南昌市城市化进程及其对暴雨洪涝风险的影响研究

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在全球城市化加速发展及气候变化的背景下,自然水文循环受到了严重的干扰及破坏。当遭遇强降雨而排水管道排水能力不足时,往往致使城区严重的洪涝风险问题。为研究城市化对暴雨洪涝风险的影响,本文首先基于1994~2014年的南昌市经济数据,从经济、土地、人口三个方面分析了南昌市历年城市化发展特征,采用综合评价法计算了历年城市化水平评分并以此作为城市化阶段划分的依据对南昌市城市化发展阶段进行了划分,并选取灯光数据对其划分阶段进行验证;其次基于南昌市1965~2015年的日降雨数据,提取阈值后,采用线性倾向率、滑动平均法、Mann-Kendall非参数检验法、小波周期法、改进的Mann-kendall突变检验法等从时间和空间两方面分析了城市化进程中极端降雨的变化特征,计算了城市化对其贡献率的时空趋势;最后基于灾害风险理论从孕灾环境敏感性、致灾因子危险性、承灾体易损性及防灾减灾能力四个方面,构建了不同阶段的暴雨洪涝风险区划模型。得到主要结论如下:(1)从人口、土地、经济三方面分析,南昌市城市化水平总体呈现上升趋势;其中人口城市化水平增速较快的时间段为1999~2006年,土地城市化水平增速较快的时间段为2000~2005年,经济城市化水平增速较快的时间段为2003~2010年;综合来说,城市化水平再2000~2005年期间增速较快,各区来看新建县、南昌县、青山湖区增速较快,青云谱区、西湖区及东湖区起点较高,较慢的为安义县、进贤县及湾里区;根据城市化发展评分将2002年确定为城市高速发展的阶段划分点,并经过灯光验证认为划分较为合理。(2)时间上,年内暴雨、大暴雨天数呈先增后减的趋势,且分布较多的月份为6月;平均单日暴雨、大暴雨量分别分布在5~9月和6~9月;年际暴雨、大暴雨天数及平均单日暴雨、大暴雨量均呈增加趋势,突变年份为1992年、2013年、2005和2009年及2012年,且分别在3、2、2、2个频率上存在较为明显的周期,其中暴雨天数为32年、18年及8年,平均单日暴雨量为32年、8年,大暴雨天数和平均单日大暴雨量为19年、8年。空间上,暴雨天数呈现西北、东南高,中部低;大暴雨为自西北向东南递减;平均单日暴雨量为西北高、东南低;平均单日大暴雨为自东南向西北递减。(3)城市化对极端降雨的影响在时空分布上具有一定的差异性,其中城市化对暴雨天数的贡献在空间上呈现西北、东南以及中部区域的多年减少趋势,其他区域的增加趋势;年平均单日暴雨降雨量为西北及东南的多年减少趋势,其他区域的增加趋势;大暴雨降雨日数为中部多年减少趋势,周边多年增加趋势;平均单日大暴雨雨量为北部多年增加趋势,南部多年减少趋势。(4)通过构建承灾体易损性中GDP空间分布模型及人口密度空间分布模型对经济数据进行了精细化处理,经过验证相对误差基本小于0.05,模型较为合理。从孕灾环境敏感性、致灾因子危险性、承灾体易损性及防灾减灾能力四个方面综合评价结果可知,城市化中低速发展阶段孕灾环境敏感性、致灾因子危险性、承载体易损性及防灾减灾能力中高等级区域面积分别为6224.54km~2、5654.83km~2、277.75km~2及4257.38km~2,分别占总面积的87.89%、78.69%、3.87%及59.86%;城市化高速发展阶段孕灾环境敏感性、致灾因子危险性的中高等级区域面积均有所减少,分别为5130.13km~2及3439.15km~2,占比为72.45%、47.86%;承载体易损性的中高等级区域有所增加,为4111.53km~2,占比57.24%,高防灾减灾能力区域有所增多主要分布在城市中部。(5)暴雨洪涝风险区划在城市化中低速发展阶段高风险区面积约为463.83km~2,高速发展阶段约为311.65km~2,此外城市化中低速发展阶段的中等风险区、次高风险区在高速发展阶段等级有所降低且面积有所减小,整体风险程度降低。其中新建县东北部是由于致灾因子危险性降低;新建县及南昌县环市中心区域是由于孕灾环境敏感性降低;新建县中部是由于防灾减灾能力的提高及致灾因子危险性降低;安义县西部以及进贤县东北部是由于致灾因子危险性的降低;南昌市中部是由于防灾减灾能力的提升。此外还有少部分区域危险性提升,主要原因为地区易损性的提升。
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