温岭市台风风暴潮灾害风险评估和区划研究

王勤，车助镁，郭敬，李婷

(浙江省海洋监测预报中心 杭州 310007)

温岭市台风风暴潮灾害风险评估和区划研究

王勤，车助镁，郭敬，李婷

(浙江省海洋监测预报中心 杭州 310007)

文章选取对温岭市最不利的台风路径，采用SWAN和MIKE21模型计算台风风暴潮淹没深度，对淹没深度进行分类并划分危险性等级；根据温岭市土地利用类型进行脆弱性等级划分；建立台风风暴潮和承灾体致灾因子指标体系，得出风险水平等级区划。结果表明，温岭市台风风暴潮灾害风险最大的区域在东部产业聚集区、松门镇沿海、乐清湾温峤镇西南角和坞根镇西北角，其次在隘顽湾顶部分区域，再次在滨海镇和松门镇部分区域，其他地区风险相对较小。

风暴潮；海洋灾害；防灾减灾；风险评估；风险区划

1 引言

温岭市是浙江省台州市代管的县级市，地处浙江省东南沿海和长三角地区南翼，三面临海，东濒东海、南连玉环市、西邻乐清市和乐清湾、北接台州市区。在全球气候变化和海平面上升的背景下，台风风暴潮灾害呈现出发生次数增加、强度加大和影响范围扩大的特点，对海洋经济发展、海洋生态环境和沿海人民生命财产安全构成严重威胁。温岭市经济发达，人口密集，受海洋灾害影响尤其巨大；开展温岭市台风风暴潮灾害风险评估和区划，对于防范和降低区域内海洋灾害损失、保障海洋经济发展以及保护人民生命和财产安全十分必要，同时还具有重要的示范和推广意义。

灾害风险评价是对灾害风险区遭受不同强度灾害的可能性及其可能造成的后果进行的定量分析和评估[1]。霍治国等[2]基于灾害分析原理，结合不同致灾因子和致灾指标序列构建技术，通过对长年代逐日气象资料和农业产量以及灾情资料的相关分析研究，初步建立主要农业气象灾害的风险量化标准体系。丁燕等[3]基于统计方法建立台风灾害模糊风险评估模型，包括致灾因子的时间、空间和强度以及孕灾环境的稳定性和承灾体的易损性等方面。郁珍艳等[4]研究浙江省临海市台风灾害风险评估和区划，结果表明临海市台风灾害危险性最大的区域位于括苍镇和尤溪镇部分地区以及涌泉镇、绍家渡街道和东塍镇部分地区，并编制临海市台风灾害风险区划图。

我国风暴潮灾害风险评估工作起步较晚，直至2008年针对河北省沧州市、唐山市和秦皇岛市部分沿海区域的我国首份风暴潮灾害风险评估图才问世。2013年浙江省正式启动对温州市苍南县、平阳县和台州市玉环县等首批8个县(市、区)的风暴潮灾害风险评估工作[5]。

目前我国对气象灾害风险评估和区划的研究较多，对风暴潮灾害风险评估和区划的研究相对较少。本研究在收集和处理温岭市基础地理数据、遥感、沿海防护工程和水文气象等资料的基础上，利用成熟的风暴潮数值模拟技术，依据不同台风级别，选取可能造成巨大灾害的台风路径，建立精细化的风暴潮数值模型；同时结合遥感等数据处理和分析结果，借助GIS平台进行风暴潮淹没深度和承灾体脆弱性分析，对温岭市台风风暴潮灾害风险评估和区划进行研究。

2 资料和方法

2.1 资料收集

收集的文字和数据资料以权威部门发布的信息为准，尽可能全面和详尽。主要获取资料包括：①基础地图和专题地图数据；②潮位站历史观测数据；③沿岸堤防数据(堤线、堤顶宽度、堤顶高程、堤身断面、护面结构、消浪设施、岸滩防护和穿堤建筑物等)；④比例尺1∶1万或更高精度的沿海数字高程地形数据；⑤遥感资料；⑥水文和气象资料；⑦风暴潮灾害资料。其中，堤防状况数据来源于浙江省水利厅和现场测量，行政区划数据来源于浙江省测绘与地理信息局，1∶1万电子地图来源于浙江省测绘与地理信息局，时间均为2013年5月。

