HYT 227-2018 海平面上升影響脆弱區(qū)評估技術(shù)指南

海平面上升影響脆弱區(qū)評估技術(shù)指南2018-02-13發(fā)布 I 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 4評估區(qū)域與評估單元 25評估資料 26評估方法 27評估成果 68資料和成果歸檔 6附錄A(資料性附錄)海平面上升分析預(yù)測方法 7附錄B(資料性附錄)脆弱性評估指標(biāo)體系 附錄C(資料性附錄)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算方法 附錄D(資料性附錄)考慮沿海地區(qū)防御能力的海平面上升可能影響范圍分析方法 附錄E(資料性附錄)土地利用與脆弱性關(guān)系參考表 附錄F(資料性附錄)海平面上升影響脆弱區(qū)評估成果圖件要求 21附錄G(規(guī)范性附錄)海平面上升影響脆弱區(qū)評估報(bào)告格式 22I本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由國家海洋局提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國海洋標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC283)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：國家海洋信息中心。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：李響、段曉峰、王慧、高志剛、劉克修、付世杰、范文靜、張建立、袁文亞、李程、李文善、潘嵩。1海平面上升影響脆弱區(qū)評估技術(shù)指南本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了海平面上升影響脆弱區(qū)評估的內(nèi)容、資料、技術(shù)方法、成果形式以及歸檔要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于中國沿海地區(qū)海平面上升影響的脆弱區(qū)評估。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T14914.1海洋觀測規(guī)范第1部分：總則GB/T21010土地利用現(xiàn)狀分類GB21139—2007基礎(chǔ)地理信息標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)基本規(guī)定HY/T056—2010海洋科學(xué)技術(shù)研究檔案業(yè)務(wù)規(guī)范HY/T058—2010海洋調(diào)查觀測監(jiān)測檔案業(yè)務(wù)規(guī)范HY/T134—2010海平面觀測與影響評價(jià)3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。海平面變化sealevelchange指由洋盆地形狀況、海水總質(zhì)量和海水密度改變引起的平均海平面高度的變化。海平面上升sealevelrise指由全球氣候變暖導(dǎo)致的冰川融化、海水受熱膨脹等原因引起的平均海平面高度抬升的現(xiàn)象。海平面上升影響impactsofsealevelrise指在一定條件下和一定時(shí)期內(nèi)海平面上升對自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人類適應(yīng)狀況可能產(chǎn)生的作用與造成的各種后果及結(jié)果的變動(dòng)程度。海平面上升影響的脆弱性vulnerabilityofsealevelriseimpacts指一定時(shí)期內(nèi)某個(gè)系統(tǒng)應(yīng)對海平面上升不利影響能力的強(qiáng)弱程度。海平面上升影響脆弱區(qū)vulnerableareaofsealevelriseimpacts指基于海平面上升影響脆弱性定量評估和空間單元等級(jí)劃分而確定的區(qū)域。24評估區(qū)域與評估單元4.1評估區(qū)域海平面上升影響的脆弱區(qū)評估可以選取某一行政區(qū)域或地理區(qū)域作為評估區(qū)域。