李杰 譚曉璇 李響等

關(guān)鍵詞：天津;海平面;風(fēng)險(xiǎn)等級(jí);海洋災(zāi)害

中圖分類號(hào)：P76;P731.23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-9857（2022）01-0049-05

0引言

在全球氣候變化背景下，各種極端氣候現(xiàn)象在全球各地不斷出現(xiàn)。海平面上升是一種緩發(fā)性海洋災(zāi)害，隨著全球氣候變暖趨勢(shì)加劇，海平面上升的影響開始逐漸顯現(xiàn)，海平面上升嚴(yán)重威脅著沿海地區(qū)的社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IntergovernmentalPanelonClimateChange，IPCC）第五次評(píng)估報(bào)告[1]指出，1901—2010年全球平均海平面上升了19cm。中國(guó)沿海海平面上升速率高于全球水平，1980—2019年40年間，中國(guó)沿海海平面上升速率達(dá)3.4mm/a[2]。天津沿海海平面上升速率更是高于全國(guó)平均水平。天津地區(qū)的地面沉降是該區(qū)影響相對(duì)海平面上升諸多因子中貢獻(xiàn)率最大的因子[3]。

海平面持續(xù)上升將加劇風(fēng)暴潮、海岸侵蝕和海水入侵等海洋災(zāi)害[4]，使得低洼地帶被淹沒，沿海防護(hù)工程功能降低等，沿海地區(qū)的生產(chǎn)生活都可能面臨海平面上升的風(fēng)險(xiǎn)。隨著天津?yàn)I海新區(qū)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人口密集度不斷增大，海平面上升影響的危險(xiǎn)性越來越大，濱海新區(qū)脆弱性增強(qiáng)，評(píng)估未來海平面上升對(duì)海岸帶的風(fēng)險(xiǎn)，具有理論與實(shí)際意義[5]。已有對(duì)京津冀地區(qū)的評(píng)估，發(fā)現(xiàn)天津沿海地區(qū)是海平面上升重度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域[6]。

然而，天津?yàn)I海新區(qū)沿海分布著各大海洋功能區(qū)，其自然特征與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平區(qū)域差異明顯，海平面上升對(duì)各地區(qū)自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)出地區(qū)差異。因此，對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)進(jìn)行海平面上升影響風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，將有利于科學(xué)應(yīng)對(duì)海平面上升影響的風(fēng)險(xiǎn)，以實(shí)現(xiàn)濱海新區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展[7]。

1方法

本研究所用的研究方法參考了《海平面上升影響脆弱區(qū)評(píng)估技術(shù)指南》（簡(jiǎn)稱《指南》）[8]。《指南》基于海平面上升風(fēng)險(xiǎn)形成的機(jī)制、致災(zāi)過程及原理，對(duì)各評(píng)估單元分別從危險(xiǎn)性、暴露性、脆弱性和防災(zāi)減災(zāi)能力4個(gè)方面進(jìn)行海平面上升影響風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。危險(xiǎn)性指海洋災(zāi)害發(fā)生危險(xiǎn)程度，本部分用了海平面上升幅度、地面沉降速率、地面高程、岸線長(zhǎng)度以及最高高潮位5個(gè)指標(biāo)。暴露性表現(xiàn)為人口、經(jīng)濟(jì)暴露性，指災(zāi)害可能威脅到的所有人和社會(huì)財(cái)產(chǎn)等，本部分所用指標(biāo)為評(píng)估單元的居民總數(shù)、GDP。脆弱性是指評(píng)估單元由于潛在危險(xiǎn)因素可能造成損失的程度，即人口、經(jīng)濟(jì)脆弱性，本部分用人口密度、單位面積GDP作為指標(biāo)。防災(zāi)減災(zāi)能力主要由人力資源和減災(zāi)投入決定，指受災(zāi)區(qū)海洋災(zāi)害防御和從災(zāi)害中恢復(fù)的能力，本部分采用指標(biāo)為海洋監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)和堤防防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中各項(xiàng)指標(biāo)的影響程度不同，需對(duì)各指標(biāo)分配合理的權(quán)重系數(shù)，以使評(píng)估更加合理可靠。本研究中各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的選取參考了《指南》，并結(jié)合了李響等[6，9]關(guān)于中國(guó)近海和津冀沿海地區(qū)海平面上升風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的分析研究，具體分配如圖1所示。

