超大城市洪涝灾害情景评估及其在太湖流域应用研究

摘要

随着城市化进程的加快，城市发展越来越快，城市规模迅速扩张形成了超大城市甚至呈现出区域城市群的发展特点，它们受到洪涝灾害的严重威胁，防洪减灾问题非常突出。因此，开展“超大城市洪涝灾害情景评估及其在太湖流域应用研究”，对完善城市防洪减灾体系，全面提高城市防洪减灾能力具有重要理论价值和实际意义。本文分析了城市洪涝灾害构成与特点，研究构建了超大城市洪涝灾害情景评估指标体系，建立了熵权TOPSIS-PCA耦合优化评估模型，开展了超大城市防洪减灾能力评估并选择太湖流域城市群进行洪涝灾害情景评估与预测应用研究。主要研究内容及成果如下：
　　（1）从现状特点、演变特征和灾害成因三个方面综合分析城市洪涝灾害构成。城市洪涝灾害呈现出突发性强、灾害严重、损失特性变化和风险增大的特点；城市洪涝灾害演变特征表现为新生孕发机制、灾害系统连锁反应以及受灾影响突变效应；进而从自然、社会经济和灾害管理三个方面综合分析城市洪涝灾害成因，有助于深刻认识城市洪涝灾害特性，为构建超大城市洪涝灾害情景评估指标体系，开展超大城市洪涝灾害情景评估理论与方法研究提供依据。
　　（2）分析了超大城市洪涝灾害情景评估特点和指标体系构建原则，综合考虑防洪减灾工程、社会经济、灾害管理、应急救灾、灾后重建、生态环境等方面，研究构建了超大城市洪涝灾害情景评估指标体系，并根据指标特点和数据获取方式，对情景评估指标进行分级分类，提出了指标值的确定和标准化方法，实现了情景评估指标标准化。
　　（3）探讨了熵权TOPSIS法和主成分分析法进行城市洪涝灾害评估的基本原理与方法，并采用熵权TOPSIS法改进主成分分析法，建立了熵权TOPSIS-PCA耦合优化评估模型，进一步完善了超大城市洪涝灾害情景评估理论体系。
　　（4）采用熵权TOPSIS-PCA耦合优化评估模型，筛选出17个情景评估指标，对21座城市的防洪减灾能力进行综合评估，根据结果对6个超大城市的防洪减灾能力进行排序。
　　（5）超大城市的发展往往以区域城市群的形式呈现，以太湖流域城市群为研究对象开展洪涝灾害情景评估实证研究。采用Copula函数建立了太湖超汛限水位与台风发生时间的联合分布，构建了联合概率计算模型，并量化了太湖超汛限水位、天文大潮和台风遭遇概率；在此基础上选择典型太湖高水位、高潮位和台风，进行洪涝灾害情景模拟分析，结合实际灾情筛选出13个情景评估指标，采用熵权TOPSIS-PCA耦合优化评估模型对太湖流域城市群的受灾情景进行评估；通过预测太湖流域城市群的未来社会经济发展，对2030年和2050年未来灾害情景进行评估并量化了年期望损失，为防洪减灾提供支持。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 问题的提出

1.2 国内外研究进展

1.3 研究内容与技术路线

1.4 主要创新点

第2章 城市洪涝灾害构成综合分析

2.1 城市洪涝灾害现状分析

2.2 城市洪涝灾害演变特征分析

2.3 城市洪涝灾害成因综合分析

2.4 本章小结

第3章 超大城市洪涝灾害情景评估指标体系研究

3.1 情景评估指标体系设计

3.2 超大城市洪涝灾害情景评估指标体系构建

3.3 情景评估指标分类与计算

3.4 情景评估指标标准化

3.5 本章小结

第4章 超大城市洪涝灾害情景评估理论方法

4.1 超大城市洪涝灾害情景评估研究

4.2 超大城市洪涝灾害情景评估方法

4.3 基于熵权TOPSIS法与主成分分析法的耦合优化方法

4.4 本章小结

第5章 基于耦合优化模型的超大城市防洪减灾能力评估研究

5.1 防洪减灾能力评估样本城市选择

5.2 基于熵权TOPSIS-PCA耦合优化模型的防洪减灾能力评估

5.3 本章小结

第6章 基于联合概率的太湖流域城市群洪涝灾害情景分析

6.1 太湖流域城市群基本情况

6.2 基于联合概率的太湖超汛限水位、天文大潮、台风遭遇分析

6.3 太湖流域城市群洪涝灾害情景设定与分析

6.4 本章小结

第7章 太湖流域城市群洪涝灾害情景评估与预测

7.1 太湖流域城市群洪涝灾害情景评估

7.2 太湖流域城市群洪涝灾害未来情景预测分析

7.3 本章小结

第8章 结论与展望

8.1 结论

8.2 展望

参考文献

附 录A

发表论文和参加科研情况说明

致谢