HYT 227-2018 海平面上升影响脆弱区评估技术指南

海平面上升影响脆弱区评估技术指南2018-02-13发布 I 2规范性引用文件 13术语和定义 4评估区域与评估单元 25评估资料 26评估方法 27评估成果 68资料和成果归档 6附录A(资料性附录)海平面上升分析预测方法 7附录B(资料性附录)脆弱性评估指标体系 附录C(资料性附录)指标权重计算方法 附录D(资料性附录)考虑沿海地区防御能力的海平面上升可能影响范围分析方法 附录E(资料性附录)土地利用与脆弱性关系参考表 附录F(资料性附录)海平面上升影响脆弱区评估成果图件要求 21附录G(规范性附录)海平面上升影响脆弱区评估报告格式 22I本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由国家海洋局提出。本标准由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC283)归口。本标准起草单位：国家海洋信息中心。本标准主要起草人：李响、段晓峰、王慧、高志刚、刘克修、付世杰、范文静、张建立、袁文亚、李程、李文善、潘嵩。1海平面上升影响脆弱区评估技术指南本标准规定了海平面上升影响脆弱区评估的内容、资料、技术方法、成果形式以及归档要求。本标准适用于中国沿海地区海平面上升影响的脆弱区评估。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T14914.1海洋观测规范第1部分：总则GB/T21010土地利用现状分类GB21139—2007基础地理信息标准数据基本规定HY/T056—2010海洋科学技术研究档案业务规范HY/T058—2010海洋调查观测监测档案业务规范HY/T134—2010海平面观测与影响评价3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。海平面变化sealevelchange指由洋盆地形状况、海水总质量和海水密度改变引起的平均海平面高度的变化。海平面上升sealevelrise指由全球气候变暖导致的冰川融化、海水受热膨胀等原因引起的平均海平面高度抬升的现象。海平面上升影响impactsofsealevelrise指在一定条件下和一定时期内海平面上升对自然环境、社会经济和人类适应状况可能产生的作用与造成的各种后果及结果的变动程度。海平面上升影响的脆弱性vulnerabilityofsealevelriseimpacts指一定时期内某个系统应对海平面上升不利影响能力的强弱程度。海平面上升影响脆弱区vulnerableareaofsealevelriseimpacts指基于海平面上升影响脆弱性定量评估和空间单元等级划分而确定的区域。24评估区域与评估单元4.1评估区域海平面上升影响的脆弱区评估可以选取某一行政区域或地理区域作为评估区域。4.2评估单元根据评估区域的范围大小、地理环境特征和社会经济发展状况，结合评估目的和成果应用需求，可以选取行政单元(如沿海区县、乡镇、社区、村等)或空间网格(如经纬度网格、基于土地利用的区域网格等)作为评估单元。5评估资料收集评估区域内的相关基础资料，主要包括：a)比例尺1:10000或更高精度的沿海数字高程数据；b)海岸带基础地理信息资料，主要包括区域内水系(包括重要河道)、居民点(省会城市、直辖市、界、乡界、村界)、地貌、岸段、岛屿、礁石、海洋注记等，具体要求见GB规定；c)典型潮位站长期连续潮位资料见GB/T14914;d)沿岸堤防数据，包括设计年限、堤线、堤顶宽度、堤顶高程、堤身断面、护面结构、消浪设施、岸滩防护、穿堤建筑物等；e)防洪排涝设计标准；f)土地利用现状和规划二级分类空间分布数据，分类方法见GB/T21010;g)重要或敏感承灾体数据，包括核电厂、石油石化企业、沿海重点防护工程、自然保护区、重要通讯设施和交通线等；h)生态环境和海洋灾害数据信息，包括滨海湿地、河流、湖泊水库、地下水储量、土壤盐渍化、咸i)社会经济统计数据；j)补充调查资料，对基础资料不完整或者不能满足精度要求的区域，则应补充调查，最大程度保证资料的现势性和精度。