DB51 T 2829-2021 暴雨洪涝灾害风险评估技术规范.pdf

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1、ICS 07.060 CCS A 47 DB51 四川省 地 方 标 准 DB51/T 2829 2021 暴雨 洪涝 灾害风险评估技术规范 Assessment technical specification for rainstorm and flood disaster risk 2021-08-02 发布 2021-09-01 实施 四 川 省 市 场 监 督 管 理 局 发布 DB51/ T 2829 2021 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 资料收集和处理 . 2 5 区划流程 . 3 6 区划方法 . 4 附录

2、 A（ 规范性 ） 归一化处理方法 . 7 附录 B（ 规范性 ） 百分位数法 . 8 附录 C（ 规范性 ） 加权综合评价法 . 9 附录 D（ 规范性 ） 层次分析法 . 10 附录 E（ 规范性 ） 自然断点分级法 . 13 参考文献 . 14 DB51/ T 2829 2021 II 前 言 本文件按照 GB/T 1.1 2020标准化工作导则 第 1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定 起草。 本 文件 由四川省气象局提出 、 归口 并解释 。 本 文件 起草单位：四川省气候中心 。 本 文件 主要起草人 ：郭海燕、卿清涛、徐金霞、马振峰、徐沅鑫、邓国卫、钟燕川、范雄 。 本文件及

3、其所代替文件的历次版本发布情况为： 本次为首次发布。 DB51/ T 2829 2021 1 暴雨 洪涝 灾害风险评估技术规范 1 范围 本文件规定了四川省暴雨气象灾害风险区划的术语、资料收集和处理、流程和方法。 本 文件 适用于在四川省内 开展县级 行政级别 以上区域内的暴雨气象灾害风险区划 。 2 规范性引用文件 本文件没有 适用 的 规范性引用文件。 3 术语和定义 下列 术语和定义适用于本文件。 3.1 暴雨 rainstorm 川西高原（包括甘孜、阿坝）日降水量 25mm 强降水称为暴雨；四川省内其他地区日降水量 50mm 强降水称为暴雨。 3.2 暴雨过程 rainstorm pr

4、ocess 出现暴雨的降雨过程，一旦出现无降水（日降水量小于 0.1mm） 则认为该过程结束 。 3.3 暴雨过程降水 量 precipitation during rainstorm 暴雨过程的累计降雨量 。 3.4 暴雨 洪涝 灾害 rainstorm and flood disaster 暴雨引发洪涝、城市内涝等造成人员伤亡和财产损失事件。 3.5 承灾体 hazard bearing body 致灾因子 作用的对象 ，是人类活动及其所在社会中各种资源的集合。 3.6 孕灾环境 disaster-inducing environment 承灾体所处的地质地理环境。 3.7 致灾因子 危险

5、性 risk of disaster-inducing factors 当 暴雨过程异常或超常变化，对人类社会和经济可能造成的危害 ，主要是由 暴雨 活动规模（强度） 和活动频次（概率）决定的。 3.8 DB51/ T 2829 2021 2 孕灾环境敏感性 sensitivity of disaster-inducing environment 受到气象灾害威胁区域对致灾因子影响的敏感（反应）程度。 3.9 承灾体 暴露 性 exposure of disaster bearing body 暴露在自然灾害之下的人口、财产经济、农田、基础设施等的数量和价值量。 3.10 暴雨 洪涝 灾害风险

6、 rainstorm and flood disaster risk 暴雨诱发洪涝，对影响区域内生命、财产和社会经济等造成危害的可能性。 3.11 暴雨 洪涝 灾害风险 评估 assessment of rainstorm and flood disaster risk 综合考虑 暴雨诱发洪涝 灾害危险性、承灾体暴露度、脆弱性以及防灾减灾能力等，对暴雨灾害风险 进行估算评价的过程。 4 资料收集和处理 4.1 资料收集 4.1.1 气象 观测 资料 宜收集 30 年以上的气象 观测站 降水 资料 。 4.1.2 承灾体信息 以县（区）、乡（镇）行政区域为单元 ， 收集土地面积 、耕地面积、国民

