風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)劃定方法研究

郭敬 李尚魯 金鍇 李婷 朱業(yè)

摘 要：為推進浙江省海洋災(zāi)害重點防御區(qū)劃定工作，提高沿海地區(qū)海洋災(zāi)害風(fēng)險管理水平，提煉了重點防御區(qū)劃定的關(guān)鍵技術(shù)問題，提出劃定技術(shù)環(huán)節(jié)和流程。技術(shù)方法可為浙江省其他縣（市、區(qū)）劃定風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)提供參考，對提高海洋災(zāi)害防御能力、保護沿海人民生命財產(chǎn)安全和促進海洋經(jīng)濟發(fā)展具有積極的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：風(fēng)暴潮災(zāi)害;重點防御區(qū);危險性指數(shù)

中圖法分類號：P731.23? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ?DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2020.0314

1? 研究背景

風(fēng)暴潮災(zāi)害是我國的主要海洋災(zāi)害之一，浙江省是全國遭受風(fēng)暴潮災(zāi)害最嚴(yán)重的地區(qū)之一，據(jù)統(tǒng)計，浙江省每3至5年即會遭受1次特大臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害。開展風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險評估、劃定風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)，對防御和降低風(fēng)暴潮災(zāi)害威脅，保護人民群眾生命財產(chǎn)安全，促進經(jīng)濟社會健康發(fā)展具有積極的現(xiàn)實意義。

石先武等（2013年）對典型重現(xiàn)期風(fēng)暴潮估計、可能最大風(fēng)暴潮計算、風(fēng)暴潮物理脆弱性和社會脆弱性分析進行總結(jié)和分析，并提出了我國風(fēng)暴潮風(fēng)險評估急需解決的問題以及未來的研究重點。張月霞等（2015年）和王勤等（2017年）分別針對溫州市和溫嶺市開展了風(fēng)暴潮風(fēng)險評估和區(qū)劃研究，通過評估危險性和脆弱性，得出風(fēng)險等級區(qū)劃成果。

以往對風(fēng)暴潮風(fēng)險評估的研究主要通過各類承災(zāi)體來判斷其風(fēng)險性，成果繁多且沒有突出重點區(qū)域，給地方政府防御風(fēng)暴潮帶來諸多不便。本文選取玉環(huán)市為試點，根據(jù)風(fēng)暴潮危險性，結(jié)合七大類海洋災(zāi)害重點承災(zāi)體，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）為單位，劃定風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)，可以極大方便地方政府開展風(fēng)暴潮災(zāi)害防御工作，并為浙江省開展相關(guān)工作提供技術(shù)參考。

2? 資料與方法

2.1? 資料簡介

本文中所用的岸線、近海水深地形數(shù)據(jù)為浙江近海調(diào)查測量數(shù)據(jù)，外海水深地形資料來自于美國國家海洋大氣局（National Oceanic and Atmospheric Administration）公布的ETOPO2全球地形數(shù)據(jù)集，分辨率為;承災(zāi)體信息來自于浙江測繪調(diào)查數(shù)據(jù);潮位資料來自于坎門海洋站逐時觀測數(shù)據(jù);臺風(fēng)相關(guān)資料來自于CMA熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集。

2.2? 技術(shù)方法

（1）判定重點防御縣

選取坎門站作為玉環(huán)市的代表性潮位站，圍繞風(fēng)暴潮的自然屬性和成災(zāi)屬性來建立重點防御縣評價體系。自然屬性主要為風(fēng)暴潮強度，以風(fēng)暴增水作為評價指標(biāo)，按照增水量值的大小來進行等級劃分。成災(zāi)屬性方面，以風(fēng)暴潮超警戒情況作為評價指標(biāo)，按照最高超警戒值的大小進行等級劃分。用危險性等級指數(shù)評估潮位站危險性。

收集代表站20年以上的臺風(fēng)風(fēng)暴潮資料，計算其年均危險性指數(shù)，若年均危險性指數(shù)大于7（含7），則將玉環(huán)市判定為風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御縣，若小于7則判定為一般防御縣。

