【摘要】：長(zhǎng)江三角洲區(qū)域一體化是我國(guó)區(qū)域發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略,區(qū)內(nèi)的核心城市上海瀕江臨海,在氣候變化、海平面上升、地面沉降背景下,面臨著臺(tái)風(fēng)、暴雨、高潮位和上游下泄洪水疊加的“四碰頭”復(fù)合極端風(fēng)暴洪水的嚴(yán)重威脅。本文旨在構(gòu)建大氣(藤田臺(tái)風(fēng))-海洋(TELEMAC-TOMAWAC)-陸地(MIKE11-MIKE21)相耦合的一體化數(shù)值模擬系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)上海市“風(fēng)”“暴”“潮”“洪”多災(zāi)種復(fù)合情景的洪澇淹沒(méi)模擬。以9711號(hào)臺(tái)風(fēng)“溫妮”作為模擬案例,模擬上海市有、無(wú)堤防條件下復(fù)合風(fēng)暴洪水的淹沒(méi)情景,估算其淹沒(méi)面積和空間分布,定量評(píng)估復(fù)合極端風(fēng)暴洪水的淹沒(méi)深度和演進(jìn)過(guò)程;以氣候變化基本參數(shù)、海表溫度和海平面上升作為輸入量,采用情景模擬的方法,定量評(píng)估未來(lái)上海發(fā)生復(fù)合極端風(fēng)暴洪水災(zāi)害的潛在危險(xiǎn)。驗(yàn)證模型耦合方法的有效性,為復(fù)合風(fēng)暴洪水的一體化模擬提供一套可行的數(shù)值模擬方法。主要研究工作和結(jié)論如下:(1)上海市復(fù)合風(fēng)暴洪水?dāng)?shù)值模型的構(gòu)建。結(jié)合歷史資料,綜合考慮風(fēng)暴增水、極端暴雨、天文高潮、上游洪水、波浪、海平面上升、地面沉降和上游泄洪等因素,提出大氣—海洋—陸地相耦合的一體化風(fēng)暴洪水淹沒(méi)模擬方法,實(shí)現(xiàn)藤田臺(tái)風(fēng)模型、TELEMAC二維海洋模型、TOMAWAC波浪模型、MIKE11一維河流模型和MIKE21二維水動(dòng)力模型的耦合。模擬9711號(hào)臺(tái)風(fēng)“溫妮”影響上海的情景,通過(guò)參數(shù)率定并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證,結(jié)果表明,本研究開(kāi)發(fā)的多模型嵌套和模型耦合技術(shù)檢驗(yàn)有效,可采用本文的方法模擬上海市復(fù)合風(fēng)暴洪水。(2)上海市未來(lái)情景復(fù)合風(fēng)暴洪水模擬。在氣候變化和多種致災(zāi)因子共同作用下,實(shí)現(xiàn)了對(duì)上海市未來(lái)復(fù)合風(fēng)暴洪水的淹沒(méi)過(guò)程模擬。根據(jù)未來(lái)海平面上升的上限情景疊加地面沉降率,模擬得出上海市2100年極端風(fēng)暴洪水災(zāi)害的淹沒(méi)面積可達(dá)2640 km2(占上海市總面積的49%,崇明區(qū)除外),其中水深0.2~0.5 m的淹沒(méi)面積為1500 km2(占57%),0.5~1 m的面積為842 km2(占32%),1m為292 km2(占11%)。在氣候變化和海平面上升背景下,風(fēng)、暴、潮、洪四碰頭的復(fù)合極端風(fēng)暴洪水可對(duì)上海市造成災(zāi)難性影響,其中上海南部杭州灣沿岸波浪越堤效應(yīng)是造成沿海洪水的主要致災(zāi)因素,黃浦江及各連通河網(wǎng)水系的增水穿透效應(yīng)與太湖流域暴雨洪水疊加是造成內(nèi)陸洪水的重要因素。(3)上海市有、無(wú)堤防情景模擬。選取9711號(hào)臺(tái)風(fēng)“溫妮”作為天氣背景,定量評(píng)估了風(fēng)暴洪水的時(shí)空演進(jìn)過(guò)程。一是通過(guò)1998年堤防升級(jí)改造前、后和假設(shè)無(wú)堤防淹沒(méi)情景的對(duì)比,論證了沿海沿江堤防設(shè)施建設(shè)在上海市防臺(tái)防汛中起到的關(guān)鍵性作用。結(jié)果表明,在1998年堤防升級(jí)改造后的條件下運(yùn)行模型,相較于1997年真實(shí)情景,發(fā)現(xiàn)淹沒(méi)面積明顯降低,為67.63 km2,絕大部分地區(qū)積水深度在0.2 m以下,幾乎沒(méi)有大規(guī)模淹沒(méi)區(qū),表明1998年堤防升級(jí)改造后明顯降低了淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn);而在無(wú)堤防“極端情景”下,9711號(hào)臺(tái)風(fēng)“溫妮”導(dǎo)致的風(fēng)暴洪水災(zāi)害淹沒(méi)面積可達(dá)3230 km2。對(duì)該模擬結(jié)果進(jìn)行二三維動(dòng)態(tài)展示,可直觀地發(fā)現(xiàn),在海岸和流域洪水共同作用下,高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(1 m水深)主要分布在杭州灣沿岸、長(zhǎng)江口沿岸、市中心和黃浦江上游地區(qū)。二是通過(guò)計(jì)算無(wú)堤防條件下復(fù)合極端風(fēng)暴洪水的淹沒(méi)面積和空間分布,比較了傳統(tǒng)方法與本文方法的差異。若根據(jù)傳統(tǒng)的極值水位切地形的方法(靜態(tài)方法),上海市有4455 km2(占上海市總面積的90.6%,崇明區(qū)除外)的土地面積低于“四碰頭”極端風(fēng)暴潮引發(fā)的增水和高潮位(~5.1 m,黃海1985高程)。但采用本文研發(fā)的一體化數(shù)值模擬系統(tǒng)(動(dòng)態(tài)方法),在無(wú)堤防情景下,計(jì)算所得的上海市淹沒(méi)面積是3230km2(占比65.7%)�？梢�(jiàn)采用極值水位切地形方法容易引起淹沒(méi)面積高估的現(xiàn)象,準(zhǔn)確計(jì)算淹沒(méi)區(qū)的空間分布可為財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)和未來(lái)市政規(guī)劃提供參考。本研究利用已有高質(zhì)量數(shù)據(jù),提高了情景模擬的精度和可信度,為后續(xù)構(gòu)建上海洪澇災(zāi)害淹沒(méi)和損失評(píng)估模型、定量評(píng)估重點(diǎn)區(qū)域(旅游度假區(qū)、金融中心、交通地鐵系統(tǒng))淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)、制定應(yīng)急疏散方案、制定防洪措施等提供有力支持。
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TV87;P429
【圖文】：