2.2 数值模型

风暴潮计算模型采用丹麦水力学研究所设计开发的无结构网格平面二维模型MIKE21软件FM模块。采用三角形网格和四边形网格的耦合计算模型，其中堤坝和道路采用四边形网格，其他区域采用三角形网格，由480 418个单元和246 395个节点组成。坐标投影统一采用北京54坐标6度带(中央经线123°)。对于流场的计算，岸边界采用可滑不可入条件。外海边界取静压水位叠加天文潮位，该潮位由全球潮波模型TPXO.6推算求得。

台风浪计算模型采用SWAN第3代海浪模型，建立浙江省沿海台风浪传播模型，分析计算不同强度台风引起的温岭市海域的波浪场。计算域采用矩形网格并用4层嵌套逐步加密，其中大范围网格尺寸为8 000 m×8 000 m；第2层网格尺寸为2 000 m×2 000 m，覆盖杭州湾以南的浙江省沿海；第3层网格尺寸为400 m×400 m，覆盖健跳镇至坎门镇的台州市外海；第4层网格尺寸为100 m×100 m，覆盖临海市至温岭市沿海。各层粗网格计算结果同时为下一层细网格计算提供边界条件。

本研究所用风暴潮模型和台风浪模型计算均采用Jelesnianski模型风场和气压场。

2.3 致灾因子评估指标体系

本研究根据历史统计研究结果，将台风分为6档强度等级(表1)，并选取最不利路径(9711号台风，图1)计算台风风暴潮淹没深度。

表1 台风强度等级

图1 9711号台风路径

针对6档台风强度等级，以选取的9711号台风实际路径作为基准位置，并分别以5 km为间隔向两侧平移，设计各种台风路径，计算海平面条件下台风纯增水，以寻求最不利(增水最大)的登陆位置。本研究选取代表站(石塘验潮站)6—10月19年的逐月高潮平均值210 cm作为天文潮控制条件，溃堤阈值越浪量取0.05 m3/(m·s)。针对不同区域的不利台风路径分别计算温岭市沿海台风浪，计算时叠加风暴潮位背景场。根据台风浪计算结果，选取受向岸浪作用的海堤进行溃堤判断，其他海堤按漫堤情形计算淹没深度。溃堤计算时，将网格地形设为镇压层或堤内地面高程，通过设定“门”在某时刻开启来模拟溃堤现象；漫堤计算时，将网格地形设为海堤堤顶高程，不考虑挡浪墙的防潮功能，即假设挡浪墙在风暴潮来时已损毁，当外海水位高于堤顶时自然漫溢。

通过计算，对淹没深度进行分类，并划分危险性等级(表2)。

表2 台风风暴潮危险性分级

根据国家海洋局编制的《台风风暴潮灾害风险评估与区划技术导则(试行)》(2012)和浙江省海洋与渔业局编制的《浙江省台风风暴潮灾害风险评估技术导则》(2012)，本研究采用基于土地利用类型的台风风暴潮灾害脆弱性评估方法。该方法的基本思路为建立土地利用类型和脆弱性等级的对应关系，以土地利用类型为承灾体进行灾害脆弱性评估。土地利用类型标准采用国标《GB/T21010—2007土地利用现状分类》；脆弱性等级分4级(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)，其中Ⅳ为最低等级、Ⅰ为最高等级，等级越低代表脆弱性越低、等级越高则脆弱性越高。由温岭市首次地理国情普查的地表覆盖数据成果得到温岭市土地利用现状数据，结合温岭市实际土地利用情况，划分土地利用脆弱性级别。