（2）劃定重點防御區(qū)

選擇影響玉環(huán)市的最不利臺風(fēng)路徑，分別計算了不同等級臺風(fēng)情景下風(fēng)暴潮漫堤淹沒情形，并得出不同情景代表站坎門站的高潮位。對坎門站逐年最高潮位序列進行重現(xiàn)期分析，得出不同重現(xiàn)期高潮位值。選擇當(dāng)?shù)卦O(shè)計堤防標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的多年一遇的潮位值，查找高潮位相近的臺風(fēng)淹沒情景，開展現(xiàn)場調(diào)研、測量，修正其淹沒范圍，結(jié)合核電、危險化學(xué)品企業(yè)、電力設(shè)施、人口密集區(qū)、臨海工業(yè)園區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等七類海洋災(zāi)害重點承災(zāi)體的分布情況，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）為單位，劃定玉環(huán)市風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)。

3? 劃定過程

3.1? 確定重點防御縣

風(fēng)暴潮危險性指數(shù)的計算公式為：

式中：Sg為風(fēng)暴增水指數(shù);Hg為風(fēng)暴潮超警戒指數(shù)。風(fēng)暴增水和超警戒高潮位均是引發(fā)風(fēng)暴潮災(zāi)害的重要因素，其中超警戒高潮位和風(fēng)暴潮災(zāi)害的相關(guān)性略高，因此兩者的權(quán)重系數(shù)分別取0.4和0.6。

玉環(huán)市選取坎門站作為代表站，收集了1985—2014年這30年共36場坎門站增水超過50cm的臺風(fēng)過程（見表3、表4），根據(jù)公式（2）、（3）計算，坎門站風(fēng)暴增水指數(shù)Sg值為275，風(fēng)暴潮超警戒指數(shù)Hg值為250，代入公式（1）（4）計算得出坎門站風(fēng)暴潮年均危險性指數(shù)為8.7，因此將玉環(huán)市判定為風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)。

3.2? 劃定重點防御區(qū)

（1）臺風(fēng)風(fēng)暴潮淹沒計算

計算臺風(fēng)風(fēng)暴潮采用丹麥水力學(xué)研究所的無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格平面二維模型MIKE21軟件FM模塊。采用三角形網(wǎng)格和四邊形網(wǎng)格的耦合計算模型，其中堤壩及道路采用四邊形網(wǎng)格，其他區(qū)域采用三角形網(wǎng)格，外海邊界囊括臺風(fēng)48小時警戒線，涵蓋渤海、黃海、東海、日本海、朝鮮海峽、臺灣海峽、長江口、杭州灣及錢塘江，并對浙江沿海、樂清灣、玉環(huán)附近海域局部加密網(wǎng)格，最小分辨率為50m。

選擇能夠引起最不利增水的0608號臺風(fēng)作為設(shè)計臺風(fēng)，將最大風(fēng)暴增水疊加到天文高潮時，選取代表站（坎門驗潮站）6—10月份19年的大潮平均高潮位290cm作為天文潮控制條件，計算了915hPa、925hPa、935hPa、945hPa、955hPa及965hPa六種不同等級臺風(fēng)情景下風(fēng)暴潮漫堤淹沒情形，并得出不同情景代表站坎門站的高潮位（見表5）。

（2）臺風(fēng)強度選擇

對坎門站1985—2014年這30年逐年最高潮位序列進行第Ⅰ型極值分布方法計算（見圖1），得出坎門站不同重現(xiàn)期高潮位值（見表6）。

綜合玉環(huán)市海防情況，玉環(huán)市海塘共計44條，其中一線海塘29條，二線海塘15條，多為土石混合堤，一線、二線海堤的設(shè)計堤防標(biāo)準(zhǔn)除玉環(huán)電廠圍堤200年一遇外，其余均為10～50年一遇。其中50年一遇防護標(biāo)準(zhǔn)的海堤有12條，20年一遇的有12條，10年一遇的有18條。所以選擇50年一遇高潮位可以反映出當(dāng)前玉環(huán)市防護情況下風(fēng)暴潮破壞情況，通過對比表5中六種不同等級臺風(fēng)強度下坎門站最高潮位值，945 hPa臺風(fēng)強度下，坎門站高潮位530cm與50年一遇高潮位值533cm最為接近，所以選擇945 hPa臺風(fēng)淹沒情形作為劃定重點防御區(qū)的依據(jù)。