技術(shù)路線(xiàn)圖

第 2 章 研究區(qū)與數(shù)據(jù)2.1 研究區(qū)概況上海位于中國(guó)東部弧形海岸線(xiàn)的中部，長(zhǎng)江三角洲最東部，東臨東海，南瀕杭州灣，西臨江浙兩省，面積 6340.5km2。截至 2018 年，上海市常住人口 2423.7萬(wàn)，是世界上人口最多的特大型河口城市之一，近年來(lái)，上海市也與周?chē)慕K、浙江、安徽三省高速發(fā)展的眾多城市共同構(gòu)成了長(zhǎng)江三角洲城市群，是世界幾大城市群之一。上海市全境為沖積平原，僅西南部有部分火山巖丘。地勢(shì)平坦，略呈東高西低，山脈少而低小，東部沿海由長(zhǎng)江不斷攜帶入海的泥沙沉積而成，崇明島、浦東等地的面積依舊在增長(zhǎng)中。上海屬于軟土地基，由于過(guò)量開(kāi)采地下水、修建高層建筑和地下設(shè)施等原因?qū)е铝说孛娉两�。此外，上海不處于主要地震帶上，因此如地震等地質(zhì)類(lèi)災(zāi)害鮮有發(fā)生，但因地處西太平洋臺(tái)風(fēng)行經(jīng)路線(xiàn)上，臨海且海拔低，易受風(fēng)暴潮及暴雨內(nèi)澇的威脅。

