风暴潮灾害风险评估与事件预警研究

发布时间：2017-12-07 05:00

  本文关键词：风暴潮灾害风险评估与事件预警研究

  更多相关文章： 台风 暴潮 天文潮 总水位 灾害风险评估 事件预警

【摘要】：风暴潮灾害是我国最严重的海洋灾害之一,每年对沿海地区造成巨大的损失。风暴潮灾害的防御措施包括工程措施、非工程措施和生态措施等。风暴潮灾害风险评估和事件预警是两种非常重要的防灾减灾非工程措施,为综合灾害管理的重要内容,对政府有效应对海洋灾害、科学布局沿海经济具有重要意义。本文采用不同重现期的高潮位作为风暴潮灾害致灾因子危险性标准,区别于以往采用不同重现期台风参数和不同台风路径模拟增水,然后叠加天文潮极值得到极值总潮位作为致灾因子危险性的标准,该方法可以较为快捷地应用于大范围的风暴潮灾害风险评估。首先,本文建立了基于不同重现期天文潮差值的空间插值法获取高密度的重现期潮位。采用不同重现期的理论最高潮位面作为风暴潮灾害致灾因子危险性标准,最大的挑战是缺乏高密度的长期验潮站潮位数据。我国平均300-400公里才有一个标准验潮站,根据少数的长期验潮站的不同重现期高潮位面进行空间插值生成覆盖整个沿海的潮位面,会产生较大的误差。本文综合利用沿海高密度的副港验潮站的潮高基准面数值,建立了基于不同重现期天文潮差值的空间插值法,得到副港验潮站的重现期高潮位值,使得插值的潮位面能够接近基于长期实测数据计算的重现期潮位。该方法充分利用了副港验潮站的潮高基准面特征值获取当地的潮汐变化特征,克服了传统计算方法无法表征无长期验潮站(主港)地区的天文潮位差异,从而大大减少了传统方法所导致的巨大系统误差。随后,本文生成了一系列的风暴潮灾害风险图谱。在获得高密度的验潮站重现期潮位数据后,采用空间插值的方法生成不同重现期的理论最高潮位面,然后采用静态淹没模型获得风暴潮的淹没范围、淹没深度,从而得到风暴潮灾害淹没风险图谱;将淹没情景与公里格网的GDP和人口数据叠加,结合洪灾水深损失率,得到经济风险定量分布和人口风险定量分布,然后根据百分位数法(35%,55%,85%)设置断点,给出风暴潮灾害的经济风险图谱和人口风险图谱;最后将经济风险与人口风险矩阵相乘,得到风暴潮灾害的综合风险图谱。同时,本文开发了风暴潮灾害风险评估自动化工具。本研究已将上述风暴潮重现期潮位计算和灾害风险评估集成一体,在ArcGIS平台上开发了一个重现期潮位的自动计算和风暴潮灾害风险评估的自动化模块,大大提高工作效率并可广泛地推广应用。最后,本文集成了风暴潮灾害事件预警的关键技术。风暴潮灾害的严重程度不仅取决于增水的高度,还与增水发生的时间、天文潮的高度、沿岸地形和社会经济分布状况有关。以往的研究着重关注风暴潮增水的数值预报,预警内容为风暴潮增水的时空分布。为了更好地满足现实防灾减灾的需要,本文系统地研究风暴潮灾害基于事件影响进行预警的关键技术,首先需要实现天文潮的准确预报和风暴潮增水的预报,然后将两者在空间和时间上相叠加,得到总潮位的时空预报,再结合二维的水力学模型FloodArea构建漫滩淹没场景的预测预报,然后进行预警风险分级和损失预估。本研究以201604号台风"妮妲"为例,进行了风暴潮灾害事件预警的实证研究,并以实测水位等数据验证了集合模型预测和预警的合理性和可靠性。本文的工作丰富了风暴潮灾害的理论研究,在风暴潮灾害风险评估方面开展了精细化、分布式的的实证研究,打破了以前以行政区划为单元的风险评估方式,提供的风险评估结果更加科学、可靠。风暴潮灾害预警将自然科学和社会科学结合起来,推进了风暴潮灾害预警的内容,可以为减灾部门和普通民众提供更全面及时的灾害预警信息。本文的研究兼顾了长期的防灾需求和短期的应急需求,为风暴潮灾害的防灾减灾提供了有效支撑。
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P731.23

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