一种基于三层风险评估的洪涝灾害风险应对方法与流程

本发明涉及一种洪涝灾害风险应对领域，尤其涉及一种基于三层风险评估的洪涝灾害风险应对方法。

背景技术：

随着全球气候变暖，气候系统的稳定性降低，洪涝自然灾害发生频率增加，灾害持续范围、时间以及强度也呈现增加趋势，深刻改变了全球水循环系统，对粮食安全、饮水安全、生命安全等民生问题产生了不利影响，对我国黄淮海地区影响尤为明显。因此，进行洪涝灾害的风险应对具有重要的作用和意义。

洪涝灾害应对主要包括工程措施和非工程措施。气候变化背景下，降水极端事件发生频率、强度及范围总体呈现增加态势，日益严重的暴雨洪水及城市内涝问题引起了各国政府高度重视，各国在大流域暴雨洪涝、中小流域暴雨洪涝综合应对方面总结了大量经验，国内外洪涝应对措施参见表2。

这些方法的主要不足是多以管理措施为主，缺乏从水资源系统整体角度的洪涝综合应对的研究，对洪涝应对的技术对策研究较少。但是随着气候变化和人类活动影响的深入，水循环过程呈现出明显的“自然-人工”二元驱动特性，水利工程和灌溉设施的修建，在一定区域内改变了洪涝灾害的时空分布特征，上述方法难以体现洪涝灾害的多元、复杂特征。因此，应采用“层层剥笋”的形式，分层明晰风险应对的重点区域与重点环节，并结合风险因子的可调控特性，将社会经济系统的自适应性能与工程体系建设相结合，进一步完善复杂环境下洪涝风险的综合应对方法。

技术实现要素：

本发明的目的就在针对现有洪涝灾害应对方法的不足，提出一种基于三层风险评估的洪涝灾害风险应对方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于三层风险评估的洪涝灾害风险应对方法，方法步骤如下，

1)洪涝灾害风险因子可调控特性与调控途径分析

洪涝灾害风险因子涉及洪涝灾害形成过程的四个层面：危险性、暴露度、脆弱性和防灾减灾能力。

危险性包括降水(主汛期降水)、地形、坡度、河网密度、水源涵养、暴雨产流系数等方面，这些因子多为流域自然属性因子，多数为不可调控的因子，仅部分因子在一定程度上可通过工程措施进行调控，如通过水土保持、退耕还林还草、建设水源涵养林等工程，削减汛期洪水、增加枯季径流和供水。

暴露度指标涉及人口、GDP、耕地3个因子，因社会经济布局难以进行实时调控，并且只可在规划层面进行局部调整。如针对缺水型城市的发展布局，应适度控制城市规模，不宜发展集中的大型城市，并对人口规模同时进行调控，经济发展布局上严格产业准入门槛，限制高耗水型产业的发展。

脆弱性指标主要包括植被耐涝能力，在一定程度上可以进行调控，一般对于天然植被不可调控，而对于人工植被，则可根据区域洪涝特性，进行选择性栽种，多选择耐涝能力较强的人工植被，通过适度增加人工植被的耐涝能力达到应对区域洪涝的作用。

防灾减灾能力指标包括灌区水资源利用效率、库容、蓄滞洪区、堤防、预警预报能力、洪涝调度等方面，均可通过工程措施进行调控，是洪涝灾害风险应对的主要调控手段。通过水库等蓄水工程建设、蓄滞洪区和堤防维护、加强洪涝期水利工程联调运行和区域洪涝预警预报能力建设等方面，可在较大程度上提高区域应对洪涝灾害风险的能力。

洪涝灾害风险因子可调控特性与调控途径参见表1。

2)洪涝灾害一层风险评估

一层风险评估的目的是充分暴露区域的洪涝灾害风险。基于现状水利工程条件和未来气候变化影响及未来社会经济发展规划，开展一层洪涝灾害风险评估，全面暴露区域的洪涝风险，也是区域可能发生的最大风险，识别各高、中、低风险区的人口、GDP和耕地分布等，为风险调控目标制定提供依据；

3)洪涝灾害二层风险评估

二层风险评估的目的是通过区域自身洪涝调控因子的调整与优化，降低区域洪涝风险。二层调控的主要风险因子包括：人口与GDP的增长速度和规模、植被耐涝能力。通过在规划层面调整和控制产业布局和人口、城市发展规模，调整和增加耐涝能力较强的人工植被面积与分布，一定程度上降低洪涝灾害的风险，实现基本满足社会经济发展目标的要求；

