课题组在城市群动态洪水人口暴露模拟方向取得研究进展:
洪涝是影响人类社会的重大自然灾害,准确的暴露评估对洪水风险管理至关重要。传统洪水暴露评估多采用静态人口分布和自然洪水模拟数据叠加分析,未能充分考虑城市群内部跨城人口流动模式影响,以及模拟洪水过程中水库调度作用。针对该问题,团队博士生肖媛媛于2025年10月在《Water Resources Research》上发表题为“耦合人-水系统中动态洪水人口暴露建模:水库调度与人口迁移的作用”的研究成果。
本研究构建了耦合水库调度与跨城人口流动的城市群动态洪水暴露模拟框架,实现人水耦合系统的动态洪水暴露评估。以珠三角城市群为研究区,进行城市群动态洪水暴露研究。
研究使用CaMa-flood模型分别模拟了1989-2023年有库和无库作用下的洪水灾害数据。采用gumbel分布拟合得到多个重现期(5, 20, 50, 以及100年一遇)下洪水淹没数据。结果发现:水库对洪水有显著的调控作用。在5-100年一遇洪水情景下,加入水库调度作用能够降低8-11.8%的暴露人口面临的洪水危害等级。和无库模拟相比,有库模拟在5年一遇,20年一遇,50年一遇以及100年一遇下,分别平均能降低0.39、0.43、0.46 和0.48m的水深,降幅随重现期增大而提升(百年一遇洪水降幅最大)。
研究基于百度慧眼平台提供的手机定位数据,提取了珠三角城市群昼夜人口分布(图5)。研究发现珠三角城市群人口分布存在显著差异。为了探索不同时间段和洪水重现期下的洪水暴露人口变化,研究分析了有库模拟下不同洪水风险水平下暴露人口的转移和变化。如图5所示,随着重现期增加,暴露于2-3级风险的人口逐渐减少,而暴露于4级风险的人口增加,这是因为2-3级风险区域正向4级风险区域转变。在百年一遇的重现期情景下,4级风险暴露人口占总暴露人口的67.2%,这反映出此类极端洪水事件的严重影响。此外,在所有重现期和风险等级下,夜间暴露人口始终高于白天水平。在5年至100年一遇洪水期间,夜间洪水暴露人口比白天高出68.1万至77.7万人。这表明夜间人口面临更高的洪水风险。若珠三角城市群在夜间遭遇洪水,后果将更为严重,需针对夜间洪水场景完善预防与响应措施。
为揭示昼夜人口暴露的空间差异,研究选取了百年一遇的这一典型洪水情景,模拟了昼夜下乡镇尺度暴露人口(图7)。结果表明,人口暴露风险较高的乡镇主要分布于广州、深圳、东莞、佛山和中山等城市。在这些高风险区域,夜间暴露人口通常多于白天。这种差异直接源于城市群内部的通勤模式。结合图2分析,两大人口密集中心(广州与深圳)在白天部分区域位于洪水风险区之外。然而夜间人口回流至周边居住区时,大量人群迁入洪水风险区域。这种昼夜迁移模式导致夜间洪水风险暴露人口高于白天。
总体而言,这项工作创新性地构建了耦合水库调度与跨城人口流动的城市群动态洪水暴露模型,揭示了洪水动态暴露风险的特征,丰富了当前城市群洪水暴露风险研究。为巨型城市及城市群的动态洪水暴露研究提供参考。在未来的研究中,还将探索洪水暴露对其他适用性措施(例如,堤坝、泵站等)的动态响应。并纳入气候变化与城市扩张对人口流动的影响,进一步完善动态暴露评估与风险管理。
第一作者:肖媛媛博士生
通讯作者:戴强教授
其他作者:刘瑞硕士生、纪端阳硕士生、赖小莹副教授等
论文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025WR041234
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