气象灾害风险评估技术规范暴雨DB15／T 3643—2024.pdf

ICS 07.060 CCS A 47 15 内蒙古自治区地方标准 DB15/T 3643 2024 气象灾害 风险评估 技术规范 暴雨 Technical specifications for meterological disaster risk assessment Torrential rain 2024-08-20 发布 2024-09-20 实施 内蒙古自 治区市 场 监督管理 局 发 布 DB15/T 3643 2024 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 集与 处理.2 5 评 估流 程.3 6 评 估方 法.3 7 评 估报 告.7 附录A（资 料性）归一 化处理.9 附录B（资 料性）Pearson 相 关系 数.10 附录C（资 料性）信息 熵赋权 法.11 附录D（资 料性）专家 打分法.12 附录E（资 料性）自然 断点法.13 参考文 献.14 DB15/T 3643 2024 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 由内 蒙古 自治 区气 象局提 出并 归口。本文件 起草 单位：内 蒙古 自治区 气候 中心。本文件 主要 起草 人：赵艳 丽、孟 玉婧、杨 晶、刘新、高晶、刘 炜、杨丽 桃、包福祥、安 莉娟。DB15/T 3643 2024 1 气 象灾害 风险评估 技术规 范 暴雨 1 范围 本文件 规定 了暴 雨灾 害风 险评估 的资 料收 集与 处理、评 估流 程、评 估方 法、风 险等级 和评 估报 告 内容。本文件 适用 于开 展暴 雨灾 害风险 评估 相关 工作。2 规范性 引用 文件 本文件 没有 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。暴雨 torrential rain 24 降雨量 大于 或等 于50 mm 的 降雨。暴雨过 程 torrential rain process 暴雨持 续天 数大 于或 等于1 天，或 者中 断日 为中 雨到 大雨且 前后 均为 暴雨 的降 雨过程。暴雨灾 害 torrential rain disaster 暴雨引 发的 洪涝、城 市内 涝、山 洪、地质 灾害 等造 成人员 伤亡 和财 产损 失的 事件。暴雨孕 灾环境 disaster-formative environment of torrential rain 暴雨影 响下，对 形成 洪涝、山洪、泥石 流、滑坡、崩塌、地面 塌陷、城市 内 涝等次 生灾 害起 作用 的自然环 境，主要 包括 地形 起伏状 况、河网 密度 等因 素。承灾体 hazard-bearing bodies 承受灾 害的 对象。DB15/T 3643 2024 2 承灾体 暴露 度 exposure of hazard-bearing bodies 暴露在 暴雨 影响 范围 内承 灾体（如人 口、房屋、财 产、农 田、设施 等）的数 量和价 值量。承灾体 脆弱 性 vulnerability of hazard-bearing bodies 承灾体 受到不 利影 响的倾 向或趋 势。包 括承 受灾害 的程度，即灾 损敏 感性（承灾体 本身的 属性），以及可 恢复 的能 力和 弹性（应对 能力）。暴雨灾 害风 险 risk of torrential rain disaster 暴雨对 影响 区域 内生 命、财产、社会 经济 等造 成危 害的可 能性。暴雨灾 害风 险评 估 risk assessment of torrential rain disaster 综合考 虑暴 雨灾 害危 险性、承灾体 暴露 度、承 灾体 脆弱 性等，对 暴雨 灾害 风险 进行 估算评 价的 过程。4 资料收 集与 处理 资料收 集 4.1.1 气象资 料 收集气 象观 测站 最少30年 的逐日（20 时20 时）和 逐小时 降雨 资料。