TyphoonWinnie，編號(hào)：9711）期間，上海市遭受重創(chuàng)，它是 90 年代以來(lái)最嚴(yán)重的一次風(fēng)暴潮災(zāi)害，黃浦公園的潮位上升至 5.72m，突破歷史記錄。暴雨和大風(fēng)造成市區(qū)防汛墻決口 3 處，漫溢倒灌 20 處；金山嘴發(fā)生海水倒灌，部分海堤被沖垮；奉賢長(zhǎng)約 22.6 km 堤防全線(xiàn)漫溢；松江沿江有 35 處長(zhǎng)約 14 km 的堤防漫溢，13 處長(zhǎng)約 158 m 的堤防潰決；浦東三標(biāo)港擺渡口出現(xiàn)漫溢；寶山卲藻浜支流的泗塘河水越過(guò)河堤，向泰興橋下居民區(qū)狂泄，造成 100 多人被困；蘭洲河防汛墻決口達(dá) 150 m，江水涌入江浦路民宅區(qū)，馬路積水最深處達(dá) 1.4 m，1500 多人被困；黃浦江閔行段江水漫堤，馬橋、陳行、曹行、塘灣、梅隴等數(shù)百人被困水中[59]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有 495.7km2農(nóng)田受災(zāi)，全市受災(zāi)人口 15.34 萬(wàn)人，死亡 7 人，倒塌房屋 540 間，經(jīng)濟(jì)損失 6.349 億元[60] [61]。2013 年，臺(tái)風(fēng)菲特（TyphoonFitow，編號(hào)：1323）期間，據(jù)報(bào)道，黃浦江上游的河堤于 10 月 8 日坍塌，潰口寬度約為 15m，導(dǎo)致鄰近的農(nóng)田和住宅樓被淹沒(méi)（圖 2-2）。米市渡站水位最高達(dá) 4.61m，導(dǎo)致松江，青浦，金山和閔行區(qū)的洪水泛濫，估計(jì)最大淹沒(méi)深度超過(guò) 2.5 m。300 多名士兵參與了應(yīng)急救援，沒(méi)有人員傷亡。為防止后續(xù)到來(lái)的洪水，臨時(shí)防洪設(shè)施在 8 h 內(nèi)建造完畢。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 毛世民;;印度洪水能控制嗎[J];治黃科技信息;1994年02期

2 邵威;常毅;黃靖玲;趙備;冉應(yīng)斌;許映軍;;2011年以來(lái)黑龍江省洪水災(zāi)害特征分析[J];水利科學(xué)與寒區(qū)工程;2019年02期

3 王龍偉;;新聞中轉(zhuǎn)站[J];作文與考試;2017年30期

4 ;戰(zhàn)勝洪水災(zāi)害 重建美好家園[J];吉林政報(bào);2010年16期

5 豫水;《河南“75·8”特大洪水災(zāi)害》近日出版[J];治淮;2005年08期

6 劉潤(rùn)葵;自然不可征服[J];管理與財(cái)富;2003年07期

7 向立云;洪水災(zāi)害特性變化分析[J];水利發(fā)展研究;2002年12期

8 郭濤,譚徐明;中國(guó)歷史洪水和洪水災(zāi)害的自然歷史特征[J];自然災(zāi)害學(xué)報(bào);1994年02期

9 秦榮吉;洪水災(zāi)害　可以征服[J];森林與人類(lèi);1995年04期

10 劉樹(shù)坤;于天一;;再現(xiàn)洪水入侵過(guò)程——應(yīng)用二維不恒定流理論對(duì)洪水進(jìn)行模擬計(jì)算[J];中國(guó)水利;1987年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王增福;徐銳;王瑜玲;;洪水災(zāi)害快速預(yù)警系統(tǒng)簡(jiǎn)介及實(shí)際應(yīng)用[A];全國(guó)突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置與災(zāi)害防治技術(shù)高級(jí)研討會(huì)論文集[C];2010年

