洪涝灾害防治范文

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篇1

我国是自然灾害频繁发生的国家，也是世界上灾害最严重、受灾历史最早、成灾种类最多的少数国家之一。每年由于自然灾害和人为活动诱发的灾害造成严重的人员伤亡和五六百亿元计的直接经济损失［1］。在各种各样的自然灾害中，洪涝灾害是威胁我国国民经济和人民生命财产安全的主要灾害之一。

洪涝灾害的发生一般具有突发性特点，要进行洪涝灾害的预警预报、救灾和安排灾后的重建需要对洪涝灾害相关信息进行及时、准确、可靠的采集和反馈［2］。而传统基于人工为主的信息采集手段、过程与水平已经很难满足防洪抗涝的需要。20世纪60年展起来的遥感技术因其具有观测范围大、获取信息量大、速度快、实时性好、动态性强等优点，在洪涝等自然灾害的研究中得到越来越多的应用。遥感技术在自然灾害防治中的应用在我国可以分为四个阶段，即20世纪70年代的起步阶段，80年代的初步发展阶段，90年代上半叶的快速发展阶段和90年代以后的实际应用阶段［3］。经过三四十年的探索应用和实践，逐渐形成了贯穿灾前、灾中和灾后全过程的遥感应用领域和方法。本文将对遥感技术在洪涝灾害中的作用，特别是在我国的研究现状进行评述，并对存在的问题和未来的发展进行探讨。

1 洪涝灾害背景数据库的建设和更新

洪涝灾害背景数据的建立是洪涝灾害预警预报、损失评估和救灾的基础。背景数据库的内容主要包括两个方面。一是自然数据，包括地形图、气象条件、大气环境、坡度、土壤、地表物质组成、河流网络和湖泊的分布及其特性；再是社会经济方面的数据，包括人口分布，产业布局、经济发展状况等。由于遥感图像是自然环境综合体的信息模型，通过对遥感数据的人工解译分析或者计算机自动分类，能够直接得到的主要是自然方面的数据。

洪涝灾害背景数据的建设与更新一般在灾前进行，强调的是数据的准确性和可靠性，因此对于遥感数据的空间分辨率和光谱分辨率要求高，而对于时间分辨率的要求相对灾中的灾情监测要低一些。常用的遥感数据包括美国的LANDSAT-TM、法国的SPOT-HRV、中国国土资源卫星数据、美国气象卫星NOAA-AVHRR和中国的风云气象卫星，以及目前正在成为遥感热点的合成孔径雷达数据和成像光谱仪数据。

NOAA-AVHRR数据的时间分辨率高达6小时，但其空间分辨率较低（星下点为1.1 km），主要应用于大面积的洪涝灾害过程监测。而在灾前背景数据库的建设过程中主要应用于气象条件的研究，包括云量的估算［4］、云性质的分析［5］、太阳辐射量的监测等。洪水的形成原因主要有降雨洪水，融水性洪水，工程失事型三种。利用NOAA卫星数据和地形数据的复合提取积雪信息方法，结合监督分类方法在地形复杂地区也取得理想的分类结果，并利用GIS进行了积雪遥感的高效实用的制图［6］，及根据理论技术和数学模型，在引进温度、消融量、风速和地貌等修正系数后进行积雪量的估算，已经取得满意的结果［7］。以气象卫星和多谱勒雷达数据在降雨定量预报和测定方面的研究也取得了新的进展，已经接近实用化的水平［8］。这些遥感手段可以将传统的点雨量监测转变为面雨量监测，充分反映了降雨量在空间分布上的不均匀性，弥补了雨量监测站稀少或者没有的缺陷，为分布式水文模型提供了输入参数。

LANDSAT-TM数据由于具有30 m的空间分辨率、7个光谱波段和16天的时间分辨率，适合于进行1∶50000～1∶200000比例尺的洪涝灾害背景数据采集和更新。其中对于土地利用和土地覆盖的研究尤为普遍，虽然遥感土地利用研究的目的并不针对建立洪水灾害背景数据库。另外，通过TM数据也可进行河流系统和湖泊分布的解译、甚至进行湖泊和水库的库容测定［8］。我国的TM数据最早起于1986年，在此以前，应用较多的是具有??79 m空间分辨率的多波段MSS数据。