4.1.2 基础地 理信 息资 料 收集数 字高 程模 型（DEM）数据、水系 分布、境 界（省界、市界、县 界）等资 料。4.1.3 承灾体 资料 收集由 权威部 门发 布的常 住人口、国民 生产 总值（GDP）、农作物（小 麦、玉 米、水 稻等）种植 面积等主 要承 灾体 数据。其 中，以常 住人 口除 以土 地 面积获 得人 口密 度，以GDP 除以土 地面 积获 得地 均GDP密度，形成 分辨 率不 低于1 km 1 km 的人 口密 度和 地 均GDP 网格 数据。4.1.4 灾情资 料 收集至 少30 年的 历次 暴雨 灾情资 料，包括 灾情 发生 起止时 间、发生 地点、受 灾人口、死 亡人 口、农作物受 灾面 积、直接 经济 损失等。资料处 理 4.2.1 归一化 处理 对收集 的资 料进 行归 一化 处理，归一 化方 法参 见附 录A。4.2.2 灾损指 数计 算 DB15/T 3643 2024 3 以评估 区域 内一 次暴 雨灾 害造成 的直 接经 济损 失除 以当年 该区 域的GDP，得到 灾损指 数按 公式（1）：(1)式中：灾 损指 数；直 接经 济损 失，单位 为万元；当年 GDP，单位 为万 元。5 评估流 程 暴雨灾 害风 险评 估包 括暴 雨致灾 危险 性评 估、承灾 体暴露 度评 估 和 承灾 体脆 弱性评 估，构建 暴雨灾害风险 评估 模型，以 综合 的暴雨 灾害 风险 评估 指数 作为评 估指 标，综合 评估 暴雨灾 害风 险 程 度的 地 区 差异。评 估流 程见 图1。图1 暴雨灾 害风 险评 估流 程 6 评估方 法 评估方 法概 述 气象资料 基础地理信息资料 承灾体资料 灾情资料暴雨致灾危险性评估 承灾体暴露 度评估 承灾体脆弱性 评估年雨涝指数暴雨孕灾环境影响系数人口暴露度经济暴露度农业暴露度人口脆弱性经济脆弱性农业脆弱性暴雨危险性指数 承灾体暴露度指数 承灾体脆弱性指数归一化处理暴雨灾害风险评估GIS 处理、制图等构建暴雨灾害风险评估模 型资料收集与处理暴雨灾害风险评估指数编写暴雨 灾害风险 评估 报 告DB15/T 3643 2024 4 暴雨灾 害风 险评 估方 法主 要考虑 暴雨 致灾 因子 危险 性、承 灾体 暴露 度和 承灾 体脆弱 性三 个方 面。暴雨 致 灾危 险 性评 估 指标 包括 年 雨涝 指 数和 孕 灾环 境影 响 系数，其中 孕 灾环 境影 响 系数 由 地形 因 子影响系数和 水系 因子 影响 系数 两部分 组成。暴雨灾 害致 灾危 险性 评估 6.2.1 暴雨致 灾因 子 使用Pearson 相关 系数计 算 方法，分别计 算灾 损指数 与归一 化处理 后的 暴雨过 程最大 小时 降 雨量、最大3 小时 降雨 量、最大6 小时降 雨量、最 大日 降雨 量、过 程累 积降 雨量、暴 雨持续 天数 的相 关关 系，选取通过 显 著 性检 验（=0.05）的 因子 作为 暴雨 灾害 致灾因 子。Pearson 相关 系 数计算 方法 参见 附录B。如 果 灾 情资 料 条件 不 能满足 上 述 方法，也可 以 根据当 地 实 际暴 雨 致灾 特 点对因 子 进 行选 择 或通 过灾情解 析直 接识 别致 灾因 子。6.2.2 年雨涝 指数 统计历 年各 气象 台站 的暴 雨过程，根据 确定 的致 灾 因子，对 各致 灾因 子进 行 归一化 处理，采用 信息熵赋权 法或 专家 打分 法确 定权重，加 权求 和得 到暴 雨过程 强度 指数。累 加各 气象台 站当 年逐 场暴 雨 过 程强度值，得 到各 气象 台站 的年雨 涝指 数。信息 熵赋 权法参 见附 录C，专 家打 分 法参见 附录D。6.2.3 暴雨孕 灾环 境影 响系 数 6.2.3.1 地形因 子影 响系 数 从DEM 数 据中 提取高 程标 准 差，根 据不同 地区 的海拔 高度和 高程标 准 差 实际情 况，分 别确定 海拔 高度和高 程标 准差 的分 区范 围。再根 据不 同地 形，针 对 平原内 涝和 山区 山洪，分 别将海 拔高 度和 高程 标准差组合 赋值 确定 不同 地区 的地形 因子 影响 系数。