氣候變化下雄安新區洪澇災害的風險評估及適應措施

盛廣耀　廖要明　扈海波

摘要洪澇災害是雄安新區規劃建設重點考慮的問題。特別是在氣候變化的趨勢下，未來雄安新區是否會發生歷史上曾多次出現的 嚴重洪澇，為社會各界所關注。本文通過整理地方歷史文獻中的洪澇災害記錄，建立雄安新區1949-2018年洪澇災害災情數據集， 分析了過去70年洪澇災害事件及其影響等級的時空變化特征。結合1960年以來的降水觀測數據，利用logit估計方法，分析了不同 時期各種影響因素對于洪澇災害發生及災害等級的邊際效應，評估了未來氣候變化的極端降水增量情景下，雄安新區內澇災害事件 及高等級洪澇發生的風險。研究發現：①雄安新區最近70年有39年發生過洪澇災害。但從時間變化特征看，自20世紀80年代以后 洪澇災害的發生頻率和災情等級顯著降低。從空間分布特征看，發生頻次最高的安新縣平均2年發生1次，最低的容城縣平均10年 發生1次。②日最大降水量（或連續最大降水量）、主汛期降水量是影響洪澇災害發生的最重要降水指標。水利設施對控制洪澇災害 發生的效果顯著，地形因素的影響也十分明顯。而因洪致災是導致高等級洪澇災害事件發生的決定性因素。③在現有水利設施條件 下，安新縣遭受現50年一遇（177 mm）、雄縣遭受100年一遇（208 mm）日最大降水時就可能發生內澇災害，起步區所在的容城縣即使 現日降水極值再增加30%，也不大可能發生。④本地極端強降水不足以導致高等級洪澇災害的發生。只有在發生洪水致災的同時， 當日極端降水強度增加15% （300 mm）以上時，有縣域會發生2級及以上洪澇災害;當主汛期降水量達到355 mm以上時，則可能有縣 域會發生3級及以上洪澇災害。本文最后討論了雄安新區應對洪澇災害的建設適應措施。

關鍵詞 雄安新區;洪澇災害;風險評估;歷史文獻

中圖分類號 F062 文獻標識碼 A 文章編號 1002 -2104（2020）06 -0040 -13 DOI ： 10.12062/cpre. 20200406

雄安新區建設是我國的“千年大計、國家大事”，對于 雄安新區可能存在嚴重洪澇災害的風險一直為社會所關 注。雄安新區位于河北省保定市境內，完整包含雄縣、安 新、容城三縣。從歷史上看，洪澇是雄安地區發生頻率最 高、社會經濟損失最重的自然災害。氣候上，雄安新區屬 暖溫帶季風型大陸性氣候，降水集中于夏秋兩季。地形 上，雄安新區地處“九河下梢”，屬太行山麓平原向沖積平 原的過渡帶，地勢相對低洼，易發生洪澇災害。有歷史記 載以來，雄安三縣洪澇災害頻發。安新縣有“十年九澇” 之說，“自東漢以來，見于文字記載的水災多達300余 次”[1〕;“明朝至民國期間（公元1368-1949年）洪瀝災 173次”⑵;雄縣“元世祖至元六年（1269年）至民國37年 （1948年），境內共發生特大澇災56次，平均12年一 遇”[3「'自明朝成化六年（公元1325年）至中華人民共和 國成立前的634年中，經《海河流域歷代災害史料》記載的 較大的水災共115次，平均每百年18.4次”[4;容城縣“據

歷史資料記載，1883—1982年的百年間，大澇18次，平均 五六年一遇”[5。歷史上洪澇災害對雄安三縣的破壞性 大，曾多次造成嚴重的經濟損失，危害民眾生計和人民生 活。例如，明嘉靖三十二年（1553年），安新縣“大雨壞民 田廬，人畜死者無算，大水穿新安北城流入十字街。翌年 春大饑，人相食;夏秋大水”[1;雄縣“夏霖雨四十余日，官 舍民房損大半，市可行船”，次年“大饑，莩者載道，人 相食”[4。洪澇災害的影響是雄安新區建設過程中必須重 點考慮和深入研究的問題，尤其是在氣候變化趨勢下的這 一問題。郝志新等⑹利用歷史文獻重建了過去300年雄 安新區洪澇年表及其時空分布特征。吳婕等[7]使用 RegCM4區域模式對21世紀中期雄安及其周邊區域的氣 候變化情況進行了預估。現有文獻定量評估氣候變化下 洪澇災害風險及其影響程度的研究不多。溫泉沛等曰采 用灰色關聯法、正態信息擴散法，分別構建了基于受災面 積比重和成災面積比重的暴雨洪澇災害相對災情指數及 其風險估算模型，分析了東南地區氣候變暖前后暴雨洪澇 災害的風險變化。吳紹洪等⑵提出包括自然災害的破壞 力（或承險體損毀標準）、承險體的暴露度、災害發生可能 性或孕災環境三個成分的自然災害風險定量評估模型。 胡恒智等[10]介紹了國際上應用于洪澇風險領域的魯棒決 策、信息差距及適應對策路徑3種穩健決策方法。Dottrni 等[11]使用一個多模型框架，在假設目前的脆弱程度和未 來適應措施不存在的情況下，分別估計了不同升溫 （1.5 T、2.0T、3.0T）情景下洪水災害帶來的人員傷亡 損失、直接經濟損失和隨后的間接影響（福利損失）。張 君枝等[12]利用第五次耦合模式比較計劃（CMIP5 ）提供的 氣候模式模擬結果，結合FloodArea洪水淹沒模型，對全球 升溫1.5 T和2 . 0 T情景下北京市極端降水和淹沒風險進 行了分析。

本文擬通過雄安三縣地方史料對1949—2018年洪澇 災害記載的整理，統計分析最近70年洪澇災害事件及其 影響等級在時間和空間上的變化特征;結合1960年以來 雄安三縣的降水資料，采用離散選擇模型，估計洪澇災害 發生及其等級與各種影響因素之間的關系，評估氣候變化 的降水情景下洪澇災害，特別是高等級洪澇災害發生的風 險;并簡要探討雄安新區的建設適應措施，以期為雄安新 區的規劃建設以及制定防洪減災措施提供參考。