4.2評估單元根據(jù)評估區(qū)域的范圍大小、地理環(huán)境特征和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合評估目的和成果應(yīng)用需求，可以選取行政單元(如沿海區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、社區(qū)、村等)或空間網(wǎng)格(如經(jīng)緯度網(wǎng)格、基于土地利用的區(qū)域網(wǎng)格等)作為評估單元。5評估資料收集評估區(qū)域內(nèi)的相關(guān)基礎(chǔ)資料，主要包括：a)比例尺1:10000或更高精度的沿海數(shù)字高程數(shù)據(jù)；b)海岸帶基礎(chǔ)地理信息資料，主要包括區(qū)域內(nèi)水系(包括重要河道)、居民點(diǎn)(省會(huì)城市、直轄市、界、鄉(xiāng)界、村界)、地貌、岸段、島嶼、礁石、海洋注記等，具體要求見GB規(guī)定；c)典型潮位站長期連續(xù)潮位資料見GB/T14914;d)沿岸堤防數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)年限、堤線、堤頂寬度、堤頂高程、堤身斷面、護(hù)面結(jié)構(gòu)、消浪設(shè)施、岸灘防護(hù)、穿堤建筑物等；e)防洪排澇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；f)土地利用現(xiàn)狀和規(guī)劃二級(jí)分類空間分布數(shù)據(jù)，分類方法見GB/T21010;g)重要或敏感承災(zāi)體數(shù)據(jù)，包括核電廠、石油石化企業(yè)、沿海重點(diǎn)防護(hù)工程、自然保護(hù)區(qū)、重要通訊設(shè)施和交通線等；h)生態(tài)環(huán)境和海洋災(zāi)害數(shù)據(jù)信息，包括濱海濕地、河流、湖泊水庫、地下水儲(chǔ)量、土壤鹽漬化、咸i)社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；j)補(bǔ)充調(diào)查資料，對基礎(chǔ)資料不完整或者不能滿足精度要求的區(qū)域，則應(yīng)補(bǔ)充調(diào)查，最大程度保證資料的現(xiàn)勢性和精度。6評估方法6.1海平面上升分析與預(yù)測分析評估區(qū)域內(nèi)海平面的季節(jié)變化特征和長期變化趨勢，計(jì)算各岸段的海平面上升速率，預(yù)測未來海平面上升幅度。海平面上升的分析與預(yù)測結(jié)果用于海平面上升影響的脆弱區(qū)評估。海平面上升分析預(yù)測方法見附錄A。6.2基于行政單元的海平面上升影響脆弱區(qū)評估6.2.1適用范圍以行政單元作為評估單元的海平面上升影響脆弱區(qū)評估技術(shù)適用于包含多個(gè)沿海省、沿海城市或3A;=N[p;-min(p;)]/[max(p?)-min(p;)]+1 (1)A;——第i個(gè)評估單元指標(biāo)p的標(biāo)準(zhǔn)化量值；一般將量化參數(shù)N取為4,即A;的值域范圍介于1～5。4S;——社會(huì)經(jīng)濟(jì)脆弱性評估的第i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化量值；6.2.6適應(yīng)能力分析A;——適應(yīng)能力評估的第i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化量值； (5)6.2.8脆弱區(qū)劃分置海平面上升影響脆弱區(qū)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)(表1),將各評估單元的海平面上升脆弱性等級(jí)由高到低劃分5表1基于行政單元的海平面上升脆弱區(qū)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)I級(jí)IV級(jí)高中低6.3基于空間網(wǎng)格的海平面上升影響脆弱區(qū)評估6.3.1適用范圍基于空間網(wǎng)格的海平面上升影響脆弱區(qū)評估技術(shù)適用于對沿海城市城區(qū)、沿海縣、河口三角洲地區(qū)等區(qū)域范圍較小的地區(qū)進(jìn)行較為精細(xì)化的評估，主要面向城市規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)及選址等需求。6.3.2情景設(shè)定利用潮位觀測數(shù)據(jù)，推算評估區(qū)的平均高潮位、平均潮位和重現(xiàn)期潮位?