7、生产总值（ GDP）、 人口、 防洪除涝面积等 资料。 4.1.3 灾情资料 宜收集 10 年以上的暴雨 灾情资料，包含 灾情发生位置、 受灾人口、受灾面积、直接经济损失 等 。 4.1.4 地理信息资料 境界（省界、市界、县界、乡界）、 数字高程模型 （ DEM）数据、地形地貌、土地利用分布、水系 分布等资料 。 4.2 资料处理 4.2.1 处理方法 4.2.1.1 对收集的资料进行归一化处理，归一化处理方法 见 附录 A。 4.2.1.2 采用百分位数法对暴雨过程进行等级划分。 百分位数法见 附录 B。 4.2.2 气象资料 4.2.2.1 统计四川省历年各气象台站 1 天、 2 天、

8、3 天、 10 天（含 10 天以上）暴雨过程降水量 。 DB51/ T 2829 2021 3 4.2.2.2 盆地和高原分别 建立不同时间长度的 10 个降水过程序列 。 4.2.2.3 按表 1 将暴雨强度分为 5 个等级。 表 1 暴雨强度等级表 等级 百分位数（ P）区间 1 P 98% 2 95% P98% 3 90% P95% 4 75% P90% 5 50% P1500） 0.7 0.6 0.5 4.2.5.2 在 GIS 平台，计算河流密度 ，并进行归一化处理，形成河网密度指数栅格数据。 DB51/ T 2829 2021 4 4.2.5.3 按照一级河流、二级河流、湖泊水库

9、的水域面积，计算一级缓冲区和二级缓冲区，并赋予适 当的影响因子，原则是一级河流和大型水体的一级缓冲区内赋值最大，二级河流和小型水体的二级缓冲 区赋值最小 。表 3 和表 4 给出了缓冲区划分参考值 。 表 3 河流缓冲区等级和宽度的划分标准 缓冲区宽度 /km 一级河流 二级河流 一级缓冲区 二级缓冲区 一级缓冲区 二级缓冲区 8 12 6 10 表 4 湖泊和水库缓冲区等级和宽度的划分标准 水域面积 104km2 缓冲区宽度 /km 一级缓冲区 二级缓冲区 0.1-1 0.5 1 1-10 2 4 10-20 3 6 20 4 8 4.2.5.4 河网密度和缓冲区影响经归一化处理后，各取权重

10、，采用加权综合评价法求得水系影响指数， 加权综合评价法参见 附录 C。 5 评估 流程 暴雨灾害风险 评估 遵循自然灾害风险系统理论，从致灾 因子危险性、承灾体暴露度和脆弱性方 面 综合评估气象灾害风险程度的地区差异，以综合的 暴雨 灾害风险指数作为指标，对 暴雨灾害进行 评估 。 评估流程见图 1。 危险性模型 暴露度模型 脆弱性模型 危险性 评估 暴露度 评估 脆 弱性评估 型 暴雨灾害风险 评估 资料收集 气象 资料 承灾体 数据 灾情 资料 地理信息数据 DB51/ T 2829 2021 5 图 1 暴雨 洪涝 灾害风险 评估流程 6 评估 方法 6.1 暴雨 洪涝 灾害 风险评估

11、指数 根据暴雨灾害风险形成原理及评价指标体系，分别将致灾危险性、承灾体暴露度和承灾体脆弱性各 指标进行归一化，再加权综合，建立 暴雨灾害 风险评估指数 模型，公式 按式（ 1）计算： )()( whwswe VHVSVEF D R I . (1) 式中： FDRI 暴雨 洪涝 灾害风险 评估 指数 ; VE 致灾危险性指数 ; VS 承灾体暴露度指数 ; VH 承灾体脆弱性指数 ; we 致灾危险性指数权重； ws 承灾体暴露度指数权重； wh 脆弱性性指数权重； 权重的确定可采用层次分析法，参见 附录 D 6.2 暴雨 洪涝 灾害致灾危险性指数计算 暴雨灾害致灾危险性指数按式（ 2）计算：

