城市暴雨內澇災害風險評估

內容概要

在全球氣候變化與城市化過程耦合效應下，各種自然災害頻發(fā)，城市安全設防問題日益突出并已引起國際社會和國內外學者的高度關注，城市自然災害風險研究已成為當前國際災害研究領域的前沿與熱點問題。在國家自然科學基金重點項目“沿海城市自然災害風險應急預案情景分析”的資助下，《城市暴雨內澇災害風險評估：理論、方法與實踐》從地球系統(tǒng)科學思想與災害學系統(tǒng)理論出發(fā)，分析了中國沿海典型城市洪澇災害系統(tǒng)特征，闡明了典型城市洪澇災害系統(tǒng)構成與作用機理，探討了典型城市暴雨內澇災害風險的評估理論與方法，并選取典型區(qū)域進行實證研究，建立了城市暴雨內澇災害風險評估范式。
《城市暴雨內澇災害風險評估：理論、方法與實踐》可為從事災害風險評估與應急管理研究的高校師生、科研院所研究人員及政府相關部門管理者閱讀參考。

作者簡介

無

書籍目錄

前言第一章 緒論第一節(jié) 問題的提出第二節(jié) 研究意義第三節(jié) 災害風險研究進展一、國際計劃二、風險評估方法進展三、災害風險研究新趨勢第四節(jié) 城市災害風險管理的挑戰(zhàn)與機遇一、挑戰(zhàn)二、機遇第二章 城市系統(tǒng)與城市洪澇災害系統(tǒng)第一節(jié) 城市系統(tǒng)第二節(jié) 城市洪澇災害系統(tǒng)一、城市洪澇災害類型二、城市洪澇災害系統(tǒng)構成三、城市洪澇災害系統(tǒng)特征第三節(jié) 實證分析一、上海城市系統(tǒng)特征二、上海城市暴雨致災的環(huán)境條件三、上海城市暴雨災害影響分析四、上海城市系統(tǒng)暴雨災害的脆弱性演化五、結論與討論第三章 典型孕災環(huán)境變化對城市洪澇災害影響研究第一節(jié) 孕災環(huán)境系統(tǒng)構成第二節(jié) 城市孕災環(huán)境特征一、城市土地利用/覆被變化巨大、地面沉降顯著二、城市水系萎縮、排水系統(tǒng)建設滯后三、城市局地氣候顯著、城市“熱島效應”與城市“雨島效應”突出四、城市系統(tǒng)的高暴露性、高脆弱性第三節(jié) 典型孕災環(huán)境變化過程對城市內澇災害的影響——以土地利用/覆被變化(LUCC)過程為例一、研究區(qū)概況二、研究方案三、結果分析四、結論與討論第四章 城市洪澇災害危險性評估第一節(jié) 危險性概念與表征第二節(jié) 實證研究一、中國沿海地區(qū)近20年臺風災害風險分析二、上海降雨特征分析及其城市水情災害響應三、基于情景分析的上海中心城區(qū)內澇模擬與危險性評估第五章 城市洪澇災害暴露性評估第一節(jié) 暴露性概念與表征第二節(jié) 實證研究一、研究方法二、結果與分析三、小結第六章 城市洪澇災害脆弱性評估第一節(jié) 脆弱性概念與表征一、現象論二、因果論第二節(jié) 實證研究一、基于指標體系的上海中心城區(qū)地下軌道交通暴雨內澇脆弱性評估二、基于情景模擬的上海市中心城區(qū)住宅脆弱性分析第七章 城市洪澇災害風險評估第一節(jié) 風險概念與表征第二節(jié) 城市洪澇災害風險系統(tǒng)特點一、客觀性二、不確定性三、相對性四、動態(tài)性第三節(jié) 基于情景模擬的城市洪澇災害風險分析方法一、城市地上建筑二、城市地下設施第四節(jié) 實證研究一、上海市近2000年來洪澇災害系統(tǒng)特征及風險分析二、基于情景模擬的上海中心城區(qū)地鐵暴雨內澇風險評估三、基于情景分析的上海市中心城區(qū)住宅暴雨內澇風險評估第八章 基于多致災因子鏈的洪澇災害綜合風險評估第一節(jié) 洪澇災害多致災因子鏈的概念與表征第二節(jié) 基于多致災因子鏈的洪澇災害風險分析方法第三節(jié) 實證研究一、上海沿海地區(qū)海平面上升趨勢預測二、海平面上升背景下的臺風-風暴潮-洪澇災害風險評估三、小結參考文獻

章節(jié)摘錄