1資料來源與分析方法

1. 1資料來源

本文主要使用文獻資料整理的洪澇災情數據和氣象 站點觀測的降水量數據。文獻資料包括雄安三縣地方史 料和調研收集的近年災情資料，其中地方史料包括1949 年后的兩輪地方志，包括《安新縣志滬1《安新縣志： 1978—2008》心《雄縣志》⑶《雄縣志：1990—2012》'蚓《容 城縣志》6《容城縣志：1990—2010》'15〕以及《安新縣水利 志》'2《雄縣水利志》'4和《中國氣象災害大典·河北 卷滬16等。根據這些文獻資料對洪澇災害的災情記錄，建 立雄安地區1949—2018年洪澇災害發生事件及其影響程 度的年表數據集。降水量數據來自于國家氣候中心的中 國地面氣候資料日值數據集。通過降水量日值數據分別 得到洪澇災害發生期間各降水量指標數據，如日最大降水 量、連續最大降水量、月最大降水量、主汛期（7月10日一 8月10日）降水量、七八月降水量和年降水量。

1.2分析方法

1.2.1洪澇災害影響等級的確定方法

利用地方歷史文獻資料建立雄安地區洪澇災害發生 時間、類型及其影響程度的災情數據集。首先，通過對文 獻資料的整理，按年代順序梳理歷次洪澇災害發生事件及 災情記錄，形成1949—2018年雄安三縣洪澇災害年表。 然后，依據各次洪澇災害災情記錄的描述，區分洪澇災害 類型，提取受災面積、成災面積、倒塌房屋、死傷人口、受災 人口、經濟損失等災情數據，確定洪澇災害的受災情況，評 估雄縣、安新、容城三縣歷次洪澇災害的影響程度，并以此 劃分等級。最后，確定雄安地區總體的洪澇災害發生及其 等級情況。在分析雄安地區發生情況時，只要其中一縣某 年發生洪澇災害，則認為雄安地區當年發生了洪澇;在確 定洪澇災害影響等級時，如三縣認定的某年洪澇災害等級 不一致，以三縣中認定的最高等級為雄安地區該年的洪澇 災害等級。

洪澇災害等級序列的確定，參考《洪澇災情評估標 準》（SL579 -2012）劃分為四個等級：特別重大洪澇災害 （4級）、重大洪澇災害（3級）、較大洪澇災害（2級）和一 般洪澇災害（1級）。由于歷史文獻只零星有倒塌房屋、死 傷人口、受災人口、經濟損失等災情數據，而農作物受災面 積或成災面積則較為齊全，可以計算農作物受災面積占當 年耕地總面積比例。因此，本文主要以農作物受災面積占 當年耕地總面積比例為主要指標，輔之以其他洪澇災害損 失數據及具體描述，確定雄安三縣歷史年份洪澇災害的災 情等級。農作物受災面積占各縣耕地面積比例的具體閾 值區間為：>60%為4級特別重大、30% -60%為3級重 大、15% -30%為2級較大、<15%為1級一般洪澇災害 （本研究忽略受災面積很小的輕微災害）。其中，如有成 災面積而無受災面積的，按受災面積大于等于成災面積估 算。此外，容城縣1954、1955、1956年災情缺少受災面積 和成災面積，則根據洪澇災害的具體描述予以估計。

1.2.2洪澇災害的風險評估方法

本文重點關注的是氣候變化下不同降水量指標對雄 安新區洪澇發生及其等級的影響。研究中的被解釋變量 分別為洪澇災害是否發生和洪澇災害等級，均為分類數 據，故本文采用離散選擇模型（或稱定性反應模型）。首 先，分別將不同降水量指標納入模型進行單因素logit回 歸，通過計算洪澇災害事件發生的預測準確度，找出導致 洪澇發生最直接的降水量指標;其次，將表征水利設施和 地形特征的變量納入模型，對比分析各變量對洪澇災害發 生及其等級的影響差異和邊際效應;最后，據此利用logit 模型的后估計方法，評估氣候變化降水增量情景下洪澇災 害尤其是高等級洪澇災害的發生風險。

2洪澇災害等級的時空特征及影響因素

2.1洪澇災害等級的時間變化特征

按照洪澇災害等級序列劃分標準，將雄安三縣 1949—2018年發生的洪澇災害逐年進行等級劃分，然后確定雄安新區總體的洪澇災害等級（見圖1）。

從總體發生特征來看，雄安地區70 a中有39 a發生 過洪澇災害，平均每1.8 a發生1次。從洪澇災害影響程 度看，當年至少一縣發生4級特大洪澇災害10次，平均每 7 a發生1次，占年次數的25.6% ;3級重大洪澇災害發生 7次，占年次數的18% ;2級較大洪澇災害和1級一般洪澇 災害各發生11次，各占28.2% o

從時間變化特征來看，雄安新區洪澇災害發生頻次和 影響等級呈不斷降低的趨勢。按洪澇災害發生頻次分析， 可以劃分為1949—1981年和1982—2018年兩個時段。

（1）1949-1981年，洪澇災害的發生頻率高、影響等 級大。這一時段雄安地區幾乎年年有洪澇發生，33 a中有 30 a發生洪澇災害，僅1965.1971和1972年未發生洪澇災 害，平均每1.1a一遇。其中，4級特大洪澇災害均發生在 這一時期，平均每3.3 a一遇。

（2）1982—2018年，洪澇災害的發生頻率和影響等級 明顯降低。這一時段37a中有9 a發生過洪澇災害，每4.1a一遇。其中，以1級一般災害居多，占年洪澇災害的 44%;未發生4級特大洪澇。近20 a來，雄安新區洪澇災 害的頻率和等級則更低，1997—2010年連續14 a未曾有 一縣發生等級洪澇災害。

2.2洪澇災害等級的空間分布特征

從空間差異特征來看，在雄安新區三縣中安新、雄縣 洪澇災害發生頻次高，容城洪澇災害發生頻次低。1949— 2018年70a中，安新、雄縣各發生洪澇災害35次、29次; 安新發生頻次高，平均每2a 一遇;容城洪澇災害明顯較 少，有記載的僅有7次，每10 a 一遇。同樣分為1949— 1981年和1982—2018年兩個時段分析。