；趯υu估區(qū)域未來海平面上升的預(yù)測結(jié)果，結(jié)合評估區(qū)主要潮汐特征要素，設(shè)定情景：情景1:某一時(shí)段的海平面上升幅度+百年一遇高潮位+考慮防御能力情景2:某一時(shí)段的海平面上升幅度+平均潮位+不考慮防御能力情景3:某一時(shí)段的海平面上升幅度+平均高潮位+不考慮防御能力6.3.3考慮沿海地區(qū)防御能力的海平面上升可能影響范圍分析基于情景1的設(shè)定，利用沿海地區(qū)的數(shù)字地面高程數(shù)據(jù)，在考慮沿海地區(qū)防御能力的條件下，推算評估區(qū)在海平面上升背景下百年一遇潮位的可能影響范圍。方法參見附錄D。6.3.4不考慮沿海地區(qū)防御能力的海平面上升可能影響范圍分析基于情景2和情景3的設(shè)定，利用沿海地區(qū)的數(shù)字地面高程數(shù)據(jù)，在不考慮沿海地區(qū)防御能力的條件下，分別推算評估區(qū)在海平面上升背景下平均潮位和平均高潮位的可能影響范圍。在不考慮堤防設(shè)施的條件下，根據(jù)數(shù)字地面高程數(shù)據(jù)計(jì)算低于海平面上升情景設(shè)定高度下的影響范圍。主要技術(shù)要點(diǎn)如下：a)設(shè)定擬提取的高度值H;b)根據(jù)高度H重新分類評估區(qū)域數(shù)字地面高程數(shù)據(jù)，即分成：>H和≤H兩類；c)將≤H的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相鄰合并；d)得到的數(shù)據(jù)再根據(jù)評估區(qū)域裁剪獲得海平面上升影響的陸地區(qū)域；e)根據(jù)連通性原理，剔除孤立的內(nèi)陸島，最終提取的數(shù)據(jù)即為可能影響范圍。6.3.5沿海地區(qū)脆弱性分析評估基于沿海地區(qū)的土地利用狀況分類數(shù)據(jù)，分析各類型土地利用狀況在海平面上升背景下的脆弱性程度，評估各土地利用類型空間網(wǎng)格區(qū)域的脆弱性量化值，方法參見附錄E。6.3.6海平面上升影響的脆弱區(qū)劃分綜合海平面上升的可能影響范圍、沿海地區(qū)脆弱性評估結(jié)果以及沿海重要或敏感承災(zāi)體分布狀況，將評估區(qū)海平面上升的可能影響區(qū)域按照空間網(wǎng)格劃分為I級(jí)(高)、Ⅱ級(jí)(較高)、Ⅲ級(jí)(中等)和IN級(jí)(低)等4個(gè)等級(jí)的脆弱區(qū)。6在海平面上升的可能影響范圍內(nèi)，重要或敏感承災(zāi)體(如核電廠、石油石化企業(yè)、沿海重點(diǎn)防護(hù)工程、重要通訊及交通線、自然保護(hù)區(qū)等)所在的空間網(wǎng)格區(qū)域直接劃為I級(jí)脆弱區(qū)。依據(jù)海平面上升的可能影響范圍、沿海地區(qū)脆弱性評估量化值，劃分評估區(qū)其他空間網(wǎng)格的脆弱區(qū)等級(jí)。海平面上升影響脆弱區(qū)等級(jí)與影響范圍及脆弱性量化值的對應(yīng)關(guān)系參見表2。表2海平面上升影響脆弱區(qū)等級(jí)與影響范圍及土地利用脆弱性量化值對應(yīng)關(guān)系表1I級(jí)I級(jí)2I級(jí)3IN級(jí)4IN級(jí)IN級(jí)7評估成果7.1圖件制作繪制海平面上升影響脆弱區(qū)評估的相關(guān)圖件，圖件繪制要求參見附錄F。a)基于行政單元的海平面上升影響脆弱區(qū)評估的主要成果圖件包括：1)沿海地區(qū)各岸段海平面變化狀況分布圖；2)沿海各評估單元海平面上升自然環(huán)境脆弱性分布圖；3)沿海各評估單元海平面上升社會(huì)經(jīng)濟(jì)脆弱性分布圖；4)沿海各評估單元海平面上升適應(yīng)能力分布圖；5)沿海評估單元海平面上升影響脆弱區(qū)等級(jí)區(qū)劃圖。b)基于空間網(wǎng)格的海平面上升影響脆弱區(qū)評估的主要成果圖件包括：1)沿海地區(qū)海平面變化曲線圖；2)沿海地區(qū)海平面上升可能影響范圍圖；3)沿海地區(qū)主要承災(zāi)體海平面上升影響狀況圖；4)沿海地區(qū)海平面上升影響脆弱區(qū)等級(jí)區(qū)劃圖。7.2評估報(bào)告編制編制海平面上升影響脆弱區(qū)評估報(bào)告，報(bào)告的內(nèi)容和格式見附錄G。8資料和成果歸檔8.1歸檔范圍海平面上升影響脆弱區(qū)評估原始資料和成果資料應(yīng)進(jìn)行歸檔：a)原始資料包括：收集的各類觀測、影響和評價(jià)資料，以及重要的技術(shù)文件等；b)成果資料包括：分析評估結(jié)果、成果圖件、評估報(bào)告等。8.2歸檔要求歸檔材料應(yīng)按照HY/T056—2010和HY/T058—2010的要求，對所形成的文件材料加以系統(tǒng)整理、分類、編目，及時(shí)提交檔案管理部門歸檔。