第一章  緒　  論第一節(jié)  問題的提出近百年來，全球范圍內海嘯、洪澇、地震等巨災頻發(fā)，正不斷地威脅著人類社會的生存安全與可持續(xù)發(fā)展。特別是近年來，由于氣候變暖和海平面上升等的影響，各類自然災害席卷世界各地，造成了巨大的人員傷亡和經濟損失，如2004年印尼地震海嘯、2005年美國新奧爾良颶風、2008年中國汶川大地震、2011年日本地震海嘯等。在過去20年里災害的發(fā)生頻率呈上升趨勢(Scheuren et al.， 2008)。由災害性天氣事件造成的損失在近幾十年來呈迅速增長趨勢(圖1-1)，重大災害事件造成的年經濟損失從20世紀50年代的40億美元/a增加到20世紀90年代的400億美元/a(以1999年美元價格換算得來)，增加了10.3倍；保險損失由最初的可以忽略不計到90年代的92億美元/a，重大災害損失的保險比例下降了2/3。發(fā)展中國家在自然災害面前異常脆弱。自然災害給發(fā)展中國家?guī)砀鼮閲乐氐暮蠊?，許多自然災害事件都會造成受災國3%以上的GDP損失，并會造成嚴重的經濟危機與大量人員傷亡(Shi et al.， 2010)。據世界銀行統(tǒng)計數據顯示，發(fā)展中國家在1984～2003年有超過40億的人口受到各種自然災害襲擾；同時，僅1990～1999年災害造成的經濟損失就是1950～ 1959年災害造成的經濟損失的15倍(World Bank， 2006)。在20世紀90年代，世界上因自然災害死亡人口總數為88萬人，其中90%的死亡人口屬于發(fā)展中國家(Perrow， 2007)。中國是世界上最大的發(fā)展中國家，也是世界上受自然災害影響最嚴重的國家之一。20世紀全球死亡人數最多與直接經濟損失最大的100次自然災害事件中，分別有24次和17次發(fā)生在中國(葛全勝等，2008)。近10年來，中國每年僅自然災害造成的經濟損失就在1000億元以上，常年受災人口達2億人次(孫健等，2004)。洪澇災害是中國最常見、影響最嚴重的自然災害類型之一。1900～2010 年，中國共發(fā)生50次影響較大的洪澇災害，共造成2 254 492人死亡，165 018 799人受影響，直接經濟損失16 865 744美元，平均每發(fā)生一次大的洪澇災害就會造成45 090人死亡，330 0 376人受影響，平均直接經濟損失337 315美元。另外，據世界衛(wèi)生組織緊急事件數據庫資料(Emergency Events Database，EM-DAT) 顯示，中國在1900～2010年的100多年間，人員死亡最多的10次自然災害事件中有4次是洪澇災害，受影響人口數最多的10次自然災害事件中有9次是洪澇災害，造成經濟損失最嚴重的10次自然災害事件中有7次是洪澇災害；洪澇災害在造成人員死亡數、受影響人口數和經濟損失的自然災害事件排名中均居首位。洪澇災害對我國城市造成了非常嚴重的影響，并已嚴重危及城市的正常運轉和公眾正常的生產生活。2007年7月18日，濟南主城區(qū)遭受特大暴雨襲擊，導致33萬人受災、34人死亡、26條供電線路停電、2處水廠供水中斷、多處商場被淹以及數千戶居民家中進水，直接經濟損失約12.3億元(刁？和劉曉斐，2008)。2008年8月25日清晨上海遭暴雨襲擊，部分地區(qū)的小時降雨強度超過100 年一遇暴雨標準，造成全市160多條段馬路嚴重積水，1.3萬戶民居進水，中環(huán)吳中路、衡山路、祁連山路等7個下立交因積水嚴重而臨時封閉，而吳中路地道積水最深達1.5 m，封閉時間長達10h 。2011年夏初，武漢、北京、杭州、成都等城市因持續(xù)強降雨造成市區(qū)嚴重內澇，多個城市均出現水漫金山的景象，給城市的正常運轉、居民的正常生產生活及城市形象帶來嚴重影響。世界最大的經濟體中有37個是城市(Hoornweg and Bhada， 2009)。