SPOT-HRV数据的空间分辨率高达10 m（多波段为20 m），而且具有立体观测能力，可以应用于更详细的地面资料的采集和更新。一般对应专题地图的比例尺可为1∶25000～1∶50000。通过对其立体像对图像进行立体重建，能够得到研究区域的数字地形模型（DTM），在灾前的枯水期可用于进行河道、河势、河中滩岛和植被的分布等影响洪水演进的因素进行研究。目前商用遥感数据的空间分辨率越来越高，如美国空间图像公司（Space Imaging）的IKONOS卫星数据和以色列的EROS数据为1 m、俄罗斯的SPIN-2为2 m、印度的BhasKara-2为2.5 m等等［9］。这些高分辨率的遥感数据为采集更加详细和准确的洪涝灾害背景数据提供了可能。

例如，利用高分辨率数据调查蓄滞洪区的土地利用现状。另一方面，航空遥感由于分辨率高，灵活性高、不受时间限制的优点，也是建设和更新洪涝灾害背景数据库的一个重要途径。 　2 洪涝灾害承灾体的识别和信息提取

在洪涝灾害的发生过程中，灾害承灾体的信息提取是进行灾害损失动态评估和安排救灾、减灾方案的前提。洪涝灾害承灾体主要是指淹没区域内的各种地物及其属性，例如农田、工矿、居民地、道路以及人口状况等。承灾体的提取以前主要依靠利用专题地图和现场调查。而专题地图数据往往不具有较好的现势性，现场调查的方法费时费工，加之在灾中也无法及时进行实地的现场调查。如果洪涝灾害背景数据库中的数据现势性好、内容齐备的情况下，从灾中的遥感数据中得到洪涝灾害的淹没范围以后，在GIS系统进行多个数据层的空间叠加操作（OVERLAY）即可进行承灾体的快速提取。例如在1998年全国洪水肆虐期间，中国科学院利用时间序列的遥感数据快速识别洪水及其动态信息，完成遥感监测图象、图形70余幅，灾情分析报告和简报50余份，并快速传递到国务院和有关部委，有力地支持了抗洪救灾工作［10］。

淹没范围一般利用多波段卫星数据进行图像分类，提取水体信息和水体淹没信息，除了常见的计算机图像分类方法(如各种监督分类和非监督分类方法)以外，现已发展了一些简单易行的新方法，如遥感波段谱间关系方法［11］和水体判别函数法［12］等。

由于在洪涝灾害发生期间，得到的遥感影像一般会受到云量的影响，因此单纯依靠水体的光谱特征还不能进行有效的水体信息的计算机自动提取。根据NOAA卫星的可见光波段和热红外波段，进行自动判别云，利用周期相近的图像资料相对变化率来反演替代云区的灰度值，可以保证淹没的范围连续性和客观性［4］。

排除云量干扰的另一个途径是采用雷达数据。雷达图像由于具有全天候、全天时的特点，对于洪涝灾害的监测更具有优势。我国利用机载SAR数据进行洪水监测进行了大量的研究和实践，在实时传输中等方面取得了新的进展［8］。利用雷达数据提取洪涝灾害淹没范围也得到了实际应用［13］。

配合淹没范围内的数字地形模型，可以得到洪涝灾害淹没区域的3维信息。这种方法在江汉平原的洪涝灾害监测中已经得以应用［14］，取得了较好的效果。

在洪涝灾害背景数据库建设不完善的情况下，直接对遥感数据进行分析是识别和提取洪涝受灾体空间分布信息的有效途径。对遥感数据进行目视解译来提取洪涝灾害承灾体时，需要专家经验和较长的时间，虽然不能进行日常性的灾中灾害承灾体的快速识别，但由于识别的精度较高，过去是、现在仍是一个行之有效的方法［15］。承灾体的识别和提取一般采用遥感图像分类的做法，其中应用最为普遍的是最大似然法。这种方法具体实施时需要各种承灾体的训练样本和先验概率且认为数据符合正态分布的假设。为了克服最大似然法的缺陷，近年来发展了许多新的承灾体提取方法，例如人工神经网络方法［16，17］、证据推理方法［18］等。其中人工神经网络方法具有解决线性问题和非线性问题的包容性，不要求数据符合正态分布的统计假设，是一种非参数方法，已被应用于灾中承灾体的快速识别和提取［19］。人工神经网络方法以遥感各波段数据作为神经网络的输入，应提取灾害类型作为神经网络的输出，类型个数与输出层的神经元个数一致，选择样本训练网络结构以后，使用训练好的网络来提取承灾体的信息。另外，随着GIS应用的日渐普遍，GIS空间数据库存储的数据也将日渐丰富，从数据库发掘知识并应用于提高遥感专题分类精度的方法也逐渐得以应用［20，21］。

