变化环境下城市洪涝灾害风险评估方法与实践

本书主要介绍了变化环境下城市洪涝灾害风险评估方法和实践。分析气候变化和城市化对珠三角地区特别降雨的影响，探讨珠三角地区降雨结构和特别降雨时空演变规律。整理归纳城市洪涝灾害风险概念和内涵，提出城市洪涝灾害风险评估方法体系，以地处粤港澳大湾区的核心城市广州市、深圳市、珠海市等为例，分别开展基于指标体系法和情景模拟法的城市洪涝风险评估，提出城市洪涝弹性量化方法，并构建融合洪涝弹性的城市洪涝风险评估方法。提出基于机器学习的城市洪涝风险评估方法，开展气候变化和城市化对城市洪涝风险影响研究。

前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 2
1.3 主要研究内容 3
第2章 气候变化对未来特别事件的影响 5
2.1 区域气候模式构建 5
2.1.1 区域气候模式简介 5
2.1.2 实验设计和资料方法 7
2.2 研究方法 9
2.2.1 特别气候指标 9
2.2.2 Mann-Kendall趋势检验 9
2.2.3 平均误差、误差标准和相关系数 10
2.3 珠三角地区气候模式模拟能力检验 10
2.3.1 珠三角地区月气温和月降雨的模拟与检验 10
2.3.2 珠三角地区特别事件的模拟与检验 13
2.4 RegCM4.6对珠三角地区未来气候的模拟 16
2.4.1 珠三角地区月气温与月降雨预估 16
2.4.2 珠三角地区特别事件预估 17
2.4.3 未来时期特别指标变化趋势空间分布 20
2.5 小结 22
第3章 城市化对特别降雨的影响 23
3.1 珠三角地区城镇化进程 23
3.1.1 自然地理概况 23
3.1.2 社会经济概况 24
3.1.3 数据来源 26
3.1.4 土地城镇化进程 27
3.1.5 人口城镇化进程 33
3.2 珠三角地区降雨结构时空演变特征 36
3.2.1 研究区域及数据来源 36
3.2.2 研究方法 38
3.2.3 降雨历时变化特征 39
3.2.4 降雨等级变化 42
3.3 珠三角地区特别降雨时空演变特征 46
3.3.1 指标定义 47
3.3.2 年特别降雨变化特征 48
3.3.3 汛期特别降雨变化特征 51
3.3.4 暴雨雨型及变化特征 55
3.4 城市下垫面变化对夏季降雨影响 56
3.4.1 研究区域概况 56
3.4.2 中尺度气象模式模拟方案设置 57
3.4.3 WRF模式构建 57
3.4.4 模式土地利用替换与人为热修正 59
3.4.5 模拟结果验证 61
3.4.6 模拟结果分析 64
3.5 小结 69
第4章 城市洪涝灾害风险评估方法 71
4.1 城市洪涝灾害风险评估概述 71
4.1.1 基本概念 71
4.1.2 风险评估流程 73
4.1.3 灾害风险尺度 74
4.1.4 空间评估单元选取方法 75
4.2 城市洪涝灾害风险识别方法 81
4.2.1 头脑风暴法 81
4.2.2 结构化或半结构化访谈 81
4.2.3 德尔菲法 82
4.2.4 问卷调查法 82
4.3 城市洪涝灾害风险分析方法 82
4.3.1 基于历史灾情数据 82
4.3.2 基于指标体系 83
4.3.3 基于遥感技术和GIS 技术耦合 83
4.3.4 基于情景模拟 84
4.4 指标体系及其权重计算方法 84
4.4.1 风险指标体系构建 84
4.4.2 指标权重计算方法 86
4.5 风险等级区划方法 91
4.5.1 风险区划等级 91
4.5.2 相等间隔法 92
4.5.3 分位数法 92
4.5.4 均值-标准差法 92
4.5.5 自然断点法 92
4.5.6 隶属度函数法 93
4.5.7 水利部洪涝等级划分法 93
4.6 小结 96
第5章 基于指标体系法的城市洪涝风险评估 98
5.1 珠三角地区洪涝灾害风险评估 98
5.1.1 指标体系构建 98
5.1.2 指标数据分析与处理 98
5.1.3 指标权重计算 102
5.1.4 风险区划变化 105
5.2 深圳市内涝灾害风险评估 109
5.2.1 研究区概况 109
5.2.2 模糊评级法 111
5.2.3 数据收集与处理 112
5.2.4 模糊综合评价 116
5.2.5 城市内涝风险评估 117
5.3 小结 119
第6章 基于情景模拟的城市洪涝风险评估 121
6.1 InfoWorks ICM概述 121
6.2 广州市东濠涌流域暴雨洪涝灾害风险评估 122
6.2.1 研究区域概况 122
6.2.2 东濠涌流域城市洪涝仿真模型构建 125
6.2.3 城市洪涝风险评估指标体系构建 130
6.2.4 城市洪涝风险评估指标权重计算 136
6.2.5 城市洪涝风险区划 139
6.3 深圳市民治片区暴雨洪涝灾害风险评估 143
6.3.1 研究区域概况 143
6.3.2 InfoWorks ICM模型构建 146
6.3.3 暴雨内涝风险指标体系构建 148
6.3.4 城市内涝风险评估 151
6.3.5 深圳市内涝灾害居民室内财产损失曲线构建 154
6.4 珠海市香洲区暴雨洪涝灾害风险评估 160
6.4.1 研究区域概况 160
6.4.2 基于InfoWorks ICM的珠海市香洲城区雨洪模型构建 161
6.4.3 基于系统性能曲线的弹性计算公式及其改进 166
6.4.4 融合弹性的城市洪涝风险评估 179
6.5 小结 187
第7章 基于机器学习方法的城市洪涝风险评估 190
7.1 基于机器学习的珠三角洪涝风险评估模型构建 190
7.1.1 机器学习模型在洪涝风险评估方面的应用 190
7.1.2 机器学习模型选取 191
7.1.3 珠三角洪涝风险评估模型构建 192
7.1.4 机器学习模型性能评价方法 196
7.2 模型超参数选取及比较 196
7.2.1 超参数优化 196
7.2.2 测试集上模型表现 197
7.2.3 利用内涝黑点验证模型合理性 198
7.3 风险内在规律及驱动因子分析 200
7.3.1 洪涝风险评估结果风险 200
7.3.2 极高风险区分析 201
7.3.3 洪涝风险主要驱动因子分析 202
7.4 讨论分析 203
7.4.1 机器学习模型的选取 203
7.4.2 洪涝风险应对策略 204
7.5 小结 204
第8章 气候变化与城市化对城市洪涝风险的影响 206
8.1 数据来源 206
8.2 驱动因子选取及指标体系构建 206
8.3 情景设置 207
8.3.1 气候变化情景 207
8.3.2 城市化情景 209
8.3.3 未来社会经济情景 210
8.3.4 RCPs-Urbanization-SSPs模型 211
8.4 研究方法 212
8.4.1 层次分析法 212
8.4.2 熵权法 212
8.4.3 综合权重 213
8.4.4 权重分析 213
8.5 集对分析法 214
8.5.1 集对分析法原理 214
8.5.2 洪涝灾害风险评价模型 214
8.6 未来情景珠三角地区洪涝灾害风险 216
8.7 不同排放情景对珠三角地区洪涝风险的影响 218
8.8 不同共享社会经济情景对珠三角地区洪涝风险的影响 219
8.9 小结 221
参考文献 222