2海平面上升影響風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)劃分

根據(jù)天津市海洋功能區(qū)劃，在保證地理單元相對(duì)完整的前提下，將濱海新區(qū)沿海功能區(qū)自北向南劃分為7個(gè)評(píng)估單元，即：濱海新區(qū)北部的北疆電廠（A1）、中心漁港（A2）、臨海新城（A3）;濱海新區(qū)中部的東疆保稅港區(qū)（A4）、天津港北疆南疆港區(qū)（A5）;濱海新區(qū)南部的臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)（A6）和南港工業(yè)區(qū)（A7）。根據(jù)天津海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站實(shí)測(cè)潮位數(shù)據(jù)、海平面變化影響實(shí)地調(diào)查結(jié)果[10]、天津市濱海新區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒[11]以及天津地區(qū)相對(duì)海平面變化研究進(jìn)展[12]，獲取天津地區(qū)各評(píng)估單元海平面上升風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)的數(shù)值，采用分級(jí)賦值法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行量化如表1所示，獲取的各評(píng)估單元指標(biāo)量化等級(jí)劃分如表2所示。

2.1危險(xiǎn)性評(píng)估

根據(jù)《指南》，危險(xiǎn)性指數(shù)計(jì)算模型為：

式中：H為危險(xiǎn)性指數(shù);H為危險(xiǎn)性評(píng)估的第i 個(gè)指標(biāo);a為相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù);n為指標(biāo)總個(gè)數(shù)。危險(xiǎn)性指數(shù)主要包括海平面上升幅度、地面沉降速率、地面高程、岸線長(zhǎng)度以及最高高潮位。

從評(píng)估結(jié)果看（表3），南部的臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)和南港工業(yè)區(qū)海平面上升危險(xiǎn)性最大。主要由于這些地區(qū)屬于圍填海區(qū)域，目前地勢(shì)雖高但是沉降顯著;臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)和南港工業(yè)區(qū)三面環(huán)海且岸線長(zhǎng)，受地形影響，風(fēng)暴潮高潮位相比其他區(qū)域較高，易受到海平面上升的直接影響;長(zhǎng)時(shí)間受海平面上升的影響，海岸侵蝕可能會(huì)導(dǎo)致岸灘下蝕，潛在危險(xiǎn)較大。中部的天津港北疆南疆港區(qū)（以下簡(jiǎn)稱“天津港”）為人工深水港，北疆港區(qū)和南疆港區(qū)主要承接傳統(tǒng)大宗海運(yùn)，分布著各類泊位，綜合評(píng)估該區(qū)域危險(xiǎn)性最低。

2.2 暴露性評(píng)估

根據(jù)《指南》，暴露性指數(shù)計(jì)算模型：

式中：E 為暴露性指數(shù);E為暴露性評(píng)估的第i個(gè)指標(biāo);b為相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù);n為指標(biāo)總個(gè)數(shù)。暴露性指標(biāo)包括居民總數(shù)和GDP。

從評(píng)估結(jié)果看（表3），天津港區(qū)域暴露性指標(biāo)數(shù)值最大，主要是天津港北疆南疆港區(qū)是濱海新區(qū)發(fā)展早且較成熟的區(qū)域，人員分布密集，地區(qū)生產(chǎn)總值高，綜合考慮其暴露性指數(shù)最大;其次為臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)，南港工業(yè)區(qū)，該區(qū)域的地區(qū)生產(chǎn)總值較高，南港工業(yè)區(qū)主要為石化產(chǎn)業(yè)基地，液體化工碼頭和LNG碼頭已投入使用，其暴露性指數(shù)較大;北疆電廠和中心漁港據(jù)統(tǒng)計(jì)來看，人員分布稀疏，GDP相對(duì)較低，該區(qū)域暴露性程度最低。

2.3脆弱性評(píng)估

脆弱性指數(shù)計(jì)算模型：

式中：V 為脆弱性指數(shù);V為脆弱性評(píng)估的第i 個(gè)指標(biāo);c為相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù);n 為指標(biāo)總個(gè)數(shù)。脆弱性指標(biāo)包括人口密度和單位面積GDP。

從評(píng)估結(jié)果看（表3），天津港區(qū)域人口密度高，單位面積的GDP位于各功能區(qū)前列，因此其脆弱性最高。臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)人口密度小，但該區(qū)域單位面積GDP較高，導(dǎo)致臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)的脆弱程度相對(duì)較高。北疆電廠為重要承災(zāi)體，該區(qū)域人口密度低，附近大神堂村常住人口稀少;中心漁港區(qū)域人口密度和單位面積GDP均較低，因此中心漁港的脆弱性程度最低。

2.4防災(zāi)減災(zāi)能力評(píng)估

防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)計(jì)算模型：

式中：R 為防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù);R為防災(zāi)減災(zāi)能力評(píng)估的第i個(gè)指標(biāo);d為相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù);n為指標(biāo)總個(gè)數(shù)。防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo)包括海洋監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)和堤防防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