（1）1949—1981年洪澇災害發生頻率高、災情重。33 年中安新、雄縣分別發生洪澇災害28次、24次，平均每 1.18 a、1.38a 一遇，且4級特大洪澇災害占比高，分別發 生了 6次、9次;容城發生洪澇災害5次，均為3級和4級 洪澇災害。

（2）1982—2018年洪澇災害發生頻率低、災情普遍較 輕。37 a中安新、雄縣分別發生洪澇災害7次、5次，無4 級特大洪澇災害;容城僅發生洪澇災害2次，且無3級和4 級洪澇災害。

2.3洪澇災害等級的類型特征

從洪澇災害的類型看，雄安三縣洪災發生頻次低于澇 災，但災情等級高;洪災、澇災的發生有明顯的時間差異。 1949—2018年，雄縣、安新、容城三縣共發生71次縣域洪 澇災害，其中洪災29次、澇災42次。洪災發生所造成大 的災情等級普遍較高，3級、4級特大洪災分別發生8次、 16次。從空間分布特征看，安新、雄縣發生洪災次數多但 少于本縣澇災，容城洪災次數少但多于本縣澇災。

從時間分布特征看，洪災主要發生1965年以前。

（1） 1949—1964年三縣共發生洪災22次、澇災12次， 這一時間段洪災占全部洪災的76%，占此期間洪澇總數 的64.7% o這一時期，由于水利設施脆弱，大清河水系諸 河流遇上游洪水，河道乃至白洋淀水位猛漲，多導致堤防決口，呈現“遇洪必重”的災情特點。其中，1949、1954、 1955，1956和1963年三縣同時發生堤防決口而造成特大 洪澇災害。1963年特大洪水后，在毛澤東同志“一定要根 治海河”的號召下，大清河水系進行了全面治理，此后雄安 三縣的洪水危害大為減輕。

（2）1965-2018年洪澇災害以澇災為主，三縣發生澇 災30次、洪災僅7次。安新縣1968、1988、1996和2012年 因上游河流洪水人淀，導致淀區內農作物和水產養殖不同 程度受災。這一時期，即使遇大的洪水也很少發生堤防決 口情況，僅有2次決口或溢洪、1次分洪的災情記錄。雄 縣1977年分洪道溢洪導致“44萬畝積水，沖毀橋涵閘壩 百余座，損壞機井505眼，倒塌房屋6 416間”'4〕;容城縣 1995年8月“萍河水位上漲，河道堵塞，堤防決口，'15〕; 1996年雄縣分洪道分洪“致使分洪道內8萬畝大秋作物 絕收”'蚓。

2.4影響洪澇災害發生及程度的因素

雄安地區所屬的氣候類型和所處的地理環境決定了 雄安三縣是歷史上洪澇災害的多發區，而水利建設狀況直 接影響到災害發生及其災情的嚴重程度。

氣象因素。雄安地區屬暖溫帶季風型大陸性氣候。 自設立氣象觀測站點以來，三縣混合平均年降水量僅為 498. 7 mm，但降水變率大，年極端最大降水量為941.7 mm （1988年安新），極端最小降水量為193.3 mm（1968年安 新）;而且降水主要集中于夏秋兩季，6—9月降水量約占 全年的80%，特別是七月下旬到八月上旬，易產生引發洪 澇災害的氣象條件。

地形因素。雄安新區處在大清河水系沖積扇上，屬太 行山麓平原向沖積平原的過渡帶，總地勢自西北向東南略 有傾斜，西北較高，東南略低，地勢平緩，多低洼地，易發生 洪瀝水患。其中，安新縣地面自然坡度為1：2 000，西半部 最高海拔10 m，東半部最低海拔5. 5 m;雄縣地勢坡度比 一般為1 ：5 000，海拔高度7 ～ 14 m;容城縣自然縱坡千分 之一左右，海拔標高7～19m。三縣平均海拔以容城最高， 雄縣次之，安新最低。以地形條件來看，洪澇災害發生的 風險安新最高、雄縣次之、容城最低。

水利因素。雄安新區屬海河流域，境內白洋淀為大清 河水系中游緩洪、滯瀝的大型平原洼淀，承接大清河系南 支潴龍河、唐河、府河、漕河、瀑河、萍河、孝義河及大清河 北支白溝引河等八條河流的洪瀝水，河道和淀周堤防的防 洪能力對洪澇災害的發生有很大的影響。歷史上特大洪 澇災情均是由洪水使河道或淀周堤防決口所導致。自20 世紀60年代中期大力開展水利工程建設以后，雄安三縣 再未發生特大洪澇災害。可見防洪排澇設施的建設狀況， 在很大程度上決定了雄安新區洪澇災害的發生及其災情 等級。

流域因素。雄安新區洪澇災害除受本地氣象、地形和 水利等因素影響外，還受到流域性上述諸因素的影響，特 別是受到白洋淀上游諸條河流夏季洪水的威脅。除本地 極端降水外，白洋淀上游地區的強降水經常導致雄安地區 境內河流水位猛漲，從而大大增加雄安地區發生洪澇災害 的風險。其中1956，1963和1996年最為典型。“1956、 1963年境內降雨量僅600 mm左右，大清河仍出現洪水猛 漲，堤防潰決，造成大面積澇災”日。其主要致災因素在于 白洋淀上游地區極端降水情況的發生。隨著水利工程的 大規模建設，白洋淀上游九河上興修了大大小小一百多座 水庫，總庫容約36億m3。雄安地區洪澇災害自20世紀七 八十年代后大為減輕一個重要原因，是上游水庫在汛期起 到了調蓄洪水的作用。

3氣候變化下雄安新區洪澇災害風險評估

3.1數據和描述性統計

本研究有兩個被解釋變量：洪澇災害發生與否 （disaster）和洪澇災害影響等級（grade）。是否發生洪澇災 害變量（disaster）為二分類數據，某年某縣發生了洪澇災 害為1，未發生為0。洪澇災害等級變量（grade）為有序多 分類數據，表示洪澇災害的影響程度，某年某縣未發生洪 澇災害為0，發生1級一般洪澇災害（受災面積比例< 15%）為1，發生2級較大洪澇災害（受災面積15% ～ 30%）為2，發生3級重大洪澇災害（受災面積30% ～ 60%）為3，發生4級特大洪澇災害（受災面積> 60%）為