12、, . . . . . . )3,2,1( 1 iEVfVE ii i暴雨过程频次） . (2) 式中： VE 暴雨灾害危险性指数； Vi 标准化处理的不同等级的暴雨强度频次； i 暴雨等级； Ei i 级暴雨的影响权重。 权重的确定可采用层次分析法，参 见 附录 D 6.3 暴雨 洪涝 承灾体暴露度指数计算 暴雨 造成的危害程度与承受暴雨气象灾害的载体有关，它造成的损失大小 取决于发生地的经济、人 DB51/ T 2829 2021 6 口密集程度。 暴雨 灾害 承灾体易损性指数按式（ 3）计算： . . . . . . )3,2,1(. . . . . . . 1 iSVG D PfVS

13、ii i），人口密度，耕地比重（地均 . (3) 式中： VS 暴雨气象灾害承灾体暴露性指数； Vi 经标准化处理的当地 GDP，人口，耕地比重等； i 承灾体易损性指标因子数； Si 对应的权重。权重的确定可采用层次分析法， 参见附录 D 6.4 暴雨 洪涝 灾害承灾体脆弱性指数计算 暴雨灾害承灾体脆弱性指数 按式（ 4）计算： )10 1 Cii i PwpHVVH （.)3,2,1( i . (4) 式中： VH 暴雨灾害孕灾环境脆弱性指数； Vi 经标准化处理的地形因子、水系因子、受灾 比重等； i 地形因子、水系因子、受灾比重等脆弱性性指标因子数； Hi 地形因子、水系因子、受灾比重

14、等因子对应的权重； Pc 防灾减灾措施能力指数； wp 防灾减灾措施能力对应权重； 权重的确定可采用层次分析法， 参见附录 D。 6.5 暴雨 洪涝 灾害风险等级划分 依据暴雨 洪涝 灾害风险指数大小，按自然断点法，将暴雨灾害风险 分为高、较高、中、较低和低 5 个 等级，各等级色系 参 见表 5。自然断点法见 附录 E。 表 5 暴雨灾害区划等级表 风险等级 颜色 RGB 值 低 ( 级 ) 绿色 RGB（ 0:255:0） 较低（级） 蓝色 RGB（ 0:102:255） 中（级） 黄 色 RGB（ 255:250:0） 较高 (级 ) 橙 色 RGB（ 255:126:0） 高 (级 )

15、 红色 RGB（ 255:0:0） DB51/ T 2829 2021 7 A A 附 录 A （规范性） 归一化处理方法 由于气象灾害风险区划指标量纲不同，必须对其初始值进行标准化处理 ,得到相对统一的量纲 ,才能 参与区域最终风险度的运算。 标准化处理用以下公式： ii iijij XY m inm ax m in5.05.010 . (A.1) 式中： Yij 第 i个 站 第 j个指标的归一化值 ； Xij 第 i个 站 第 j个指标的初始值 ； mini 第 j个指标初始化值中的最小值 ; maxi 第 j个指标初始化值中的最大值。 DB51/ T 2829 2021 8 B B 附

16、 录 B （规范性） 百分位数法 百分位数是一种位置指标，常用于描述一组样本值在某百分位置上的水平，多个百分位结合使用， 可以更全面地描述资料的分布特征。百分位数的计算采用以下经验公式： )1()j()1()( ji XXpQ . (B.1) )3/)1(in t( pnpj . (B.2) jpnp 3/)1( . (B.3) 式中： )( pQi 第 i 个百位数； p 百分位数； 对应第 j 位的中间计算量 X 升序排列后的样本序列 j 第 j个序列 n 序列总数 DB51/ T 2829 2021 9 C C 附 录 C （规范性） 加权综合评价法 加权综合评价法综合考虑各个具体指标对

17、评价因子的影响程度，是把各个具体指标的作用大小综合 起来 ,用一 个数量化指标加以集中 ,计算公式为 : i n i i DWV 1 . (C.1) 式中： 式中： V 评价因子的值； iW 指标 i的权重； iD 指标 i的规范化值； N 评价指标的个数。 权重 iW 的确定可由各评价指标对所属评价因子的影响程度重要性， 根据专家意见，结合当地实际 情况讨论确定。 D E DB51/ T 2829 2021 10 D F 附 录 D （ 资料 性） 层次分析法 D.1 基本原理 层次分析法根据问题的性质和要达到的总目标，将问题分解为不同的组成因素，并按照因素间的相 互关联影响以及隶属关系将因