從評(píng)估結(jié)果看（表3），北疆電廠防災(zāi)減災(zāi)能力最強(qiáng)，北疆電廠圍堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較高，為50年一遇潮位加7級(jí)風(fēng)，且其附近建設(shè)有北疆電廠自動(dòng)觀測(cè)站，密切關(guān)注海洋災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展。東疆保稅港區(qū)圍堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，為20～50年一遇加7級(jí)風(fēng)，且東疆保稅港區(qū)三面環(huán)海，因此防災(zāi)減災(zāi)能力較弱;天津港區(qū)域設(shè)有海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)站，但是該區(qū)域部分高程偏低，其中天津港客運(yùn)公司碼頭高程最低僅490cm（塘沽驗(yàn)潮基準(zhǔn)面），時(shí)常有上水現(xiàn)象，防災(zāi)減災(zāi)能力最弱。

3天津市海平面上升風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

根據(jù)《指南》，天津海平面上升風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型為：

式中：SLRI為海平面上升的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù);H、E、V 、R分別為危險(xiǎn)性、暴露性、脆弱性和防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)的權(quán)重系數(shù)。根據(jù)海平面上升的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)將海平面上升風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為4級(jí)，具體見表4。

根據(jù)天津海平面上升風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，將天津沿海各評(píng)估單元的危險(xiǎn)性指數(shù)、暴露性指數(shù)、脆弱性指數(shù)和防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)代入到天津海平面上升的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算模型中，評(píng)估海平面上升對(duì)天津沿海各海洋功能區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算所得天津沿海海平面上升風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)見表5。根據(jù)各評(píng)估單元海平面上升風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)可見，濱海新區(qū)南部的臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)和南港工業(yè)區(qū)海平面上升風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最高，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為I級(jí)，主要是因?yàn)榕R港經(jīng)濟(jì)區(qū)和南港工業(yè)區(qū)危險(xiǎn)性最大，圍填海區(qū)域地面沉降嚴(yán)重，且海岸線長(zhǎng)，南港工業(yè)區(qū)內(nèi)石化項(xiàng)目較多，潛在風(fēng)險(xiǎn)較大，防護(hù)對(duì)象社會(huì)敏感程度高。濱海新區(qū)中部的天津港區(qū)域海平面上升風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)其次，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為II級(jí)，主要原因是天津港保稅區(qū)客運(yùn)碼頭位置高程最低，人口密度和單位面積GDP較高，脆弱性最高。濱海新區(qū)中部的臨海新城、東疆保稅港區(qū)海平面上升風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較低，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為III級(jí)，目前來看這些地區(qū)危險(xiǎn)性相對(duì)較低，防護(hù)能力較好，防災(zāi)減災(zāi)能力較強(qiáng)。濱海新區(qū)北部的北疆電廠、中心漁港海平面上升風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最低，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為IV 級(jí)，這些區(qū)域單位面積GDP相對(duì)較低，人口密度低，暴露性和脆弱性較低，防災(zāi)減災(zāi)防護(hù)能力較強(qiáng)。

4討論和結(jié)論

濱海新區(qū)北部功能區(qū)海平面上升風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最低，該區(qū)域存在分散的灘涂養(yǎng)殖區(qū)和濱海旅游區(qū)，總體暴露性和脆弱性較低，經(jīng)評(píng)價(jià)濱海新區(qū)北部功能區(qū)為低等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。濱海新區(qū)中部海洋功能區(qū)人口密集度和經(jīng)濟(jì)總量均較高，該區(qū)域存在中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。濱海新區(qū)南部功能區(qū)海平面上升風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最高，存在大型工礦倉(cāng)儲(chǔ)，社會(huì)敏感程度高，且圍填海地區(qū)地面沉降顯著，經(jīng)評(píng)價(jià)濱海新區(qū)南部功能區(qū)為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

海平面上升是一種緩發(fā)性的自然災(zāi)害，長(zhǎng)時(shí)間的積累效應(yīng)會(huì)對(duì)高程較低的沿海產(chǎn)生嚴(yán)重影響。海平面上升影響風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要目的是反映評(píng)價(jià)海平面上升影響下沿海各區(qū)域總體風(fēng)險(xiǎn)水平和等級(jí)，以此優(yōu)化土地利用布局，預(yù)防由于海平面上升可能引起的風(fēng)險(xiǎn)，減少可能造成的損失。對(duì)于天津?yàn)I海新區(qū)北部低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域適宜布局抗災(zāi)能力弱的養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)業(yè)和脆弱性較高的土地利用方式。在天津?yàn)I海新區(qū)中部的中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，也是布局密集、發(fā)展成熟的區(qū)域，本區(qū)域長(zhǎng)期來看應(yīng)加寬加高堤壩，以防御海平面上升風(fēng)險(xiǎn)。在天津?yàn)I海新區(qū)南部高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，存在大量規(guī)劃中的工業(yè)設(shè)施，土地的利用率稍低，該區(qū)域可以通過大范圍的抬高地基并加高加寬堤壩來防御風(fēng)險(xiǎn)。但是，已有的眾多工業(yè)設(shè)施不能因?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)大小隨意改變，因此在現(xiàn)有土地利用的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)海平面影響狀況的監(jiān)測(cè)，提高沿海的堤防防護(hù)能力，以減少可能的損失。