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近几十年来,在全球气候变暖的大背景下,自然灾害发生的频次和灾情规模都在迅速地增长,其中以洪水为代表的区域气象水文灾害尤为严重,这一趋势引起了国际社会的高度重视,并制定、实施了一系列防灾减灾计划。在多年实践的基础上,人们认识到提高洪水灾害风险管理与预警能力,是减轻洪水灾害不利影响重要非工程性手段,而洪水灾害风险管理的核心内容是洪水灾害风险评估,它是制定防洪政策和应急预案的重要依据。
本文在前人工作的基础上,总结了有关洪水灾害风险评估的理论和方法,提出一个整合了两种不同风险评估方法的洪水灾害风险评估框架,并以北京市和北京市境内潮白河流域作为组合实证研究区,系统地验证了洪水灾害风险评估框架的可行性。本文的主要内容有:
(1)在分析洪水灾害自然和社会属性的基础上,确立了洪水灾害风险评估的方法框架。该框架包括两种不同的洪水灾害风险评估方法,综合指标评估法和灾情模拟法。组合两种不同评估方法的目的是先利用综合指标法从整体、宏观的角度分析区域内洪水灾害风险,再对其中相对高风险子区域通过建立洪水灾情模型定量地进行洪水灾害风险评估。该框架的优势在于从整体区域的定性风险评估深入至局部高风险子区域的定量评估,有助于递进地对不同范围的区域开展洪水灾害风险评估。
(2)针对大范围区域内的洪水灾害风险评估,通过选取与洪水灾害危险性以及承灾体脆弱性有关的8个评价指标,利用模糊综合分析的方法进行洪水灾害风险评估。选取的8个洪水灾害风险评价指标都直接或间接由遥感的数据和方法计算,这样可以明确掌握评价指标的空间分布情况。由于洪水灾害风险是由多因素共同决定的综合性概念,具有不确定性、模糊性,因此引入模糊综合分析来描述洪水灾害风险的不确定性特点。
(3)针对中小河流流域范围内的洪水灾害风险评估,本文利用基于灾情模拟的思路,建立了一个适合于流域尺度的暴雨洪水灾情模型,以此来定量的描述洪水灾害的危险性。洪水灾情模型整合了气象模型、水文水动力模型,并借助于遥感和地理信息系统技术,概化了暴雨洪水灾害的成灾过程。在得到了洪水灾害强度的前提下,通过承灾体脆弱性分析和灾害损失分析可以定量地计算得到模拟洪水灾害强度下的灾害损失情况。利用风险公式计算风险值的大小,依据风险值分布的数理特性划分风险等级,制作未来不同时间段内不同重现周期的洪水灾害风险图集。
(4)以北京市和北京市境内的潮白河流域作为实证研究区域,综合利用两种洪水灾害风险评估方法,分析并评价了研究区内的洪水灾害风险分布及等级划分。通过对北京市的综合指标风险评估表明全市的洪水灾害风险主要呈西北低、东南高的趋势,这主要是由北京市的地形格局、降雨分布以及城市发展布局综合决定的。通过实地调查潮白河干流河段的堤防设施情况,利用洪水灾情模型,动态模拟了潮白河干流河段发生由50年一遇、100年一遇和200年一遇不同重现期暴雨引起的洪水灾情程度。以此为基础定量地分析了研究区在未来10年、20年、50年面临50年一遇、100年一遇、200年一遇暴雨洪水灾害的风险,并且制作了研究区的暴雨洪水灾害风险分布图。通过分析表明,研究区内的暴雨洪水灾害风险主要分布在沿河区域,且由于研究区内的地形、气象条件、产业布局在空间上的差异性,导致潮白河干流河段左堤区域的洪水灾害风险远高于右堤区域。