4。數據來自本研究所整理的雄安三縣1949—2018年洪澇 災害災情數據集。

本研究的核心解釋變量為降水量。洪澇災害的發生根 本上是由降水所導致，只有當流域或者區域面雨量達到某 一臨界條件時才會出現[17]o這其中既可能由短時間的強 降水（如某日或某連續降水）所造成，本文選擇年內日最 大降水量（ma"day）、連續最大降水量（maxcont）指標;也 可能由一段時間內降水過多所造成，選擇主汛期（7月 10—8月10日）降水量（period）、月最大降水量 （maxmonth）、7—8月 降水量（jid-a"g）和年降水量 （annual）指標。由于雄安三縣建立地面氣象站時間不同， 因此所獲得的降水量數據起始年份并不一致。安新縣降水 量數據自1960年起，容城縣自1968年起，雄縣自1974年起。

洪澇災害的發生及其等級與水利設施的建設狀況有 很大關系。1963年海河流域特大水災發生后，河北省制定 了治理海河的“兩個十年”規劃。第一個十年，即從1964年 到1973年，工程重點放在中下游防洪河道和排瀝骨干河 道治理方面;第二個十年，即1974年到1983年，續建、新 建、擴建、加固大中型水庫，提高防洪安全標準;擴建排渠， 提高除澇標準[18]o雄安三縣的地方志也記載了具體的水 利建設過程和標準。據此，本文以水利設施建設階段的劃 分，設定表征水利設施狀況變化的虛擬變量“水利設施水 平”（facilities），即 1964 年以前為 1，1964—1973 年為 2， 1974—1983年為3，1984年以后為4。現階段的水利設施水 平為河道防洪標準10 ～ 20 a 一遇、除澇標準5 ～10a 一遇。

此外，還有表征境內河流汛期洪水和三縣地形特征的 控制變量。從歷史情況看，雄安新區洪澇災害的發生及其 等級不僅與本地降水情況有關，而且還與大清河水系上游 地區降水所引起過境洪水有關，故選取虛擬變量“是否因 洪致災” （flood）。如果某次洪澇災害主要由河流洪水泛濫 所造成，則“是否因洪致災”（flood）變量取值為1，否則為 0。此變量用于考察洪水對洪澇災害等級的影響。同時，洪 澇災害的發生與當地的地形地貌狀況也有很大關系，故選 擇三縣平均海拔高度（altitude）和地形坡度比（slope）表示 區域的個體特征。表1報告了樣本變量描述性統計特征。

3.2模型設定與估計方法

采用概率估計和回歸模型，利用歷史洪澇災情資料和 相關氣象數據評估研究區域的風險，是暴雨洪澇災害風險 分析的基本方法之一頃。洪澇災害發生與否是一個二值 反應變量，故采用二分類logit模型進行分析。模型設定 如下：

， P

log 1 p = a0 + /31 ram + 02 facilities + 03 Xi （ 1）

模型假定洪澇災害發生與否的概率函數為“邏輯分 布”的累積分布函數，則

P=P （ disaster = 1）

exp（/30 + /31 rain + 02 facilities + 03 Xi）

= （2 ）

1 + exp（/30 + /31 rain + 02 facilities + 03 Xi）

其中^為雄安地區發生洪澇災害的概率，P/（1 -P） 則表示洪澇災害的發生比即洪澇災害發生與不發生的概 率之比;rain為日最大降水量、連續最大降水量、月最大降 水量、主汛期降水量、七八月降水量、年降水量等各降水指 標變量，facilities為防洪設施水平變量，X為表征個體特征 的其他控制變量，如海拔高度、地形坡度比。

洪澇災害影響等級屬于等級分類變量（未發生為0、 一般為1、較大為2、重大為3、特大為4），采用有序Logit 模型進行分析。模型一般形式如下：

]P（y' ^ j） 〃 ，

log1-P（『，W j）='伽 ，

通過有序logit模型能夠計算出累計發生風險，即：

exP（ai -伽，） ，

P3 W） =1+e*p（a，-伽） '

對特定的Yi的預測為：

exP（aj -伽，）

（y' =][X' ） = 1 +exp（a， - fiX））-

exp（^.-1 -伽） （5）

1 + exp（a.-1 - fx）

出于簡化表達形式的目的，式中用y代表被解釋變量 “洪澇災害影響等級”，x代表各解釋變量也表示在x，條件 下的條件概率;a是模型的截距項，代表有j - 1個取值的 常數項，可視為基準累計發生風險;而0則是與xi相對應 的一組回歸系數。有序logit模型將y變量的多個分類拆 分成多個二分類logistic回歸，在這些二分類logistic回歸 中，除截距項以外的系數。均相等。因此有序logit模型 需滿足比例優勢假定，它也被稱為比例優勢模型。本文在 不確定這一假定是否成立的情況下，同時為了能夠更清楚 分析高等級洪澇災害的發生風險，將“洪澇災害影響等 級”變量的分類進行合并（即較高等級洪澇災害為1、較低 及未發生為0），直接將其轉換成新的二分類logit模型進 行分析。模型設定如下。

其中，加入虛擬變量flood，即“是否因洪致災”。

3.3洪澇災害事件發生的風險評估

將是否發生洪澇災害作為被解釋變量，通過二分類 logit模型評估雄安新區洪澇災害發生的風險。

首先，分別將不同降水量指標納入模型進行單因素 logit回歸，并計算洪澇災害發生的預測準確度。按二分類 logit預測的一般標準，若發生概率的預測值N0. 5，則認為 其預測結果事件發生;反之，則認為不發生。將預測值與 樣本數據實際值比較，得到正確預測的準確度，從而找出 引發洪澇最直接的降水量指標。

由于洪水致災并不完全取決于本地降水，更多是由上 游地區降水所引起河道洪水在本地泛濫所造成，因此在分 析過程對此進行了區分。單因素logit估計的結果顯示 （見表2）：不同降水變量的單因素logit模型有較好的擬合 優度，各降水量變量在-%水平上顯著，且能較好的預測 洪澇災害事件發生與否的概率。強降水指標變量（日最大 或連續最大降水量）對是否發生洪澇災害的影響，明顯大 于區間降水指標變量，且預測準確度也高于區間降水量變 量，表明強降水是洪澇災害發生最主要的原因。在強降水 指標中，日最大降水量的影響略大于連續最大降水量，洪 澇災害事件發生概率的預測準確度基本一致。在區間降 水量指標中，主汛期降水量的影響較大，且模型的預測準 確度相對較高。

