中國沿海臺風風暴潮災害風險評估研究.pdf

1、在全球變暖和海平面上升背景下，沿海地區(qū)臺風風暴潮災害風險已經(jīng)成為國際社會和學術(shù)界普遍關(guān)注的熱點問題和科學前沿。通過系統(tǒng)梳理和借鑒前人研究成果，探討了臺風風暴潮災害與風險的內(nèi)涵和關(guān)系，提出了臺風風暴潮災害風險評估的理論模型與方法體系。針對臺風風暴潮災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風暴潮災害綜合風險、典型沿海城市(上海)臺風風暴潮災害風險和沿海感潮河流(黃浦江)臺風風暴潮災害風險評估的實證研究

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

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風暴潮災害風險，具有孕災環(huán)境復雜、歷史災情嚴重、致災機理多樣等特征。采用相對風險度量方法從致災因子危險性和承災體脆弱性兩個方面優(yōu)選了14個代表性指標因子，構(gòu)建了指標體系來評估中國沿海地帶(不包括臺灣和遠海島)廣義的臺風風暴潮災害綜合風險。利用層次分析法獲取了各指標的權(quán)重，并構(gòu)建綜合風險評估模型。評估結(jié)果顯示：中國沿海地帶總體處于風險序列

4、的中間部分，沒有出現(xiàn)極高和極低風險等級區(qū)域。30.99％的沿海地帶屬于低風險等級，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險；雖然僅6.30％的沿海地帶處于高風險等級，但是主要分布于人口最為稠密、經(jīng)濟最發(fā)達、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)開展沿海城市臺風風暴潮災害風險評估。通過風險辨識發(fā)現(xiàn)該區(qū)域面臨的主要風險是沿海海塘

5、潰堤所導致的潮災和極端潮位引發(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風暴增水預測值相結(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)標準給各類用地賦值

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2035.65億元，對上海具有毀滅性影響，屬于不可接受風險。
　　 (4)以黃浦江為例開展了沿海感潮河流臺風風暴潮災害風險評估。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、臺風風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)期臺風風暴潮主要對沿江1-2公里區(qū)域內(nèi)

8、造成較為嚴重的影響，50年一遇風暴潮屬于高風險，其余均為中等風險；極端潮位時，淹沒半徑超過4公里，淹沒面積達到374.19km2，最大淹沒深度6.84m，經(jīng)濟總損失達894.億元，可能造成災難性影響，屬于不可接受風險。
　　 我國沿海地區(qū)作為世界上臺風風暴潮災害影響最為嚴重的區(qū)域之一，急需建立一套科學實用的風險評估范式。盡管本文對臺風風暴潮災害風險評估的理論、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