（3）淹沒深度選擇

根據(jù)Jonkman建立的人口傷亡率與淹沒水深之間的脆弱性曲線分析（見圖2），當(dāng)淹沒深度小于0.5m時，開始出現(xiàn)人員傷亡情況。根據(jù)我國防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)工作堅持以人為本、民生優(yōu)先的根本宗旨和 “不死人、少傷人、少損失”的最高目標(biāo)，選擇淹沒深度達到0.5m以上的區(qū)域作為劃定風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)的依據(jù)。

綜上，選擇945hPa對應(yīng)的臺風(fēng)風(fēng)暴潮淹沒范圍和0.5m及以上淹沒深度作為劃定玉環(huán)市風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)的依據(jù)。

（4）劃定過程

選擇玉環(huán)市945hPa對應(yīng)的臺風(fēng)風(fēng)暴潮淹沒范圍，并篩選淹沒深度大于0.5 m（含）的區(qū)域，將區(qū)域內(nèi)面積較大的水系和山體剔除。采取市、鎮(zhèn)級相關(guān)管理部門座談，當(dāng)?shù)鼐用裾{(diào)研和現(xiàn)場測量等方式，依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)修正風(fēng)暴潮災(zāi)害危險區(qū)的邊界線：①危險區(qū)向陸地一側(cè)的邊界線盡可能沿高速公路、城市道路、堤壩、岸線、山體、等高線和行政邊界劃定，避免割裂居民區(qū)、建筑、廠區(qū)和農(nóng)田等承災(zāi)體;②根據(jù)相關(guān)管理部門的建議，增加易受災(zāi)的重要區(qū)域和減少非易受災(zāi)的區(qū)域;③根據(jù)歷史上淹沒發(fā)生情況和高程變化情況，對危險區(qū)范圍進行修正。

根據(jù)歷史災(zāi)情顯示，核電、危險化學(xué)品企業(yè)、電力設(shè)施、人口密集區(qū)、臨海工業(yè)園區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等七類承災(zāi)體，由于其人類活動頻繁、經(jīng)濟體量大，一旦發(fā)生嚴(yán)重的風(fēng)暴潮災(zāi)害，將造成重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。所以，劃定重點防御區(qū)需在危險區(qū)的基礎(chǔ)上，考慮這七大類海洋災(zāi)害重點承災(zāi)體。統(tǒng)計各鄉(xiāng)鎮(zhèn)危險區(qū)內(nèi)包含七大類海洋災(zāi)害重點承災(zāi)體的情況，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）為單元，將危險區(qū)含有重點承災(zāi)體的鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃定為風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)。

（5）劃定結(jié)果

根據(jù)上述過程，劃定后玉環(huán)市風(fēng)暴潮災(zāi)害危險區(qū)總面積為111.4km2，占玉環(huán)市行政區(qū)劃總面積的24.6%，共涵蓋10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道），分別為蘆蒲鎮(zhèn)、清港鎮(zhèn)、沙門鎮(zhèn)、玉城街道、坎門街道、海山鄉(xiāng)、干江鎮(zhèn)、大麥嶼街道、楚門鎮(zhèn)和龍溪鎮(zhèn)。其中，清港鎮(zhèn)的危險區(qū)面積最大，面積為27.7km2，楚門鎮(zhèn)的危險區(qū)面積最小，面積為0.7km2。

