综上所述，本研究建立洪涝多致灾因子的多维联合概率分布，完善滨海城市多致灾因子复合作用下的洪涝风险量化方法。研究成果已应用于浙江省钱塘江口、椒江口等沿海滨江区域的洪水风险分析项目中。