灾中灾害信息的提取对遥感数据的时间分辨率要求很高，目前广泛采用具有6小时的NOAA-AVHRR数据［22］，例如在1998年吉林省西部的洪水监测中，通过使用NOAA-AVHRR数据进行了洪水动态的监测，并完成了以农田损失为主的灾情评估［23］。此外灵活性高的航空遥感数据也经常应用于受灾体的调查中。这样即可在数小时之内得到洪涝灾害的灾情状况，实现对洪涝灾害的快速监测。

3 洪涝灾害相关模型计算

灾害现象主要是相对于人类来说的，因此灾害的危险程度评价不仅取决于自然灾害本身的严重程度，而且还取决于受灾区域内人类活动的程度和社会经济发展水平。在利用遥感和GIS进行灾害损失评估中，一方面需要准确了解灾害本身的信息和灾害承受体的信息，另一方面掌握灾害发生前的背景数据作为对比。当然数据的精度越高，得到的灾害评估结果也就越详细和可靠。洪涝灾害具有时效短的特点，因此需要在精度和速度两个方面进行权衡利弊。遥感数据、往往是具有较高时间分辨率的遥感数据作为一个快速提取灾害信息和承灾体信息的数据源，结合洪涝灾害的背景数据库，利用洪涝灾害本身的专业模型［24］，例如洪涝灾害预报模型、洪水演进模型、危险度评价模型、洪水淹没范围计算模型、洪涝灾害淹没损失评价模型等等。在GIS系统中进行实时的计算，以期快速得到各种评价结果，为安排灾中救灾和灾后重建工作提供科学的决策支持。遥感数据在于获取信息的速度快，是这些模型计算的主要驱动数据之一；而GIS为模型计算中其它数据的快速获取提供了保证，GIS强大的空间分析方法也大大缩短了以往手工信息处理的时间，GIS丰富的数据表达能力有助于以直观形象的形式表达数据和预测结果。遥感和GIS一体化的洪涝灾害灾情快速评估系统在我国几次特大洪水灾害中得到了应用，2天内提供灾情的初步分析报告，大大提高了对洪涝灾害应急反应的技术能力［2］。例如在1998年全国特大洪涝灾害监测中，建立在遥感、GIS和分析模型基础之上的洪水速报系统，能够快速地进行洪水地动态监测、农作物损失地评估、防洪工程的有效性分析、长江洪水蓄洪分洪的必要性分析、防洪减灾的决策建议以及灾后的重建规划等等［10］。

需要指出的是，应用模型是关键，要提高遥感洪涝灾害模型计算中的精度和可靠性，一方面需要进一步探索洪涝灾害中的各种应用模型。另外，从实际应用的角度出发，还需要建立遥感洪涝灾害模型计算的技术规范，继承已有研究成果，促进不同评价单位之间的协同工作。

4 洪涝灾害救灾减灾应急系统

要了解洪涝灾害发生发展过程、进行灾害损失和灾害的预测，并为进一步的救灾和减灾决策提供科学依据，必须将遥感技术和GIS结合起来，将遥感作为快速获取灾害背景数据、孕灾环境数据、致灾因子和灾害承受体信息的一个重要手段，实现效率和效益并重的目的，将信息接收、传输、处理和分析全过程压缩到动态中，实现对洪涝灾害实时、准确的监测［2，23，25］。我国对于这方面的建设比较重视，目前已经建成了洪涝灾情遥感速报系统［10］并在1998年的洪水中发挥了显著作用。针对黄河流域洪涝灾害的卫星遥感灾害监测与评估系统也于2000年进入试运行的阶段［26］。基于GIS和遥感的灾害应急反应系统虽然各个地方的软硬件环境有所不同，数据结构设计也会有所差别，但系统的逻辑结构一般都可以用图1简要表达［27］。GIS的空间分析工具可以帮助制定出优化的减灾和救灾方案，例如是否启用分洪区、分洪区的选择、灾民疏散的最佳路径、灾后重建的功能分区等等。