城市是一個結構復雜的受人控制的開放系統(tǒng)，一般包括經濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)和自然(或生態(tài))系統(tǒng)三大子系統(tǒng)，而三大子系統(tǒng)又由不同類型、不同范圍、不同層次的子系統(tǒng)組成(許學強等，1997；鄧清華，2001)。城市通過其高度集聚作用，集中了人類的智慧和財富，加快了人類的發(fā)展速度，但同時也成為滋生突發(fā)事件的最佳場所，與其他區(qū)域相比，城市獨特的自然、社會、經濟特征使得災害發(fā)生時更具破壞性(劉智，2010)。由于城市各子系統(tǒng)的緊密相關性，當城市系統(tǒng)中的任何一個子系統(tǒng)遭受到自然災害打擊，尤其當受到大范圍、長時間、高強度的自然災害事件的打擊時，很容易產生崩潰的連鎖反應，從而打亂了城市系統(tǒng)內部經濟、社會、自然(或生態(tài)系統(tǒng))三大子系統(tǒng)正常有序的互動關系，導致城市系統(tǒng)功能紊亂，甚至是崩潰。中國城市雖然與洪澇災害有4000多年的斗爭史，但在洪澇災害面前，人類依然顯得渺小與脆弱，僅1998年洪澇災害就造成3000人喪生，1500萬人無家可歸，并造成了200億美元的經濟損失(Smith， 2001； Nott， 2006)。目前，城市洪澇災害極大地束縛了城市的正常運行，并有愈演愈烈之勢，“逢暴雨必澇”已成為中國城市的真實寫照。城市作為引領一個國家或地區(qū)社會經濟發(fā)展的示范區(qū)域，薈萃了地區(qū)或國家政治、經濟和文化的精華，人口、財富大量集聚，基礎設施、生命線工程密布，但卻常年受到洪澇災害的侵襲，給人民正常的生產生活帶來嚴重影響，造成巨大的經濟損失并可能引發(fā)一系列的社會問題。世界城市發(fā)展的一般規(guī)律表明當一個國家或地區(qū)的人均GDP處于1000～3000美元的發(fā)展階段時，該國家或地區(qū)就進入了“非穩(wěn)定狀態(tài)”的危機頻發(fā)期(徐揚和姜敏，2004)。目前，我國人均GDP已經超過1000美元，許多城市人均GDP已經達到或超過3000美元，這標志著我國許多城市已經邁入了“非穩(wěn)定狀態(tài)”的危機頻發(fā)期(宋雅杰和李健，2008)。這是我國包括城市洪澇災害風險研究、管理面臨的大背景?！吨袊?1世紀議程》(1994年) 指出，中國約有70%以上的大城市分布在氣象災害、海洋災害、洪水災害和地震災害都十分嚴重的沿海及東部平原丘陵地區(qū)，災害損失較大；并且隨著社會經濟的快速發(fā)展、城市化水平的不斷提高，高密度的人口分布、林立的高層建筑、不合理的城市空間布局、不配套(建設標準低)的基礎設施、人口財富過于集中于城市中心區(qū)、不健全的城市災害風險管理體制，以及初具規(guī)模的城市群的出現(如北京、天津城市群，長江三角洲特大城市群和珠江三角洲特大城市群)，使得我國城市暴雨內澇災情呈現出復雜性、多樣性、連鎖性和放大性的特點。20世紀50年代以來，我國城市水災呈上升趨勢，洪澇災害對城市發(fā)展已構成了嚴重威脅(吳慶洲，1998)，未來，災害對人類社會的影響將會更加顯著(Alexander， 2006)。而且從20世紀80年代以來，我國暴雨日數、極端降水事件呈增加趨勢，并且在經濟相對發(fā)達的長江中下游地區(qū)表現顯著(丁一匯等，2009)，城市暴雨內澇災害威脅與日俱增?，F在，全球化趨勢越來越明顯、地區(qū)間聯(lián)系越來越緊密，城市對整個區(qū)域、國家乃至全球的社會經濟發(fā)展起著關鍵作用。城市一旦發(fā)生災害性的破壞，其影響不僅僅是一個城市，還會迅速波及整個國家甚至全世界。政府應對各種災害時表現出的行為與效能，已成為評估政府和社會工作及其進步程度的一個重要標志(段華明，2010)。