本文關(guān)鍵詞：風暴潮災害風險評估與事件預警研究

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【摘要】：風暴潮災害是我國最嚴重的海洋災害之一,每年對沿海地區(qū)造成巨大的損失。風暴潮災害的防御措施包括工程措施、非工程措施和生態(tài)措施等。風暴潮災害風險評估和事件預警是兩種非常重要的防災減災非工程措施,為綜合災害管理的重要內(nèi)容,對政府有效應對海洋災害、科學布局沿海經(jīng)濟具有重要意義。本文采用不同重現(xiàn)期的高潮位作為風暴潮災害致災因子危險性標準,區(qū)別于以往采用不同重現(xiàn)期臺風參數(shù)和不同臺風路徑模擬增水,然后疊加天文潮極值得到極值總潮位作為致災因子危險性的標準,該方法可以較為快捷地應用于大范圍的風暴潮災害風險評估。首先,本文建立了基于不同重現(xiàn)期天文潮差值的空間插值法獲取高密度的重現(xiàn)期潮位。采用不同重現(xiàn)期的理論最高潮位面作為風暴潮災害致災因子危險性標準,最大的挑戰(zhàn)是缺乏高密度的長期驗潮站潮位數(shù)據(jù)。我國平均300-400公里才有一個標準驗潮站,根據(jù)少數(shù)的長期驗潮站的不同重現(xiàn)期高潮位面進行空間插值生成覆蓋整個沿海的潮位面,會產(chǎn)生較大的誤差。本文綜合利用沿海高密度的副港驗潮站的潮高基準面數(shù)值,建立了基于不同重現(xiàn)期天文潮差值的空間插值法,得到副港驗潮站的重現(xiàn)期高潮位值,使得插值的潮位面能夠接近基于長期實測數(shù)據(jù)計算的重現(xiàn)期潮位。該方法充分利用了副港驗潮站的潮高基準面特征值獲取當?shù)氐某毕兓卣?克服了傳統(tǒng)計算方法無法表征無長期驗潮站(主港)地區(qū)的天文潮位差異,從而大大減少了傳統(tǒng)方法所導致的巨大系統(tǒng)誤差。隨后,本文生成了一系列的風暴潮災害風險圖譜。在獲得高密度的驗潮站重現(xiàn)期潮位數(shù)據(jù)后,采用空間插值的方法生成不同重現(xiàn)期的理論最高潮位面,然后采用靜態(tài)淹沒模型獲得風暴潮的淹沒范圍、淹沒深度,從而得到風暴潮災害淹沒風險圖譜;將淹沒情景與公里格網(wǎng)的GDP和人口數(shù)據(jù)疊加,結(jié)合洪災水深損失率,得到經(jīng)濟風險定量分布和人口風險定量分布,然后根據(jù)百分位數(shù)法(35%,55%,85%)設置斷點,給出風暴潮災害的經(jīng)濟風險圖譜和人口風險圖譜;最后將經(jīng)濟風險與人口風險矩陣相乘,得到風暴潮災害的綜合風險圖譜。同時,本文開發(fā)了風暴潮災害風險評估自動化工具。本研究已將上述風暴潮重現(xiàn)期潮位計算和災害風險評估集成一體,在ArcGIS平臺上開發(fā)了一個重現(xiàn)期潮位的自動計算和風暴潮災害風險評估的自動化模塊,大大提高工作效率并可廣泛地推廣應用。最后,本文集成了風暴潮災害事件預警的關(guān)鍵技術(shù)。風暴潮災害的嚴重程度不僅取決于增水的高度,還與增水發(fā)生的時間、天文潮的高度、沿岸地形和社會經(jīng)濟分布狀況有關(guān)。以往的研究著重關(guān)注風暴潮增水的數(shù)值預報,預警內(nèi)容為風暴潮增水的時空分布。為了更好地滿足現(xiàn)實防災減災的需要,本文系統(tǒng)地研究風暴潮災害基于事件影響進行預警的關(guān)鍵技術(shù),首先需要實現(xiàn)天文潮的準確預報和風暴潮增水的預報,然后將兩者在空間和時間上相疊加,得到總潮位的時空預報,再結(jié)合二維的水力學模型FloodArea構(gòu)建漫灘淹沒場景的預測預報,然后進行預警風險分級和損失預估。本研究以201604號臺風"妮妲"為例,進行了風暴潮災害事件預警的實證研究,并以實測水位等數(shù)據(jù)驗證了集合模型預測和預警的合理性和可靠性。本文的工作豐富了風暴潮災害的理論研究,在風暴潮災害風險評估方面開展了精細化、分布式的的實證研究,打破了以前以行政區(qū)劃為單元的風險評估方式,提供的風險評估結(jié)果更加科學、可靠。風暴潮災害預警將自然科學和社會科學結(jié)合起來,推進了風暴潮災害預警的內(nèi)容,可以為減災部門和普通民眾提供更全面及時的災害預警信息。本文的研究兼顧了長期的防災需求和短期的應急需求,為風暴潮災害的防災減災提供了有效支撐。
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P731.23

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