6评估方法6.1海平面上升分析与预测分析评估区域内海平面的季节变化特征和长期变化趋势，计算各岸段的海平面上升速率，预测未来海平面上升幅度。海平面上升的分析与预测结果用于海平面上升影响的脆弱区评估。海平面上升分析预测方法见附录A。6.2基于行政单元的海平面上升影响脆弱区评估6.2.1适用范围以行政单元作为评估单元的海平面上升影响脆弱区评估技术适用于包含多个沿海省、沿海城市或3A;=N[p;-min(p;)]/[max(p₁)-min(p;)]+1 (1)A;——第i个评估单元指标p的标准化量值；一般将量化参数N取为4,即A;的值域范围介于1～5。4S;——社会经济脆弱性评估的第i个指标的标准化量值；6.2.6适应能力分析A;——适应能力评估的第i个指标的标准化量值； (5)6.2.8脆弱区划分置海平面上升影响脆弱区等级划分标准(表1),将各评估单元的海平面上升脆弱性等级由高到低划分5表1基于行政单元的海平面上升脆弱区等级划分标准I级IV级高中低6.3基于空间网格的海平面上升影响脆弱区评估6.3.1适用范围基于空间网格的海平面上升影响脆弱区评估技术适用于对沿海城市城区、沿海县、河口三角洲地区等区域范围较小的地区进行较为精细化的评估，主要面向城市规划、工程设计及选址等需求。6.3.2情景设定利用潮位观测数据，推算评估区的平均高潮位、平均潮位和重现期潮位。基于对评估区域未来海平面上升的预测结果，结合评估区主要潮汐特征要素，设定情景：情景1:某一时段的海平面上升幅度+百年一遇高潮位+考虑防御能力情景2:某一时段的海平面上升幅度+平均潮位+不考虑防御能力情景3:某一时段的海平面上升幅度+平均高潮位+不考虑防御能力6.3.3考虑沿海地区防御能力的海平面上升可能影响范围分析基于情景1的设定，利用沿海地区的数字地面高程数据，在考虑沿海地区防御能力的条件下，推算评估区在海平面上升背景下百年一遇潮位的可能影响范围。方法参见附录D。6.3.4不考虑沿海地区防御能力的海平面上升可能影响范围分析基于情景2和情景3的设定，利用沿海地区的数字地面高程数据，在不考虑沿海地区防御能力的条件下，分别推算评估区在海平面上升背景下平均潮位和平均高潮位的可能影响范围。在不考虑堤防设施的条件下，根据数字地面高程数据计算低于海平面上升情景设定高度下的影响范围。主要技术要点如下：a)设定拟提取的高度值H;b)根据高度H重新分类评估区域数字地面高程数据，即分成：>H和≤H两类；c)将≤H的数据转换成矢量数据，并进行相邻合并；d)得到的数据再根据评估区域裁剪获得海平面上升影响的陆地区域；e)根据连通性原理，剔除孤立的内陆岛，最终提取的数据即为可能影响范围。6.3.5沿海地区脆弱性分析评估基于沿海地区的土地利用状况分类数据，分析各类型土地利用状况在海平面上升背景下的脆弱性程度，评估各土地利用类型空间网格区域的脆弱性量化值，方法参见附录E。6.3.6海平面上升影响的脆弱区划分综合海平面上升的可能影响范围、沿海地区脆弱性评估结果以及沿海重要或敏感承灾体分布状况，将评估区海平面上升的可能影响区域按照空间网格划分为I级(高)、Ⅱ级(较高)、Ⅲ级(中等)和IN级(低)等4个等级的脆弱区。6在海平面上升的可能影响范围内，重要或敏感承灾体(如核电厂、石油石化企业、沿海重点防护工程、重要通讯及交通线、自然保护区等)所在的空间网格区域直接划为I级脆弱区。依据海平面上升的可能影响范围、沿海地区脆弱性评估量化值，划分评估区其他空间网格的脆弱区等级。海平面上升影响脆弱区等级与影响范围及脆弱性量化值的对应关系参见表2。