對比全部樣本與剔除洪災樣本的結果，剔除洪災樣本 的預測準確度均有所提高，但模型擬合度、回歸系數和平 均邊際效應均有所下降。這是因為本地降水，一是會增加 洪水致災的概率和影響;二是即使洪水未泛濫成災，但如 果河道水位居高不下、區域內積水無法排出（俗稱“關門 澇”），本地降水的影響必然會增加。

其后，采用剔除洪災后的樣本，納入表征水利設施水 平和表征個體特征的控制變量，分析不同降水量指標對內 澇災害發生的影響程度。不同時間尺度的降水量指標存 在很大的相關性，特別是強降水指標之間（日最大降水量 與連續最大降水量）、區間降水指標之間（主汛期降水量、 月最大降水量、7—8月降水量和年降水量）高度相關，同 時納入模型中將產生多重共線性的問題。通過逐步回歸 分析后發現（見表3）：日最大降水量和主汛期降水量、連 續最大降水量和主汛期降水量兩個變量組合，經VIF檢驗 不存在共線性問題，模型的擬合度較好且洪澇災害事件發 生概率的預測準確度高;兩個模型對主汛期降水量、水利 設施水平、海拔高度和地形坡度比的估計結果僅有很小的 差異，連續最大降水量對內澇災害發生的影響略高于日最 大降水量。

表3的估計結果顯示：日最大降水量、連續最大降水 量、主汛期降水量和水利設施水平以及個體地形因素變量 均在1%水平上顯著。其中，日最大降水量、連續最大降 水量和主汛期降水量系數為正，表明這三個降水量指標直 接影響洪澇災害的發生;水利設施水平系數為負，表明洪 澇災害發生的概率隨水利設施建設的不斷推進而降低的; 此外，海拔高度、地形坡度比系數為負，表明地形因素對洪 澇災害的發生有很大影響，地形高度越高、坡度比越大，發 生洪澇災害的風險越低。

由于日最大降水量是氣象觀測和研究最常用的降水 量指標，本文以下主要以含日最大降水量的模型進行說 明。回歸系數不便于直接解釋各變量變化對于洪澇災害 事件發生的相對風險，故將其轉換為。日值（Odds Rati。， 又稱發生比、幾率比）。在各自控制其他變量的情況下，日 最大降水量、主汛期降水量每增加10mm，發生內澇災害的 概率分別是不發生內澇災害的1.20倍（Exp0" =1.20，p <0.01），1.10 倍（Exp00S>g=1.10，p<0.01）;而隨著水利 設施建設的不斷推進，某一階段內澇災害發生的風險僅為 之前的 0.28 倍（Exp-/63 =0.28，p <0.01）。

由于地形因素的影響，雄安三縣洪澇災害發生概率具 有明顯的區域差異。通過對區域異質性的估計發現：安新 發生內澇災害的風險最高，雄縣發生內澇災害的概率為安 新的0.49倍，容城僅為安新的0.02倍。

本文還對不同時間起點的樣本數據進行了估計。除 1960-2018年觀測樣本外，本文按照三縣氣象站建站時間 差異，分別對1968—2018年和1974—2018年兩個時間段 樣本組也進行了估計。不同樣本組的模型估計結果，模型 擬合度和預測準確度略有差異但變化不大;日最大降水 量、連續最大降水量的影響逐步略增，主汛期降水量的影 響逐步略減，而水利設施的作用不斷增強。

進一步地，為了更明確地解釋各變量的影響，計算各 解釋變量對于洪澇災害事件發生的平均邊際效應，即某一 解釋變量變動一個單位，洪澇災害發生的平均概率如何變 化。由1960—2018年剔除洪災樣本的估計結果可見（見 表4）：日最大降水量、主汛期降水量每增加10 mm，發生洪 澇災害的平均預測概率將增加1.46、0.79個百分點;而隨 之水利設施建設階段的不斷推進，后一階段發生洪澇災害 的平均預測概率將比之前減少10.03個百分點。從不同 時間段樣本組估計的平均邊際效應看，日最大降水量、主 汛期降水量的變化很小;但水利設施水平的變化明顯， 1974—2018年平均邊際效應是1960—2018年的2倍多， 表明水利設施防洪防澇的能力不斷提升。此外，從個體分 組的平均邊際效應看，日最大降水量、主汛期降水量對安 新縣是否發生洪澇災害的平均邊際效應最大，對容城縣的 邊際影響最低;同樣，水利設施建設對降低安新縣發生洪 澇災害風險的邊際效果也最為明顯。

最后，利用logit模型的后估計方法，推測氣候變化情 景下雄安新區內澇災害發生的可能性。國家氣候中心課 題組《雄安新區未來氣候變化及氣候風險評估報告》 （2018）預測的中等排放情景（RCP4.5）下未來氣候變化情 況：21世紀近期（2026—2045年），相對于1986—2005年 雄安新區夏季平均降水增加值大都在5% -10%，集合平 均的雄安新區在5.5%，年平均降水與夏季降水變化較為 一致;RX5day（最大5日降水量）變化較小，增加1.0%; R95P（大于基準期內95%分位點日降水量總和）變化值 為34. 1%。吳婕等[7]所進行的RCP4. 5（典型濃度路徑）中 等排放情景下氣候變化模擬結果也得出：未來年平均降水 將有所增加，21世紀中期雄安的增加值為8%左右 （±10%）;冬季降水相對增加較多（25%左右），其他季節 增加值一般在10%以內;降水極端指數RX1day（日最 大降水量）未來也將增加，且數值大于平均降水的增 加，雄安增加值為16%左右（±16% ）。綜合兩者比較一 致的預測結果，可以大致推算本文所關心的三個降水 量指標預測變化：日最大降水量增加約在15% ～ 30%，連續最大降水量基本不變（增加1% ），主汛期降 水量增加約在5% - 10%。