4)洪涝灾害三层风险评估

三层风险评估的目的是通过工程措施和非工程措施，全面提高区域洪涝风险应对能力。三层调控的主要风险因子包括：灌区水资源利用效率、库容、蓄滞洪区、堤防、预警预报能力、洪涝调度。主要通过提高灌区水资源利用效率、建设调水工程、修建水利工程、蓄滞洪区和堤防建设、加强调度、管理和预警预报能力等，全面提升区域洪涝灾害的防灾减灾能力，实现区域洪涝风险调控和应对；

5)提出洪涝灾害风险应对策略

根据步骤4的分析，可以提出洪涝灾害风险应对策略。

作为优选，步骤2、步骤3和步骤4中，采用变化环境下“四因子”(危险性、脆弱性、暴露性、防灾减灾能力)的洪涝灾害风险评估理论与方法进行风险评估。洪涝灾害风险的表达式为：

R＝f(H，E，V，C)＝(H×E×V)/C (1)

其中，R为灾害风险，H为致灾因子危险性，E为暴露性，V为承灾体脆弱性，C为防灾减灾能力。

作为优选，步骤3和步骤4中，三层、二层洪涝灾害风险调控后的灾害风险与一层灾害风险评估结果之间的差即为各层的调控效果。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明以“自然-人工”二元水循环理论为主线，基于洪涝灾害的历史演变规律和未来演变趋势，结合洪涝灾害风险区划和风险预测结果，从人口城市规模、区域水资源承载能力、产业结构调整、水利工程群优化布局、防灾减灾能力建设、水土资源调控、风险防控管理等方面，构建洪涝灾害风险应对方法，实现逐级降低区域洪涝风险，为洪涝灾害应对提供技术支撑。可广泛应用于流域/区域洪涝灾害风险应对，特别适用于黄淮海地区洪涝灾害风险应对。

附图说明

图1为基于三层风险评估的洪涝灾害风险应对示意图；

图2为黄淮海地区洪涝灾害一层风险评估结果；

图3为黄淮海地区洪涝灾害二层风险评估结果；

图4为黄淮海地区洪涝灾害三层风险评估结果。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1，一种基于三层风险评估的洪涝灾害风险应对方法，选取洪涝灾害频发的黄淮海地区进行实证研究，方法步骤如下：

(1)洪涝灾害风险因子可调控特性与调控途径分析

洪涝灾害风险因子涉及洪涝灾害形成过程的4个层面：危险性、暴露度、脆弱性和防灾减灾能力。

危险性包括降水(主汛期降水)、地形、坡度、河网密度、水源涵养、暴雨产流系数等方面，这些因子多为流域自然属性因子，多数为不可调控的因子，仅部分因子在一定程度上可通过工程措施进行调控，如通过水土保持、退耕还林还草、建设水源涵养林等工程，削减汛期洪水、增加枯季径流和供水。

暴露度指标涉及人口、GDP、耕地3个因子，因社会经济布局难以进行实时调控，并且只可在规划层面进行局部调整。如针对缺水型城市的发展布局，应适度控制城市规模，不宜发展集中的大型城市，并对人口规模同时进行调控，经济发展布局上严格产业准入门槛，限制高耗水型产业的发展。

脆弱性指标主要包括植被耐涝能力，在一定程度上可以进行调控，一般对于天然植被不可调控，而对于人工植被，则可根据区域洪涝特性，进行选择性栽种，多选择耐涝能力较强的人工植被，通过适度增加人工植被的耐涝能力达到应对区域洪涝的作用。

防灾减灾能力指标包括灌区水资源利用效率、库容、蓄滞洪区、堤防、预警预报能力、洪涝调度等方面，均可通过工程措施进行调控，是洪涝灾害风险应对的主要调控手段。通过水库等蓄水工程建设、蓄滞洪区和堤防维护、加强洪涝期水利工程联调运行和区域洪涝预警预报能力建设等方面，可在较大程度上提高区域应对洪涝灾害风险的能力。

洪涝灾害风险因子可调控特性与调控途径参见表1，

(2)洪涝灾害一层风险评估

一层风险评估的目的是充分暴露区域的洪涝灾害风险。基于现状水利工程条件和未来气候变化影响及未来社会经济发展规划，开展一层洪涝灾害风险评估，全面暴露区域的洪涝风险，也是区域可能发生的最大风险，识别各高、中、低风险区的人口、GDP和耕地分布等，为风险调控目标制定提供依据。

