天津市静海区暴雨灾害风险精细化评估_闫俊.pdf
《天津市静海区暴雨灾害风险精细化评估_闫俊.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《天津市静海区暴雨灾害风险精细化评估_闫俊.pdf(9页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 42 卷第 6 期气象科学Vol 42,No62022 年 12 月Journal of the Meteorological SciencesDec,2022闫俊,李兴阳,黄冬梅,等天津市静海区暴雨灾害风险精细化评估气象科学,2022,42(6):844-852YAN Jun,LI Xingyang,HUANG Dongmei,et alefined risk assessment of rainstorm disaster in Jinghai,TianjinJournal of theMeteorological Sciences,2022,42(6):844-852天津市静海区暴雨
2、灾害风险精细化评估闫俊李兴阳黄冬梅戴彤冯帅(天津市静海区气象局,天津 301600)摘要根据天津市静海区 18 个乡镇 20092018 年逐时降水量,以及社会经济、地理地形、水利设施等数据,结合历史受灾信息,分别对静海区的暴雨致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性及防灾减灾能力进行分析,采用 GIS 技术和统计方法多因子叠加,综合得出静海地区暴雨灾害风险精细化评估和区划。研究发现,静海区北部区域以及南部中旺镇及其周边风险较高,而静海地区中部的风险较低;暴雨灾害高风险区主要分布在致灾因子敏感性、承灾体易损性较高而防灾减灾能力较低的静海镇和梁头镇及其周边,应加强防灾减灾设施建设。关键词暴雨
3、灾害;风险;评估;精细化分类号:P49doi:103969/2021jms0021文献标识码:A收稿日期(eceived):2020-07-21;修改稿日期(evised):2021-01-20基金项目:天津市气象局区县专项资助项目(201905qxzx02)通信作者(Corresponding author):李兴阳(LI Xingyang)79004400 qqcomefined risk assessment of rainstorm disaster in Jinghai,TianjinYAN JunLI XingyangHUANG DongmeiDAI TongFENG Shuai(
4、Jinghai Meteorological Bureau,Tianjin 301600,China)AbstractBased on the precipitation data,socioeconomic,geographic topography and waterconservancy facilities in Jinghai District of Tianjin City from 2009 to 2018,the risk factors of disastercausing factors,the sensitivity of disaster sensitive envir
5、onment,the vulnerability of disaster bearing bodyand the ability of disaster prevention and reduction were analyzed,respectively The risk assessment andzoning of rainstorm disaster in Jinghai area were carried out by using GIS technology and statisticalmethod The study found that the risk of rainsto
6、rm disaster in Jinghai District of Jinghai city was evaluatedand zoning There is a higher risk in the northern part of Jinghai district and in the Zhongwang town andits surrounding areas,while the risk in the central part of Jinghai is relatively low The high risk areas ofrainstorm are mainly distri
