水旱災害風險普查技術體系探索

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摘要：結合第一次全國自然災害綜合風險普查要求，基于水旱災害風險管理理論，從水旱災害致災調查與評估、洪水隱患調查與評估、風險評估與區劃、數據庫建設等方面探索構建了水旱災害風險普查技術體系該體系在普查實踐中得到驗證和完善，支撐各地圓滿完成水旱災害風險普查任務，形成系列普查成果，實現預期普查目標，為水利高質量發展提供了技術支撐。

關鍵詞：水旱災害；風險普查；區劃；技術體系

我國是世界上自然災害最嚴重的國家之一，災害種類多，分布地域廣，發生頻率高，造成損失重。第一次全國自然災害綜合風險普查是我國也是世界上首次開展的一項重大國情國力調查，是提升自然災害防治能力的基礎性工作。水旱災害風險普查是自然災害（包括地震災害、地質災害、氣象災害、水旱災害、海洋災害、林草火災等）風險普查的重要組成部分。為滿足全國自然災害綜合風險普查需求，指導各地順利開展水旱災害風險普查，水利部按照《第一次全國自然災害綜合風險普查總體方案》，基于洪水風險管理理論，首次建立了一套完整的水旱災害風險普查技術體系。體系涵蓋水旱災害致災調查和危險性評估、承災體調查、風險評估與區劃、防治區劃等內容，確定了普查指標、技術路線、分析評估與區劃方法，可用于系統識別和分析評估水旱災害風險來源、區域分布和風險水平，為實現全國水旱災害風險普查目標，基本摸清水旱災害風險隱患底數，查明水旱災害防御能力，客觀認識我國不同地區水旱災害風險水平提供了有力支撐。

一、水旱災害風險普查需求分析與技術特點

按照水旱災害風險管理理論，水旱災害風險是各類風險要素共同作用的結果。水旱災害風險由水旱事件的隨機性、人類社會及自然環境承災的脆弱性相互作用產生，包括水旱災害危險性、承災體暴露度和脆弱性三方面（也稱風險三要素）。采用調查、評估和區劃三種方法識別風險三要素，同時分析水旱災害風險普查的需求如下。①水旱災害危險性。需要調查各河流、區域的洪水干旱風險來源，分析暴雨洪水產匯流規律和干旱致災規律，量化不同頻率暴雨洪水規模和干旱嚴重程度；需要摸清主要防洪工程防災能力，基于流域地形、水系和防洪工程分布，構建水文水動力學模型，分析不同頻率洪水干旱的影響范圍和影響程度，計算洪水干旱的綜合風險度指數R值，查明水旱災害危險性。②承災體暴露度。承災體是可能遭受水旱災害作用的對象，包括房屋建筑、基礎設施、人口、經濟、農作物等。需要通過調查和數據共享，掌握水旱承災體的數量、空間位置和屬性特征，為風險評估提供基礎數據。③承災體脆弱性。不同承災體對水旱災害表現出的易于受到傷害和損失的性質不同。需要總結分析已有調查和試驗成果，歸納各類承災體強度-破壞曲線和損失特征，支撐水旱災害風險評估。基于上述需求分析和風險管理理論，水利部探索建立了水旱災害風險普查內容體系和技術標準規范體系，通過調查分析獲取水旱災害風險各要素數據，開展危險性、暴露度和脆弱性評估，確定不同評估單元或區域的洪水干旱風險水平和等級，完成了不同空間尺度水旱災害風險評估與區劃。在水旱災害風險普查中，與其他災種風險普查相比，洪水災害風險普查采用具有物理含義的洪水淹沒水深、流速和淹沒歷時等淹沒特征數據量化洪水危險性。通過構建河道和防洪區的水力學模型，聯合求解連續方程和動量方程，精準量化洪水波的演進過程，計算洪水綜合風險度指數R值。利用綜合風險度指數在全國范圍內表征洪水危險性，使得不同區域的洪水風險具有可比性，有助于在統一標準下制定風險等級閾值。干旱災害風險普查則綜合考慮了干旱頻率、水資源量稟賦條件與負異常狀態，反映水利工程防旱抗旱減災能力，更加客觀揭示干旱災害風險水平。

二、技術體系構建

水旱災害風險普查技術體系涵蓋水旱災害致災因子、洪水災害隱患、水旱災害風險評估與區劃、普查數據庫等方面內容。應用水文水動力學、空間聚類分析、災害風險分析等理論方法，進行水旱災害危險性、洪水干旱風險評估與區劃等方面的調查和分析評估；引入承災體脆弱性曲線，進行洪水災害影響人口、經濟（GDP）的風險評估；針對干旱災害相關的水資源量空間配置特點，以縣級行政區為單元進行農業干旱災害風險度、人飲困難風險度、城市干旱風險度分析和干旱災害綜合風險評估與區劃。此外，基于數值區間合理性、邏輯判斷、空間拓撲關系分析等方法，提出普查數據質檢審核規則和質量控制方法，規定風險評估與區劃制圖標準。此次水旱災害風險普查在原有基礎上組織新編7項普查技術要求或規范性技術文件，系統構建了水旱災害風險評估與區劃技術體系，如圖1所示。

三、關鍵技術

1.基于統計學與分布式水文模型融合的洪水災害致災分析方法

應用精確性、不偏性及穩健性更優的線性矩法編制暴雨頻率圖，提高稀遇頻率估計值的擬合精度，降低了常規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，X1:n≤X2:n≤...≤Xn:n是一組隨機樣本的次序統計量，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位的次序統計量的期望值，λr為r階線性矩變量。綜合應用多種水文模型編制中小流域洪水頻率圖。結合暴雨頻率分析成果，在綜合單站洪水頻率分析法、區域洪水頻率分析法的基礎上，以分布式水文模型法為主，推求山丘區主要小流域出口節點設計洪水，豐富了洪水頻率分析成果，為開展災害風險評估提供堅實基礎資料。單站洪水頻率分析法適用于有流量資料的站點，且站點上游控制流域內不存在大中型水庫，可結合歷史實測和調查洪水資料進行洪水頻率分析；對有水位資料的站點，可轉換為流量數據進行洪水頻率分析。區域洪水頻率分析法綜合多個小流域單站洪水頻率分析成果，構建不同水文分區的洪水區域回歸方程或增長曲線，根據小流域所在區域，快速推算小流域設計洪水。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個流域特征變量，αi是模型參數，n是特征變量的個數，是乘積誤差項。3?:55^??z{?EHm??è)$·?^°6?’??m???‰?+‰–·4?j?H?êá?èíptu?á$á!#$?á"#$?;;;?á$#$dp?ˉ?ì·m?ó?EY$–???”??òYmW?Vú5（1）?L$