7(資料性附錄)Y(t)=T(t)+P(t)+X(t)+a(t)采用最大熵譜法分析方法尋找海平面變化周期，通過F檢驗(yàn)法對找到的所有周期進(jìn)行顯著性檢8A.4確定性部分系數(shù)計(jì)算采用線性最小二乘法擬合計(jì)算確定性部分趨勢性系數(shù)(A。、B)與周期項(xiàng)系數(shù)(C;、q)。A.5殘差序列性質(zhì)的檢驗(yàn)此殘差序列因已去掉確定性部分，可認(rèn)為是一隨機(jī)序列。經(jīng)檢驗(yàn)，若殘差序列為平穩(wěn)、正態(tài)與非獨(dú)立序列，則可對其建隨機(jī)動(dòng)態(tài)自回歸AR模型。A.6AR(P)模型確定故可對殘差Y'(t)建立AR模型：P——自回歸模型階數(shù)。階數(shù)(P)用模型定階的最小信息準(zhǔn)則來確定。即AIC=Nlno2+2(P+1)…………(A.7)為最小來確定P。S2——?dú)埐钇椒胶途?；r——?dú)埐钭詤f(xié)方差函數(shù)；o2——白噪聲方差。自回歸系數(shù)φ,,j=1,2,…,P由下面遞推公式計(jì)算。9A.7建立模型及其求解將確定部分與隨機(jī)動(dòng)態(tài)部分模型疊加，形成海平面上升分析預(yù)測模型：(資料性附錄)脆弱性評估指標(biāo)體系B.1評估指標(biāo)綜合考慮指標(biāo)確定的目的性、系統(tǒng)性、科學(xué)性、可比性和可操作性原則，狀況、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、適應(yīng)能力狀況等，選取相應(yīng)的指標(biāo)描述海平面上升的脆弱性(表B.1)。表B.1海平面上升脆弱性評估指標(biāo)體系因子層自然環(huán)境上升速率(mm/年)上升幅度(mm)年較差(cm)地面高程狀況(%)地面沉降率(mm/年)岸線長度(km)海岸線類型和穩(wěn)定性(無量綱)最高潮位(cm)平均高潮位(cm)平均潮差(cm)濱海濕地面積(km2)河流長度(km)湖泊水庫面積(km2)地下水儲(chǔ)量(m3)災(zāi)害土壤鹽漬化面積(km2)咸潮上溯距離(km)海水入侵距離(km)最大風(fēng)暴增水(m)人口居民總數(shù)(萬人)人口密度(人/km2)城鎮(zhèn)化水平(%)從業(yè)人口比例(%)地區(qū)生產(chǎn)總值(億元)地均地區(qū)生產(chǎn)總值(萬元/km2)地方財(cái)政收入(億元)因子層固定資產(chǎn)投資額(億元)規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數(shù)(個(gè))重大沿海工程設(shè)施數(shù)(個(gè))適應(yīng)能力適應(yīng)氣候變化經(jīng)費(fèi)投入(萬元)專業(yè)海平面評估預(yù)測機(jī)構(gòu)數(shù)(個(gè))專業(yè)人員數(shù)(人)海平面上升及影響監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)(個(gè))城鎮(zhèn)防洪排澇防御標(biāo)準(zhǔn)(多年一遇)堤防達(dá)標(biāo)率(%)B.2主要評估指標(biāo)說明上升速率：根據(jù)沿海地區(qū)海平面監(jiān)測站觀測數(shù)據(jù)計(jì)算得到的相對海平面上升速率。上升幅度：根據(jù)沿海地區(qū)海平面監(jiān)測站觀測數(shù)據(jù)預(yù)測得到的未來某一時(shí)段相對海平面上升幅度值。年較差：根據(jù)沿海地區(qū)海平面監(jiān)測站觀測數(shù)據(jù)計(jì)算得到的年最高月均海平面和最低月均海平面的高度差。地面高程狀況：即高程低于5m的沿海地區(qū)面積占比，基于數(shù)字地面高程數(shù)據(jù)，計(jì)算得到的評估單元內(nèi)地面高程低于5m且與海相連地區(qū)的面積占評估單元總面積的比例。地面沉降率：指評估單元沿海地區(qū)平均地面沉降速率。岸線長度：評估單元海岸線的總長度。海岸線類型和穩(wěn)定性：海岸線類型可分為基巖海岸、砂質(zhì)海岸、粉砂淤泥質(zhì)海岸漲、穩(wěn)定、侵蝕三類。如某一評估單元存在多種類型則按照占比最大的一類計(jì)算。根據(jù)各評估單元的海岸線類型和穩(wěn)定性對各評估單元進(jìn)行數(shù)量化，量化基準(zhǔn)見表B.2。表B.2海岸線類型和穩(wěn)定性量化基準(zhǔn)及量化值54321最高潮位：相對于當(dāng)?shù)仄骄Ｆ矫娴淖罡叱蔽挥^測值。