溫嶺市臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃研究

王勤，車助鎂，郭敬，李婷

(浙江省海洋監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心 杭州 310007)

溫嶺市臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃研究

王勤，車助鎂，郭敬，李婷

(浙江省海洋監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心 杭州 310007)

文章選取對(duì)溫嶺市最不利的臺(tái)風(fēng)路徑，采用SWAN和MIKE21模型計(jì)算臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮淹沒(méi)深度，對(duì)淹沒(méi)深度進(jìn)行分類并劃分危險(xiǎn)性等級(jí)；根據(jù)溫嶺市土地利用類型進(jìn)行脆弱性等級(jí)劃分；建立臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮和承災(zāi)體致災(zāi)因子指標(biāo)體系，得出風(fēng)險(xiǎn)水平等級(jí)區(qū)劃。結(jié)果表明，溫嶺市臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)最大的區(qū)域在東部產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)、松門鎮(zhèn)沿海、樂(lè)清灣溫嶠鎮(zhèn)西南角和塢根鎮(zhèn)西北角，其次在隘頑灣頂部分區(qū)域，再次在濱海鎮(zhèn)和松門鎮(zhèn)部分區(qū)域，其他地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。

風(fēng)暴潮；海洋災(zāi)害；防災(zāi)減災(zāi)；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

1 引言

溫嶺市是浙江省臺(tái)州市代管的縣級(jí)市，地處浙江省東南沿海和長(zhǎng)三角地區(qū)南翼，三面臨海，東瀕東海、南連玉環(huán)市、西鄰樂(lè)清市和樂(lè)清灣、北接臺(tái)州市區(qū)。在全球氣候變化和海平面上升的背景下，臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害呈現(xiàn)出發(fā)生次數(shù)增加、強(qiáng)度加大和影響范圍擴(kuò)大的特點(diǎn)，對(duì)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展、海洋生態(tài)環(huán)境和沿海人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。溫嶺市經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密集，受海洋災(zāi)害影響尤其巨大；開(kāi)展溫嶺市臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃，對(duì)于防范和降低區(qū)域內(nèi)海洋災(zāi)害損失、保障海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及保護(hù)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全十分必要，同時(shí)還具有重要的示范和推廣意義。

災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)遭受不同強(qiáng)度災(zāi)害的可能性及其可能造成的后果進(jìn)行的定量分析和評(píng)估[1]?；糁螄?guó)等[2]基于災(zāi)害分析原理，結(jié)合不同致災(zāi)因子和致災(zāi)指標(biāo)序列構(gòu)建技術(shù)，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)年代逐日氣象資料和農(nóng)業(yè)產(chǎn)量以及災(zāi)情資料的相關(guān)分析研究，初步建立主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)量化標(biāo)準(zhǔn)體系。丁燕等[3]基于統(tǒng)計(jì)方法建立臺(tái)風(fēng)災(zāi)害模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，包括致災(zāi)因子的時(shí)間、空間和強(qiáng)度以及孕災(zāi)環(huán)境的穩(wěn)定性和承災(zāi)體的易損性等方面。郁珍艷等[4]研究浙江省臨海市臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃，結(jié)果表明臨海市臺(tái)風(fēng)災(zāi)害危險(xiǎn)性最大的區(qū)域位于括蒼鎮(zhèn)和尤溪鎮(zhèn)部分地區(qū)以及涌泉鎮(zhèn)、紹家渡街道和東塍鎮(zhèn)部分地區(qū)，并編制臨海市臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖。

我國(guó)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作起步較晚，直至2008年針對(duì)河北省滄州市、唐山市和秦皇島市部分沿海區(qū)域的我國(guó)首份風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估圖才問(wèn)世。2013年浙江省正式啟動(dòng)對(duì)溫州市蒼南縣、平陽(yáng)縣和臺(tái)州市玉環(huán)縣等首批8個(gè)縣(市、區(qū))的風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作[5]。