不同時期水利設施狀況與洪澇災害發生密切相關，這 里所關注的是現階段水利設施水平下的可能性。基于 logit模型和1960—2018年的觀測樣本，本文估計了隨著 日最大強降水量、主汛期降水量的變化，雄安新區發生澇 災的預測概率變化。由于洪澇災害主要關心的是極端天 氣氣候事件，表5主要匯報日最大降水增加30%、主 汛期降水量均值增加10%情景下內澇災害發生的預 測概率。

（1） 在現有水利設施條件下，當前即使日最大降水量 達到100 a 一遇（208.0 mm），雄安新區（均值狀態）也不大 可能發生澇災;而如果日最大降水量達到有記錄的最大值 （263.4 mm），則可能會發生內澇災害（預測概率均值大于 0.5）。但分縣來看，安新縣遭受50 a 一遇（177.1mm）、雄 縣遭受100 a一遇（208.0 mm）的極端降水時可能發生 內澇。

（2） 在水利設施條件不變、主汛期降水量均值增加 10%的情況下，如果再遭受230 mm（相當于現50 a 一遇日 最大降水增加30%）以上極端降水時，雄安新區（均值狀 態）可能會發生內澇災害。其中，安新遭受160 mm（相當 于現20 a 一遇日最大降水增加30%）、雄縣遭受200 mm （相當于30 a年一遇日最大降水增加30%）以上極端降水 時就可能發生;容城即使降水極值再增加30%，也不大可 能發生內澇災害。

3.4發生高等級洪澇災害的風險評估

相較于是否發生洪澇災害，我們更關心雄安新區發生 高影響等級洪澇災害事件的風險。對此，本文進一步地將 洪澇災害等級變量作為被解釋變量，考察不同等級洪澇災 害事件的發生概率。此時，加入是否因洪致災變量，以考 察上游洪水對雄安新區洪澇災害等級的影響。

有序多分類logit模型必須滿足比例優勢假定條件， 而當洪澇災害等級變量劃分為5個等級分類時，經檢驗多 數自變量不滿足這一假定條件。本文采取以下三種方式 合并洪澇災害等級分類進行估計：一是將受災面積大于 30%的洪澇災害等級合并（即2級及以上洪澇災害合并分 類為2、1級洪澇災害為1、未發生為0），重新設定洪澇災 害等級變量（grade1），經檢驗模型滿足比例優勢假定條 件，可采用有序logit模型。二是將受災面積是否大于 15%作為分類標準（2級及以上洪澇災害為1、以下為0）， 生成新的二分類洪澇災害等級變量（grade2），采用二分類 logit模型。三是將受災面積是否大于30%作為分類標準 （3級及以上洪澇災害為1、以下為0），生成另一種洪澇災 害等級分類（grade3），也采用二分類logit模型。

為保證估計結果的穩健性，本文考慮了可能會因有限 樣本和稀有事件而存在的偏差問題。在按照等級劃分的 洪澇災害中，較高等級洪澇災害發生頻次較低（2級以上 占12.26%、3級以上占5.81%）。盡管并不十分少見，但 在有限樣本容量下，則可能放大有限樣本偏差的影響。對 此，本文采取兩種方法解決有限樣本和稀有事件偏差[2°]o 方法一是使用King和Zeng針對稀有事件和有限樣本提 出的偏差修正估計logit模型[21];方法二是使用非對稱的 補對數-對數模型，該模型使用極值分布，相較于邏輯分 布的原點對稱，事件發生概率趨于1的速度快于趨于0的 速度，適用于二值因變量中一個結果相對于另一個結果很 少的情況。

表6采用不同估計方法分別對三種洪澇災害等級分 類的被解釋變量進行回歸。從回歸（5） - （10）的結果可 以看出，不同方法得到的估計系數有所差異，補對數-對 數、稀有事件偏差修正logit回歸的標準誤比普通logit回 歸有所下降，變量的顯著性基本沒變，模型均通過了 1% 水平上的顯著性檢驗，因此能夠得到穩健的結果。有序多 分類logit回歸（4）的總體預測準確度相對較低，二分類普 通logit、稀有事件偏差修正logit、補對數-對數模型回歸的總體預測準確度較高且相差不大。同時，考慮到結果的 可理解性和可應用性，本文主要按二分類洪澇災害等級模 型的估計結果進行分析。

不論采取何種等級分類方式，因洪致災都是導致高等 級洪澇災害事件發生的最主要原因。在控制其他變量的 情況下，因洪致災將使高等級洪澇災害事件發生的風險急 劇上升。具體以普通二分類logit的回歸結果看，發生2級 及以上洪澇災害等級的概率是其之下的30倍（Expo's = 30.4，p<0.01），發生3級及以上洪澇災害等級的概率是 以下的24倍（Exp3"2 =30.4，p<0.01）。總之，因洪致災 是雄安新區發生高等級洪澇災害的決定性因素。

日最大降水量、主汛期降水量對于不同方式劃分的高 等級洪澇災害事件發生的影響有所差異。從有序多分類 logit模型（4）的回歸結果看，日最大降水量、主汛期降水量 均對較高等級洪澇災害的發生有顯著性影響。從二分類 模型（5）～（10）的回歸結果看，具體到2級及以上、3級及 以上等級洪澇災害有明顯差異。日最大降水量對于2級 及以上洪澇災害事件的影響顯著，但對于3級及以上較大 洪澇災害事件不顯著。主汛期降水量對于2級及以上較 大洪澇災害事件的影響不顯著，但對于3級及以上較大洪 澇災害事件則顯著。也就是說，除因上游洪水致災外，日 最大降水量不大可能導致3級及以上洪澇災害的發生;但 如果主汛期降水過多，則會增加3級重大和4級特大洪澇 災害的發生概率。

水利設施對于控制高等級洪澇災害的發生具有很大 作用。不管采取何種等級分類方式，水利設施變量均在 1%水平上顯著為負，顯示隨著水利設施建設的不斷推進， 較高的水利設施建設水平能有效降低高等級洪災災害的 發生概率。模型（5）的估計結果顯示：水利設施建設某一 階段發生2級及以上較大洪澇災害事件的概率，僅為前一 階段的 0 . 29 倍（Expf 2335 = 0 . 29，p<0.01）。模型（10）結 果則表明：發生3級及以上較大洪澇災害事件的概率，則 會進一步降低到前一階段的0. 15倍（Exp"m=0. 15， p <0.01）。

