风暴潮风险区划首先需要确定T年一遇风暴潮的潮位，然后在GIS的支持下，计算T年一遇风暴潮的淹没范围和水深，最后评估受影响的承灾体的数量和价值量及其经济损失。

一、风暴潮风险区划工作流程

风暴潮风险区划技术方案的具体流程如图10.1所示，包括搜集全国验潮站潮位长序列观测数据、基础地形数据、河口水位数据、潮汐特征数据等；由于全国范围缺乏风暴潮增水长期观测数据，通过有限站点，较长期的天文潮汐表数据、实际潮位数据和风暴潮增水位数据，计算T年重现期的天文潮位、风暴潮增水位和二者叠加得到的组合总潮位；推导出T年重现期的实际总潮位与组合总潮位的最大拟合关系；将由实测潮位得到的风暴潮增水位插值到其余潮汐站，并与由该站点得到的重现期天文潮位相加得到最大组合潮位，乘以上述得到的拟合常数得到重现期实际潮位，再加上平均海平面的上升高度，得到最后的重现期潮位；最后，结合数字地形模型进行淹没分析，得到淹没范围和深度；叠加T年一遇风暴潮淹没图及承灾体暴露度图，进行风暴潮灾害风险区划(图10.8)。

1、数据搜集与处理

所需的基础数据如下：

(1)全国沿海各验潮站的位置、潮汐特征；(2)全国各验潮站的实测潮位年极大值序列；(3)各验潮站验潮零点、潮高基准面和85黄海高程的水准关系；(4)全国沿海的数字高程模型；(5)全国沿海的堤防分布和高程；(6)全国沿海的人口和经济分布；(7)历史风暴潮过程数据，包括最高潮位、过程最大增水、灾害损失等。

由于各验潮站的实测潮位数据是基于当地的验潮零点的，验潮零点一般以当地基面起算。比如全国沿海存在着大连基面、大沽基面、青岛基面、吴淞基面、坎门零点、珠江基面、榆林基面等。要获得准确的淹没数据，需要将陆面高程和水面高程衔接起来，所以必须查明各验潮站所采用的验潮零点，然后将潮位数据归算至85黄海高程，才能获得准确的淹没范围和淹没深度。

图10.8 风暴潮灾害风险区划技术路线

各地比较精确的数字高程模型是国家测绘的1:50000的DEM；其他公开途径获取的数据，如SRTM采用的高程系统是WGS84高程系统。WGS84高程系统与85黄海高程因为所采用的似大地水准面不同，各地存在着不同的高程异常。所以在使用这些数据时一定要修正，统一到85黄海高程后再使用。

2、重现期潮位计算

对于有长期(理论上大于30年)潮位年极大值序列，采用五种重现期计算方法，即耿贝尔分布法、皮尔逊III、指数分布法、gamma、gev，分别计算T=2、T=10、T=20、T=50、T=100、T=200、T=500时的重现期潮位，然后求取五种方法的平均值，作为各有数据站点的重现期潮位。

由于我国大陆海岸线长达1.8万km，各地潮汐特征差异较大，采用有限的长期年极值序列数据的主要港口验潮站得到的重现期潮位来计算整个海岸带的淹没范围，会导致极大的误差。因此，可考虑加入其它辅港的验潮站，根据它的潮汐特征，将主港的验潮站的增水重现期高度插值到辅港的天文潮重现期潮位上，然后根据天文潮年极大值潮位和增水年极大值组成的组合潮年极大值和实际测定的潮位年极大值之间的关系，得到辅港的不同重现期的高潮位值。

其中，天文潮年极大值和风暴潮增水年极大值组成的组合潮年极大值与实测潮位的年极大值之间存在一个比值，在广东地区，这个比例系数为0.8。这样，在缺乏数据的站点，通过将风暴潮增水进行空间插值、天文潮空间插值和组合潮与实测潮位的拟合关系，就可以得到缺少数据站点的不同重现期潮位。

3、高程基准的转换

在淹没分析之前，要清楚各种数据的起算基面以及参考基面之间的转换关系。潮汐表中的天文潮取决于潮高基准面，而潮高基准面又是由当地平均海平面确定的。实测潮位的起算基面不同，大致是存在以下规律：广东省多采用珠江基面，浙江省、上海市多采用吴淞基面，山东省多采用青岛黄海基面，天津采用大沽零点，辽宁省多采用大连零点、海南省采用榆林基面。具体到每个站点，需要逐个辨识，有部分站点的起算基面是本站的水尺零点。