目前我國(guó)對(duì)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃的研究較多，對(duì)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃的研究相對(duì)較少。本研究在收集和處理溫嶺市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、遙感、沿海防護(hù)工程和水文氣象等資料的基礎(chǔ)上，利用成熟的風(fēng)暴潮數(shù)值模擬技術(shù)，依據(jù)不同臺(tái)風(fēng)級(jí)別，選取可能造成巨大災(zāi)害的臺(tái)風(fēng)路徑，建立精細(xì)化的風(fēng)暴潮數(shù)值模型；同時(shí)結(jié)合遙感等數(shù)據(jù)處理和分析結(jié)果，借助GIS平臺(tái)進(jìn)行風(fēng)暴潮淹沒(méi)深度和承災(zāi)體脆弱性分析，對(duì)溫嶺市臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃進(jìn)行研究。

2 資料和方法

2.1 資料收集

收集的文字和數(shù)據(jù)資料以權(quán)威部門發(fā)布的信息為準(zhǔn)，盡可能全面和詳盡。主要獲取資料包括：①基礎(chǔ)地圖和專題地圖數(shù)據(jù)；②潮位站歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)；③沿岸堤防數(shù)據(jù)(堤線、堤頂寬度、堤頂高程、堤身斷面、護(hù)面結(jié)構(gòu)、消浪設(shè)施、岸灘防護(hù)和穿堤建筑物等)；④比例尺1∶1萬(wàn)或更高精度的沿海數(shù)字高程地形數(shù)據(jù)；⑤遙感資料；⑥水文和氣象資料；⑦風(fēng)暴潮災(zāi)害資料。其中，堤防狀況數(shù)據(jù)來(lái)源于浙江省水利廳和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，行政區(qū)劃數(shù)據(jù)來(lái)源于浙江省測(cè)繪與地理信息局，1∶1萬(wàn)電子地圖來(lái)源于浙江省測(cè)繪與地理信息局，時(shí)間均為2013年5月。

2.2 數(shù)值模型

風(fēng)暴潮計(jì)算模型采用丹麥水力學(xué)研究所設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的無(wú)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(jì)算模型，其中堤壩和道路采用四邊形網(wǎng)格，其他區(qū)域采用三角形網(wǎng)格，由480 418個(gè)單元和246 395個(gè)節(jié)點(diǎn)組成。坐標(biāo)投影統(tǒng)一采用北京54坐標(biāo)6度帶(中央經(jīng)線123°)。對(duì)于流場(chǎng)的計(jì)算，岸邊界采用可滑不可入條件。外海邊界取靜壓水位疊加天文潮位，該潮位由全球潮波模型TPXO.6推算求得。

臺(tái)風(fēng)浪計(jì)算模型采用SWAN第3代海浪模型，建立浙江省沿海臺(tái)風(fēng)浪傳播模型，分析計(jì)算不同強(qiáng)度臺(tái)風(fēng)引起的溫嶺市海域的波浪場(chǎng)。計(jì)算域采用矩形網(wǎng)格并用4層嵌套逐步加密，其中大范圍網(wǎng)格尺寸為8 000 m×8 000 m；第2層網(wǎng)格尺寸為2 000 m×2 000 m，覆蓋杭州灣以南的浙江省沿海；第3層網(wǎng)格尺寸為400 m×400 m，覆蓋健跳鎮(zhèn)至坎門鎮(zhèn)的臺(tái)州市外海；第4層網(wǎng)格尺寸為100 m×100 m，覆蓋臨海市至溫嶺市沿海。各層粗網(wǎng)格計(jì)算結(jié)果同時(shí)為下一層細(xì)網(wǎng)格計(jì)算提供邊界條件。

本研究所用風(fēng)暴潮模型和臺(tái)風(fēng)浪模型計(jì)算均采用Jelesnianski模型風(fēng)場(chǎng)和氣壓場(chǎng)。

2.3 致災(zāi)因子評(píng)估指標(biāo)體系

本研究根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)研究結(jié)果，將臺(tái)風(fēng)分為6檔強(qiáng)度等級(jí)(表1)，并選取最不利路徑(9711號(hào)臺(tái)風(fēng)，圖1)計(jì)算臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮淹沒(méi)深度。

表1 臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度等級(jí)

