天津沿海海平面上升影響風險等級研究

李杰 譚曉璇 李響等

關鍵詞：天津;海平面;風險等級;海洋災害

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

0引言

在全球氣候變化背景下，各種極端氣候現象在全球各地不斷出現。海平面上升是一種緩發性海洋災害，隨著全球氣候變暖趨勢加劇，海平面上升的影響開始逐漸顯現，海平面上升嚴重威脅著沿海地區的社會穩定和經濟發展。聯合國政府間氣候變化專門委員會（IntergovernmentalPanelonClimateChange，IPCC）第五次評估報告[1]指出，1901—2010年全球平均海平面上升了19cm。中國沿海海平面上升速率高于全球水平，1980—2019年40年間，中國沿海海平面上升速率達3.4mm/a[2]。天津沿海海平面上升速率更是高于全國平均水平。天津地區的地面沉降是該區影響相對海平面上升諸多因子中貢獻率最大的因子[3]。

海平面持續上升將加劇風暴潮、海岸侵蝕和海水入侵等海洋災害[4]，使得低洼地帶被淹沒，沿海防護工程功能降低等，沿海地區的生產生活都可能面臨海平面上升的風險。隨著天津濱海新區經濟的不斷發展，人口密集度不斷增大，海平面上升影響的危險性越來越大，濱海新區脆弱性增強，評估未來海平面上升對海岸帶的風險，具有理論與實際意義[5]。已有對京津冀地區的評估，發現天津沿海地區是海平面上升重度風險區域[6]。

然而，天津濱海新區沿海分布著各大海洋功能區，其自然特征與社會經濟發展水平區域差異明顯，海平面上升對各地區自然環境和社會經濟的影響風險表現出地區差異。因此，對天津濱海新區進行海平面上升影響風險評估，將有利于科學應對海平面上升影響的風險，以實現濱海新區經濟和社會可持續發展[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評估技術指南》（簡稱《指南》）[8]。《指南》基于海平面上升風險形成的機制、致災過程及原理，對各評估單元分別從危險性、暴露性、脆弱性和防災減災能力4個方面進行海平面上升影響風險評估。危險性指海洋災害發生危險程度，本部分用了海平面上升幅度、地面沉降速率、地面高程、岸線長度以及最高高潮位5個指標。暴露性表現為人口、經濟暴露性，指災害可能威脅到的所有人和社會財產等，本部分所用指標為評估單元的居民總數、GDP。脆弱性是指評估單元由于潛在危險因素可能造成損失的程度，即人口、經濟脆弱性，本部分用人口密度、單位面積GDP作為指標。防災減災能力主要由人力資源和減災投入決定，指受災區海洋災害防御和從災害中恢復的能力，本部分采用指標為海洋監測站點數和堤防防護標準。

在風險評估中各項指標的影響程度不同，需對各指標分配合理的權重系數，以使評估更加合理可靠。本研究中各項指標權重系數的選取參考了《指南》，并結合了李響等[6，9]關于中國近海和津冀沿海地區海平面上升風險區劃的分析研究，具體分配如圖1所示。

2海平面上升影響風險評估等級劃分

根據天津市海洋功能區劃，在保證地理單元相對完整的前提下，將濱海新區沿海功能區自北向南劃分為7個評估單元，即：濱海新區北部的北疆電廠（A1）、中心漁港（A2）、臨海新城（A3）;濱海新區中部的東疆保稅港區（A4）、天津港北疆南疆港區（A5）;濱海新區南部的臨港經濟區（A6）和南港工業區（A7）。根據天津海洋環境監測中心站實測潮位數據、海平面變化影響實地調查結果[10]、天津市濱海新區統計年鑒[11]以及天津地區相對海平面變化研究進展[12]，獲取天津地區各評估單元海平面上升風險評估指標的數值，采用分級賦值法對風險評估指標進行量化如表1所示，獲取的各評估單元指標量化等級劃分如表2所示。

2.1危險性評估

根據《指南》，危險性指數計算模型為：

式中：H為危險性指數;H為危險性評估的第i 個指標;a為相應指標的權重系數;n為指標總個數。危險性指數主要包括海平面上升幅度、地面沉降速率、地面高程、岸線長度以及最高高潮位。

從評估結果看（表3），南部的臨港經濟區和南港工業區海平面上升危險性最大。主要由于這些地區屬于圍填海區域，目前地勢雖高但是沉降顯著;臨港經濟區和南港工業區三面環海且岸線長，受地形影響，風暴潮高潮位相比其他區域較高，易受到海平面上升的直接影響;長時間受海平面上升的影響，海岸侵蝕可能會導致岸灘下蝕，潛在危險較大。中部的天津港北疆南疆港區（以下簡稱“天津港”）為人工深水港，北疆港區和南疆港區主要承接傳統大宗海運，分布著各類泊位，綜合評估該區域危險性最低。