城市是國家或地區(qū)減災防災的中心和重心，如何對城市災害風險進行高精度的科學分析，并建立一套比較完善的城市災害風險管理機制，以更好地應對包括內澇災害在內的各類自然災害，減輕或避免其帶來的損害，已經成為城市災害風險管理與可持續(xù)發(fā)展領域亟待解決的熱點問題和學術前沿課題。第二節(jié)  研 究 意 義隨著科技水平的不斷發(fā)展，對災害成災機理、風險的定量表征，以及風險預警與應急管理方面的研究不斷深入，人類對自然災害認識水平不斷提高，人類社會的防災減災能力不斷增強。災害學作為由自然科學和社會科學交叉持續(xù)發(fā)展而成的一個新興學科，其學科綜合性不斷擴展，它重在揭示自然災害、人為災害的成災機理與演化規(guī)律，并精確定量各種災害風險大小，從而為防災減災工作提供科學依據，為實現人類與環(huán)境的和諧相處及人類可持續(xù)發(fā)展服務。開展城市洪澇災害風險研究，符合國家的相關需求?！秶抑虚L期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006～2020年)》、《國家綜合減災“十一五規(guī)劃”》、《國家綜合減災“十二五規(guī)劃”征求意見稿》和《國家防災減災科技規(guī)劃(2010～2020年)》都將自然災害風險評估與風險防范示范研究作為國家重點開展和支持的工作。根據城市獨特的自然地理特征，分析城市洪澇災害的特征，建立高分辨率的災害風險數據庫，構建洪(內)澇模型，從本質上揭示洪(內)澇災害的形成機理與發(fā)展過程，并在高風險區(qū)域開展洪(內)澇災害風險分析評估示范研究，形成城市洪(內)澇災害風險分析評估示范體系，并為城市建立洪(內)澇災害的風險防范提供科技支撐，有助于提高城市居民的風險意識，有助于建立健全有效的城市災害(風險)管理機制，有助于有針對性的開展城市洪(內)澇災害的風險管理，有助于提高城市內澇災害風險管理水平，有助于公眾生產生活的正常進行，有利于城市可持續(xù)發(fā)展的實現。城市洪澇災害系統(tǒng)作為典型的城市自然災害系統(tǒng)之一，當前學術界對其研究尚十分薄弱，研究的理論框架、分析思路和評估方法都亟待發(fā)展與完善。本書構建的城市洪澇災害系統(tǒng)框架、風險理論框架、分析思路與評估方法，開拓了城市洪澇災害的研究視野，大大豐富了城市自然災害風險評估與管理體系。第三節(jié)  災害風險研究進展20世紀30年代美國田納西河流域管理局(TVA)初步探討了洪水災害風險分析和評估的理論和方法，開創(chuàng)了自然災害風險評估的先例(楊郁華，1983)。2005年《兵庫行動框架》中已將災害風險辨識、評估、災害風險監(jiān)測與預警列為未來10年減災的五個優(yōu)先領域之一(United Nations，2005)。一、國 際 計 劃在全球和洲際尺度上，聯(lián)合國下屬機構、地區(qū)間合作組織、政府部門、金融組織、科研院所等已經深入開展了廣泛的自然災害風險研究項目。1986年成立的政府間合作組織――亞洲備災中心(Asian Disaster Preparedness Center， ADPC)是一個區(qū)域性的災害管理機構，旨在減少亞太地區(qū)自然災害造成的危害，以維護社會安全與可持續(xù)發(fā)展(來紅州，2005)。該中心1995年實施了亞洲都市減災計劃(Asian Urban Disaster Mitigation Program， AUDMP)，以增強都市居民和基礎設施的抗災能力，促進該地區(qū)減災措施的成功實施，并在孟加拉國、老撾、斯里蘭卡、柬埔寨、印度尼西亞、越南等東南亞國家開展了一些國家示范項目 。