18、素按不同层次聚集组合，形成一个多层次的分析结构模型，从而最终使问 题归结为最低层（供决策的方案、措施等）相对于最高层（总目标）的相对重要权值的确定或相对优劣 的排序。 D.2 步骤 D.2.1 构造判断 矩阵 把每一个复杂系统中的每个指标都分解为若干个有序层次，每一层次中的元素具有大致相等的地 位， 设某层有 n 个因素， 21 , , , nX x x x ，要比较它们对上一层某一目标的影响程度，确定在该层 中相对于某一目标所占的比重 ， 即把 n 个因素对上层某一目标的影响程度排序， 采用 1-9 尺度标准（如 表 D.1）对这 n 个因素进行两两比较。 表 D.1 1-9 尺度标准 尺度

19、 含义 1 第 i 个因素与第 j 个因素的影响相同 3 第 i 个因素比第 j 个因素的影响 稍强 5 第 i 个因素比第 j 个因素的影响强 7 第 i 个因素比第 j 个因素的影响明强 9 第 i 个因素比第 j 个因素的影响绝对地强 2、 4、 6、 8 第 i 个因素比第 j 个因素的影响介于上述两个相邻等级之间 上述过程 得到成对比较矩阵 A为： DB51/ T 2829 2021 11 nnnn n n nnij aaa aaa aaa aA . . . . )( 21 22221 11211 . (D.1) 矩阵中 ： ija 表示第 i 个因素相对于第 j 个因素的比较结果

20、，其中， jiij aa 1 。 D.2.2 层次单排序 对应于判断矩阵最大特征根 max 的特征向量，经归一化（使向量中各元素之和等于 1）后记为 W。 W 的元素为同一层次因素对于上一层次因素某因素相对重要性的排序权值，这一过程称为层次单排序。 能否确认层次单排序，则需要进行一致性检验。 D.2.3 一致性检验 一致性指标用 CI计算， CI越小，说明一致性越大。定义一致性指标公式为： 1 n nCI . (D.2) CI=0，有完全的一致性； CI接近于 0，有满意的一致性； CI越大，不 一致越严重。 为衡量 CI的大小，引入随机一致性指标 RI: n CICICIRI n . . .

21、 . .21 . (D.3) 根据判断矩阵阶数，按照表 D.2找出对应的 RI。 表 D.2 平均随机一致性指标值 矩阵阶数 RI 1 0 2 0 3 0.58 4 0.9 5 1.12 6 1.24 7 1.32 8 1.41 9 1.45 10 1.49 DB51/ T 2829 2021 12 根据 CI和 RI的值，计算一致性比例，得出检验系数 CR: RICICR . (D.4) 当 CR0.1，则判断矩阵通过一致性检验，否则就不具有满意一致性，要重新构造成对比较矩阵， 直至通过一致性检验。 D.2.4 计算合成权重 计算某一层次对应于最高层（总目标）相对重要性的权重，称为层次总排序

22、。当所有层次的相对权 重计算得出后，利用各层次指标的层次单排序结果，进一步计算递阶层次结构模型中最底层指标相对于 总目标的组合权重，由下而上逐层进行层次总排序。 DB51/ T 2829 2021 13 E G 附 录 E （规范性） 自然断点分级法 自然断点分级法是一种地图分级算法。该算法认为数据本身有断点，可利用数据这一特点进行分类。 算法的功能就是减少同一级中的差异 、增加级间的差异。统计公式见式（ E.1）。 ）Njiij j kAS S D k kj k ji 1(1 1 2 1 2. (E.1) 式中： SSD 方差； i、 j 第 i、 j个元素； A 长度为 N的数组 K i、 j中间的数，表示 A组中的第 k个元素。 DB51/ T 2829 2021 14 参 考 文 献 1 MZ/T 027-2011 自然灾害风险管理基本术语 2 章国材 . 自然灾害风险评估与区划原理和方法 M.北京： 气象出版社， 2014 3 章国材 . 气象灾害风险评估与区划方法 M.北京：气象出版社， 2010