7、buted in the Jinghai town and Liangtou town and its surrounding areas with thesensitivity of disaster causing factors,the high vulnerability of the bearing body and the low ability ofdisaster prevention and reduction,and the construction of disaster prevention and mitigation facilitiesshould be stre
8、ngthenedKey wordsrain disaster;risk;assessment;refinement引言近年来,全球范围气候异常现象增多,极端天气事件频发,气象灾害事件发生频次呈上升趋势,严重损害了人民生命财产安全和社会经济发展1-3。众多气象灾害中,暴雨具有季节性强、影响范围广、突发性强、发生频繁等特点,且容易引发山洪、泥石流、城市内涝等次生灾害,威胁极大,属于影响力较严重的气象灾害之一4-5。针对评估暴雨灾害风险,国内外学者做了诸多研究。1930s,美国就对洪水灾害风险分析的理论和方法进行了初次研究;1970s,气象灾害评价研究逐渐兴起,美国对洪水、龙卷风等 10 种自然灾害
9、进行了风险评估;1980s,日本、英国等发达国家对本国的洪水、海啸、台风等气象灾害先后展开评价研究6-8。我国气象灾害评价自 1950s 起步,主要研究暴雨洪涝和干旱;到 1980s,随着城市化进程加快,灾害风险评估研究才慢慢兴起,形成系统性气象灾害统计资料9-10;1990s 由于灾情收集资料仍不够全面,导致评估基础较差,研究也较为单一11-12。1999 年,联合国国际减灾战略计划(ISD)鼓励各国将自然灾害风险评估纳入国家发展计划,使得2000s 初气象灾害风险评估研究在全国大力推动,许多学者做了丰富的研究,其中万君等13、侯淑梅等14、王清川等15 分别对湖北省、山东省东营市、河北省廊
10、坊市进行了暴雨洪涝灾害风险区划研究;李兰等16 利用基于 GIS 的暴雨洪涝淹没模型,制作不同重现期下强降水淹没范围,并按灾害风险定义制作了湖北省钟祥市风险区划图;谢五三等17 基于FloodArea 水动力模型及 WF 模式以长江支流为研究区开展了中小河流域暴雨洪涝风险评估及效果检验。针对天津地区的研究,近年来滨海地区的风暴潮以及蓟州的地质灾害风险评估研究较多,解以扬等18 在分析天津市暴雨频次分布的基础上,根据天津地区暴雨发生的特点和汛期排水运作规则,对暴雨致灾的风险进行量化评估;胡蓓蓓19 从滨海新区地面沉降、暴雨内涝和风暴潮的特征、分布、演化和形成机理,利用概率分析和情景模拟,对该几类
11、自然灾害的风险进行评估;段丽瑶等20-21 根据天津沿海地区的地形、地貌特征以及排水系统等对城市内涝仿真模型进行改进,对风暴潮产生的积水范围和积水深度进行了模拟;采用无结构不规则网格设计方法、应用层次分析法(AHP),建立了天津泥石流危险度评估模型。以上对气象灾害风险评估研究提供了很多可借鉴的理论和方法,但多针对省级、地市级区域,最小空间分辨率一般到县域,缺少针对乡镇级乃至村级更高空间分辨率的精细化风险评估研究。华北地区年内总降水日的概率分布呈单峰型,夏季降水日最多22。作为天津的西南门户,静海区大部分地区海拔较低,坑洼、涵洞较多,降水多集中在夏季,地面排水不畅,易形成积水。暴雨特别是短时强降
12、水是近年来影响静海地区的主要气象灾害之一,对当地农业生产、道路交通、水利设施等影响较大。2016 年 7 月 20 日静海全区平均降水量 169.1 mm,此次暴雨灾害过程造成经济损失 3 000 余万元。静海区上游的雄安新区白洋淀周边一旦出现强降水超警戒水位,为保证水库及周边地区安全,必须进行人工调蓄,开闸放水,对静海区乃至整个天津市的防汛形势都会造成严重威胁。故对静海区的暴雨灾害进行精细化的风险评估势在必行。本文利用天津市静海区各乡镇 10 a 自动气象站降水量资料(时间分辨率 1 h)、社会信息、地理信息(空间分辨率 30 m)、历史灾情等数据,运用 GIS技术与统计方法对暴雨灾害风险的