進一步地，分別估計各解釋變量對于2級及以上、3 級及以上洪澇災害發生的邊際影響。通過對模型（5）～ （7）、（8）～（10）回歸結果的綜合研判，對于2級及以上洪 澇災害事件，普通logit模型優于另兩個模型;對于3級及 以上洪澇災害事件，補對數-對數模型優于其他模型。盡 管三個模型估計出來的邊際效應相差不大，但為穩妥起 見，本文利用普通logit模型（5）、補對數-對數模型（10） 分別估計各解釋變量對于2級及以上、3級及以上洪澇災 害事件發生的平均邊際效應（見表7）。表7平均邊際效 應的估計結果顯示如下。

（1） 對于2級較大及以上洪澇災害，日最大降水量的 邊際影響較大;每增加10 mm，發生2級及以上洪澇災害 等級的平均概率將增加1.70%。

（2） 對于3級較大及以上洪澇災害，主汛期降水量的 邊際影響較大;每增加10 mm，發生3級及以上洪澇災害 等級的平均概率將增加0 . 55%。

（3） 因洪致災是導致影響較高等級洪澇災害發生的 重要原因，如果因河流上游來水造成洪水泛濫，發生2級 及以上、3級及以上等級洪澇災害的平均概率將分別增加 17. 87% ，6 . 56%。

（4） 水利設施建設的作用也很明顯，水利建設水平每 一階段的提高，發生2級及以上洪澇災害的平均概率則降 低6 . 45%，發生3級及以上洪澇災害的平均概率則降低 4 22%。

（5） 比較有無洪災發生時的邊際影響，在洪水致災的 情況下，日最大降水量、主汛期降水量、水利設施水平的邊

際效應均大幅提高，其中日最大降水量、主汛期降水量的 平均邊際效應較無洪災的情形提高了 3倍多。

最后，估計氣候變化情景下雄安新區發生高等級洪澇 災害的可能性。同樣依據國家氣候中心課題組和吳婕等 所做的在中等排放情景（RCP4.5）下，到21世紀中期降水 量變化的預測結果。由于在現有水利條件下，較高等級洪 澇災害發生概率低，而我們所關心的是極端天氣氣候事 件，表8僅匯報日最大降水量極值增加15%和30%、主汛 期降水量增加10%的情景下，雄安新區發生較高等級洪 澇災害的預測概率。其中，2級及以上洪澇災害基于普通 logit模型，3級及以上洪澇災害基于補對數-對數模型。 計算結果如下所示。

（1） 當日最大降水量達到有記錄的歷史極值時，即使 發生洪水泛濫致災的情況，現有水利設施也能有效控制災 害的范圍，雄安新區三縣也不大可能發生2級及以上洪澇 災害。但如果在氣候變化的影響下，日極端降水強度增加 15%（300 mm）以上，且同時疊加洪水泛濫成災，則可能有 縣域會發生2級及以上洪澇災害。

（2） 當主汛期降水量達到355 mm以上時，若疊加上 游洪水導致洪、澇同時發生，就可能有縣域會發生3級及 以上洪澇災害;如果達到歷史記錄極值，則幾乎可以完全 肯定雄安三縣至少有一個縣會發生3級及以上洪澇災害。 而只有當主汛期降水極值增加10%，總體平均和無洪災 情形下才可能發生3級及以上洪澇災害，但從顯著性檢驗 和置信區間看可信度很差。

4主要結論與討論

4.1主要結論

極端天氣氣候事件所引發的洪澇災害是雄安新區建 設需要重點考慮的氣候災害，特別是在全球變暖的大背景 下，氣候變化增量因素對該區域洪澇災害的影響應當予以 高度重視。本研究從地方史料入手，整理、分析了最近70 a雄安三縣洪澇災害發生及其等級在時間和空間上的特 征;結合1960年以來雄安三縣的氣象資料，采用logit方法 估計了各種因素對洪澇災害發生及其影響程度的邊際效 應;據此評估了未來氣候變化的降水情景下，雄安新區洪 澇災害事件及高等級洪澇發生的風險。

（1） 從雄安地區總體情況看，最近70 a有39 a至少有 一縣發生過洪澇災害，其中4級特大洪澇災害（至少一縣 受災面積比例>60%）10次，3級重大洪澇災害（受災面積 比例30% -60%）7次，2級較大洪澇災害（受災面積比例 15% -30%）11次，1級一般洪澇災害（受災面積比例< 15%）11次。從時間變化特征看，20世紀80年代初期以 前，幾乎年年有洪澇災害發生;之后，洪澇災害的發生頻率 和影響等級明顯降低。從空間分布特征看，安新洪澇災害 發生頻次高，平均2 a一遇;容城洪澇災害明顯較少，平均 10 a 一遇。從洪澇災害的類型看，雄安三縣71次縣域洪 澇災害中有澇災42次、洪災29次，洪災的災情普遍較重， 且多發生在1965年以前。

（2） 日最大降水量（或連續最大降水量）、主汛期降水 量是影響洪澇災害發生的最重要降水指標，日最大降水 量、主汛期降水量每增加10 mm，發生洪澇災害的平均預 測概率將分別增加1.46、0. 79個百分點。水利設施對控 制洪澇災害發生的效果明顯，地形因素的作用也十分明 顯。按時間分組估計的平均邊際效應，日最大降水量、主 汛期降水量的變化很小;水利設施的階段影響邊際遞增， 1974—2018年比1960—2018年提高了 2倍多。按縣域個 體分組的估計結果，日最大降水量、主汛期降水量對安新 縣是否發生洪澇災害的邊際效應最大，對容城縣的影響最 低;當然水利設施建設的效果也同樣如此。

（3） 因洪致災是導致高等級洪澇災害事件發生的決 定性因素。日最大降水量、主汛期降水量對高等級洪澇災 害事件發生的影響有明顯差異。日最大降水量對于2級 及以上較大洪澇災害事件的影響顯著，但不大可能導致3 級及以上洪澇災害的發生;主汛期降水量對于3級及以上 較大洪澇災害事件影響顯著，如果汛期降水過多，會增加 3級重大和4級特大洪澇災害的發生概率。

