中國沿海臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險評估研究.pdf

1、在全球變暖和海平面上升背景下，沿海地區(qū)臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險已經(jīng)成為國際社會和學(xué)術(shù)界普遍關(guān)注的熱點問題和科學(xué)前沿。通過系統(tǒng)梳理和借鑒前人研究成果，探討了臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害與風(fēng)險的內(nèi)涵和關(guān)系，提出了臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險評估的理論模型與方法體系。針對臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害影響的多種時空尺度和區(qū)域特征，分別采用適宜的評估方法開展了中國沿海地帶的臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害綜合風(fēng)險、典型沿海城市(上海)臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險和沿海感潮河流(黃浦江)臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險評估的實證研究

2、。主要研究工作和結(jié)論如下：
　　 (1)提出了臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險評估的理論方法體系。區(qū)分了廣義和狹義臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害，以及臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害與風(fēng)險的關(guān)系，認(rèn)為未來臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險的變化趨勢還存在很大的不確定性。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險評估的框架，主要包括風(fēng)險辨識、風(fēng)險分析和風(fēng)險評價3個步驟8個環(huán)節(jié)，詳細(xì)說明了各個評估環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容。此外，重點分析了臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害關(guān)聯(lián)性以及災(zāi)害損失類型。最后，提出了相對風(fēng)險和絕對災(zāi)害風(fēng)險評

3、估方法，具體闡述了這兩類方法優(yōu)缺點、適用范圍和評估流程。
　　 (2)深入辨識中國沿海地帶臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險，具有孕災(zāi)環(huán)境復(fù)雜、歷史災(zāi)情嚴(yán)重、致災(zāi)機理多樣等特征。采用相對風(fēng)險度量方法從致災(zāi)因子危險性和承災(zāi)體脆弱性兩個方面優(yōu)選了14個代表性指標(biāo)因子，構(gòu)建了指標(biāo)體系來評估中國沿海地帶(不包括臺灣和遠(yuǎn)海島)廣義的臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害綜合風(fēng)險。利用層次分析法獲取了各指標(biāo)的權(quán)重，并構(gòu)建綜合風(fēng)險評估模型。評估結(jié)果顯示：中國沿海地帶總體處于風(fēng)險序列

4、的中間部分，沒有出現(xiàn)極高和極低風(fēng)險等級區(qū)域。30.99％的沿海地帶屬于低風(fēng)險等級，主要分布于沿海海拔較高的山地丘陵地區(qū)和海南、廣西沿海；絕大部分(62.71％)沿海地帶處于中等風(fēng)險；雖然僅6.30％的沿海地帶處于高風(fēng)險等級，但是主要分布于人口最為稠密、經(jīng)濟最發(fā)達(dá)、地勢最低平的三角洲河口的天津、上海和廣州市沿岸。
　　 (3)選取上海市作為典型研究區(qū)開展沿海城市臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險評估。通過風(fēng)險辨識發(fā)現(xiàn)該區(qū)域面臨的主要風(fēng)險是沿海海塘

5、潰堤所導(dǎo)致的潮災(zāi)和極端潮位引發(fā)的淹沒。因此，分別選取兩個潰堤點構(gòu)建了6種重現(xiàn)期潰堤淹沒情景，還從海平面絕對上升、構(gòu)造沉降和壓實沉降三個方面預(yù)測了未來上海地區(qū)相對海平面上升值，并與最大天文潮高和極端臺風(fēng)風(fēng)暴增水預(yù)測值相結(jié)合提出了未來可能極端潮位。采用FloodMAP數(shù)值模型的二維水動力模型和GIS的種子蔓延算法分別模擬潰堤和極端潮位淹沒情景。基于實地調(diào)查數(shù)據(jù)和參考已有研究成果，構(gòu)建了七種用地的直接經(jīng)濟損失方程，并依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)給各類用地賦值

6、。間接經(jīng)濟損失則參考前人研究，利用與直接損失的比例系數(shù)關(guān)系來確定。研究結(jié)果顯示：潰堤情境下，淹沒區(qū)域極小(僅1 km2左右)，損失亦較少，屬于低風(fēng)險等級；極端潮位情景下，上海市幾乎全被淹沒，且淹沒深度極高(大部分超過5m)，經(jīng)濟總損失達(dá)2035.65億元，對上海具有毀滅性影響，屬于不可接受風(fēng)險。
　　 (4)以黃浦江為例開展了沿海感潮河流臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險評估。利用FloodMAP數(shù)值模型的一維和二維水動力模型相結(jié)合對9711號

7、臺風(fēng)風(fēng)暴潮開展情景模擬和驗證，模擬結(jié)果與實際情況較為吻合，得到適合該區(qū)域的模型參數(shù)?；?1年黃浦江主要水文站歷年最高潮位數(shù)據(jù)，利用P-Ⅲ頻率分析計算了各站潮位的重現(xiàn)期，并與前人統(tǒng)計結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，各重現(xiàn)期潮位均顯著升高，外灘“千年一遇”防汛墻目前僅能防御“二百年一遇”潮位。運用FloodMAP模型分別模擬5種重現(xiàn)期和極端潮位時災(zāi)害情景。通過各街道鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)來評估人口脆弱性。研究結(jié)果顯示：各重現(xiàn)期臺風(fēng)風(fēng)暴潮主要對沿江1-2公里區(qū)域內(nèi)

8、造成較為嚴(yán)重的影響，50年一遇風(fēng)暴潮屬于高風(fēng)險，其余均為中等風(fēng)險；極端潮位時，淹沒半徑超過4公里，淹沒面積達(dá)到374.19km2，最大淹沒深度6.84m，經(jīng)濟總損失達(dá)894.億元，可能造成災(zāi)難性影響，屬于不可接受風(fēng)險。
　　 我國沿海地區(qū)作為世界上臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害影響最為嚴(yán)重的區(qū)域之一，急需建立一套科學(xué)實用的風(fēng)險評估范式。盡管本文對臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險評估的理論、方法和案例開展了較為系統(tǒng)的研究，但是由于所涉及的變量因素繁雜，現(xiàn)有的研