3D Simulation of Storm Surge Disaster Based on Scenario Analysis

The occurrence of storm surge disaster is often accompanied with floodplain, overflow, dike breach and other complex phenomena, while current studies on storm surge flooding are more concentrated on the 1D/2D numerical simulation of single disaster scenario(floodplain, overflow or dike breach), ignoring the composite effects of various phenomena. Therefore, considering the uncertainty in the disaster process of storm surge, scenario analysis was firstly proposed to identify the composite disaster scenario including multiple phenomena by analyzing key driving forces, building scenario matrix and deducing situation logic. Secondly, by combining the advantages of k-ω and k-ε models in the wall treatment, a shear stress transmission k-ω model coupled with VOF was proposed to simulate the 3D flood routing for storm surge disaster. Thirdly, risk degree was introduced to make the risk analysis of storm surge disaster. Finally, based on the scenario analysis, four scenarios with different storm surge intensity(100-year and 200-year frequency) were identified in Tianjin Binhai New Area. Then, 3D numerical simulation and risk map were made for the case.

基于韧性视角的福建沿海风暴潮风险综合评估研究

本文基于城市安全韧性三角形模型,构建韧性城市视角下的风暴潮灾害综合风险评价框架,采用2011—2020年福建省33个沿海县(区、市)数据,通过城市适灾韧性评价指标体系,科学评价福建沿海城市适灾韧性水平时空分异特征,借助地理信息分析工具,综合风暴潮灾害危险性、脆弱性和城市韧性的评价结果,实现福建省域尺度风暴潮灾害综合风险区划。结果表明:(1)福建省2020年沿海城市适灾韧性水平从高到低依次为:福州、厦门、漳州、泉州、宁德、莆田;(2)随着各沿海城市适灾韧性水平的稳步提升,福建省风暴潮灾情等级指数呈下降趋势;(3)风暴潮综合风险I级区主要分布在莆田的兴化湾、湄洲湾沿岸;(4)在灾害防御建议方面,应重点关注河口、喇叭型湾口等地区,应重点防范北部路径和中部路径的台风风暴潮,应因地制宜制定海洋防灾减灾对策和韧性城市建设规划。

滨海新区温带风暴潮灾害风险评估研究

建立了一套基于非结构三角网、适用于滨海新区的高分辨率风暴潮漫滩数值模式,在陆地区域分辨率达到50～80m,对两次典型的温带风暴潮进行模拟得到满意结果。计算了塘沽站19a平均天文高潮值并根据对历史天气过程的分析,选取制定了4个强度的天气系统,而后模拟得到不同强度下滨海新区的温带风暴潮最大淹没范围。综合考虑风暴潮淹没风险与承灾体脆弱性制作出滨海新区温带风暴潮灾害风险图。结果表明:大部分地区都存在风暴潮灾害风险,沿海地区风险大于内陆,其中天津新港、临港工业区、海河北岸地区、大港地区南部的灾害风险最大。

广西主要海洋灾害风险分析

收集1949-2010年发生在广西沿海地区的主要海洋灾害情况，并对其进行风险影响分析。在影响广西沿海地区的主要海洋灾害中，风暴潮灾害最严重，造成的损失最大，直接危及到国家财产、沿海人民生命生活安全以及社会经济的可持续发展；其次是赤潮灾害和海水入侵灾害。气候变化与人类活动是引发这些灾害的主要影响因素。气候变化影响下的海平面上升使风暴潮的致灾程度加剧，海岸侵蚀、岸线变迁、海水入侵和土地盐渍化加重；人类大规模的围填海活动使潮滩湿地消失、生物多样性减少、赤潮危害加重、生态环境资源遭到破坏，加重灾害的危害程度。应采取工程与生态相结合的立体防护体系，提高海岸自然抗灾能力，将灾害损失及风险降至最低。