圖1 9711號(hào)臺(tái)風(fēng)路徑

針對(duì)6檔臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度等級(jí)，以選取的9711號(hào)臺(tái)風(fēng)實(shí)際路徑作為基準(zhǔn)位置，并分別以5 km為間隔向兩側(cè)平移，設(shè)計(jì)各種臺(tái)風(fēng)路徑，計(jì)算海平面條件下臺(tái)風(fēng)純?cè)鏊詫で笞畈焕?增水最大)的登陸位置。本研究選取代表站(石塘驗(yàn)潮站)6—10月19年的逐月高潮平均值210 cm作為天文潮控制條件，潰堤閾值越浪量取0.05 m3/(m·s)。針對(duì)不同區(qū)域的不利臺(tái)風(fēng)路徑分別計(jì)算溫嶺市沿海臺(tái)風(fēng)浪，計(jì)算時(shí)疊加風(fēng)暴潮位背景場(chǎng)。根據(jù)臺(tái)風(fēng)浪計(jì)算結(jié)果，選取受向岸浪作用的海堤進(jìn)行潰堤判斷，其他海堤按漫堤情形計(jì)算淹沒(méi)深度。潰堤計(jì)算時(shí)，將網(wǎng)格地形設(shè)為鎮(zhèn)壓層或堤內(nèi)地面高程，通過(guò)設(shè)定“門”在某時(shí)刻開(kāi)啟來(lái)模擬潰堤現(xiàn)象；漫堤計(jì)算時(shí)，將網(wǎng)格地形設(shè)為海堤堤頂高程，不考慮擋浪墻的防潮功能，即假設(shè)擋浪墻在風(fēng)暴潮來(lái)時(shí)已損毀，當(dāng)外海水位高于堤頂時(shí)自然漫溢。

通過(guò)計(jì)算，對(duì)淹沒(méi)深度進(jìn)行分類，并劃分危險(xiǎn)性等級(jí)(表2)。

表2 臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮危險(xiǎn)性分級(jí)

根據(jù)國(guó)家海洋局編制的《臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃技術(shù)導(dǎo)則(試行)》(2012)和浙江省海洋與漁業(yè)局編制的《浙江省臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》(2012)，本研究采用基于土地利用類型的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害脆弱性評(píng)估方法。該方法的基本思路為建立土地利用類型和脆弱性等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以土地利用類型為承災(zāi)體進(jìn)行災(zāi)害脆弱性評(píng)估。土地利用類型標(biāo)準(zhǔn)采用國(guó)標(biāo)《GB/T21010—2007土地利用現(xiàn)狀分類》；脆弱性等級(jí)分4級(jí)(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)，其中Ⅳ為最低等級(jí)、Ⅰ為最高等級(jí)，等級(jí)越低代表脆弱性越低、等級(jí)越高則脆弱性越高。由溫嶺市首次地理國(guó)情普查的地表覆蓋數(shù)據(jù)成果得到溫嶺市土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，結(jié)合溫嶺市實(shí)際土地利用情況，劃分土地利用脆弱性級(jí)別。

對(duì)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)水平進(jìn)行評(píng)估是風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃工作的基礎(chǔ)，風(fēng)險(xiǎn)水平是孕災(zāi)環(huán)境演化、致災(zāi)因子危險(xiǎn)性和承災(zāi)體脆弱性的綜合體現(xiàn)。溫嶺市臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型為：

R=H×V

式中：R代表風(fēng)險(xiǎn)(risk)；H代表危險(xiǎn)性(hazard)；V代表脆弱性(vulnerability)。其中，H依據(jù)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮危險(xiǎn)性模擬結(jié)果(淹沒(méi)深度)劃分，V由承災(zāi)體脆弱性決定，R等級(jí)的計(jì)算結(jié)果如表3所示。

依據(jù)浙江省《臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》和《溫嶺市臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃技術(shù)方案》，將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為Ⅰ(1≤R≤3)、Ⅱ(4≤R≤6)、Ⅲ(8≤R≤9)和Ⅳ(12≤R≤16)4個(gè)級(jí)別。

表3 臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

3 結(jié)果和分析

基于溫嶺市臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮危險(xiǎn)性區(qū)劃和土地利用脆弱性區(qū)劃，將二者做疊加計(jì)算，分別得到現(xiàn)狀915 hPa、925 hPa、935 hPa、945 hPa、955 hPa和965 hPa臺(tái)風(fēng)情景下溫嶺市風(fēng)暴潮風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)(表4)。