在本实施例中，对于洪涝灾害风险评估，共选取了9个因子，其中危险性因子包括4个，承灾体暴露性2个，承灾体脆弱性1个，防灾减灾能力2个。基于洪涝风险的一层风险评估，采用据黄淮海地区未来2030年的主汛期降雨、人口密度和GDP，其他因子采用现状条件(2010年)，开展洪涝风险评估，充分暴露区域风险。黄淮海地区洪涝灾害一层风险评估方案设计参见表2，

黄淮海地区洪涝高风险区整体上主要集中在淮河流域。按照方位划分，洪涝高风险区主要集中在黄淮海地区的东南部地区以及山东东部很少一部分；按照水资源三级区划分，洪涝高风险区主要分布在黄淮海地区东南部的王家坝以上南岸、王蚌区间南岸、高天区、里下河区、沂沭河区、中运河区、胶东诸河最东部以及王家坝以上北岸、蚌洪区间北岸部分区域。黄淮海地区洪涝灾害一层风险评估结果参见图2。

(3)洪涝灾害二层风险评估

二层风险评估的目的是通过区域自身洪涝调控因子的调整与优化，降低区域洪涝风险。二层调控的主要风险因子包括：人口与GDP的增长速度和规模、植被耐涝能力。通过在规划层面调整和控制产业布局和人口、城市发展规模，调整和增加耐涝能力较强的人工植被面积与分布，一定程度上降低洪涝灾害的风险，实现基本满足社会经济发展目标的要求。

面对极端气候下的洪涝灾害，要求结合实际情况，从社会经济发展布局调整和水源涵养林建设两方面进行调控。水源涵养建设主要通过改变下垫面条件，调整改变下垫面径流系数，达到缓解洪涝灾害的目的。社会经济发展布局调整主要是在规划层面进行设计，对该地区的人口密度、产业结构等主要社会经济指标进行调整优化，最大程度的降低甚至规避黄淮海地区因洪涝灾害所带来的损失。

通过水源涵养林建设等工程措施，调控流域暴雨产流系数，是解决洪涝问题的一种有效途径和方法。在流域的坡面暴雨产流系数综合管理过程中，应该遵循自然规律，以水循环理论为基础，遵循暴雨洪水的演变规律，以水循环过程为突破口，通过产流系数的调整，在流域尺度上调控径流过程，实现从时空尺度上综合调控径流系数。黄淮海地区洪涝灾害二层洪涝风险调控主要通过水源涵养林建设和适度控制人口发展规模两种手段，需要调整的区域高天区、蚌洪区间南岸、北岸、里下河区、沂沭河区、王家坝南岸以上、王蚌区间南岸、子牙河平原、徒骇马颊河等。

通过二层风险调控后，黄淮海地区洪涝灾害二层风险评估结果参见图3，较之一层风险评估，风险降低效果较显著，其中高风险区面积明显减少，高风险向中高风险区转移，中高风险区向中风险区转移，区域应对洪涝灾害风险的能力有所提高。

经过二层风险调控，黄淮海地区洪涝风险有所降低，风险降低较多的区域主要集中在大清河淀西平原、子牙河平原、徒骇马颊河、黑龙港及运东平原、高天区、蚌洪区间南岸、北四河下游平原、小浪底至花园口干流区间、花园口以下干流区间、大汶河等区域，经过二层调控后，处于高风险分区的面积，由原先一层风险评价的17.3万km²降低为12.6万km²，中高风险面积由32.8万km²降低为28.6万km²，中风险区面积由40.8万km²增加为50.0万km²，中低风险区面积变化不大，中高风险面积向中低以下风险转移，黄淮海地区中高风险区面积由34.78％下降到28.63％。同时也表明社会经济布局调整和水源涵养林等工程措施在应对洪涝灾害风险中有明显的作用，社会发展规划布局需要考虑区域的洪涝风险，在规划层面规避洪涝风险。

(4)洪涝灾害三层风险评估

三层风险评估的目的是通过工程措施和非工程措施，全面提高区域洪涝风险应对能力。三层调控的主要风险因子包括：灌区水资源利用效率、库容、蓄滞洪区、堤防、预警预报能力、洪涝调度。主要通过提高灌区水资源利用效率、建设调水工程、修建水利工程、蓄滞洪区和堤防建设、加强调度、管理和预警预报能力等，全面提升区域洪涝灾害的防灾减灾能力，实现区域洪涝风险调控和应对。

