基于高精度暴雨洪涝数值预报的城市应急响应可达性研究

The most recent advances in urban pluvial flood emergency response will be reviewed, and then flood emergency response mechanism and management demands for China’s flood-prone cities will be investigated. In this proposal, the city center of Shanghai will be selected as the study area. The quantitative precipitation estimation/forecast (QPE/QPF) and a high resolution flood model (FloodMap) will be used to conduct real-time pluvial flood simulation and short-term numerical forecast, aiming to explore the cascading impacts of pluvial flooding on urban traffic and emergency response. Moreover, based upon the big data analysis of urban traffic, a Web-GIS urban integrated traffic model will be developed for real-time mapping the flood emergency response accessibility of public security 110, fire & rescue 119, and medical emergency service 120. Exposures of high vulnerable facilities, units and populations in flood emergency response ‘blind spots’ will be further identified explicitly in real-time using urban big data and GIS spatial analysis. Finally, the flood adaptation alternatives and operational contingency plan will be proposed through the combination of structure and non-structure measures on the basis of cost-benefit analysis. A framework for piloting pluvial flood forecasting in urban emergency response research will be initially established. This will provide a strong scientific basis for urban flood emergency management in China.

系统梳理国内外城市暴雨洪涝灾害应急响应最新研究进展，全面调查我国城市暴雨洪涝灾害应急响应机制与管理需求。以上海市中心城区为案例研究区，基于雷达定量降水估测/预报（QPE/QPF）数据和高精度雨洪模型（FloodMap），开展城市暴雨洪涝实时模拟与数值预报研究，揭示暴雨洪涝对城市交通和应急公共服务的级联影响机制。在此基础上，通过城市交通大数据分析构建基于Web-GIS的多时相城市综合交通路网模型，实时预测和评估暴雨洪涝影响下公安110、消防119、医疗120等城市主要应急服务的空间可达性。利用城市地理大数据和GIS空间分析方法，进一步分析雨洪灾害应急响应盲区内城市高脆弱性关键设施、单位和人群的暴露风险，并提出基于成本-效益分析的工程与非工程性优化应对措施和应急预案。初步构建基于高精度短临预报的城市暴雨洪涝灾害应急响应研究范式，为我国城市暴雨洪涝灾害应急管理提供科学依据。

本项目系统梳理了国内外城市暴雨洪涝灾害应急响应最新研究进展，全面调查了我国城市暴雨洪涝灾害应急响应机制与管理需求。以上海市中心城区为案例研究区，基于雷达定量降水估测/预报（QPE/QPF）数据和高精度雨洪模型，构建了城市高精度暴雨洪涝实时模拟系统，开展了城市暴雨洪涝实时模拟与数值预报研究。在此基础上，识别了暴雨洪涝对城市道路交通限行的关键阈值（≥25cm），阐明了暴雨洪涝对城市交通和应急公共服务的级联影响机制和非线性响应关系。通过城市交通大数据分析构建基于Web-GIS的多时相城市综合交通路网模型，实时预测和评估暴雨洪涝影响下公安110、消防119、医疗120等城市主要应急服务的空间可达性。利用城市地理大数据和GIS空间分析方法，进一步分析了暴雨洪涝灾害应急响应盲区内城市高脆弱性关键设施（如学校、养老院）和重点易感人群（老弱病残）的暴露风险，揭示了洪涝灾害影响下城市应急响应供给的“热点”分布规律及其对社会弱势群体的不平等性，并提出基于成本-效益分析的工程与非工程性优化应对措施和应急预案。初步构建了基于高精度短临预报的城市暴雨洪涝灾害应急响应研究范式，为我国城市暴雨洪涝灾害应急管理提供了科技支撑和决策依据。