危險區(qū)內(nèi)的承災(zāi)體包括變電所1個、人口集聚區(qū)37個、醫(yī)院5所、學(xué)校8所、電力設(shè)施3個和化工企業(yè)6個。

經(jīng)過統(tǒng)計，玉環(huán)市風(fēng)暴潮災(zāi)害危險區(qū)中2個鎮(zhèn)（楚門鎮(zhèn)、龍溪鎮(zhèn)）不包含七大類重要承災(zāi)體。因此將蘆蒲鎮(zhèn)、清港鎮(zhèn)、沙門鎮(zhèn)、玉城街道、坎門街道、海山鄉(xiāng)、干江鎮(zhèn)、大麥嶼街道這8個鎮(zhèn)（街道）劃定為玉環(huán)市風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)。

4? 結(jié)論

本文圍繞風(fēng)暴潮的自然屬性和成災(zāi)屬性來建立重點防御縣評價體系，并且根據(jù)風(fēng)暴潮模式計算漫堤淹沒情形，結(jié)合當(dāng)?shù)氐谭浪胶推叽箢惡Ｑ鬄?zāi)害重點承災(zāi)體分布，歸納總結(jié)一套劃定重點防御區(qū)的技術(shù)方法。并以玉環(huán)市為試點，判定其為重點防御縣，并將蘆蒲鎮(zhèn)、清港鎮(zhèn)、沙門鎮(zhèn)、玉城街道、坎門街道、海山鄉(xiāng)、干江鎮(zhèn)、大麥嶼街道這8個鎮(zhèn)（街道）劃定為玉環(huán)市風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)。劃定結(jié)果與實地調(diào)研結(jié)果和當(dāng)?shù)毓芾聿块T的防御重點區(qū)域相符合。該技術(shù)方法可為浙江省其他縣（市、區(qū)）劃定風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)提供參考。

風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)的劃定研究可提高沿海地區(qū)海洋災(zāi)害風(fēng)險管理水平，該成果如何應(yīng)用也是風(fēng)暴潮防災(zāi)減災(zāi)工作中應(yīng)該考慮的問題，本文從浙江省減災(zāi)工作實情出發(fā)，提出以下建議。

（1）制訂風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)管理辦法。管理辦法應(yīng)當(dāng)明確指導(dǎo)思想、基本原則、組織機構(gòu)及職責(zé)，并著重在重點防御區(qū)選劃、重點防御區(qū)應(yīng)用、重點防御區(qū)建設(shè)等方面考慮，對銜接涉海規(guī)劃、重大工程的風(fēng)險評估、海洋預(yù)警預(yù)報、風(fēng)險隱患排查、宣傳教育、制定應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急演練、應(yīng)急救援等方面做出要求及建議，全面提升風(fēng)暴潮災(zāi)害綜合防范能力。

（2）設(shè)立重點防御區(qū)標(biāo)識牌。應(yīng)在風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)內(nèi)重要地標(biāo)、人口密集區(qū)、重大工程處選擇合適區(qū)域設(shè)立重點防御區(qū)標(biāo)識牌。標(biāo)識牌應(yīng)注明該區(qū)域內(nèi)重點防御區(qū)范圍、管理負(fù)責(zé)人員名單、聯(lián)系方式、附近海洋災(zāi)害避災(zāi)點的位置信息等。

（3）建立重點防御區(qū)管理隊伍。建立鄉(xiāng)鎮(zhèn)級重點防御區(qū)管理隊伍，主要職責(zé)為負(fù)責(zé)風(fēng)暴潮災(zāi)害重點防御區(qū)管理辦法的執(zhí)行以及災(zāi)情報送等工作。鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府、各個村委（社區(qū)）、重大工程企業(yè)都要指派至少1名相關(guān)負(fù)責(zé)人作為聯(lián)系人，由縣級政府部門統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，做好風(fēng)暴潮災(zāi)害防御知識宣傳、防災(zāi)避險資料發(fā)放、預(yù)警信息傳遞、應(yīng)急聯(lián)絡(luò)、災(zāi)情收集和報告等工作。

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