对于平 原内 涝来 说，地势 越低（海拔 高度 越小）、地形起 伏越 小（高程 标准 差越小）的 平坦 地区 不利于洪 水排 泄，容易 形成 暴雨洪 涝，其地 形因 子影 响系数 赋值 越大，如 表 1 所示。表1 地形因 子影 响系 数赋 值（平原内 涝）海拔高度 m 高程标准差 4 4,7)7,11)11 450 0.9 0.8 0.7 0.5 450,850)0.8 0.7 0.6 0.4 850,1200)0.7 0.6 0.5 0.3 1200,1400)0.6 0.5 0.4 0.2 1400 0.5 0.4 0.3 0.1 对于山 区山 洪来 说，地势 越高（海拔 高度 越大）、地形起 伏越 大（高程 标准 差越大）的 山区 越容 易引发山 洪，其地 形因 子影 响系数 赋值 越大，如 表2 所 示。DB15/T 3643 2024 5 表2 地形因 子影 响系 数赋 值（山区山 洪）海拔高度 m 高程标准差 4 4,7)7,11)11 450 0.1 0.2 0.3 0.5 450,850)0.2 0.3 0.4 0.6 850,1200)0.3 0.4 0.5 0.7 1200,1400)0.4 0.5 0.6 0.8 1400 0.5 0.6 0.7 0.9 6.2.3.2 水系因 子影 响系 数 采 用 水 网密 度 法赋 值 得到水 系 因 子影 响 系数。水网密 度 是 指流 域 内干 支 流总河 长 与 流域 面 积的 比值或单 位面 积内 自然 与人 工河道 的总 长度，水 网密 度反 映 了一 定区 域范 围内 河流的 密集 程度，计 算 按 公式（2）：(2)式中：水 网密 度，单位 为 1/公里（1/km）；水 网长 度，单位 为公 里（km）；区 域面 积，单位 为平 方公里（km2）。根据不 同地 区的 水系 分布 实际情 况，计算 水网 密度。水系 越密 集（水网 密度 越大）的地 区越 容易 形成暴雨 洪涝，其 水系 因子 影响系 数赋 值越 大，如表3 所示。表3 水系因 子影 响系 数赋 值 水网密度 水系因子影响系数 0.16 0 0.16,0.38)0.1 0.38,0.63)0.2 0.63,0.94)0.3 0.94,1.35)0.4 1.35,1.94)0.5 1.94,2.69)0.6 2.69,3.75)0.7 3.75,6.24)0.8 6.24 0.9 6.2.3.3 暴雨孕 灾环 境影 响系 数 暴雨孕 灾环 境影 响系 数计 算按公 式（3）：(3)式中：暴 雨孕 灾环 境影 响系 数；DB15/T 3643 2024 6 地 形因 子影 响系 数的 权重；地 形因 子影 响系 数；水 系因 子影 响系 数的 权重；水 系因 子影 响系 数。其中，。权重的 确定 可采 用 信 息熵 赋权法 或专 家打 分法。6.2.4 暴雨致 灾危 险性 评估 模型 分别将 年雨 涝指 数和 暴雨 孕灾环 境影 响系 数进 行归 一化，再加 权求 和，建立 暴 雨致灾 危险 性评 估 模型按公 式（4）：(4)式中：暴 雨致 灾危 险性 指数；年 雨涝 指数 的权 重；年 雨涝 指数；暴 雨孕 灾环 境影 响系 数的权 重；暴 雨孕 灾环 境影 响系 数。其中，。权重的 确定 可采 用 信 息熵 赋权法 或专 家打 分法。承灾体 暴露 度评 估 6.3.1 选取暴 雨可 能造 成影 响的 主要承 灾体，例 如人 口、经济、农业 等进 行暴 露度 评估。6.3.2 暴露度 指标 分别 为：a)人口暴 露度：人 口密 度格 网数据，单 位为 人；b)经济暴 露度：GDP 密度 格 网数据，单 位为 万元；c)农业暴 露度：各类 型农 作 物（如小 麦、玉 米、水 稻等）种植面 积格 网数 据，单 位 为公顷（ha）。6.3.3 分别对 人口、经济、农业 暴露度 指标进 行归 一化，得到人 口、经 济、农业暴 露度指 数的栅 格 数据，数 据空 间分 辨率 不低 于 1 km 1 km。