2 靳京;;洪水災(zāi)害的時(shí)空特征及與現(xiàn)代化的相關(guān)性[A];《科學(xué)與現(xiàn)代化》2008年第4期（總第037期）[C];2008年

3 楊桂山;;長(zhǎng)江流域洪水災(zāi)害與加劇的人為原因及減災(zāi)策略[A];21世紀(jì)中國(guó)水文科學(xué)研究的新問(wèn)題新技術(shù)和新方法——中國(guó)地理學(xué)會(huì)水文專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第七次全國(guó)水文學(xué)術(shù)會(huì)議文集[C];1999年

4 蔡先達(dá);;前言[A];第一屆全國(guó)城市防洪學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1992年

5 周魁一;;防洪思想的歷史研究與借鑒[A];中國(guó)水利學(xué)會(huì)2001學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2001年

6 毛恩檢;;流域洪水災(zāi)害的減災(zāi)協(xié)調(diào)機(jī)制研究[A];可持續(xù)發(fā)展·環(huán)境保護(hù)·防災(zāi)減災(zāi)——2012年全國(guó)環(huán)境資源法學(xué)研究會(huì)（年會(huì)）論文集[C];2012年

7 李香顏;陳懷亮;李有;;洪水災(zāi)害衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)與評(píng)估研究綜述[A];糧食安全與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)發(fā)展——2008年全國(guó)農(nóng)業(yè)氣象學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

8 黃崇福;張繼權(quán);周宗放;;前言[A];“中國(guó)視角的風(fēng)險(xiǎn)分析和危機(jī)反應(yīng)”——中國(guó)災(zāi)害防御協(xié)會(huì)風(fēng)險(xiǎn)分析專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第四屆年會(huì)論文集[C];2010年

9 李健生;;長(zhǎng)江中游洪水與防洪[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)市政工程分會(huì)城市防洪專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2001年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2001年

10 王光謙;;國(guó)內(nèi)外防洪模式的比較分析與我國(guó)防洪模式的轉(zhuǎn)變[A];紀(jì)念’98抗洪十周年學(xué)術(shù)研討會(huì)優(yōu)秀文集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 南開(kāi)大學(xué)國(guó)際保險(xiǎn)研究所 劉瑋 劉金松;城市洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)最新研究進(jìn)展[N];中國(guó)保險(xiǎn)報(bào);2019年

2 本報(bào)記者 唐婷;認(rèn)清洪水“利害”，打磨管理利器[N];科技日?qǐng)?bào);2018年

3 本報(bào)駐泰國(guó)記者 俞懿春;泰國(guó)南部持續(xù)遭受洪災(zāi)侵襲[N];人民日?qǐng)?bào);2017年

4 李珍 青木 張東秀;防洪預(yù)警，各國(guó)絞盡腦汁[N];中國(guó)社會(huì)報(bào);2017年

5 張文慧;多星聯(lián)合監(jiān)測(cè)長(zhǎng)江2017年第1號(hào)洪水災(zāi)害[N];中國(guó)航天報(bào);2017年

6 記者 方素菊;我省去年“7·19”災(zāi)后重建取得明顯成效[N];河北日?qǐng)?bào);2017年

7 記者瞿劍;專(zhuān)家說(shuō)，要學(xué)會(huì)“容忍”洪水[N];科技日?qǐng)?bào);2002年

8 張波 劉海斌 黃云伍;落實(shí)省委指示 戰(zhàn)勝洪水災(zāi)害[N];韶關(guān)日?qǐng)?bào);2005年

9 記者 梁淑芳　實(shí)習(xí)生 陳美琪;首府局部發(fā)生洪水災(zāi)害[N];烏魯木齊晚報(bào);2010年

10 記者 吳佳s

本文編號(hào)：2802131