13、因子和综合灾害风险性进行分析,绘制灾害风险区划,对暴雨灾害进行乡镇级精细化的风险评估。进而为政府和有关决策部门防灾减灾提供科学依据,更好地预防、减轻自然灾害造成的损失。1资料来源和研究方法1.1资料来源静海区位于天津市西南部,区域面积 1 475.68km2,辖 1 个街道办和 18 个乡镇(图 1)。本研究的资料来自静海区国家自动站和 20 个区域自动站20092018 年逐时降水量数据;中国人民保险公司静海分公司提供的 20142018 年共 147 份历史暴雨受灾情况样本、167 份历史气象证明以及实地调研情况;地理信息与河网信息地图由 GIS 技术获得;遥感数据(分辨率为 30 m)来
14、自地理空间数据云平台 2017 年数据;社会、人口信息来自静海区 2017 年统计年鉴的各乡镇 GDP、人口数量、土地面积等数据;水利设施信息来自静海区水务局截至 2017 年度各乡镇扬水站的个数与排灌量。1.2研究方法利用层次分析法、加权综合评价法等方法23,分别对暴雨灾害的致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性及防灾减灾能力等指标进行定量分析,规范化处理消除指标间量纲和数量级的差别,建立暴雨综合风险指数模型。各个指标规范化计算采用公式:Dij=0.5+0.5Aijminimaximini,(1)其中:Dij是因子 j 中的指标 i 的归一化值;Aij是待归一化的值;mini和 max
15、i分别是第 i 个指标中的最大值和最小值。以 GIS 技术为支撑,构建静海区暴雨灾害风险评估模型,进行风险评估,绘制风险区划。5486 期闫俊,等:天津市静海区暴雨灾害风险精细化评估图 1静海区各乡镇站点分布Fig1The location of Jinghai administrative region and thedistribution of townsFDI=(VEwe)(VHwh)(VSws)(1V)wr,(2)其中:FDI 代表气象灾害风险指数;VE、VH、VS、V分别代表孕灾环境敏感性因子指数、致灾因子危险性因子指数、承灾体易损性因子指数和防灾减灾能力因子指数;we、wh、ws
16、、wr 表示各评估因子的权重24-25。本研究采用专家打分法、层次分析法和加权综合评价方法确定因子的权重,以调查问卷的形式征求了各乡镇农委、气象局专家的意见,对暴雨影响因子进行打分,进行总结,统一商量确定各评价因子的权重;另外,对每个因子下的所有指标元素两两进行对比分析重要性,确定相比的数值,经过一致性判断,确定不同指标对同一评价因子的影响程度。考虑到各个因子对构成风险影响程度不同,量纲也不同,故对指标进行归一化处理,计算公式:Vj=ni=1WiDij。(3)其中:Vj是评估因子的指数;Wi是指标 i 的权重;Dij是因子 j 中指标 i 的归一化值;n 为参与评估的指标数量。各个因子指标及其
17、所占权重如图 2 所示。本文中所涉及到的 GIS 技术方法,主要运用到插值工具、缓冲工具、按行政区分级和加权叠加分析工具。其中在致灾因子危险性和防灾减灾能力的评价中,利用暴雨灾害的频次和水利设施的流量,采用自然邻域法插值工具完成;孕灾环境敏感性评价中的水系缓冲区采用缓冲工具完成;承灾体易损性的人口密度和防灾减灾能力中的人均 GDP按行政区分级设色完成;灾害风险图采用加权叠加分析工具根据各栅格数据的重要性分配权重,用自图 2静海区暴雨灾害风险指标和权重Fig2isk indicators and weights of rainstorm in Jinghai然断点分级法将暴雨灾害风险因子进行划分
18、完成。另外,承灾体易损性评价中的用地类型还采用 ENVI技术监督分类方法完成。2暴雨灾害风险评估2.1致灾因子危险性静海地处华北平原,暴雨一般具有强度大、持续时间短的特点,危害较大,主要表现在冲毁农田水利设施,房屋漏水倒塌;地墒饱和、积水难排,形成内涝。致灾因子指标一般统计致灾因子的强度和频次,它的确定主要基于静海区 21 个自动气象站逐小时降水资料,分别统计 24 h、48 h、72 h、96 h 大于 50 mm 暴雨过程降水量,再将同时间长度的降水量样本进行统计,按升序排列,利用百分位法统计这几个时间序列中第 60 百分位数、第 80 百分位数、第 90 百分位数、第 95 百分位数、第
19、 98 百分位数,得到静海区各站 15 级范围对应的降水量。再统计 13 d 5 个不同降水强度的发生次数,再将不同时间长度的相同暴雨强度的频次相加,得出各个站点不同暴雨等级的发生频次(表 1)。按照暴雨等级越高灾害影响程度越重的原则,利用层次分析法确定致灾因子权重,再利用加权综合评价法,计算各站点致灾因子危险性系数,绘制各个测站暴雨致灾因子统计绘制致灾因子危险性区划图24-25。如图 3 所示,静海镇中部地区属于高危险区,此地降水丰富且暴雨强度和频次很高,涵洞较多,特别是老城区建筑、排水设施都相对老化,在暴雨灾648气象科学42 卷表 1静海区 20092018 年各个站点各等级暴雨强度发生