自2001年起，在美國國際開發(fā)署(United States Agency for International Development， USAID)和美國國家海洋和大氣局(National Oceanic and Atmospheric Administration， NOAA)、美國地質調查局(United States Geological Survey， USGS)、國際山地綜合發(fā)展中心(International Center for Integrated Mountain Development， ICIMOD)、湄公河委員會(Mekong River Commission， MRC)的支持與協(xié)調下，阿富汗、孟加拉國、緬甸、中國、印度、尼泊爾和巴基斯坦開展了亞洲洪水網絡計劃(Asia Flood Network， AFN)以降低山洪災害風險(ToKar et al.， 2006)。自 2003 年起，世界氣象組織(WMO)開展了降低災害風險項目(Disaster Risk Reduction，DRR)，并于2007年在世界氣象組織成員國代表大會上通過了其戰(zhàn)略目標：發(fā)展并改善具有可持續(xù)性的預警系統(tǒng)，特別是與研究、觀測、預報預警氣象災害、水文災害和氣候災害相關的預警系統(tǒng)；發(fā)展并改善具有可持續(xù)性的系統(tǒng)、方法、工具，加強現代技術的應用，如將地理信息技術應用到信息記錄與分析，并將該信息作為風險評估、部門規(guī)劃及其他形式決策的依據；發(fā)展預警信息的傳遞能力等；通過加強、整合國家氣象部門的產品(服務)在降低災害風險(階段)的應用以促進備災文化的形成，并開展長期的面向公眾的宣傳教育活動；增強世界氣象組織和各國家氣象部門合作與伙伴關系，以實現在國家、地區(qū)和國際3個不同尺度的降低災害風險的目標 。2004年，聯(lián)合國發(fā)展計劃署(UNDP)與聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)合作開展了“災害風險指數”(Disaster Risk Index， DRI)計劃(Pelling et al.， 2004；Pelling， 2004)，并對全球災害進行了風險評估。該計劃的目標是論證發(fā)展對風險和脆弱性的貢獻，并提供一定數量的案例以支持對災害風險管理、決策和計劃的重新定位，但該計劃存在一定的局限性，如災害風險指數(DRI)代表死亡風險，僅對生命損失提出風險，并不能推斷出風險的物理、社會和經濟等其他方面的情況。世界銀行(World Bank)和美國哥倫比亞大學(Columbia University)發(fā)起并由英國國際發(fā)展部資助的“全球自然災害風險熱點計劃”(Global Natural Disaster Risk Hotspots Project)，提出了3個災害風險指標，即災害相關的死亡風險(以評估全球格網化的人類風險)、經濟總損失風險(以每個單元內全球格網化GDP風險)和經濟損失風險(以每個格網內每個單元GDP的百分比表達)，并繪制了全球6種自然災害(氣旋、干旱、洪水、地震、火山、滑坡)風險分布圖(Dilley et al.， 2005)。ProVention聯(lián)盟自2000年成立后，在國際紅十字會(International Red Cross)、國際紅新月會(International Red Crescent)等國際組織支持下，實施了一系列風險研究計劃或項目，以促進災害風險識別、降低風險、風險轉移及相關知識的共享，如降低主要災害風險系列項目(Mainstreaming Risk Reduction)、風險分析與應用系列項目(Risk Analysis and Application)、恢復階段的降低風險系列項目(Reducing Risk in Recovery)、風險轉移與私營部門投資系列項目(Risk Transfer and Private Sector Investment)、風險研究與學習的擴展系列項目(Expanding Risk Research and Learning)等 。