基于损失函数的城市洪涝灾害弹性演化规律研究
Research on Evolution of Urban Flood Resilience Based on Loss Function
- 防灾减灾工程学报 2024年44卷第4期 页码：800-808
- 作者机构：
济南大学水利与环境学院，山东 济南250022
- 作者简介：
陈洋（2000—），男，硕士研究生。主要从事水文水资源方面的研究。E‑mail:2205322332@qq.com
李庆国（1976—），男，副教授，博士。主要从事水文水资源方面的研究。E‑mail:stu_liqg@126.com
- 基金信息：国家自然科学基金项目(51909105);山东省自然科学基金面上项目(ZR2021ME229)
DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20240622002
中图分类号： TV87收稿：2024-06-22，
修回：2024-07-30，
纸质出版：2024-08-30
- 稿件说明：
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陈洋,杨文泰,李庆国等.基于损失函数的城市洪涝灾害弹性演化规律研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(04):800-808.
CHEN Yang,YANG Wentai,LI Qingguo,et al.Research on Evolution of Urban Flood Resilience Based on Loss Function[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(04):800-808.
陈洋,杨文泰,李庆国等.基于损失函数的城市洪涝灾害弹性演化规律研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(04):800-808. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240622002.
CHEN Yang,YANG Wentai,LI Qingguo,et al.Research on Evolution of Urban Flood Resilience Based on Loss Function[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(04):800-808. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240622002.
摘要
为了提升城市防洪水平与洪涝灾害恢复能力以及推进以人为核心的新型城镇化战略的目标任务，以潍坊市城区为研究区域，借助基于元胞自动机的CAflood模型获取淹没水深数据，并通过数据挖掘与相似性分析方法直接移植引用城市损失率建立研究区淹没水深‑损失率函数，构建基于损失函数的城市洪灾弹性模型方法并计算了潍坊城区在遭遇5、50、100及200 a重现期降雨时的内涝弹性指数分布。同时，分析研究区在2012、2017和2022年3种不同土地利用情况下，潍坊市城区洪涝灾害弹性的时空变化趋势，揭示潍坊城区城市演化与区域洪涝灾害弹性响应关系。结果表明：潍坊市城区洪涝灾害弹性随重现期增加总体呈下降的趋势，且下降剧烈区域主要集中在人造地表面积占比较大的中心城区、街道和东部开发区，以及河流周边平坦低洼区域。从空间分布上看，这种下降趋势呈现出以主城区为中心向外扩张的趋势。此外，随着城市化程度的增加，研究区各分区的平均弹性指数均有不同程度的降低，其中C7山丘区一直处于弹性较高水平，C4高新开发区在多种模拟情景下均处于较低水平，并且在遭遇相同重现期降雨后，城市化程度越高，各分区的平均弹性指数降幅越大。研究结果为潍坊市应对未来增长的洪涝风险，实施城市洪灾弹性提升策略提供了科学支撑。
Abstract
To enhance urban flood protection and resilience to floods
and to advance the new strategy of human-centered urbanization
Weifang's urban area was selected as the study area. The CAflood model
based on cellular automata
was employed to derive inundation depth data. Using data mining and similarity analysis
urban loss rate was referenced and applied to establish an inundation depth-loss rate function for the study area. Based on this function
an urban flood resilience model was developed
which was then used to calculate the flood resilience index distribution in Weifang's urban area under rainfalls with 5
50
100 and 200-year return periods. Additionally
the temporal and spatial trends of flood resilience in Weifang's urban area were analyzed under three different land use scenarios for 2012
2017 and 2022
revealing the relationship between urban evolution and regional flood resilience. The results indicated that the flood resilience of the Weifang's urban area generally decreased with an increase in return periods. The most significant decreases were primarily observed in the central urban area
streets
and the eastern development zone
which have a higher proportion of man-made surfaces
as well as in the flat and low-lying areas around rivers. Spatially
the declining trend expanded outward from the central urban area. Moreover
as urbanization intensifies
the average resilience index in each sub-district of the study area decreased to varying extents. Among these
the C7 hilly area consistently showed a higher level of resilience
while the C4 high-tech development zone exhibited lower resilience under various simulation scenarios. The higher the degree of urbanization
the greater the decrease in the average resilience index of sub-districts after the same return period rainfalls. The research results provide scientific support for Weifang to address the growing flood risk and to implement strategies to enhance urban flood resilience in the future.