20、频次Table 1Frequency of rainstorm intensity at each station and levelin Jinghai from 2009 to 2018站点名称1 级2 级3 级4 级5 级总计大丰堆镇220015子牙镇321006独流镇322007静海镇521019胡连庄410005陈官屯镇300104九宣闸100102良王庄镇111104梁头镇521008前毕庄130105双塘镇310105台头镇311005大邱庄镇100012团泊镇031004王口镇121004西翟庄镇211015唐官屯镇401016沿庄镇111003中旺镇501017蔡公庄镇100
21、001杨成庄镇120003总计50271356100害中容易造成内涝,屋内财产损失;其次是静海镇周边地区、中旺镇以及唐官屯镇东南部地区;团泊镇、大邱庄镇、蔡公庄镇东北部、沿庄镇、陈官屯镇、唐官屯镇西部、子牙镇南部降水量最小,属于次低低危险区,暴雨灾害频次较少,引发暴雨灾害的可能性较低;其他地区致灾因子危险性居中。2.2孕灾环境敏感性孕灾环境敏感性是外部环境对灾害的敏感性,同等强度灾害情况下,敏感度越高,气象灾害造成的损失越严重23。暴雨灾害的形成除了与降水条件密切相关,地形因子、河网密度、土壤性质、植被状况、排涝状况、河道淤积等因素也至关重要26。静海区整体地势较为平坦,总的地势是南高北低,西
22、高东低,自然坡降为 1/6 0001/10 000。由于河流交互沉积作用,微地形变化较多,靠近河流的地图 3静海区暴雨灾害致灾因子危险性区划Fig3Hazard zoing of rainstorm disaster-causing in Jinghai方较高,全区共有 5 个大洼(图 4)。南运河以西为冲积平原区,以东为滨海平原区,为典型的低平原。地处九河下梢,水系发达,河网密布,流经区境的一级河流 6 条,河道长 38 km;二级河流两条,河道长42 km;还有团泊洼水库属大型水库。图 4静海区河流水系分布Fig4Distribution map of Jinghai iver syste
23、m本研究考虑 DEM 高程、地形地貌(坡度)及河网分布水系缓冲区等对暴雨敏感性的影响程度,其分级及权重见表 2。通过分析评价(图 5)可以看出,静海区暴雨灾害孕灾环境敏感度总体表现为自西南向东北逐渐上升的趋势。静海区地势较低偏东北部的团泊镇、杨成庄乡、良王庄乡、大丰堆镇、梁头镇等地区的敏感度较高,而偏西南部分乡镇部分地区敏感度较低。主要原因分析是静海区地形类型较少,变化起伏较小,自西南向东北倾斜。高敏感区域地势较低,遭受暴雨后雨水容易存于地表,特别是坑洼地7486 期闫俊,等:天津市静海区暴雨灾害风险精细化评估表 2静海区暴雨灾害孕灾环境敏感性赋值Table 2The sensitivity
24、division of rainstorm disaster environmentassignment in Jinghai评价因子评价分类敏感性分级敏感度权重高程125高敏感263中敏感7151低敏感0.1坡度1(平地)1低敏感17(缓坡)2次低敏感200 m5高敏感0.1水系缓冲区200500 m4较高敏感5001 000 m2次低敏感1 000 m1低敏感0.1区无法正常排放。当降水强度较大或持续时间较长时,容易引发洪涝等灾害。图 5静海区暴雨灾害孕灾环境敏感性区划Fig5The sensitivity division of rainstorm disasterenvironment
25、 in Jinghai2.3承灾体易损性承灾体的脆弱性是承灾体抗击灾害能力的一种度量。人口密度、经济发展水平等承灾体条件不同,一次暴雨灾害在不同地区造成的损坏程度也不尽相同27。有研究表明灾害综合评价指数与灾情具有良好的线性关系28。本研究根据人口密集程度、用地类型、历史灾情 3 个指标计算承灾体易损性指数。由于保险公司和历史资料时间序列不够长,所以本研究中只使用 20142018 年 5 a 的数据。分别统计了每个乡镇的暴雨致灾情况算出每个乡镇的受灾概率,按概率大小排列(表 3),静海镇历史灾情数量约占全区灾情总量的 13.2%属全区最高,比第二位大邱庄镇偏多近 30%。从受灾单位以及受灾类
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 天津市 静海 暴雨 灾害 风险 精细 评估 闫俊
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。