三层调控方案主要涉及蓄滞洪区和堤防维护与建设、水利工程群优化调度、河网水系沟通、行洪通道建设、调度管理和预警预报能力等方面，其中雨洪资源利用和水利工程群优化调度对旱涝联调与应对均具有重要作用。目前黄淮海三流域的工程体系已基本形成，尤其是蓄水工程已基本饱和，但是黄淮海地区水库工程在多年运行中，部分调洪库容和兴利库容有所降低，在应对洪涝风险方面，亟需在已有工程基础上挖潜，开展水库除险加固和水库疏浚工程，提高黄淮海地区水库的调控库容和兴利库容，在水资源和地质条件成熟的区域适当修建新的水利工程，增加洪涝风险应对能力。蓄滞洪区和堤防建设、河网水系沟通和行洪通道建设、水利工程建设、防洪库容挖潜和调度运行能力建设主要在北四河下游平原、大清河流域淀东平原、黑龙港及运东平原、蚌洪区间北岸、高天区等区域。

通过调控后，黄淮海地区洪涝灾害三层风险评估结果参见图4，较之一层和二层风险评估结果，风险降低效果较显著，其中高风险区面积明显减少，高风险向中高风险区转移，中高风险区向中风险区转移，区域应对洪涝灾害风险的能力有所提高。经过三层调控，黄淮海地区洪涝风险有所降低，风险降低较多的区域主要集中在蚌洪区间南岸、蚌洪区间北岸、高天区、北四河下游平原、大清河淀东平原、大清河淀西平原、子牙河平原、黑龙港及运东平原、大汶河、花园口以下干流区间、徒骇马颊河、小浪底至花园口干流区间等区域。经过三层调控后，处于高风险分区的面积由原先二层风险评价的12.6万km²降低为1.6万km²，中高风险区面积由28.6万km²降低为13.5万km²，中风险区面积由49.6万km²增加为75.8万km²，中低风险区面积变化不大，中高风险面积向中低以下风险转移，黄淮海地区中高风险区面积由28.63％下降到10.48％。调控后的风险评价结果同时也表明水利工程、蓄滞洪区和堤防、河网水系沟通等工程措施及调度运行和预警预报能力建设等非工程措施在应对洪涝灾害风险中有明显的作用。

(5)提出洪涝灾害风险应对策略

根据步骤(4)的分析，可以提出洪涝灾害风险应对策略。

黄河流域应对气候变化的洪涝风险综合应对策略主要包括以下方面：1)优化水利工程群调度；2)提高水资源利用效率和效益；3)加强洪涝事件预警预报能力建设，完善防洪排涝决策服务系统。

淮河流域应对气候变化的洪涝风险综合应对策略主要包括以下方面：1)加快上游及支流蓄水控制性工程建设，增强流域水量调控能力；2)加强中游河道整治，优化调整蓄滞洪区，扩大中游过洪能力，减少因洪致涝；3)加快入江入海通道建设，降低洪泽湖顶托压力，增强下游排水能力；4)加强城市除涝体系建设，构建多源供水格局；5)加强重点洼地治理，增强排涝工程能力。

海河流域应对气候变化的洪涝风险综合应对策略主要包括以下方面：1)山前地下水库建设，加大雨洪资源利用；2)优化水利工程群调度方案，实施精细化科学调度；3)确立城市适水的规划理念，推进城市立体化综合防治内涝体系建设；4)推进京津冀一体化水资源配置与洪涝防治体系建设。

本发明方法以“自然-人工”二元水循环理论为主线，基于洪涝灾害的历史演变规律和未来演变趋势，结合洪涝灾害风险区划和风险预测结果，从人口城市规模、区域水资源承载能力、产业结构调整、水利工程群优化布局、防灾减灾能力建设、水土资源调控、风险防控管理等方面，构建洪涝灾害风险应对方法，实现逐级降低区域洪涝风险，为洪涝应对提供技术支撑。上述结论说明利用本发明提出的方法建立基于三层风险评估的洪涝灾害风险应对方法能够较准确地分析危险性、暴露性、脆弱性和防灾减灾能力在洪涝灾害应对中的作用，可为下一步的洪涝应对策略制定提供辅助支撑，可应用于实际的项目分析中。

以上对本发明所提供的一种基于三层风险评估的洪涝灾害风险应对方法进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。