表2海平面上升影响脆弱区等级与影响范围及土地利用脆弱性量化值对应关系表1I级I级2I级3IN级4IN级IN级7评估成果7.1图件制作绘制海平面上升影响脆弱区评估的相关图件，图件绘制要求参见附录F。a)基于行政单元的海平面上升影响脆弱区评估的主要成果图件包括：1)沿海地区各岸段海平面变化状况分布图；2)沿海各评估单元海平面上升自然环境脆弱性分布图；3)沿海各评估单元海平面上升社会经济脆弱性分布图；4)沿海各评估单元海平面上升适应能力分布图；5)沿海评估单元海平面上升影响脆弱区等级区划图。b)基于空间网格的海平面上升影响脆弱区评估的主要成果图件包括：1)沿海地区海平面变化曲线图；2)沿海地区海平面上升可能影响范围图；3)沿海地区主要承灾体海平面上升影响状况图；4)沿海地区海平面上升影响脆弱区等级区划图。7.2评估报告编制编制海平面上升影响脆弱区评估报告，报告的内容和格式见附录G。8资料和成果归档8.1归档范围海平面上升影响脆弱区评估原始资料和成果资料应进行归档：a)原始资料包括：收集的各类观测、影响和评价资料，以及重要的技术文件等；b)成果资料包括：分析评估结果、成果图件、评估报告等。8.2归档要求归档材料应按照HY/T056—2010和HY/T058—2010的要求，对所形成的文件材料加以系统整理、分类、编目，及时提交档案管理部门归档。7(资料性附录)Y(t)=T(t)+P(t)+X(t)+a(t)采用最大熵谱法分析方法寻找海平面变化周期，通过F检验法对找到的所有周期进行显著性检8A.4确定性部分系数计算采用线性最小二乘法拟合计算确定性部分趋势性系数(A。、B)与周期项系数(C;、q)。A.5残差序列性质的检验此残差序列因已去掉确定性部分，可认为是一随机序列。经检验，若残差序列为平稳、正态与非独立序列，则可对其建随机动态自回归AR模型。A.6AR(P)模型确定故可对残差Y'(t)建立AR模型：P——自回归模型阶数。阶数(P)用模型定阶的最小信息准则来确定。即AIC=Nlno²+2(P+1)…………(A.7)为最小来确定P。S²——残差平方和均值；r——残差自协方差函数；o²——白噪声方差。自回归系数φ,,j=1,2,…,P由下面递推公式计算。9A.7建立模型及其求解将确定部分与随机动态部分模型叠加，形成海平面上升分析预测模型：(资料性附录)脆弱性评估指标体系B.1评估指标综合考虑指标确定的目的性、系统性、科学性、可比性和可操作性原则，状况、社会经济状况、适应能力状况等，选取相应的指标描述海平面上升的脆弱性(表B.1)。表B.1海平面上升脆弱性评估指标体系因子层自然环境上升速率(mm/年)上升幅度(mm)年较差(cm)地面高程状况(%)地面沉降率(mm/年)岸线长度(km)海岸线类型和稳定性(无量纲)最高潮位(cm)平均高潮位(cm)平均潮差(cm)滨海湿地面积(km²)河流长度(km)湖泊水库面积(km²)地下水储量(m³)灾害土壤盐渍化面积(km²)咸潮上溯距离(km)海水入侵距离(km)最大风暴增水(m)人口居民总数(万人)人口密度(人/km²)城镇化水平(%)从业人口比例(%)地区生产总值(亿元)地均地区生产总值(万元/km²)地方财政收入(亿元)因子层固定资产投资额(亿元)规模以上工业企业数(个)重大沿海工程设施数(个)适应能力适应气候变化经费投入(万元)专业海平面评估预测机构数(个)专业人员数(人)海平面上升及影响监测站点数(个)城镇防洪排涝防御标准(多年一遇)堤防达标率(%)B.2主要评估指标说明上升速率：根据沿海地区海平面监测站观测数据计算得到的相对海平面上升速率。上升幅度：根据沿海地区海平面监测站观测数据预测得到的未来某一时段相对海平面上升幅度值。年较差：根据沿海地区海平面监测站观测数据计算得到的年最高月均海平面和最低月均海平面的高度差。