風暴潮災害重點防御區劃定方法研究

郭敬 李尚魯 金鍇 李婷 朱業

摘 要：為推進浙江省海洋災害重點防御區劃定工作，提高沿海地區海洋災害風險管理水平，提煉了重點防御區劃定的關鍵技術問題，提出劃定技術環節和流程。技術方法可為浙江省其他縣（市、區）劃定風暴潮災害重點防御區提供參考，對提高海洋災害防御能力、保護沿海人民生命財產安全和促進海洋經濟發展具有積極的現實意義。

關鍵詞：風暴潮災害;重點防御區;危險性指數

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

1? 研究背景

風暴潮災害是我國的主要海洋災害之一，浙江省是全國遭受風暴潮災害最嚴重的地區之一，據統計，浙江省每3至5年即會遭受1次特大臺風風暴潮災害。開展風暴潮災害風險評估、劃定風暴潮災害重點防御區，對防御和降低風暴潮災害威脅，保護人民群眾生命財產安全，促進經濟社會健康發展具有積極的現實意義。

石先武等（2013年）對典型重現期風暴潮估計、可能最大風暴潮計算、風暴潮物理脆弱性和社會脆弱性分析進行總結和分析，并提出了我國風暴潮風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暴潮風險評估和區劃研究，通過評估危險性和脆弱性，得出風險等級區劃成果。

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

2? 資料與方法

2.1? 資料簡介

本文中所用的岸線、近海水深地形數據為浙江近海調查測量數據，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全球地形數據集，分辨率為;承災體信息來自于浙江測繪調查數據;潮位資料來自于坎門海洋站逐時觀測數據;臺風相關資料來自于CMA熱帶氣旋最佳路徑數據集。

2.2? 技術方法

（1）判定重點防御縣

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

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

（2）劃定重點防御區

選擇影響玉環市的最不利臺風路徑，分別計算了不同等級臺風情景下風暴潮漫堤淹沒情形，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期分析，得出不同重現期高潮位值。選擇當地設計堤防標準對應的多年一遇的潮位值，查找高潮位相近的臺風淹沒情景，開展現場調研、測量，修正其淹沒范圍，結合核電、危險化學品企業、電力設施、人口密集區、臨海工業園區、學校、醫院等七類海洋災害重點承災體的分布情況，以鄉鎮（街道）為單位，劃定玉環市風暴潮災害重點防御區。

3? 劃定過程

3.1? 確定重點防御縣

風暴潮危險性指數的計算公式為：

式中：Sg為風暴增水指數;Hg為風暴潮超警戒指數。風暴增水和超警戒高潮位均是引發風暴潮災害的重要因素，其中超警戒高潮位和風暴潮災害的相關性略高，因此兩者的權重系數分別取0.4和0.6。

玉環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的臺風過程（見表3、表4），根據公式（2）、（3）計算，坎門站風暴增水指數Sg值為275，風暴潮超警戒指數Hg值為250，代入公式（1）（4）計算得出坎門站風暴潮年均危險性指數為8.7，因此將玉環市判定為風暴潮災害重點防御區。

3.2? 劃定重點防御區

（1）臺風風暴潮淹沒計算

計算臺風風暴潮采用丹麥水力學研究所的無結構網格平面二維模型MIKE21軟件FM模塊。采用三角形網格和四邊形網格的耦合計算模型，其中堤壩及道路采用四邊形網格，其他區域采用三角形網格，外海邊界囊括臺風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、玉環附近海域局部加密網格，最小分辨率為50m。

選擇能夠引起最不利增水的0608號臺風作為設計臺風，將最大風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六種不同等級臺風情景下風暴潮漫堤淹沒情形，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期高潮位值（見表6）。

綜合玉環市海防情況，玉環市海塘共計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、二線海堤的設計堤防標準除玉環電廠圍堤200年一遇外，其余均為10～50年一遇。其中50年一遇防護標準的海堤有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前玉環市防護情況下風暴潮破壞情況，通過對比表5中六種不同等級臺風強度下坎門站最高潮位值，945 hPa臺風強度下，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臺風淹沒情形作為劃定重點防御區的依據。

（3）淹沒深度選擇

根據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），當淹沒深度小于0.5m時，開始出現人員傷亡情況。根據我國防災減災救災工作堅持以人為本、民生優先的根本宗旨和 “不死人、少傷人、少損失”的最高目標，選擇淹沒深度達到0.5m以上的區域作為劃定風暴潮災害重點防御區的依據。