风暴潮灾害风险的精细化评估研究

以龙口市北部沿海风暴潮灾害为研究对象,结合风与浪潮致灾因子、空间与地形等孕灾环境、承灾体类型等影响风暴潮灾害损失变化的有关因素,基于GIS空间分析技术建立了风暴潮灾害风险评估的定量模型,开展了风暴潮灾害风险的精细化评估。结果表明,在风速增大的情况下,淹没范围和可能性损失程度都相应增大;可能性损失呈有规律分布,离海岸线越近,风险值越大。研究结果可供沿海地区的风暴潮灾害风险区划和风险管理参考。

沿海城市风暴潮灾害风险评估研究述评

对风暴潮灾害形成机理、风暴潮灾害风险评估方法、灾害风险区划与等级评估、灾害损失评估等方面进行了梳理和分析,认为:①风暴潮灾害风险评估指标体系目前多为主要社会因子和经济损失因子,而忽视主要气象水文指标(最大增水、中心风速等)对风暴潮灾害的影响,研究发现,最大增水和风暴潮灾害呈正相关关系;可通过主成分分析等相关数学模型提取指标因子,避免指标选取主观随意性,又能够客观的确定指标因子的权重;②应建立统一的风暴潮灾害风险评估综合指标;提出建立灾害熵综合风险评估方法,定量的反映所研究区域灾害损失整体水平,灾害熵值也可作为划分灾害等级的分级量度。

海口湾沿岸风暴潮风险评估

参考内陆洪水损失评估的方法,建立适用于海口湾沿岸风暴潮风险区的损失评估模型,分析了海口湾沿岸风暴潮的风险区域,并根据100 a一遇极值高水位、100 a一遇风暴潮与最高天文潮位的组合水位、可能最大风暴潮与最高天文潮位的组合高水位条件,分析淹没范围;统计100 a一遇极值高水位淹没区内的建筑物,估计可能受灾人口.该文对海口湾沿岸的基本社会经济资料作了一、二级分类,并逐项进行统计,同时还根据需要作了抽样调查.对分部门的损失率计算方法作了详细介绍,得出个人家庭财产、国家集体财产、农作物和海水养殖等分部门的损失率分别为:30%,4%,70%和100%;以2001年社会经济资料为基础,100 a一遇极值高水位为条件,计算出潮灾经济损失约为8.32亿元,个人家庭财产、国家集体财产、农作物及海水养殖、人员伤亡损失、间接损失等分部门的损失金额占总损失的比率分别为:13.0%,70.0%,0.7%,0.8%和15.5%.

河北省风暴潮灾害风险评估研究

依据区域灾害系统理论,基于河北省沿海岸段风暴增水和超警戒潮位分布评估了河北省沿海地区风暴潮灾害危险性等级,利用土地利用分布数据评估了河北省沿海风暴潮灾害脆弱性等级,综合风暴潮灾害危险性和脆弱性等级分布,对河北省沿海乡镇风暴潮灾害风险等级进行了综合评估。结果表明河北省沿海2个乡(镇)处于1级风险等级区,4个乡(镇)处于2级风险等级区,13个乡(镇)处于3级风险等级区,22个乡(镇)处于4级风险等级区,其中唐山市的曹妃甸区滨海镇和沧州市的黄骅镇是河北省沿海乡(镇)的1级风险区。基于河北省沿海风暴潮灾害风险等级评估结果,提出了有针对性的河北省沿海地区风暴潮灾害防灾减灾对策与建议。

基于信息扩散原理的渤、黄海沿岸风暴潮灾害风险分析

根据收集的渤、黄海沿岸主要海洋站(塘沽、羊角沟、烟台、威海、乳山口、青岛和日照)1950年以来各年最高潮位资料(个别站位资料样本较小),应用能优化处理小样本的基于信息扩散原理的模糊风险评估模型,对渤、黄海沿岸各海洋站年最高潮位的多年一遇极值情况进行了超越概率计算,并与《港口工程技术规范》推荐的极值I型(Gumbel曲线)方法进行比较。除羊角沟站误差3%外,其它站误差均在2%及以下,表明文中基于信息扩散原理的风险评估模型在兼顾小样本条件下所给结果是比较可靠的。这对于潮位等水文实测资料短缺的新建或拟建工程区进行工程水文要素设计重现期的推算将有较好的帮助。