5 结论和讨论

遥感技术在洪涝灾害的灾前预警预报、灾中的灾情监测和损失评估和安排救灾、灾后减灾与重建中都具有很大的应用潜力。遥感尤其和GIS结合后将有助于解决洪涝灾害减灾的两个核心问题，即快速而准确地预报致灾事件，对灾害事件造成灾害的地点、范围和强度的快速评估。预报的改进取决于对灾害事件及其机制的更加确切的了解，而灾害的监测评价基于地球观测系统的完善，必须使信息的获取既迅速又准确。只有在上面两个方面进行不断地探索并取得有效的成果，才能更好地为防灾、救灾和减灾提供决策支持。目前，以遥感、GIS和全球定位系统（GPS）组合的3S对地观测系统发展迅速，正在形成全天候、全方位、多平台、多高度、多角度、多时相的立体综合系统［2］，而对于洪涝灾害本身的成灾机理、预测预警模型的研究相对滞后，在一定程度上影响了3S技术应用的潜力。 　参考文献：

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篇2

一、高度重视暴雨洪涝灾害防范工作。各乡镇、各部门及县城各防区要按照“属地管理、分级负责”的原则，进一步健全和落实各项责任制，进一步强化各项防范措施，切实把防御暴雨洪涝灾害的各项工作做细做实，确保安全度汛，确保人民生命财产安全。

二、切实加强预测预报。气象、水利部门要密切监视天气、雨情和汛情发展变化，加大监测密度，提高预报精度。国土资源部门要加强对地质灾害的监测预警，搞好群防群测,充分利用广播、电视、短信、锣鼓号等各种途径，及时向受威胁区群众灾害预警信息。

篇3

中图分类号：P407 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0016-02

1 概述

自然灾害的发生具有一定的突发性和随机性，且有时是难以避免的。进入21世纪，我国洪涝灾害频发，造成损失严重。仅2012年洪涝灾害致死673人，直接损失2675亿元。因此如何应对洪涝灾害以减轻财产损失是我们不得轻视的问题。

本文通过处理郑州多年降雨量数据建立洪涝灾害判定模型，得出21世纪以来郑州洪涝灾害发生的具体情况，通过概率分布来量化郑州洪涝发生的频率、强度、持续时间和多发月份等信息，以便为该地区农业灾害保险定价、农业生产和洪涝灾害防治等方面提供依据。

2 理论与概念

2.1 数据来源

本文选取中国气象科学数据共享服务网，截取郑州站点2000～2012年降雨量日值数据为研究对象。依据气象学中我国气象部门采用的爆雨强度标准，大暴雨是指12小时雨量等于和大于70毫米；特大暴雨指是2小时雨量等于和大于140毫米。

2.2 降雨形成洪涝模型

洪涝灾害主要是由降雨引起的，当降雨量在一段时间内持续过大，降水速度大于排水速度就会引起洪涝灾害。假设降雨速度为v（t）mm/d，而最大排水速度为V，实时排水速度为v0mm/d。则，该地区在t-t0时间段

内雨水累积量为：

（1）

显然当日降雨量较小时，降雨可以及时地通过土壤渗透以及河流排水排出，即v（t）-v0=0时不存在积水情况，更不会存在洪涝灾害的隐患。但当日降雨量非常大或者持续高强度降水时亦即v（t）非常大或者持续较大时，就会发生洪涝灾害。

在t-t0这段时期内，可以把从下雨整个连续多水期分为潜伏、蓄水和排水三阶段。在潜伏阶段（t0～t1），v（t）=v0，不会形成积水；到了蓄水阶段（t1～t2），v（t）>v0，会开始形成积水，且积水的多

少与Δt=（t1～t2）的大小直接呈正相关，积水大于一定值时判定为洪涝，此阶段持续时期越长则发生洪涝灾害越严重；进入排水阶段后降水速度减少至C以下（t2～t3），v0=C，此时期长短则与前期的积水量正相关，直到t3时刻排水结束，积水V=0。

则（1）式可以展开为：

（2）

从（2）式可看出t2时刻V（t）达到最大为：

（3）

于是可以参照此时的积水量Vm来判断洪涝发生的时间和强度。假设观测区排水速度恒为100mm/d，即与大暴雨的速度相当。当积水超过50mm时判定为洪涝，洪涝强度与积水深度有关。求得12年来洪涝灾害发生的结果，见表1。

2.3 分布检验方法

在总体分布情况不明或有些分组数据一端或两端为不确定数值时，用非参数检验。本文选用K-S检验、A-D检验和卡方检验三种常见的非参检验方法。三种检验的值都是越小，实际分布越接近理论分布。