地面高程状况：即高程低于5m的沿海地区面积占比，基于数字地面高程数据，计算得到的评估单元内地面高程低于5m且与海相连地区的面积占评估单元总面积的比例。地面沉降率：指评估单元沿海地区平均地面沉降速率。岸线长度：评估单元海岸线的总长度。海岸线类型和稳定性：海岸线类型可分为基岩海岸、砂质海岸、粉砂淤泥质海岸涨、稳定、侵蚀三类。如某一评估单元存在多种类型则按照占比最大的一类计算。根据各评估单元的海岸线类型和稳定性对各评估单元进行数量化，量化基准见表B.2。表B.2海岸线类型和稳定性量化基准及量化值54321最高潮位：相对于当地平均海平面的最高潮位观测值。平均高潮位：根据沿海地区验潮站观测数据计算得到的当地高潮位的平均值，相对于国家85高程(当地平均海平面)。平均潮差：根据沿海地区验潮站观测数据计算得到的潮差平均值，对于规则(不规则)半日潮地区计算大小潮的平均潮差，对于规则(不规则)日潮地区计算大潮的平均潮差。C.1概述加合理可靠。指标权重的计算一般采用层次分析法。运用层次分析法建模，大体上可按下面4个步骤个有层次的结构模型。在这个模型下，复杂问题被分解为元素的组成部分系形成若干层次。上一层次的元素作为准则对下一层次有关元素起支配作用。这些层次可以分为引用数值1～9及其倒数作为标度确定a;的值。13579若因素i与因素j的重要性之比为ai;,那么因素j与因c)对向量W=(W₁,W₂,…,W,)T归一化：所得到的W=(W₁,W₂,…,W)T即为所求的特征向量。N2345678900(资料性附录)考虑沿海地区防御能力的海平面上升可能影响范围分析方法D.1概述考虑沿海地区防御能力的海平面上升可能影响范围主要推算方法是结合海堤高程、海平面上升和重现期潮位，计算不同岸段的漫堤进水量，再根据地表高程特征推算这一进水量可能的淹没范围。D.2直接淹没算法具体方法见HY/T134—2010中6.5有关内容。D.3种子蔓延算法种子蔓延算法是一种基于种子空间特征的扩散探测算法，其核心思想是将给定的种子点作为一个对象，赋予特定的属性，在某一平面区域上沿4个(或8个)方向游动扩散，按给定水位条件，求取满足精度、连通性要求的点的集合，该集合给出的连续平面即所要求算的淹没区范围。满足水位条件但与种子点不具备连通关联性的其他连续平面，将不能进入集合区内。种子点的起始位置一般选在堤坝、岸边界等特征点处，即评估区发生潮水漫堤的地点，将满足所有条件的连通关联淹没点存入缓存区并不断地进行累加，从而使淹没区域不断扩大。1图D.1种子蔓延过程演示通过图D.1解释有源淹没的具体规则和过程：首先以深灰色方格(高程为8)作为种子开始搜寻周围8个方向，选择高程低于8的方格进行淹没；依据同样规则，依次搜索完工作区内所有满足要求的方格后，洪水会在浅灰色方格(高程分别为3、2、2)中积水；只有当浅灰色方格中积水水位逐渐抬高，水位高程高于周边8个方向中高程最低的一个方格时，会再次启动搜索，整个淹没过程就是在积水水位不断变化后循环搜索路径，直到淹没方格的总积水量等于给定初始洪水量停止，最终提取所有积水方格和水流至少经过一次的方格，构成总淹没面积；图中最上方一行的三个方格(高程分别为7、4、1)的高程虽然都低于起始的种子方格(高程为8),但由于不具有连通性，在第一次搜索过程中不会被统计进入淹没b)结合海堤高程和沿海潮位特征，计算得到各岸段漫堤进水量。根据水力学计算原理，可将沿式中：H——堤上水头，H=G(潮高)-P(堤顶高),单位米(m)。c)从入水点位置开始搜寻周边8个方向上满足所有条件的连通栅格，水流经过的栅格都进行标(资料性附录)土地利用与脆弱性关系参考表本附录中的土地利用现状分类，参见GB/T21010。脆弱性量化值评估方法为，参照表E.1中土地利用现状分类与脆弱性等级范围对应关系，确定评估区各评估单元的脆弱性量化值。表E.1中的脆弱性量化值对应关系为参考性资料，可以根据评估区域实际情况进行调整。表E