基于本地知识的洪水风险分析与成本—效益评价

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许多沿海社区是洪水的高风险地区。未来气候变化背景下,洪水的潜在经济损失将进一步增加,这对沿海社区的风险管理提出了重大挑战,需要采取积极有效的应对措施,以保障其安全与发展。洪水易发社区是应对灾害风险的直接主体,在长期与周期性的洪水事件中逐渐形成了一系列丰富的本地洪水知识。2015年《仙台减灾框架》明确了社区所拥有本地知识在灾害风险评估和韧性建设中的重要性。本文以浙江省内大田社区为案例,通过3次野外现场勘测、问卷与访谈调查,并综合参与式地理信息系统(Participatory Geographic Information System,PGIS)方法、水文-淹没模型、灾害风险分析模型和成本效益计算方法,探索社区内洪水经验、洪水学习和洪水适应措施等洪水相关知识,完成了风险分析和风险评价。主要工作和结论如下:(1)通过3次PGIS辅助的深度访谈和家庭问卷调查,发现本地知识帮助社区更好地适应洪水,使当地居民能够制定有效的洪水适应战略与计划、实施相关的防洪降险行动。同时,初步探讨了本地洪水知识(洪水经验、从洪水中学习和洪水适应措施)对于洪水韧性的积极作用。在大田社区,高强度、周期性的洪水引起了居民的高度重视,经过几代人的考验和学习,洪水经验帮助社区居民应对洪水灾难带来的挑战。(2)构建了水文-淹没模型进行洪水情景模拟,结合多种基础数据和经实地测量校正过的数字地面高程数据,分别利用HEC-HMS和最近邻河道相对高度(Height Above Nearest Drainage,HAND)模型,模拟了2年一遇至500年一遇等6种重现期下的洪水淹没地图。从2年一遇到500年一遇洪水,大田河流域内总的淹没面积由24.36 km~2增至128.29 km~2,后者是前者的5.27倍;在相同的洪水淹没深度区间条件下,随着洪水重现期的增加,淹没面积逐渐加大。(3)进行了社区尺度的居民住宅和室内财产的暴露度分析。结合大田社区淹没地图、居民建筑空间分布矢量图和居民建筑及其室内财产的单位价值,分析得到从2年一遇到500年一遇洪水,受淹的居民建筑足迹由6.52%增至65.22%,平均受淹深度由0.66 m到2.62 m;遭受500年一遇洪水时,居民建筑及其室内财产的总暴露资产为18.00亿元,是2年一遇洪水总暴露资产(1.80亿元)的10倍。(4)利用深度-损失曲线表征社区内居民建筑及其室内财产的脆弱性。利用现场调查获得的数据,拟合得到本地化的深度-损失曲线。在相同的淹没水深下,居民住宅建筑和室内财产具有不同的脆弱性。结果表明,当淹没深度小于0.5 m时,建筑物损失率小于0.02;洪水深度为0.5-2 m时,损失率范围为0.02-0.14;当它达到3 m时,损失率升至0.2。居民室内财产损失与水深密切相关。水深小于0.5 m时,家庭财产损失率一般小于0.1;当水深上升到0.5-2.0 m时,损失率迅速增加到0.8;当水深超过3.0 m时,几乎所有的室内财产都会受到破坏。(5)基于致灾因子、暴露度以及对应的深度-损失曲线,评估了采取洪水适应措施前后的洪水潜在经济损失,并进行了风险表达。2年至500年一遇的社区洪水损失为0.75-42.25亿元;实施洪水适应措施后,损失将大大减少,与未采取措施前相比,混合措施减少的洪水损失最多(19.00亿元),其次为1.0 m-抬高措施(6.75亿元),然后是湿措施(6.56亿元)、0.5 m-抬高措施(4.85亿元)。通过拟合超越概率-损失曲线,发现未采取措施、0.5 m-抬高措施、1.0 m-抬高措施、湿措施和混合措施的年期望损失(Expected annual damage,EAD)分别为1.02亿元、0.57亿元、0.27亿元、0.55亿元和0.01亿元;其中,混合措施降低的EAD最多、防洪效果最好,其次为1.0 m-抬高措施,最后是湿措施和0.5 m-抬高措施,其中湿措施的防洪效果略高于0.5 m-抬高措施。(6)基于3种成本-效益分析方法,发现最具成本-效益的洪水适应措施会有所不同。折现率为4%-8%时,混合措施的净现值最高(5.14-7.54亿元),接着为低成本-湿措施(1.57-2.11亿元)、高成本-湿措施(1.36-1.89亿元)、0.5 m-抬高措施(0.66-1.66亿元),1.0 m-抬高措施的净现值最低(0.03-1.66亿元)。从短、中、长期来看,湿措施的成本效益比(8.12-31.62)都最高,其次为混合措施(3.00-12.30),最低的为抬高措施(0.63-5.52)。三种折现率情景下,抬高措施的动态回报周期(9-17年)都远远长于其它措施,同时,湿措施的动态回报周期(2-3年)小于混合措施(3-4年),其中低成本-湿措施的回报周期最短。
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