剧烈变化环境下珠江三角洲地区城市暴雨洪涝灾害风险时空演变及其不确定性研究

With the global warming and growing urbanization, urban flood disaster risk is more and more huge, so it has become the hot spot issue and the international front field of urban hydrology and catastrophology research. How to effectively simulate the urban flood process and how to dynamically assess flood risk are in urgent need of city management. Thus studies in this respect have the important theory significance and practical application value. This project, taking the cities in the Pearl River Delta regions as examples, based on the construction of special database of outdoor observation and Emergency Events Database(EM-DAT), ①is to probe into formation mechanism of urban waterlogging; ②to conduct urban flood hazard analysis by constructing the distributed three-dimensional waterlogging model suitable for the study area based on GIS technology; ③to carry out urban waterlogging exposure analysis and vulnerability analysis by building up the disaster loss curve database of different urban land use types based on actual survey data; ④to reveal the time-space evolution of flood disaster risk and distinguish its main driving factors with the help of risk assessment method based on scenario analysis, considering the superposition effects of future climate change and high urbanization; ⑤to establish a comprehensive evaluation method system to quantify the uncertainty of risk assessment and sensitivity analysis; ⑥and to quantitatively investigate the effects of risk management strategies under the changing environment. Then a relatively complete theory and method system of risk research is to be built, which can provide theoretical basis and scientific support for urban planning (including land use planning), flood control and disaster mitigation, flood insurance and risk management.

随着全球变暖以及城市化进程的加剧，城市洪涝灾害的风险越来越大，已成为城市水文和灾害学研究的前沿热点问题。如何有效模拟城市暴雨洪涝过程，动态评估洪灾风险是国家和城市发展的战略需求，具有重要的理论意义与实际应用价值。本课题以剧烈变化环境下的珠江三角洲地区为例，初步揭示暴雨洪涝形成机理；应用基于情景分析的风险评价方法，综合考虑未来气候变化与高度城市化的叠加效应，借助基于GIS的分布式立体化城市暴雨洪涝模型，探究典型情景下不同重现期暴雨洪涝灾害危险性、暴露性、脆弱性与风险值分布特征，揭示风险时空演变规律；并建立综合不确定性评估方法体系，进行不确定性量化和敏感性分析，降低风险评价的不确定性。初步形成较完整的变化环境下城市暴雨洪涝灾害风险评价及时空演变研究理论方法体系，定量评价变化环境下各种风险管理策略的减灾效果，为研究区城市规划与管理、防洪减灾、洪水保险等提供理论依据和科学支撑。

随着全球变暖以及城市化进程的加剧，城市洪涝灾害的风险越来越大，已成为城市水文和灾害学研究的前沿热点问题。如何有效模拟城市暴雨洪涝过程，动态评估洪灾风险是国家和城市发展的战略需求，具有重要的理论意义与实际应用价值。本项目通过查阅相关研究文献资料，开展学术调研，制定了详细的技术路线，收集了研究区近30年气象、水文、城市内涝与社会经济资料，以及管网、土地利用、地形等基础资料，初步构建了城市暴雨洪涝风险评估研究专题数据库；基于该数据库进行了统计分析，初步揭示了研究区城市暴雨洪涝灾害的形成机理；基于遥感、地理信息系统与数字高程模型技术构建了适宜于研究区的分布式立体化城市内涝仿真模型，以东莞莞城区与广州天河区为例进行暴雨内涝淹没过程的模拟，结果表明模型能够精确模拟复杂城区暴雨积水与演进过程；结合模型模拟结果和实地调查资料，拟合出研究区重现期—灾损率曲线，可用于快速评估城市内涝风险；探讨了了未来变化情景对城市洪涝风险的影响，初步揭示了典型情景下城市暴雨洪涝灾害风险时空演变规律及其不确定性；基于上述构建的数据库和仿真模型，应用软件工程技术研发了具有自主知识产权的城市内涝模拟与预警预报试验系统，成功地对研究区城市暴雨内涝进行了预警和预报。. 本项目研究进展顺利，已经发表本基金资助标注论文31篇，其中英文期刊论文 23篇（包括国际TOP期刊论文11篇），国内中文顶级期刊论文5篇，中文核心期刊论文3篇；申请专利2项；作会议报告5人次，其中国际会议2人次；出版专著1部（参与编写约15万字）；获批软件著作权2项。本项目已经完成的研究成果较原研究计划更为丰富，不仅达到了预期的研究目标，而且超额完成了计划书确定的考核指标。通过本项目的研究，初步形成了较完整的变化环境下城市暴雨洪涝灾害风险评价及时空演变研究理论方法体系，为研究区海绵城市规划与管理、防洪减灾、洪水保险等提供了理论依据和科学支撑。