珠三角地区城镇化进程中降雨及洪涝风险变化特征

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在全球气候变化和城镇化迅速发展的背景下,极端气候事件频发,高度城镇化地区洪涝灾害问题日益突出。频繁的人类活动对区域水汽循环产生重要影响,人口、财富的高度集中使得承灾体的易损性日益凸显,深入研究城镇化发展对降雨的影响以及洪涝灾害风险的变化具有重要的科学价值和现实意义。本文以城镇化发展快、经济要素集中度高的珠三角地区为研究区域,梳理了区域城镇化发展进程和特点,分析了降雨结构和极端降雨事件的时空变化特征及其与城镇化发展的关系,针对城镇化前后致灾因子和承灾体的变化开展洪涝风险评估研究,主要研究成果如下:(1)珠三角地区的土地利用类型主要以林地和耕地为主,1980—2015年建设用地面积呈现大幅增长趋势,增长率达152.05%,其增长主要是来源于耕地和林地的转化。2000—2005年和1990—1995年是建设用地的快速增长期,增长率分别为45.78%和32.68%;珠三角各地市的城镇化发展程度有明显差异,1990年前是以广州为中心的单核心格局,到2000年后逐渐形成以广州-深圳为核心,与佛山、东莞、中山、珠海共同组成高度城镇化城市群的格局特点。(2)从降雨历时角度来看,降雨事件主要以6h以内的短历时降雨为主,但降雨量的贡献主体是6h以上的长历时降雨,降雨结构并未发生显著变化;从降雨等级的角度来看,降雨事件主要以弱降雨为主,但降雨量的主要贡献则取决于发生次数较少的强降雨事件,降雨结构发生了显著变化,中、大雨发生率显著增加,小雨发生率显著减少。高度城镇化地区的降雨结构变化最明显,中、大、暴雨发生率显著增加,小雨发生率明显下降。(3)高度城镇化地区极端降雨量和极端降雨频次均呈显著上升趋势,分别上升了44.3mm/10a和1.6次/10a,突变时间为20世纪90年代后期,与该地区城镇用地快速增长时间吻合,相邻其它地区则无明显变化,高度城镇化地区的前汛期极端降雨量显著增多是造成其年极端降雨量增加的主要原因。珠三角地区暴雨雨型以单峰型为主,其中以雨峰在前的I型暴雨占比最高,约为33.7%,高度城镇化地区I型暴雨发生频率明显增加。(4)基于危险性-易损性评估框架和指标体系法进行洪涝灾害风险分析,绘制并对比分析城镇化前和城镇化后的洪涝风险区划图。区划成果表明:城镇化发展后珠三角地区的洪涝风险等级结构发生了改变,低风险区的占比显著降低,较高风险区和高风险区的占比明显增加,其主要原因是高度城镇化地区的较高、高风险区面积增多。
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