水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查技術(shù)體系探索

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摘要：結(jié)合第一次全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查要求，基于水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理理論，從水旱災(zāi)害致災(zāi)調(diào)查與評(píng)估、洪水隱患調(diào)查與評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃、數(shù)據(jù)庫建設(shè)等方面探索構(gòu)建了水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查技術(shù)體系該體系在普查實(shí)踐中得到驗(yàn)證和完善，支撐各地圓滿完成水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查任務(wù)，形成系列普查成果，實(shí)現(xiàn)預(yù)期普查目標(biāo)，為水利高質(zhì)量發(fā)展提供了技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：水旱災(zāi)害；風(fēng)險(xiǎn)普查；區(qū)劃；技術(shù)體系

我國(guó)是世界上自然災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一，災(zāi)害種類多，分布地域廣，發(fā)生頻率高，造成損失重。第一次全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查是我國(guó)也是世界上首次開展的一項(xiàng)重大國(guó)情國(guó)力調(diào)查，是提升自然災(zāi)害防治能力的基礎(chǔ)性工作。水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查是自然災(zāi)害（包括地震災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、氣象災(zāi)害、水旱災(zāi)害、海洋災(zāi)害、林草火災(zāi)等）風(fēng)險(xiǎn)普查的重要組成部分。為滿足全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查需求，指導(dǎo)各地順利開展水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查，水利部按照《第一次全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查總體方案》，基于洪水風(fēng)險(xiǎn)管理理論，首次建立了一套完整的水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查技術(shù)體系。體系涵蓋水旱災(zāi)害致災(zāi)調(diào)查和危險(xiǎn)性評(píng)估、承災(zāi)體調(diào)查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃、防治區(qū)劃等內(nèi)容，確定了普查指標(biāo)、技術(shù)路線、分析評(píng)估與區(qū)劃方法，可用于系統(tǒng)識(shí)別和分析評(píng)估水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)來源、區(qū)域分布和風(fēng)險(xiǎn)水平，為實(shí)現(xiàn)全國(guó)水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查目標(biāo)，基本摸清水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患底數(shù)，查明水旱災(zāi)害防御能力，客觀認(rèn)識(shí)我國(guó)不同地區(qū)水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)水平提供了有力支撐。

一、水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查需求分析與技術(shù)特點(diǎn)

按照水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理理論，水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是各類風(fēng)險(xiǎn)要素共同作用的結(jié)果。水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)由水旱事件的隨機(jī)性、人類社會(huì)及自然環(huán)境承災(zāi)的脆弱性相互作用產(chǎn)生，包括水旱災(zāi)害危險(xiǎn)性、承災(zāi)體暴露度和脆弱性三方面（也稱風(fēng)險(xiǎn)三要素）。采用調(diào)查、評(píng)估和區(qū)劃三種方法識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)三要素，同時(shí)分析水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查的需求如下。①水旱災(zāi)害危險(xiǎn)性。需要調(diào)查各河流、區(qū)域的洪水干旱風(fēng)險(xiǎn)來源，分析暴雨洪水產(chǎn)匯流規(guī)律和干旱致災(zāi)規(guī)律，量化不同頻率暴雨洪水規(guī)模和干旱嚴(yán)重程度；需要摸清主要防洪工程防災(zāi)能力，基于流域地形、水系和防洪工程分布，構(gòu)建水文水動(dòng)力學(xué)模型，分析不同頻率洪水干旱的影響范圍和影響程度，計(jì)算洪水干旱的綜合風(fēng)險(xiǎn)度指數(shù)R值，查明水旱災(zāi)害危險(xiǎn)性。②承災(zāi)體暴露度。承災(zāi)體是可能遭受水旱災(zāi)害作用的對(duì)象，包括房屋建筑、基礎(chǔ)設(shè)施、人口、經(jīng)濟(jì)、農(nóng)作物等。需要通過調(diào)查和數(shù)據(jù)共享，掌握水旱承災(zāi)體的數(shù)量、空間位置和屬性特征，為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。③承災(zāi)體脆弱性。不同承災(zāi)體對(duì)水旱災(zāi)害表現(xiàn)出的易于受到傷害和損失的性質(zhì)不同。需要總結(jié)分析已有調(diào)查和試驗(yàn)成果，歸納各類承災(zāi)體強(qiáng)度-破壞曲線和損失特征，支撐水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。基于上述需求分析和風(fēng)險(xiǎn)管理理論，水利部探索建立了水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查內(nèi)容體系和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，通過調(diào)查分析獲取水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)各要素?cái)?shù)據(jù)，開展危險(xiǎn)性、暴露度和脆弱性評(píng)估，確定不同評(píng)估單元或區(qū)域的洪水干旱風(fēng)險(xiǎn)水平和等級(jí)，完成了不同空間尺度水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃。在水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查中，與其他災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)普查相比，洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查采用具有物理含義的洪水淹沒水深、流速和淹沒歷時(shí)等淹沒特征數(shù)據(jù)量化洪水危險(xiǎn)性。通過構(gòu)建河道和防洪區(qū)的水力學(xué)模型，聯(lián)合求解連續(xù)方程和動(dòng)量方程，精準(zhǔn)量化洪水波的演進(jìn)過程，計(jì)算洪水綜合風(fēng)險(xiǎn)度指數(shù)R值。利用綜合風(fēng)險(xiǎn)度指數(shù)在全國(guó)范圍內(nèi)表征洪水危險(xiǎn)性，使得不同區(qū)域的洪水風(fēng)險(xiǎn)具有可比性，有助于在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下制定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)閾值。干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查則綜合考慮了干旱頻率、水資源量稟賦條件與負(fù)異常狀態(tài)，反映水利工程防旱抗旱減災(zāi)能力，更加客觀揭示干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)水平。

