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