沿海地区风暴潮灾害风险评估与区划——基于混合算法优化的PPDC模型

以沿海11省市的风暴潮灾害风险为研究对象,采用遗传与粒子群混合算法对投影寻踪动态聚类(PPDC)模型进行优化,将粗糙集理论(RST)与修正的PPDC模型组合运用,对中国沿海地区风暴潮灾害的风险进行综合评估与区域等级划分。实证结果表明:广东和福建两省是中国风暴潮灾害的高风险区,风险评估值超过2.5,山东、浙江、海南和广西属于风暴潮灾害的中风险区,风险评估值处于[1.8,2.2]之间,江苏、天津、辽宁、河北和上海属于风暴潮灾害的低风险区,风险评估值低于1.5。研究结论为国家实施差异化的灾害风险管理战略提供了思路与参考。

温岭市台风风暴潮灾害风险评估和区划研究

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。

青岛近海地区风暴潮灾害风险区划研究

风暴潮灾害风险区划是在风暴潮灾害风险评价基础上的宏观分区,有助于更清晰的把握灾害风险的空间格局与内在规律。文章首先对风暴潮灾害风险相关概念进行了阐述,试图达到理清和规范的目的,然后根据风暴潮灾害风险因素建立了风暴潮灾害风险评价指标体系,采用聚类分析、熵值法及灰色关联分析方法,构建了青岛近海地区风暴潮灾害风险区划,将青岛9区市划分为4个不同风险等级,揭示了青岛近海地区风暴潮灾害风险的地域差异性,为因地制宜地制定防灾减灾措施与规划提供了科学依据。

基于江苏沿海风暴潮风险区划的土地利用防灾规划研究

江苏沿海开发潜力巨大,但是随着开发的进行,人民生命财产的暴露性日益增加,因此加强防灾减灾规划势在必行。针对江苏沿海风暴潮的影响因素和产业布局,采用系统聚类法进行了江苏沿海风暴潮风险区划,将江苏沿海岸段划分为7个风险等级。风险等级最高的为西墅-大板跳岸段,风险等级最低的是射阳河口-东凌港口岸段,然后根据岸段风险和规划中的产业布局所形成的暴露性组合成4种岸段类型,并以代价最小、获益最大、充分利用现有资源为基本原则,提出针对各类型的防灾规划方案,最后分别给7个风险等级的岸段选择防灾规划方案,提出建议。

风暴潮灾害风险转移研究

我国沿海地区不同程度地遭受着风暴潮海洋灾害,对其经济可持续发展带来了严重的影响。为了降低风暴潮灾害所带来的损失,论文从市场效应、社会效应以及两者相结合三个角度对风暴潮灾害风险进行了可保性分析,通过借鉴自然灾害风险转移机制的经验,将个体,风暴潮灾害保险市场、再保险市场、资本市场以及政府作为风暴潮灾害风险损失的分散主体,构建了风暴潮灾害风险的整体性分散机制。从而得出了风暴潮灾害风险的转移需要个体、政府以及保险公司三者相互作用,即:风暴潮灾害风险由个体转移到保险公司,再由保险公司进行风险分散以及政府干预,在最大程度上分散风暴潮灾害风险,以降低风暴潮灾害所引起的损失。

基于可保风险泛化的风暴潮灾害保险定价研究

提高海洋灾害的风险管理能力、降低灾害损失,是海洋强国战略实施的重要保障。在依照可保风险泛化条件辨识风暴潮灾害风险可保性的基础上,本文创新并完善了一套基于非参数估计模型的海洋灾害保险定价方法,并通过构建信度保费厘定模型计算了风暴潮灾害综合险纯费率,从费率厘定的动态调整、灾害保险体系建设等方面提出了对策建议,以期为完善海洋灾害风险管理体制提供参考。