承灾体 脆弱 性评 估 6.4.1 选取暴 雨可 能造 成影 响的 主要承 灾体，例 如人 口、经济、农业 等进 行脆 弱性 评估。6.4.2 脆弱性 指标 分别 为：a)人口脆 弱性：因 暴雨 灾害 造 成的死 亡人 口和 受灾 人口 占区域 总人 口比 例，单位 为 百分率（）；b)经济脆 弱性：因 暴雨 灾害 造成的 直接 经济 损失 占区 域 GDP 的比 例，单位 为百 分率（）；c)农业脆 弱性：各类 型农 作 物（如小 麦、玉 米、水 稻 等）受灾 面积 占各 自种 植 面积的 比例，单位为百分 率（）。6.4.3 分别对 人口、经济、农业 脆弱性 指标进 行归 一化，得到人 口、经 济、农业脆 弱性指 数的栅 格 数据，数 据空 间分 辨率 不低 于 1 km 1 km。暴雨灾 害风 险评 估 6.5.1 暴雨灾 害风 险评 估模 型 DB15/T 3643 2024 7 根据暴 雨灾 害风 险形 成原 理及评 价指 标体 系，分别 将暴雨 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 估模 型按 公式（5）：(5)式中：暴 雨灾 害风 险指 数；暴 雨致 灾危 险性 指数；暴 雨致 灾危 险性 指数 的权重；承 灾体 暴露 度指 数；承 灾体 暴露 度指 数的 权重；承 灾体 脆弱 性指 数；承 灾体 脆弱 性指 数的 权重。其中，。权重的 确定 可采 用 信 息熵 赋权法 或专 家打 分法。根据暴 雨灾 害风 险评 估模 型，分 别建 立 暴 雨灾 害不 同承灾 体风 险评 估模 型进 行风险 评估。示例1：暴雨灾害人口风险=暴雨致灾危险性（危险性）we区域人口密度（暴露度）wh区域人口受灾率（脆弱性）ws；示例2：暴雨灾害 GDP 风险=暴雨致灾危 险性（危险性）we区域 GDP 密 度（暴露度）wh区域直接经济损失（脆弱性）ws；示例3：暴 雨 灾 害 小麦 风 险=暴雨 致 灾危险 性（危 险性）we区 域 小麦 种植 面 积（暴露 度）wh 区 域小 麦受 灾 率（脆弱 性）ws；6.5.1 暴雨灾 害风 险等 级 依据暴 雨灾害 对不 同承灾 体风险 评估指 数大 小，按 自然断 点法或 百分 位数法（见表4），将暴雨 灾害风险 分为 高、较高、中 等、较 低和 低5 个等 级。基 于百分 位数 法的 暴雨 灾害 风险等 级划 分见 表4，基 于自然断 点法 见附 录E。表4 基于百 分位 数法 的暴 雨灾 害风险 等级 风险指数百分位数（R）区间 R 50%50%R 70%70%R 85%85%R 95%R 95%风险等级 级 级 级 级 级 级别含义 低等级 较低等级 中等级 较高等级 高等级 7 评估报 告 封面 封面内 容主 要包 括：a)XX（省、市、县 名称）暴 雨灾害 风险 评估 报告；b)编制单 位名 称；c)报告编 制日 期。封二 DB15/T 3643 2024 8 封二内 容为 编写 组人 员信 息，主 要包 括：a)编写人 员；b)审核 人 员；c)报告编 制负 责人。目录 报告应 有目 录页，并 置于 摘要之 前。摘要 摘要主 要包 括致 灾危 险性 评估、风险 评估 的主 要结 论。正文 评估报 告正 文内 容主 要包 括：a)第1 章“概 况”，包 括行 政区、气候 和自 然环 境状 况、经 济社 会概 况、历史 灾害概 况等；b)第2 章“数 据制 备与 处理 方法”，包 括数 据收 集情 况、数 据加 工处 理方 法等；c)第3 章“风 险评 估技 术方 法”，包括 致灾 因子 选取、致灾危 险性 评估 技术 方法、风 险 评估 技 术方法、等级 划分 方法 等；d)第4 章“致 灾危 险性 分析 与评估”，包括 致灾 危险 性评估 图件 及其 特征 分析；e)第5 章“风 险评 估与 区划”，包 括 不 同承 灾体 的风 险评估 图件 及其 特征 分析；f)第6 章“总 结”，包 括主 要结论 综述 及不 确定 性问 题分析 等；g)第7 章“灾 害防 御建 议”，包括 防范 措施 建议 等。