2.2 暴露性評估

根據《指南》，暴露性指數計算模型：

式中：E 為暴露性指數;E為暴露性評估的第i個指標;b為相應指標的權重系數;n為指標總個數。暴露性指標包括居民總數和GDP。

從評估結果看（表3），天津港區域暴露性指標數值最大，主要是天津港北疆南疆港區是濱海新區發展早且較成熟的區域，人員分布密集，地區生產總值高，綜合考慮其暴露性指數最大;其次為臨港經濟區，南港工業區，該區域的地區生產總值較高，南港工業區主要為石化產業基地，液體化工碼頭和LNG碼頭已投入使用，其暴露性指數較大;北疆電廠和中心漁港據統計來看，人員分布稀疏，GDP相對較低，該區域暴露性程度最低。

2.3脆弱性評估

脆弱性指數計算模型：

式中：V 為脆弱性指數;V為脆弱性評估的第i 個指標;c為相應指標的權重系數;n 為指標總個數。脆弱性指標包括人口密度和單位面積GDP。

從評估結果看（表3），天津港區域人口密度高，單位面積的GDP位于各功能區前列，因此其脆弱性最高。臨港經濟區人口密度小，但該區域單位面積GDP較高，導致臨港經濟區的脆弱程度相對較高。北疆電廠為重要承災體，該區域人口密度低，附近大神堂村常住人口稀少;中心漁港區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防災減災能力評估

防災減災能力指數計算模型：

式中：R 為防災減災能力指數;R為防災減災能力評估的第i個指標;d為相應指標的權重系數;n為指標總個數。防災減災能力指標包括海洋監測站點數和堤防防護標準。

從評估結果看（表3），北疆電廠防災減災能力最強，北疆電廠圍堤設計標準較高，為50年一遇潮位加7級風，且其附近建設有北疆電廠自動觀測站，密切關注海洋災害的發生發展。東疆保稅港區圍堤設計標準較低，為20～50年一遇加7級風，且東疆保稅港區三面環海，因此防災減災能力較弱;天津港區域設有海洋環境監測站，但是該區域部分高程偏低，其中天津港客運公司碼頭高程最低僅490cm（塘沽驗潮基準面），時常有上水現象，防災減災能力最弱。

3天津市海平面上升風險評估模型

根據《指南》，天津海平面上升風險評估模型為：

式中：SLRI為海平面上升的風險指數;H、E、V 、R分別為危險性、暴露性、脆弱性和防災減災能力指數的權重系數。根據海平面上升的風險指數將海平面上升風險等級劃分為4級，具體見表4。

根據天津海平面上升風險評估模型，將天津沿海各評估單元的危險性指數、暴露性指數、脆弱性指數和防災減災能力指數代入到天津海平面上升的風險指數計算模型中，評估海平面上升對天津沿海各海洋功能區社會經濟發展產生的風險，計算所得天津沿海海平面上升風險指數及風險等級見表5。根據各評估單元海平面上升風險指數可見，濱海新區南部的臨港經濟區和南港工業區海平面上升風險指數最高，風險等級為I級，主要是因為臨港經濟區和南港工業區危險性最大，圍填海區域地面沉降嚴重，且海岸線長，南港工業區內石化項目較多，潛在風險較大，防護對象社會敏感程度高。濱海新區中部的天津港區域海平面上升風險指數其次，風險等級為II級，主要原因是天津港保稅區客運碼頭位置高程最低，人口密度和單位面積GDP較高，脆弱性最高。濱海新區中部的臨海新城、東疆保稅港區海平面上升風險指數較低，風險等級為III級，目前來看這些地區危險性相對較低，防護能力較好，防災減災能力較強。濱海新區北部的北疆電廠、中心漁港海平面上升風險指數最低，風險等級為IV 級，這些區域單位面積GDP相對較低，人口密度低，暴露性和脆弱性較低，防災減災防護能力較強。

4討論和結論

濱海新區北部功能區海平面上升風險指數最低，該區域存在分散的灘涂養殖區和濱海旅游區，總體暴露性和脆弱性較低，經評價濱海新區北部功能區為低等風險區。濱海新區中部海洋功能區人口密集度和經濟總量均較高，該區域存在中等風險區和較高風險區。濱海新區南部功能區海平面上升風險指數最高，存在大型工礦倉儲，社會敏感程度高，且圍填海地區地面沉降顯著，經評價濱海新區南部功能區為高風險區。

海平面上升是一種緩發性的自然災害，長時間的積累效應會對高程較低的沿海產生嚴重影響。海平面上升影響風險評估的主要目的是反映評價海平面上升影響下沿海各區域總體風險水平和等級，以此優化土地利用布局，預防由于海平面上升可能引起的風險，減少可能造成的損失。對于天津濱海新區北部低風險區域適宜布局抗災能力弱的養殖業、農業和脆弱性較高的土地利用方式。在天津濱海新區中部的中等風險區域，也是布局密集、發展成熟的區域，本區域長期來看應加寬加高堤壩，以防御海平面上升風險。在天津濱海新區南部高風險區域，存在大量規劃中的工業設施，土地的利用率稍低，該區域可以通過大范圍的抬高地基并加高加寬堤壩來防御風險。但是，已有的眾多工業設施不能因災害風險大小隨意改變，因此在現有土地利用的基礎上，加強海平面影響狀況的監測，提高沿海的堤防防護能力，以減少可能的損失。