为了进行淹没分析，需要将高程、高度数据归算到85黄海高程基准。图10.9列举了深圳赤湾验潮站各种水准之间的关系。

4、淹没分析

采用克里金插值将各个验潮站的多年重现期潮位值生成潮位栅格，然后将此潮位栅格与DEM高程做叠置分析，叠置分析结果中大于0的栅格为被淹没的区域，栅格的值代表淹没深度，小于0的栅格为未被淹没的区域。风暴潮的淹没深度分级阈值暂无统一的标准，暂时采用的中国气象局推荐的山洪灾害淹没深度的分级阈值。

图10.9 深圳赤湾站水准关系图

5、承灾体暴露性分析

将T年重现期的淹没范围及深度/等级与社会经济数据(受灾人口和GDP)进行叠置分析，评估各行政单元潜在损失。具体方法是将人口按城镇用地面积均分，GDP按不同土地用地类型权重划分。以P代表面积比例、Count代表栅格数量、i代表不同城市、j代表不同土地利用类型(耕地、林地、草地和城镇用地)、k代表不同危险区(低、中、高和极度危险区)，则

(10.3)

计算各城市受灾人口与GDP损失时，用城镇用地中不同危险区的面积比例乘以该城市总人口及GDP，再乘以对应危险区的灾损率，得到受灾人口情况和GDP损失情况：

(10.4)

(10.5)

为受灾人口、表示不同城市的总人口数、为不同危险区的灾害损失率、为GDP损失情况、表示不同城市耕地所占有的GDP产值、表示不同城市用地占有的GDP产值。

二、广东省风暴潮风险区划

1、数据搜集

(1)潮位资料

表10.5 广东省资料来源列表

将潮位资料整理成风暴潮增水年极值、天文潮年极值、实测潮位年极值等。

(2)广东省DEM 1：50000(30m网格)、西安1980座标、85黄海高程；

(3)土地利用类型；

(4)2010年人口和社会经济数据；，

2、重现期计算

根据收集的长时间序列的实测潮位数据，用耿贝尔分布法、皮尔逊III、指数分布法、Gamma和GEV共5种方法计算重现期潮位，取平均值(表10.6)。

表10.6 重现期潮位计算表

3、高程基准的转换

将表10.6中的验潮站重现期潮位根据各站的水准关系进行转换，统一归算到85黄海高程基准(表10.7)。

表10.7 重现期潮位计算表–85黄海高程

表10.8中所列站点是广东省的主要站点。广东省仍有大量辅助验潮站，有些站点拥有天文潮预报数据，有些仅有潮高基准面等潮汐特征数据，而没有长时间序列的年最高潮位数据。此时就需要利用已知站点的重现期潮位，结合其余站点的重现期增水位、天文潮重现期潮位和辅助站点的潮高特征值，插值得到辅助站点的重现期潮位值。

4、淹没分析

将不同重现期潮位数据通过克里金插值生成潮位栅格，然后与DEM叠加，得到广东省不同重现期潮位的淹没深度和淹没范围。将广东省从南到北分为雷州半岛、阳江、珠江三角洲和粤东四个区域，绘制T=2、T=10、T=20、T=50、T=100、T=200、T=500情景下的淹没深度和淹没范围。如图10.11～图10.13所示为T=100年情景下各分区的淹没深度和淹没范围。

5、承灾体暴露性分析

依据表10.8的数值，采用2013年广东省统计年鉴数据，算得各市的人口和GDP的潜在损失结果(如表10.10所示)。

表10.8 风暴潮灾害淹没深度分级标准及不同淹没深度下承灾体的灾损率

表10.9 100年一遇风暴潮灾害情景下潜在损失分析

图10.10 风暴潮增水淹没范围和深度，雷州半岛T=100

图10.11 风暴潮增水淹没范围和深度，阳江 T=100

图10.12 风暴潮增水淹没范围和深度，珠江三角洲T=100

图10.13 风暴潮增水淹没范围和深度，粤东 T=100