封底 封底可 放置 编制 单位 的名 称和地 址或 其他 相关 信息，也可 以为 空白 页。其他 暴雨灾 害风 险评 估报 告应 包括但 不限 于7.1 7.6 内 容。DB15/T 3643 2024 9 A A 附录A（资料 性）归一化 处理 归一化 是将 有量 纲的 数值 经过变 换，化为 无量 纲的 数 值，进 而消 除各 指标 的量 纲 差异。按公 式（A.1）计算：(A.1)式中：归 一化 后的 数据；样 本数 据；样 本数 据中 的最 小值；样 本数 据中 的最 大值。DB15/T 3643 2024 10 B B 附录B（资料 性）Pearson 相 关系 数 Pearson 相关 系数 是描述 两 个随机 变量线 性相 关的统 计量，一般简 称为 相关系 数或点 相关系 数，用r来表 示。它 也可 作为 两总 体相关 系数 的 估计。设 有两个 变量 和，相 关系 数计 算按公式（B.1）：(B.1)式中：变量x 和y 的相关系数；样本 容 量；变量x 的第i个值；变量x 的样 本均 值；变量y 的第i 个值；变量y 的样本均 值。在给定 显著 性水 平下，对 计算出 的相 关系 数根 据相 关系数 检验 表进 行显 著性 检验。DB15/T 3643 2024 11 C C 附录C（资料 性）信息熵 赋权 法 信息熵 表示 系统 的有 序程 度。在多 指标 综合 评价 中，熵权法 可以 客观 的反 映各 评价指 标的 权重。一个系统 的有 序程 度越 高，则熵值 越大，权 重越 小；反之，一个 系统 的无 序程 度越高，则 熵值 越小，权 重越大。即对 于一 个评 价指 标，指 标值 之间 的差 距越 大，则 该指 标在 综合 评价 中所 起 的作 用越 大；如 果 某项指标 的指 标值 全部 相等，则该 指标 在综 合评 价中 不起作 用。设 评 价体 系 是由m 个指 标n个 对 象构 成 的系 统，首 先计 算 第i项 指标 下 第j 个 对象 的 指标 值 所 占指标比重 按公 式（C.1）：；(C.1)式中：规 范化 后的 第i 项指 标 下第j 个对 象的 指标 值；第i项 指标 下第j个 对 象的指 标值；指 标个 数；对象 个数。由熵权 法计 算第i 个指 标的 熵值 按公 式（C.2）：；(C.2)式中：第i 个 指标 的熵 值；规 范化 后的 第i 项指 标 下第j 个对 象的 指标 值；指 标个 数；对 象个 数。计算第i个 指标 的熵 权，确 定该指 标的 客观 权重 按公 式（C.3）。(C.3)式中：第i个 指标 的权 重；第i个 指标 的熵 值；指标 个数。DB15/T 3643 2024 12 D D 附录D（资料 性）专家打 分法 专家打 分法 也称 为德 尔菲 法（Delphi），是指 通过 匿 名方式 征询 有关 专家 的意 见，对 专家 意见 进 行统计、处理、分 析和 归纳，客观地 综合 多数 专家 经验 与主观 判断，对 大量 难以 采用技 术方 法进 行定 量 分析的因 素做 出合 理估 算，经过多 轮意 见征 询、反馈 和调整 后，来确 定各 因子 的权重 系数。该 方法 确 定 的权重系 数能 较好 的反 映出 实际情 况下 各致 灾因 子在 灾害形 成过 程的 作用，但 存在一 定的 主观 因素。DB15/T 3643 2024 13 E E 附录E（资料 性）自然断 点法 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 按公 式（E.1）：(E.1)式中：方 差；第 个元 素；第 个元 素；长 度为N的 数组；、中间的 数，表示A 组中的 第 个元素。DB15/T 3643 2024 14 参考文 献 1 QX/T 116-2018 重 大 气象灾 害应 急响 应启 动等 级.2 QX/T 511-2019 气 象 灾害风 险评 估技 术规 范 冰雹.3 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.