經(jīng)計(jì)算得到溫嶺市臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)最大的區(qū)域在東部產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)、松門鎮(zhèn)沿海、樂(lè)清灣溫嶠鎮(zhèn)西南角和塢根鎮(zhèn)西北角，其次在隘頑灣頂部分區(qū)域，再次在濱海鎮(zhèn)和松門鎮(zhèn)部分區(qū)域，其他地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。此外，隨著臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的減弱，Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積明顯縮小，而Ⅲ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在925 hPa臺(tái)風(fēng)情景下比915 hPa臺(tái)風(fēng)情景下還有所增加，主要是由于在915 hPa臺(tái)風(fēng)情景下的Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)有部分在925 hPa臺(tái)風(fēng)情景下轉(zhuǎn)為Ⅲ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；Ⅳ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)從915 hPa臺(tái)風(fēng)情景到935 hPa臺(tái)風(fēng)情景面積有所增加，其原因也是部分Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)化為Ⅳ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。從總體看，隨著臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的減弱，風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積是減小的。

表4 6檔強(qiáng)度臺(tái)風(fēng)情景下溫嶺市各區(qū)域風(fēng)暴潮風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

注：“-”表示無(wú)淹沒(méi)。

溫嶺市東部產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)以及樂(lè)清灣溫嶠鎮(zhèn)西南角和塢根鎮(zhèn)西北角風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高，是由于計(jì)算出的淹沒(méi)深度大于3 m的區(qū)域較多；而松門鎮(zhèn)沿海風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高，則與其土地利用類型對(duì)應(yīng)的脆弱性等級(jí)較高有關(guān)。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究通過(guò)建立臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮和承災(zāi)體致災(zāi)因子指標(biāo)體系，將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果從定量分析轉(zhuǎn)化為定性評(píng)價(jià)，并對(duì)臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)合理的等級(jí)劃分，得出溫嶺市臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)劃。區(qū)劃結(jié)果比較真實(shí)地揭示臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害在溫嶺市沿海地區(qū)的分布狀況，可滿足溫嶺市臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮防災(zāi)減災(zāi)的實(shí)際需要，也可為溫嶺市海洋經(jīng)濟(jì)建設(shè)布局以及海洋資源開(kāi)發(fā)、利用和規(guī)劃等提供依據(jù)，同時(shí)可結(jié)合溫嶺市避災(zāi)點(diǎn)的分布情況進(jìn)一步開(kāi)展臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害應(yīng)急疏散路徑規(guī)劃。

土地利用類型的改變和圍填海工程引起的海域面積改變均會(huì)影響災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，因此本研究結(jié)果僅適用于一段時(shí)間。但本研究的方法可行性和真實(shí)性均較高，可應(yīng)用于今后的工作。

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[2] 霍治國(guó),李世奎,王素艷，等.主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].自然資源學(xué)報(bào)，2003,18(6)：692-703.

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RiskAssessmentandRegionalizationofStormSurgeDisastersinWenling

WANG Qin，CHE Zhumei，GUO Jing，LI Ting

(Marine Monitoring and Forecasting Center of Zhejiang，Hangzhou 310007，China)

In this paper,9711 typhoon track was picked and SWAN and MIKE21 models were used to calculate typhoon wave and storm surge.The risk level was classified by the depth of flood.The vulnerability level was classified by the result of evaluation land use vulnerability.The level of risk was classified by the index system of typhoon storm surge and disaster bearing body.The storm surge risk level distribution map of Wenling was also drawn.The results showed that the largest risk areas in Wenling is in the eastern industrial gathering area,the coast of Songmenzhen,southwest of Wenqiaozhen and northwest of Wugenzhen along the Yueqing bay;then is the part of Aiwan bay;part of the Binhaizhen and Songmenzhen are the least risk areas.The other parts in Wenling are not in the risk.

Storm surge,Marine disaster,Disaster prevention and mitigation,Risk assessment,Risk zoning

P7

A

1005-9857(2017)10-0095-05

2017-03-20；

2017-09-24

浙江省海洋防災(zāi)減災(zāi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目“溫嶺市風(fēng)暴潮和海嘯災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃”.

王勤，工程師，碩士，研究方向?yàn)楹Ｑ蟓h(huán)境預(yù)報(bào)和海洋防災(zāi)減災(zāi)