（4） 依據已有研究對氣候變化降水量的預測結果，估 計了極端情況下洪澇特別是高等級洪澇災害發生的風險。 在現有水利設施不變的情況下，安新縣遭受50 a一遇 （177 mm）、雄縣遭受100 a 一遇（208 mm）的日最大降水 時，可能會發生內澇災害;雄安新區起步區所在的容城縣， 即使日降水極值再增加30%（342 mm），也不大可能發生 內澇災害。高等級洪澇災害只有在疊加洪水泛濫致災的 情形下，日降水極值增加15%（300 mm）以上，雄安三縣 中可能有縣域會發生2級及以上洪澇災害;主汛期降 水量達到355 mm以上，可能有縣域會發生3級及以 上洪澇災害。

4.2對適應措施的討論

基于本文的研究，對氣候變化下雄安新區的建設適應 措施提出如下建議。

（1） 從流域的層面規劃和布局防洪體系建設。依據 本文分析，因洪致災是雄安新區發生高等級洪澇災害的決 定性因素。因此確保雄安新區不發生大的洪澇災害，不能 僅重視加大雄安新區的防洪排澇設施建設，還要考慮白洋 淀上游防洪、攔蓄能力以及下游的排洪、蓄洪能力，加大流 域性防洪設施建設。雄安新區的防洪建設標準應與上下 游相匹配。

（2） 以順應自然的思維謀劃區域洪澇災害的防治體 系。根據歷史統計，雄安地區洪澇發生頻次最高、災情最 重的區域主要還是白洋淀淀區及周邊，特別是在安新縣 （轄白洋淀85%面積）。應最大限度的減少對白洋淀的開 發利用，加大白洋淀生態空間的治理和保護，恢復和提高 其生態功能，充分發揮其天然的緩洪滯洪能力。同時 在科學研究地理、水文因素的基礎上，因地制宜地規 劃區域防洪排澇系統，使之能夠適應原有的自然排水 和滯蓄環境，則可大大減輕整個雄安地區洪澇災害發 生的風險。

（3） 按災害風險等級分區確定內澇防治標準，適度提 高安新等風險等級高區域的內澇防治標準。降水量對雄 安三縣是否發生洪澇災害的邊際影響有很大差異，日最大 降水量、主汛期降水量對安新縣的邊際影響比容城縣高3 ～4倍。在氣候變化的極端降水情景下，安新縣域范圍發 生洪澇災害的風險等級遠高于雄縣和容城。因此，外圍組 團及其縣域的內澇防治標準應根據洪澇災害風險的評估 結果確定，不宜采取統一的內澇防治標準。

（4） 以韌性城市建設，應對氣候變化增量因素對于城 市內澇的影響。城市內澇是未來雄安新區防治洪澇災害 的重點。除加強城市排水防澇設施的規劃建設外，更應以 低影響開發理念，營造合理的“三生空間”，將雄安新區起 步區及外圍組團的建設規劃與土地利用規劃、城市水系、 園林綠地和道路系統規劃相結合，最大限度減少對開發區 域原有水文特征和水循環路徑的破壞，增強防控城市內澇 的生態韌性，以較低的成本應對極端天氣事件不確定性風 險的沖擊。

（編輯：于杰）

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Risk evaluation for flood waterlogging disasters

in the Xiongan New Area under climate change

SHENG Guang-yao1 LIAO Yao-ming1 HU Hai-bo3

（1. Thinktank for Eco-Civilization Studies， Chinese Academy of Social Sciences， Beijing 100732， China;

2. Division of Ecological Clmate Assessment， National Climate Center， Beijing 100081， China;

3. Unban Climate and Ecology Development Research Center， Institute of Urban Meteorology， Beijing 100089， China）

Abstract Flood waterlogging disasters are a major concern in the planning and construction of the Xiongan New Area， which has been attacked by several severe flood and waterlogging disasters in history. Therefore， it is a great issue of concern for the society especially underthecircumstanceofclimatechange.Thisarticlecollectedthelocalhistoricalrecordsforfloodandwaterloggingdisastersandset up a data set of flood waterlogging disasters of the Xiongan New Area from 1949 to 2018. The flood waterlogging disaster events and their consequences along with the features of change in time and space during the past 70 years were further analyzed. Based on the rainfall observation data since 1960 and by means of logit estimation， the article analyzed the marginal effect of various influence factors ontheoccurrenceoffloodwaterloggingdisastersandthedisastergrade.Italsoevaluatedtheriskoffloodwaterloggingdisastersand high-grade disasters in the Xiongan New Area under extreme rainfall conditions in the future. The study found that：①Xiongan New Area experienced flood waterlogging disasters in 39 of the past 70 years. However， from the time change perspective， the frequency and thedisasterleveloffloodwaterloggingdisastersshowedasignificantdropsincethe1980s.From theperspectiveofspacedistribution ， AnxinCountywiththehighestfrequencywasdisaster-strickenonceeverytwoyears ， andRongchengCountywiththelowestfrequency once every ten years. ②The daily maximum rainfall （ or consecutive maximum rainfall） and the rainfall in the main flood period are the most important rainfall indicators afecting the occurrence of flood waterlogging disasters. Water conservancy facilities have significant efectsoncontrollingtheoccurrenceoffloodwaterloggingdisasters ， sodothetopographicalfactors.Andtheflood-causeddisasteristhe decisive factor leading to the occurrence of severe flood waterlogging disasters. ③ By virtue of current water conservancy facilities， Anxin County may face the waterlogging hazard when encountering the daily maximum rainfall of once-in-50-year （ 177mm） and Xiong Countyofonce-in-100-year （208mm ） .RongchengCountyincludingthestart-upareaoftheXionganNew Areawillnotfaceany waterlogging hazard danger even when the extreme value of daily rainfall increases by 30%. ④Extreme local heavy rainfall is not severe enoughtocausehigh-gradefloodwaterloggingdisasters.High-gradedisasterswillonlyhappenwhenfloodandwaterlogginghappen simultaneously. When the daily extreme value of rainfall rises by 15% （300mm） or above， some counties will suffer from a flood waterlogging disaster of grade 2 and above; when the rainfall during the major flood period amounts to 355mm or above， some counties will possibly have a disaster of grade 3 and above. On the basis of such analysis， the article finally discussed relevant adaptation measuresforfloodwaterloggingdisastersintheXionganNewArea.

Key words Xiongan New Area; flood waterlogging disaster; risk evaluation; historical document