对自然灾害风险水平进行评估是风险区划工作的基础，风险水平是孕灾环境演化、致灾因子危险性和承灾体脆弱性的综合体现。温岭市台风风暴潮灾害风险评估模型为：

R=H×V

式中：R代表风险(risk)；H代表危险性(hazard)；V代表脆弱性(vulnerability)。其中，H依据台风风暴潮危险性模拟结果(淹没深度)划分，V由承灾体脆弱性决定，R等级的计算结果如表3所示。

依据浙江省《台风风暴潮灾害风险评估技术导则》和《温岭市台风风暴潮灾害风险评估与区划技术方案》，将风险等级划分为Ⅰ(1≤R≤3)、Ⅱ(4≤R≤6)、Ⅲ(8≤R≤9)和Ⅳ(12≤R≤16)4个级别。

表3 台风风暴潮灾害风险等级

3 结果和分析

基于温岭市台风风暴潮危险性区划和土地利用脆弱性区划，将二者做叠加计算，分别得到现状915 hPa、925 hPa、935 hPa、945 hPa、955 hPa和965 hPa台风情景下温岭市风暴潮风险等级(表4)。

经计算得到温岭市台风风暴潮灾害风险最大的区域在东部产业聚集区、松门镇沿海、乐清湾温峤镇西南角和坞根镇西北角，其次在隘顽湾顶部分区域，再次在滨海镇和松门镇部分区域，其他地区风险相对较小。此外，随着台风强度的减弱，Ⅰ级和Ⅱ级风险区面积明显缩小，而Ⅲ级风险区在925 hPa台风情景下比915 hPa台风情景下还有所增加，主要是由于在915 hPa台风情景下的Ⅰ级和Ⅱ级风险区有部分在925 hPa台风情景下转为Ⅲ级风险区；Ⅳ级风险区从915 hPa台风情景到935 hPa台风情景面积有所增加，其原因也是部分Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级风险区转化为Ⅳ级风险区。从总体看，随着台风强度的减弱，风险区面积是减小的。

表4 6档强度台风情景下温岭市各区域风暴潮风险等级

注：“-”表示无淹没。

温岭市东部产业聚集区以及乐清湾温峤镇西南角和坞根镇西北角风险等级较高，是由于计算出的淹没深度大于3 m的区域较多；而松门镇沿海风险等级较高，则与其土地利用类型对应的脆弱性等级较高有关。

4 结语

本研究通过建立台风风暴潮和承灾体致灾因子指标体系，将风险评估结果从定量分析转化为定性评价，并对台风风暴潮灾害风险进行科学合理的等级划分，得出温岭市台风风暴潮灾害风险等级区划。区划结果比较真实地揭示台风风暴潮灾害在温岭市沿海地区的分布状况，可满足温岭市台风风暴潮防灾减灾的实际需要，也可为温岭市海洋经济建设布局以及海洋资源开发、利用和规划等提供依据，同时可结合温岭市避灾点的分布情况进一步开展台风风暴潮灾害应急疏散路径规划。

土地利用类型的改变和围填海工程引起的海域面积改变均会影响灾害风险评估结果，因此本研究结果仅适用于一段时间。但本研究的方法可行性和真实性均较高，可应用于今后的工作。

[1] 孙绍骋.灾害评估研究内容与方法讨论[J].地理科学进展，2001,20(2)：122-130.

[2] 霍治国,李世奎,王素艳，等.主要农业气象灾害风险评估技术及其应用研究[J].自然资源学报，2003,18(6)：692-703.

[3] 丁燕、史培军.台风灾害的模糊风险评估模型[J].自然灾害学报，2002,11(1)：34-43.

[4] 郁珍艳，高大伟，樊高峰，等.浙江省临海市台风灾害风险评估与区划[C]//第28届中国气象学会年会论文集.厦门：中国气象学会，2011.

[5] 张月霞，王辉.台风风暴潮灾害风险评估研究综述[J].海洋预报，2016,33(2)：81-88.

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

浙江省海洋防灾减灾专项资金项目“温岭市风暴潮和海啸灾害风险评估与区划”.

王勤，工程师，硕士，研究方向为海洋环境预报和海洋防灾减灾