綜上，選擇945hPa對應的臺風風暴潮淹沒范圍和0.5m及以上淹沒深度作為劃定玉環市風暴潮災害重點防御區的依據。

（4）劃定過程

選擇玉環市945hPa對應的臺風風暴潮淹沒范圍，并篩選淹沒深度大于0.5 m（含）的區域，將區域內面積較大的水系和山體剔除。采取市、鎮級相關管理部門座談，當地居民調研和現場測量等方式，依據以下標準修正風暴潮災害危險區的邊界線：①危險區向陸地一側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、建筑、廠區和農田等承災體;②根據相關管理部門的建議，增加易受災的重要區域和減少非易受災的區域;③根據歷史上淹沒發生情況和高程變化情況，對危險區范圍進行修正。

根據歷史災情顯示，核電、危險化學品企業、電力設施、人口密集區、臨海工業園區、學校、醫院等七類承災體，由于其人類活動頻繁、經濟體量大，一旦發生嚴重的風暴潮災害，將造成重大的人員傷亡和經濟損失。所以，劃定重點防御區需在危險區的基礎上，考慮這七大類海洋災害重點承災體。統計各鄉鎮危險區內包含七大類海洋災害重點承災體的情況，以鄉鎮（街道）為單元，將危險區含有重點承災體的鄉鎮劃定為風暴潮災害重點防御區。

（5）劃定結果

根據上述過程，劃定后玉環市風暴潮災害危險區總面積為111.4km2，占玉環市行政區劃總面積的24.6%，共涵蓋10個鄉鎮（街道），分別為蘆蒲鎮、清港鎮、沙門鎮、玉城街道、坎門街道、海山鄉、干江鎮、大麥嶼街道、楚門鎮和龍溪鎮。其中，清港鎮的危險區面積最大，面積為27.7km2，楚門鎮的危險區面積最小，面積為0.7km2。

危險區內的承災體包括變電所1個、人口集聚區37個、醫院5所、學校8所、電力設施3個和化工企業6個。

經過統計，玉環市風暴潮災害危險區中2個鎮（楚門鎮、龍溪鎮）不包含七大類重要承災體。因此將蘆蒲鎮、清港鎮、沙門鎮、玉城街道、坎門街道、海山鄉、干江鎮、大麥嶼街道這8個鎮（街道）劃定為玉環市風暴潮災害重點防御區。

4? 結論

本文圍繞風暴潮的自然屬性和成災屬性來建立重點防御縣評價體系，并且根據風暴潮模式計算漫堤淹沒情形，結合當地堤防水平和七大類海洋災害重點承災體分布，歸納總結一套劃定重點防御區的技術方法。并以玉環市為試點，判定其為重點防御縣，并將蘆蒲鎮、清港鎮、沙門鎮、玉城街道、坎門街道、海山鄉、干江鎮、大麥嶼街道這8個鎮（街道）劃定為玉環市風暴潮災害重點防御區。劃定結果與實地調研結果和當地管理部門的防御重點區域相符合。該技術方法可為浙江省其他縣（市、區）劃定風暴潮災害重點防御區提供參考。

風暴潮災害重點防御區的劃定研究可提高沿海地區海洋災害風險管理水平，該成果如何應用也是風暴潮防災減災工作中應該考慮的問題，本文從浙江省減災工作實情出發，提出以下建議。

（1）制訂風暴潮災害重點防御區管理辦法。管理辦法應當明確指導思想、基本原則、組織機構及職責，并著重在重點防御區選劃、重點防御區應用、重點防御區建設等方面考慮，對銜接涉海規劃、重大工程的風險評估、海洋預警預報、風險隱患排查、宣傳教育、制定應急預案、應急演練、應急救援等方面做出要求及建議，全面提升風暴潮災害綜合防范能力。

（2）設立重點防御區標識牌。應在風暴潮災害重點防御區內重要地標、人口密集區、重大工程處選擇合適區域設立重點防御區標識牌。標識牌應注明該區域內重點防御區范圍、管理負責人員名單、聯系方式、附近海洋災害避災點的位置信息等。

（3）建立重點防御區管理隊伍。建立鄉鎮級重點防御區管理隊伍，主要職責為負責風暴潮災害重點防御區管理辦法的執行以及災情報送等工作。鄉鎮政府、各個村委（社區）、重大工程企業都要指派至少1名相關負責人作為聯系人，由縣級政府部門統一領導，做好風暴潮災害防御知識宣傳、防災避險資料發放、預警信息傳遞、應急聯絡、災情收集和報告等工作。

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