厦门风暴潮淹没风险预警系统研究

为提高厦门防御台风风暴潮灾害风险的能力,辅助政府部门开展海洋防灾减灾工作,文章基于风暴潮数值模型开发厦门风暴潮淹没风险预警系统,并以1521号台风为例模拟其淹没风险。研究结果表明:风暴潮数值模型能较好地刻画影响厦门的台风风暴潮过程,满足风暴潮淹没风险分析需求;厦门风暴潮淹没风险预警系统采用按警戒潮位预警和按高程预警2种方法分析风暴潮淹没风险,可对影响程度不同的岸段采取不同的预警和防御措施;基于数值模型的风暴潮淹没范围与实地调查区域的淹没范围基本一致,可对未开展实地调查区域的淹没范围进行补充;今后须进一步完善厦门风暴潮淹没风险预警系统,同时建立厦门风暴潮风险评价体系。

基于GIS的风暴潮灾害风险区划研究

近年来,风暴潮发生的频率逐年增加,给沿海地区造成巨大的经济财产损失,已成为影响沿海地区社会可持续发展的主要灾害。因此,实现快速的风暴潮风险区划等级评价,对于风暴潮灾害预测预警具有重要意义。本文以青岛地区为例,研究利用GIS分析方法进行风暴潮风险区划的等级评价,实现了风暴潮基础数据读取转换、风暴潮风险区划等级评价和风暴潮灾害预报产品制作一体化处理。

我国风暴潮灾害债券设计研究

基于巨灾债券的理论与实践,从市场参与主体、投资属性、发行监管等方面探讨了风暴潮灾害债券的设计问题。研究显示,由于目前我国海洋灾害债券尚处于初步探索阶段,在综合考量发行成本、市场流动性和债券风险等多种微观因素的基础上,可在参数触发机制下,按照先外后内的顺序,面向机构投资者私募发行中短期风暴潮灾害债券。同时,建议从法律角度明确风暴潮灾害债券的监管权归属问题,依法监管风暴潮等海洋灾害的风险证券化问题,逐步推进海洋灾害风险证券化的实践与国际资本市场接轨。

黄骅市沿海风暴潮灾害风险评估区划研究

以黄骅市沿海地区为研究对象,采用ADCIRC模型建立台风和温带风暴潮漫滩数值模型,评估不同工况条件下风暴潮灾害的危险性,同时结合承灾体脆弱性分析,开展风暴潮灾害风险评估和区划研究。结果表明:在965 hPa和955 hPa级别的台风风暴潮以及风速32 m/s和36 m/s的温带风暴潮影响下,沿海乡镇均有不同程度受损,温带风暴潮危险性大于台风风暴潮。黄骅市高风险区主要分布于南排河镇、新村回族乡和黄骅港等地。风险最高的工况为温带风暴潮(十二级36 m/s)溃堤,该工况下风暴潮风险区面积为1 184.54 km^(2),其中黄骅港和新村回族乡Ⅰ级风险区面积最大,其次为南排河镇、吕桥镇、羊三木回族乡、中捷友谊农场和南大港农场,其他乡镇风险较低。

风暴潮漫堤风险分析——以茅洲河为例

重现期风暴潮灾害评估及最大可能风暴潮预测,对风暴潮灾害防灾减灾具有重要意义。本研究在分析实测资料基础上,构建南海潮汐风暴潮耦合模型,对历史上对茅洲河影响较大的风暴潮灾害进行计算分析,在验证准确的基础上对近20 a的106场风暴潮进行计算,得到每年的最大潮位值,采用极值Ⅰ型进行统计分析,得到不同设计频率风暴潮条件下的茅洲河水位,分析其漫堤风险。同时通过设计8个台风行进方向及5个登陆点进行风暴潮增水数值模拟实验,确定最大可能风暴潮移动参数及路径,分析最大可能风暴潮对茅洲河的漫堤风险影响。计算结果可为茅洲河综合治理提供重要技术支撑,同时也为应急管理和海洋、水利防灾减灾部门应急减灾提供决策参考。