平均高潮位：根據(jù)沿海地區(qū)驗(yàn)潮站觀測數(shù)據(jù)計(jì)算得到的當(dāng)?shù)馗叱蔽坏钠骄?，相對于國?5高程(當(dāng)?shù)仄骄Ｆ矫?。平均潮差：根據(jù)沿海地區(qū)驗(yàn)潮站觀測數(shù)據(jù)計(jì)算得到的潮差平均值，對于規(guī)則(不規(guī)則)半日潮地區(qū)計(jì)算大小潮的平均潮差，對于規(guī)則(不規(guī)則)日潮地區(qū)計(jì)算大潮的平均潮差。C.1概述加合理可靠。指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算一般采用層次分析法。運(yùn)用層次分析法建模，大體上可按下面4個(gè)步驟個(gè)有層次的結(jié)構(gòu)模型。在這個(gè)模型下，復(fù)雜問題被分解為元素的組成部分系形成若干層次。上一層次的元素作為準(zhǔn)則對下一層次有關(guān)元素起支配作用。這些層次可以分為引用數(shù)值1～9及其倒數(shù)作為標(biāo)度確定a;的值。13579若因素i與因素j的重要性之比為ai;,那么因素j與因c)對向量W=(W?,W?,…,W,)T歸一化：所得到的W=(W?,W?,…,W)T即為所求的特征向量。N2345678900(資料性附錄)考慮沿海地區(qū)防御能力的海平面上升可能影響范圍分析方法D.1概述考慮沿海地區(qū)防御能力的海平面上升可能影響范圍主要推算方法是結(jié)合海堤高程、海平面上升和重現(xiàn)期潮位，計(jì)算不同岸段的漫堤進(jìn)水量，再根據(jù)地表高程特征推算這一進(jìn)水量可能的淹沒范圍。D.2直接淹沒算法具體方法見HY/T134—2010中6.5有關(guān)內(nèi)容。D.3種子蔓延算法種子蔓延算法是一種基于種子空間特征的擴(kuò)散探測算法，其核心思想是將給定的種子點(diǎn)作為一個(gè)對象，賦予特定的屬性，在某一平面區(qū)域上沿4個(gè)(或8個(gè))方向游動(dòng)擴(kuò)散，按給定水位條件，求取滿足精度、連通性要求的點(diǎn)的集合，該集合給出的連續(xù)平面即所要求算的淹沒區(qū)范圍。滿足水位條件但與種子點(diǎn)不具備連通關(guān)聯(lián)性的其他連續(xù)平面，將不能進(jìn)入集合區(qū)內(nèi)。種子點(diǎn)的起始位置一般選在堤壩、岸邊界等特征點(diǎn)處，即評估區(qū)發(fā)生潮水漫堤的地點(diǎn)，將滿足所有條件的連通關(guān)聯(lián)淹沒點(diǎn)存入緩存區(qū)并不斷地進(jìn)行累加，從而使淹沒區(qū)域不斷擴(kuò)大。1圖D.1種子蔓延過程演示通過圖D.1解釋有源淹沒的具體規(guī)則和過程：首先以深灰色方格(高程為8)作為種子開始搜尋周圍8個(gè)方向，選擇高程低于8的方格進(jìn)行淹沒；依據(jù)同樣規(guī)則，依次搜索完工作區(qū)內(nèi)所有滿足要求的方格后，洪水會(huì)在淺灰色方格(高程分別為3、2、2)中積水；只有當(dāng)淺灰色方格中積水水位逐漸抬高，水位高程高于周邊8個(gè)方向中高程最低的一個(gè)方格時(shí)，會(huì)再次啟動(dòng)搜索，整個(gè)淹沒過程就是在積水水位不斷變化后循環(huán)搜索路徑，直到淹沒方格的總積水量等于給定初始洪水量停止，最終提取所有積水方格和水流至少經(jīng)過一次的方格，構(gòu)成總淹沒面積；圖中最上方一行的三個(gè)方格(高程分別為7、4、1)的高程雖然都低于起始的種子方格(高程為8),但由于不具有連通性，在第一次搜索過程中不會(huì)被統(tǒng)計(jì)進(jìn)入淹沒b)結(jié)合海堤高程和沿海潮位特征，計(jì)算得到各岸段漫堤進(jìn)水量。根據(jù)水力學(xué)計(jì)算原理，可將沿式中：H——堤上水頭，H=G(潮高)-P(堤頂高),單位米(m)。c)從入水點(diǎn)位置開始搜尋周邊8個(gè)方向上滿足所有條件的連通柵格，水流經(jīng)過的柵格都進(jìn)行標(biāo)(資料性附錄)土地利用與脆弱性關(guān)系參考表本附錄中的土地利用現(xiàn)狀分類，參見GB/T21010。脆弱性量化值評估方法為，參照表E.1中土地利用現(xiàn)狀分類與脆弱性等級(jí)范圍對應(yīng)關(guān)系，確定評估區(qū)各評估單元的脆弱性量化值。表E.1中的脆弱性量化值對應(yīng)關(guān)系為參考性資料，可以根據(jù)評估區(qū)域?qū)嶋H情況進(jìn)行調(diào)整。表E