基于二维水动力模型的南京市暴雨内涝灾害风险评估

摘要

“逢雨必涝”已成为我国大中城市的痼疾，如何防范和治理城市内涝是目前迫切需要解决的民生问题。南京市经济发达，人口密集，受季风气候和起伏地形的影响，每年内涝频发，损失严重，是我国受暴雨内涝灾害影响较为严重的城市之一。因此，研究南京市暴雨内涝灾害的成灾机理，动态模拟南京市暴雨内涝灾害的淹没过程，分析暴雨内涝灾害对南京市可能造成的社会经济影响，评估南京市各市辖区内涝灾害风险，对加强城市内涝灾害预防和管理，最大程度的减轻灾害损失尤为重要。此外，南京市正在积极开展“海绵城市”的建设，科学内涝风险评估对构建“海绵城市”建设框架有一定的指导作用。
　　本文综合灾害学、气候学和地理学的观点，基于南京市气象资料和区域气候模式模拟资料，基础地理数据，利用二维水动力模型FloodArea，对南京市5，10，20，30，50年一遇暴雨造成的城市内涝淹没进行动态模拟，结合共享社会经济路径(SSPs)下预估的人口和经济数据分析内涝灾害对南京市社会经济造成的不利影响，借助已有的脆弱性函数评价南京市不同土地利用类型的脆弱性，综合致灾因子、暴露度、脆弱性综合评估南京市暴雨内涝风险。本文的主要研究结论如下:
　　1、未来（2017-2050年）南京市不同重现期雨量表现出“低值更低，高值更高”的趋势。5年一遇、10年一遇降水量较现状有所减小，而30年一遇和50年一遇的降水极值则有所增大。这说明在对南京市暴雨灾害风险进行评估时，若不考虑气候变化带来的影响，将在一定程度上高估或低估灾害风险的大小。
　　2、在致灾因子的危险性上，气候变化带来的降水极值的变化未使南京市暴雨内涝淹没格局发生太大改变，淹没深度相对减小。过去和未来不同重现期情景下内涝最大淹没深度均出现在江宁区，最大淹没范围则出现在六合区，江宁区次之。综合来看，主城区暴雨内涝灾害危险性较低，城郊地区危险性较大，以江宁区危险性最大。
　　3、SSP1和SSP4路径下，人口暴露度大小相差不大，发展趋势相似。人口暴露度高值区在空间上主要集中于白下区、秦淮区和溧水区;SSP1和SSP4路径下经济暴露度的发展趋势同样相似，但SSP1路径下南京市暴雨内涝灾害经济暴露度大于SSP4路径。从空间上来看，经济暴露度高值区为栖霞区、江宁区和六合区。
　　4、南京市不同土地利用类型中，居民用地的脆弱性较大，林地和耕地的脆弱性较小。在空间分布上，南京市暴雨内涝灾害脆弱性由城区中心向外环城郊地区递减，长江以南地区脆弱性高于长江以北地区。
　　5、南京市暴雨内涝灾害风险由北向南呈低-高-低的空间分布格局，高风险区分布白下区，下关区，鼓楼区，城郊地区风险相对较低。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 研究背景

1．2 研究目的及意义

1．3 国内外研究进展

1．3．1 灾害风险评价研究进展

1．3．2 城市内涝研究进展

1．4 研究内容

第二章 研究区概况、数据与方法

2．1 研究区概况

2．1．1 地理环境概况

2．1．2 社会经济概况

2．1．3 暴雨内涝灾害概况

2．2 数据基础

2．2．1 观测数据

2．2．2 区域气候模式CCLM数据

2．2．3 共享社会经济路径(SSPs)预估数据

2．2．4 地理信息数据

2．3 研究方法

2．3．1 暴雨内涝灾害淹没模拟方法

2．3．2 风险评估方法

2．3．3 气候变化情景

2．3．4 重现期计算方法

第三章 二维水动力模型FloodArea适用性验证

第四章 暴雨内涝灾害致灾因子评估

4．1 观测期T年一遇暴雨内涝淹没情况分析

4．1．1 观测期T年一遇降水极值计算

4．1．3 观测期T年一遇暴雨内涝淹没情况模拟

4．1．4 观测期T年一遇暴雨淹没范围

4．2 未来T年一遇暴雨内涝淹没情况分析

4．2．1 未来T年一遇降水量

4．2．3 未来T年一遇暴雨情景淹没深度分析

4．2．4 未来T年一遇暴雨内涝淹没范围分析

第五章 暴雨内涝灾害暴露度评估

5．1 不同共享社会经济路径下(SSPs)南京市人口和经济预估

5．2 未来南京市T年一遇暴雨内涝灾害暴露度变化分析

5．2．1 人口暴露度

5．2．2 经济暴露度

第六章 暴雨城市内涝灾害脆弱性评估

6．1 南京全市暴雨内涝灾害脆弱性

6．2 南京市各区暴雨内涝灾害脆弱性

第七章 暴雨内涝灾害风险评估

7．1 暴雨内涝灾害人口风险评估

7．2 暴雨内涝灾害经济风险评估

第八章 结论与展望

8．1 结论

8．2 问题与展望

8．3 创新点

参考文献

致谢

作者简介