关键词
Keywords
references
张金良 ， 罗秋实 ， 王冰洁 ， 等 . 城市极端暴雨洪涝灾害成因及对策研究进展 ［J］. 水资源保护 ， 2024 ， 40 （ 1 ）： 6 ‑ 15 .
Zhang J L ， Luo Q S ， Wang B J ， et al . Research progress on causes and countermeasures for extreme rainstorm-induced urban flood disasters ［J］. Water Resources Protection ， 2024 ， 40 （ 1 ）： 6 ‑ 15 . （in Chinese）
Hammond M J ， Chen A S ， Djordjević S ， et al . Urban flood impact assessment： a state‑of‑the‑art review ［J］. Urban Water Journal ， 2015 ， 12 （ 1 ）： 14 ‑ 29 .
Holling C S . Resilience and stability of ecological systems ［J］. Annual Review of Ecology and Systematics ， 1973 ， 4 （ 1 ）： 1 ‑ 23 .
Liao G X ， Lin H J ， Wang Y . A theory on urban resilience to floods：a basis for alternative planning practices ［J］. Urban Planning International ， 2015 ， 17 （ 4 ）： 388 ‑ 395 .
Chen K F ， Leandro J . A conceptual time‑varying flood resilience index for urban areas： Munich city ［J］. Water ， 2019 ， 11 （ 4 ）： 830 .
Mugume S N ， Gomez D E ， Fu G ， et al . A global analysis approach for investigating structural resilience in urban drainage systems ［J］. Water Research ， 2015 ， 81 ： 15 ‑ 26 .
傅春 ， 黄金燕 ， 付耀宗 ， 等 . 不同城市化程度对内涝弹性的影响研究 ［J］. 长江流域资源与环境 ， 2022 ， 31 （ 6 ）： 1402 ‑ 1412 .
Fu C ， Huang J Y ， Fu Y Z ， et al . Research on the influence of different urbanization degrees on waterlogging elasticity ［J］. Resources and Environment in the Yangtze Basin ， 2022 ， 31 （ 6 ）： 1402 ‑ 1412 . （in Chinese）
唐桂娟 . 城市灾害恢复力指标体系的构建与综合评价 ［J］. 广州大学学报（社会科学版） ， 2017 ， 16 （ 2 ）： 31 ‑ 37 .
Tang G J . Index system construction and comprehensive evaluation of urban disaster resilience ［J］. Journal of Guangzhou University （ Social Science Edition） ， 2017 ， 16 （ 2 ）： 31 ‑ 37 . （in Chinese）
陈长坤 ， 陈以琴 ， 施波 ， 等 . 雨洪灾害情境下城市韧性评估模型 ［J］. 中国安全科学学报 ， 2018 ， 28 （ 4 ）： 1 ‑ 6 .
Chen C K ， Chen Y Q ， Shi B ， et al . An model for evaluating urban resilience to rainstorm flood disasters ［J］. China Safety Science Journal ， 2018 ， 28 （ 4 ）： 1 ‑ 6 . （in Chinese）
Simonovic S ， Peck A . Dynamic resilience to climate change caused natural disasters in coastal megacities quantification framework ［J］. British Journal of Environment and Climate Change ， 2013 ， 3 ： 378 ‑ 401 .
Chen J L ， Chen W J ， Huang G R . Assessing urban pluvial flood resilience based on a novel grid‑based quantification method that considers human risk perceptions ［J］. Journal of Hydrology ， 2021 ， 601 （ 9 ）： 126601 .
Zhang X W ， Mao F ， Gong Z Y ， et al . A disaster-damage‑based framework for assessing urban resilience to intense rainfall‑induced flooding ［J］. Urban Climate ， 2023 ， 48 ： 101402 .