二、技術(shù)體系構(gòu)建

水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查技術(shù)體系涵蓋水旱災(zāi)害致災(zāi)因子、洪水災(zāi)害隱患、水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃、普查數(shù)據(jù)庫等方面內(nèi)容。應(yīng)用水文水動(dòng)力學(xué)、空間聚類分析、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析等理論方法，進(jìn)行水旱災(zāi)害危險(xiǎn)性、洪水干旱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃等方面的調(diào)查和分析評(píng)估；引入承災(zāi)體脆弱性曲線，進(jìn)行洪水災(zāi)害影響人口、經(jīng)濟(jì)（GDP）的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；針對(duì)干旱災(zāi)害相關(guān)的水資源量空間配置特點(diǎn)，以縣級(jí)行政區(qū)為單元進(jìn)行農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)度、人飲困難風(fēng)險(xiǎn)度、城市干旱風(fēng)險(xiǎn)度分析和干旱災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃。此外，基于數(shù)值區(qū)間合理性、邏輯判斷、空間拓?fù)潢P(guān)系分析等方法，提出普查數(shù)據(jù)質(zhì)檢審核規(guī)則和質(zhì)量控制方法，規(guī)定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃制圖標(biāo)準(zhǔn)。此次水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查在原有基礎(chǔ)上組織新編7項(xiàng)普查技術(shù)要求或規(guī)范性技術(shù)文件，系統(tǒng)構(gòu)建了水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃技術(shù)體系，如圖1所示。

三、關(guān)鍵技術(shù)

1.基于統(tǒng)計(jì)學(xué)與分布式水文模型融合的洪水災(zāi)害致災(zāi)分析方法

應(yīng)用精確性、不偏性及穩(wěn)健性更優(yōu)的線性矩法編制暴雨頻率圖，提高稀遇頻率估計(jì)值的擬合精度，降低了常規(guī)矩法低估的安全隱患。假定降雨年最大值系列X服從某一分布函數(shù)，X1:n≤X2:n≤...≤Xn:n是一組隨機(jī)樣本的次序統(tǒng)計(jì)量，定義r階線性矩變量的通式為：式中，EXr-k:r為樣本容量n中排在第r-k位的次序統(tǒng)計(jì)量的期望值，λr為r階線性矩變量。綜合應(yīng)用多種水文模型編制中小流域洪水頻率圖。結(jié)合暴雨頻率分析成果，在綜合單站洪水頻率分析法、區(qū)域洪水頻率分析法的基礎(chǔ)上，以分布式水文模型法為主，推求山丘區(qū)主要小流域出口節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)洪水，豐富了洪水頻率分析成果，為開展災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)資料。單站洪水頻率分析法適用于有流量資料的站點(diǎn)，且站點(diǎn)上游控制流域內(nèi)不存在大中型水庫，可結(jié)合歷史實(shí)測(cè)和調(diào)查洪水資料進(jìn)行洪水頻率分析；對(duì)有水位資料的站點(diǎn)，可轉(zhuǎn)換為流量數(shù)據(jù)進(jìn)行洪水頻率分析。區(qū)域洪水頻率分析法綜合多個(gè)小流域單站洪水頻率分析成果，構(gòu)建不同水文分區(qū)的洪水區(qū)域回歸方程或增長(zhǎng)曲線，根據(jù)小流域所在區(qū)域，快速推算小流域設(shè)計(jì)洪水。具體見公式（2）和（3）。式中，QT是T年一遇的洪峰流量，Ai是第i個(gè)流域特征變量，αi是模型參數(shù)，n是特征變量的個(gè)數(shù)，是乘積誤差項(xiàng)。3?:55^??z{?EHm??è)$·?^°6?’??m???‰?+‰–·4?j?H?êá?èíptu?á$á!#$?á"#$?;;;?á$#$dp?ˉ?ì·m?ó?EY$–???”??òYmW?Vú5（1）?L$