沿海城市暴雨潮位關(guān)聯(lián)特性及洪澇風(fēng)險分期控制研究.pdf

1、近十年來，隨著全球變暖和我國城市化的迅猛發(fā)展，極端氣象事件誘發(fā)的城市洪澇災(zāi)害越來越頻發(fā)，尤其是沿海城市，這引起了人們越來越多的關(guān)注。對沿海城市而言，暴雨和潮位都是其主要的洪澇致災(zāi)因子，其聯(lián)合風(fēng)險概率和聯(lián)合作用直接關(guān)系到洪澇風(fēng)險的程度，進(jìn)而影響到沿海城市防洪排澇系統(tǒng)設(shè)計及管理。因此，本文以沿海城市福州市為例，從多方面內(nèi)容探討了沿海城市暴雨和潮位的關(guān)聯(lián)特性，并在此基礎(chǔ)上提出適應(yīng)環(huán)境變化的洪澇風(fēng)險分期控制策略。本文的研究工作及成果主要包括以下

2、幾個方面：
　　第一，統(tǒng)計分析了福州市降雨、潮位以及臺風(fēng)降雨的變化特征，量化了熱帶氣旋對降雨的影響及貢獻(xiàn)。結(jié)果表明：熱帶氣旋對年降雨量貢獻(xiàn)呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，對7、8、9、10月份的降雨量占比均超過40％；對大暴雨天數(shù)占比達(dá)到50%以上；4級熱帶氣旋對福州當(dāng)?shù)氐慕涤炅控暙I(xiàn)最大，年均達(dá)到76.67mm。
　　第二，采用EM算法求解混合Von Mises分布模型參數(shù)，并用混合Von Mises擬合暴雨、極端降雨以及熱帶氣旋降雨發(fā)

3、生的時間分布，結(jié)果表明擬合效果較好，說明 EM算法求解混合 Von Mises分布模型參數(shù)是一種有效的方法。根據(jù)混合Von Mises擬合的發(fā)生時間分布規(guī)律，得出暴雨、極端降雨以及熱帶氣旋降雨發(fā)生在7、8、9月份的概率非常大，超過50%，最高達(dá)到78%。
　　第三，運用驗證后的水系行洪排澇模擬模型，分析了各個水系的水力特征及水力聯(lián)系，揭示了福州市主城區(qū)發(fā)生洪澇災(zāi)害的主要原因。結(jié)果表明：山區(qū)客水和城區(qū)洪水集中匯入、強(qiáng)降雨下中上游過流

4、能力不足、高潮位頂托為福州城區(qū)洪澇災(zāi)害頻發(fā)的主要原因。
　　第四，量化了不同暴雨與潮位聯(lián)合作用對洪澇災(zāi)損的影響，并提出了洪澇災(zāi)損及災(zāi)生的閾值條件。結(jié)果表明：1）對于福州主城區(qū)而言，當(dāng)降雨小于20年一遇時，下游泵站可以有效的減輕洪澇災(zāi)損程度，反之泵站的作用效率很低；當(dāng)降雨超過100年一遇時，下游泵站基本不起作用，反之泵站的作用才能體現(xiàn)。2）如果要有效減輕洪澇災(zāi)損程度，必須增大上游的蓄排能力。否則，僅在下游加大泵站建設(shè)，當(dāng)降雨超過百年

5、一遇時，泵站作用甚微。
　　第五，建立了考慮環(huán)境變化的暴雨和潮位的聯(lián)合風(fēng)險概率模型，量化了環(huán)境變化對暴雨潮位聯(lián)合風(fēng)險率的影響。結(jié)果表明：1）對于福州而言，同時出現(xiàn)大暴雨與較高潮位的概率是很小的，但是自1985年以后，極端降雨與極端潮位組合風(fēng)險概率顯著增加，平均增長率超過300%。2)對于沿海城市而言，其防洪排澇工程的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)隨著環(huán)境變化會發(fā)生變化，因此在未來的防洪排澇工程設(shè)計中，需先評估變化環(huán)境對洪澇風(fēng)險因素的影響。
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