3 关于郑州洪涝灾害的描述

一般大暴雨及洪涝灾害发生的时间、每次发生的强度、发生频率等遵循某种特殊分布。我们试图以某种分布函数来描述这种规律，并通过非参数检验来判断拟合优度。

3.1 洪涝发生频率描述

通过每年灾害发生次数的时序图，可知郑州历年灾害数之间的影响不大。根据郑州2000～2012年洪涝发生次数的原始数据，可知郑州洪涝发生次数的样本原点矩8.923，大暴雨发生次数的样本原点矩18.615。分别运用参数λ=8.92和λ=18.6的泊松分布对洪涝及大暴雨发生的次数进行非参数检验。

洪涝和大暴雨的K-S检验值分别为0.179和0.142，均小于置信水平95%时的临界值0.36，通过检验；二者A-D检验值分别为0.51和0.31，小于置信水平95%时的临界值2.5。因此可认为郑州洪涝灾害及大暴雨发生的次数都服从泊松分布。大暴雨年发生次数X～π（18.6）。洪涝灾害年发生次数Y～π（8.9）。

3.2 暴雨发生月份描述

通过观察大暴雨发生的月份可发现大暴雨发生时间集中在夏季，用常见的有界分布对其经验分布进行拟合都不理想，其中Gen.Extreme Value拟合度最优，K-S检验值0.125，A-D检验值7.74，仍拒绝原假设。故只能通过频数分析来描述大暴雨平均发生次数与月份的关系，详见表2。

4 结论与展望

本文通过建立模型处理易得的降雨量数据，得出郑州13年间洪涝灾害发生的时间和强度等信息。洪涝灾害的发生次数服从泊松分布，并长期持续以大约每年9次的速度发生洪涝灾害，7、8、9三个月份是大暴雨频发月份。因此每年这三个月要特别注意洪涝灾害的防治。

本文对郑州洪涝灾害进行了初步探索，其中有很多需要完善的地方。比如洪涝灾害的发生时间与强度可能会有某种联系，但本文只分别检验各自的统计规律，而这两者很有可能服从某种联合分布；本文只针对洪涝灾害进行研究，其他自然灾害的概率描述也会对农业防灾和保险赔付领域有深刻的价值，所以针对不足有待进一步分析和推广。

参考文献

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篇4

中图分类号：P467文献标识码：A文章编号：1672-1683（2012）05-0013-05

篇5

雨水天气，低洼地区会产生渍水，甚至被淹没，从而出现洪涝。洪涝灾害严重影响了农业等领域的发展。洪涝灾害也会影响水利工程建设，造成工程结构的破坏，影响其正常使用。因而在水利工程规划中，工作人员应重视洪涝灾害的控制问题，加强防洪治涝设计，明确规划目标，进行合理规划，提高水利工程的质量，确保其具有更高的安全性与可靠性。

1水利工程规划中防洪治涝设计的原则

（1）从整体性出发。水利工程是关乎国计民生的重要项目，在进行规划设计时，要基于整体角度考虑，将综合利益置于首位。在防洪治涝设计中，工作人员应注重上下游和两岸的灾害抵御，在整体上考虑防洪治涝问题。规划人员要优先明确防洪治涝的整体任务，即对洪水的抵御和疏导[1]。以此为出发点，明确工程设计的重点。同时，工程建设要注重轻重缓急，特别关注重点要素，包括名胜古迹、交通枢纽、农田等，进行规划设计时，要注重对这些要素的保护，进行优先考虑。（2）结合相应的防洪措施。防洪治涝的工程项目规模较大，需要占据较大面积的土地，耗费较高的成本。工程建设中，存在一些非工程处理措施，能够以较少的人力与物力投资降低洪涝损失。这种措施是水利工程防洪治涝设计的要点之一[2]。例如，国家规范水利工程人员技术操作的相关法律法规、现代化防汛指挥系统等，都是此类措施之一。规划人员要将这些非工程处理措施应用到防洪治涝设计中，全面提高规划效率。（3）有效利用水资源。洪涝灾害带来的损失较大，但是洪涝过程中的水资源也可以被有效利用，对损失进行弥补。我国国土面积大，地形地势复杂且差异性较大，导致水资源的分布不均，具有一定的特殊性。洪涝地区的水资源可以被引至水资源缺乏地区，从而实现水资源的合理配置[3]。因而，防洪治涝设计要与水资源分配结合起来，在易出现洪涝的地区强化洪水疏导工程建设，在水资源匮乏地区兴建水库，实现储水。在防洪治涝设计中融入水资源配置思路，可以因地制宜地选择治理办法，降低成本，提高防洪治涝设计的有效性。

2水利工程规划中防洪治涝设计的对策