暴雨洪涝淹没模型在洪灾损失评估中的应用

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中国平均每年约有700万hm2农田遭受洪水灾害,洪水灾害占全年主要自然灾害损失的3030.3%[1],开展洪水灾害损失评估的研究是当今防洪减灾中的一项迫切要求。随着科技的发展,洪水数值模拟、遥感和GIS技术在洪水灾害评估中得到广泛应用[2-4],使洪灾评估更加科学、实用。20112012年在中国气象局现代气候业务试点项目支持下,武汉区域气候中心、中国地质大学联合开发了基于强降水的"暴雨洪涝淹没模型"[5]。本文借助该模型输出的淹没面积、水深,以武汉市江夏区一次暴雨洪涝灾害为例,探讨了暴雨洪涝淹没模型在洪灾损失评估中的应用。1暴雨洪涝灾害损失评估业务流程采用面雨量计算技术和致灾临界雨量确定方法,提取模拟区域内的致灾雨量空间分布;基于1:5万高程数据,利用暴雨洪涝淹没模型,模拟受淹范围和水深分布;提取淹没范围内承灾体信息,通过经济损失评估模型完成淹没范围内承灾体价值量损失评估,并结合实际灾情数据,对模型模拟效果进行检验。2暴雨洪涝淹没模型2.1致灾雨量的确定本文假设产流方式为蓄满产流,致灾雨量可根据蓄满产流水量平衡原理,由下式求得:)(am--=PIHR式中,R为致灾雨量,H为实际降水量,mI为致灾临界雨量,aP为前期土壤含水量(以前15 d降水量考虑蒸发因素后求得)。2.2汇流计算致灾雨量以栅格格点为单位在地表产生径流,依据D8法计算出每个栅格的汇流方向。改进后的D8算法除考虑地形高程值外,还考虑了相应的水量值。2.3水量体积、水深计算致灾雨量栅格单元在地面正射投影DEM栅格单元上产流、汇流及水量分配。原理为逐时致灾雨量栅格数据,配合相应的时间步长,利用曼宁公式,结合D8法,以栅格为单位,进行水量体积、水深的计算。2/13/2VIr Kkv St××=式中,V表示断面平均流速,StK表示曼宁值,kvr表示水力半径,I表示坡度。其中,曼宁值[6-7]与土地利用类型有关。3暴雨洪涝淹没经济损失评估模型3.1直接经济损失直接经济损失是由淹没范围内各类财产的价值乘以其相应的损失率,再求和得到:SD=sum from i=1 to N sum from j=1 to M sum from k=1 to L(βijk(h,t)Vijk)=sum from j=1 to M(SDj)式中,SD为根据洪灾损失率计算的一次洪灾引起的直接经济损失值;SDj为第j类财产的直接经济损失值;βijk为第k种淹没程度下第i个经济分区内第j类财产的损失率;Vijk为第k种淹没程度下第i经济分区内第j类财产值;N为淹没区人为划分的单元数;M为第i个经济区内的财产种类数;L为淹没程度等级数。3.2间接经济损失间接经济损失是由直接经济损失波及带来的或派生的损失,一般定损方法是假定洪水在淹没区内不同土地利用状况下所造成的间接损失与直接损失成一定比例关系。4暴雨洪涝灾害损失评估实例分析4.1致灾雨量的计算通过灾情解析法[8]得到江夏区致灾临界雨量为87 mm,江夏区前期土壤含水量为120 mm,土壤水分已饱和,后期雨量直接产流。利用反距离权重插值法将各区域站2010年7月11日01时—7月13日15时逐时雨量插值到栅格格点上,得到逐时的致灾雨量栅格数据。4.2暴雨洪涝淹没模拟模拟表明,受淹水深较大的有梁子湖、汤逊湖及周边地区,尤其金口镇、法泗镇西部、鲁湖周边及纸坊街道大部淹没水深在0.5 m以下,部分地区在0.52 m。淹没结果与实际情况接近,暴雨洪涝淹没模型模拟结果可信度较高。以耕地表示农业这一行业,那么模型推算的作物受淹面积约210.51 km2,与作物实际成灾面积(215.10 km2)较为相符。4.3洪灾经济损失评估评估表明,此次暴雨洪涝灾害造成江夏区直接经济损失60107.82万元,间接经济损失达12107.5万元。将模型推算结果与实际灾情对比发现,推算结果小约24%,基本能够反映此次洪涝灾害所造成的经济损失。
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