李超超 ， 程晓陶 ， 王艳艳 ， 等 . 洪涝灾害三参数损失函数的构建Ⅰ——基本原理 ［J］. 水利学报 ， 2020 ， 51 （ 3 ）： 349 ‑ 357 .
Li C C ， Cheng X T ， Wang Y Y ， et ， al . A three-parameter flood damage function， part Ⅰ： Theory and development ［J］. Journal of Hydraulic Engineering ， 2020 ， 51 （ 3 ）： 349 ‑ 357 . （in Chinese）
王小杰 ， 夏军强 ， 李启杰 ， 等 . 长江中下游地区洪灾损失率函数构建及洪涝灾害损失评估 ［J］. 水资源保护 ， 2023 ， 39 （ 5 ）： 88 ‑ 98 .
Wang X J ， Xia J Q ， Li Q J ， et al . Construction of flood loss rate function and flood loss assessment inmidd leand lower reaches of the Yangtze River ［J］. Water Resources Protection ， 2023 ， 39 （ 5 ）： 88 ‑ 98 . （in Chinese）
Eui L ， Joong K . Development of resilience index based on flooding damage in urban areas ［J］. Water ， 2017 ， 9 （ 6 ）： 428 .
吕鸿 ， 吴泽宁 ， 管新建 ， 等 . 缺资料城市洪灾损失率函数构建方法及应用 ［J］. 水科学进展 ， 2021 ， 32 （ 5 ）： 707 ‑ 716 .
Lyu H ， Wu Z N ， Guan X J ， et al . Construction methods and applications of flood loss rate functions forcities lacking data ［J］. Advances in Water Science ， 2021 ， 32 （ 5 ）： 707 ‑ 716 . （in Chinese）
Wang J ， Chen Z L ， Xu S Y ， et al . Medium‑scale natural disaster risk scenario analysis： a case study of Pingyang County， Wenzhou， China ［J］. Natural Hazards ， 2013 ， 66 （ 2 ）： 1205 ‑ 1220 ．
冯平 ， 崔广涛 ， 钟昀 . 城市洪涝灾害直接经济损失的评估与预测 ［J］. 水利学报 ， 2001 ， 32 （ 8 ）： 64 ‑ 68 ．
Feng P ， Cui G T ， Zhong Y . On the evaluation and prediction of urban flood economic loss ［J］. Journal of Hydraulic Engineering ， 2001 ， 32 （ 8 ）： 64 ‑ 68 . （in Chinese）
李红英 . 基于GIS的洪灾损失评估研究： 以黑河为例 ［D］. 西安 ： 西安理工大学 ， 2007 ．
Li H Y . Flood damage loss assessment based on GIS-For heihe as an example ［D］. Xi'an ： Xi'an University of Technology ， 2007 . （in Chinese）
李汉浸 ， 王运行 ， 张相梅 ， 等 . 濮阳高新区洪灾城市经济损失评估 ［J］. 气象 ， 2009 ， 35 （ 1 ）： 97 ‑ 101 .
Li H J ， Wang Y H ， Zhang X M ， et al . Economy loss assessment of flood disaster in Puyang of Henan ［J］. Meteorological Monthly ， 2009 ， 35 （ 1 ）： 97 ‑ 101 . （in Chinese）
王营 . 城乡洪灾淹没损失分析方法研究 ［D］. 大连 ： 大连理工大学 ， 2012 .
Wang Y . Research on flood loss analysis method of city and country side ［D］. Dalian ： Dalian University of Technology ， 2012 . （in Chinese）
Wu X H ， Zhou L ， Gao G ， et al . Urban flood depth‑economic loss curves and their amendment based on resilience： evidencefrom Lizhong Town in Lixia River and Houbai Town in Jurong River of China ［J］. Natural Hazards ， 2016 ， 82 （ 3 ）： 1981 ‑ 2000 ．
《城市防洪规划规范》 ： GB 51079—2016 ［S］. 北京 ： 中国计划出版社 ， 2016 .
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