泛美發(fā)展銀行(或稱美洲開發(fā)銀行)(Inter-American Development Bank，IADB)和哥倫比亞大學環(huán)境研究所(Institute of Environmental Studies of the National University of Colombia)在2003～2005年開展了旨在為決策者提供風險交流工具以達到降低和管理地區(qū)自然災害風險的“拉丁美洲和加勒比計劃”(Program for Latin America and the Caribbean)，并提出了災害赤字指數(disaster deficit index， DDI)、區(qū)域災害指數(local disaster index， LDI)、普遍脆弱性指數(prevalent vulnerability index， PVI)和風險管理指數(risk management index， RMI)等4個國家災害風險指數，并提出了亞國家級風險評估指標(亞國家級的災害赤字指數、亞國家級區(qū)域災害指數和亞國家級普遍脆弱性指數)和城市級別的風險評估指標體系(Cardona et al.， 2005)。2000年聯(lián)合國成立了國際減災戰(zhàn)略(International Strategy for Disaster Reduction， ISDR)指導并協(xié)調各會員國開展減災、建設彈性的國家、社區(qū)等工作，以利于可持續(xù)發(fā)展的實現，并于2005年通過了由168個國家簽署的《兵庫行動框架》(Hyogo Framework for Action， HFA)以達到減災、保護生命和保障民生的最終目的 。2007年ProVention Consortium聯(lián)盟與UNDP正式啟動“全球風險辨識計劃”(Global Risk Identification Program， GRIP)，集風險辨識、評估為一體，為世界各國降低災害風險提供決策服務，并在莫桑比亞、斯里蘭卡、土耳其、亞美尼亞、老撾和厄瓜多爾等國開展了改善風險管理與決策的項目 。聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織(FAO)開展了一系列針對全球氣候變化以及全球化影響下糧食安全研究計劃、救濟與恢復計劃，如應對糧價飛漲計劃(Initiative on Soaring Flood Prices)、緊急救濟和恢復活動(FAO and Emergency)、糧食安全計劃(Food Security Programme)及全球糧食和農業(yè)信息及預警系統(tǒng)計劃(Global Information and Early Warning System)等 。2008年國際科學理事會(International Council of Scientific Unions， ICSU)提出了一個關于災害風險綜合研究科學計劃(Integrated Research on Disaster Risk， IRDR)，強調在風險研究和降低災害風險研究中，需要對各種災害(鏈)進行多學科、多尺度的綜合探討，其主要目標是在全球、區(qū)域及地方尺度開展自然災害風險識別與評估，發(fā)展預報災害事件的能力，在復雜且不斷變化的風險背景下決策以降低風險、遏制損失 。2009年全球環(huán)境變化人文因素計劃(IHDP)在德國波恩正式啟動了以我國專家學者為主導的新一輪國際核心科學計劃――綜合風險防范計劃(Integrated Risk Governance， IRG)。該計劃以達到建立滿足可持續(xù)發(fā)展需要的綜合災害風險方法科學體系為目標，聚焦相關風險的“轉入與轉出”及完善防范巨災風險的模型與模擬工具，并強調通過一系列案例比較研究(特別是一些巨災事件)來總結綜合風險防范的范式，提高人類防范各類新興風險及各種災害不確定性的能力(IHDP，2010)。……

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