在全球变暖和海平面上升的背景下,日益频发的台风风暴潮对城市居民、财产及功能造成了严重的灾害影响。台风风暴潮是上海地区面临的主要自然灾害类型,历史上对该区域造成了极为严重的灾害损失。洪水淹没模拟是进行洪涝灾害风险分析和风险防范的重要前提。本文基于上海市河网、江堤、DEM、径流及台风风暴潮数据,建立一维、二维水动力模型,对上海市开展了台风风暴潮淹没情景模拟分析。基于水文模型(SOBEK),对上海市除崇明区在不同情景下遭遇不同重现期风暴潮的淹没范围及淹没深度进行计算,并在此基础上分析极端淹没情景的人口暴露情况。主要研究结果和结论如下:(1)在无防护情景下,上海在不同重现期下台风风暴潮对城市淹没范围的影响具有差异性。整体上,淹没范围随着重现期的增加而不断扩大;重现期50a时,淹没面积为789.98 km~2,占上海市除崇明区外主体面积的15%,平均淹没深度为0.58 m;10000a时,淹没面积达到1273.5 km~2,约占上海市除崇明区外主体面积的四分之一,平均淹没深度为0.55 m.。从空间分析结果可见,上海市洪涝淹没主要发生在中心城区内环线内松江区、金山区区域,造成淹没的原因主要为这些区域海拔较低(2~2.5m)容易淹没。(2)在考虑防汛墙的情景下,存在部分堤段发生漫堤,并造成洪水淹没的可能。针对台风风暴潮可能导致的漫堤情景,通过数据对比及实地考察选取六处堤防薄弱段,利用二维水动力模型对四种重现期台风风暴潮开展淹没情景模拟,结果显示,仅在漫堤点O1、O2、O3附近局部范围区域内发生淹没,其他漫堤点淹没危险性较小。漫堤点O3的淹没危险性最高,在10,000年重现期下发生漫堤后的淹没面积达到37 km~2,约为200a重现期下淹没面积的两倍。(3)现有防洪墙情景下,10,000a重现期漫堤会造成严重影响。在此淹没情景下,受淹没影响的社区居委会达到706个,影响人数达149.9万人,主要集中分布在中心城区。其中,受影响人数大于5000人的社区居委会有42个,大部分分布在普陀区和宝山区。绝大部分淹没区域淹没深度均在0.5m以下,主要沿河分布在宝山区东南部、杨浦区南部、虹口区南部、普陀区南部、静安区西部及浦东区小部,该部分区域涉及人数最多,为108.88万人,影响社区居委会437个。有1%的淹没区域淹没深度达1m以上,集中分布在虹口区东南角和杨浦区西南角,影响社区居委会13个,人数两万余人。(4)现有防洪墙情景下,10,000a重现期漫堤对老年人口的影响尤为严重。在假设情景下,受淹老龄人口主要集中分布在沿薀藻浜与黄浦江交汇处及苏州河与黄浦江交汇处,受淹老龄人口约10万人,其中近70%的受淹老龄人口所处社区居委会的平均淹没深度为0.5m以下,大部分沿蕴藻浜分布在嘉定区、宝山区、黄埔区北部及浦东区北部,以及苏州河与黄浦江交汇处沿岸的市中心区域,共432个社区居委会。191个社区居委会受淹深度达到0.5~1m,受淹老龄人口约三万余人。这部分社区居委会的社会脆弱性都表现为高值。主要沿苏州河黄浦江交汇处分布在静安区西部,黄埔区北部,虹口区、杨浦区南部,长宁区东北角,淹没深度达到1m以上的社区居委会较少,共13个,该部分社区居委会中受影响的老龄人口也相对较少,共两千余人,但70%社区居委会的社会脆弱性均为高值。主要分布在虹口区近黄浦江处。从老龄人口社会脆弱性的空间分布来看,高值区的分布主要在苏州河沿岸的中心城区,尤其是静安区、黄浦区有高值分布,而低值区则覆盖在蕴藻浜沿岸的大部分区域及浦东出现淹没的区域。中间值主要交错分布在中心城区高值区地带内。针对上述结论,首先防洪工程措施如防汛墙、海塘等能很大程度上缓解台风风暴潮淹没。若发生漫堤,首先应重点加固现有防汛墙薄弱堤段,使其全部达到设计标准。其次,针对脆弱堤段完善相应区域的应急预案,一旦发生溃堤,应利用低潮位时段对溃堤段进行临时补修,并转移疏散受影响区域内的人员和财产。中心城区中老人比例、离婚丧偶比例较高,孤身老人户多,且中心城区大部分为老城区,房屋结构老旧,这些因素会导致老年人口在发生洪涝灾害时应对能力较弱,社会脆弱性程度高,需要政府及社会等多方力量重点关注。这些结果可以为上海市防洪(潮)安全保障体系系统的设计和规划提供依据。另外,研究中也存在一些不足。首先,由于缺乏历史相似情景的台风风暴潮的实测淹没范围数据,所以难以对模拟结果进行对比验证。其次,由于任意两次台风风暴潮过程潮位并不一致,故潮位边界条件在模型建立过程中也存在较大的不确定性。另外,中心城区地面下沉、河网减少及不透水面增加,导致蒸散发、下渗的减少和直接径流的增加,也会加剧洪涝淹没灾害的发生。研究中没有考虑多碰头,中心城区的受灾情况比模拟结果可能更严重。