研究气象灾害风险区划,编制气象灾害风险区划的目的是为了防御灾害。下面举两个例子来说明自然灾害风险区划的重要性以及什么是防御灾害需要的风险区划。
例1 日本福岛第一核电厂的灾难性事故
2011年3月11日14时46分,日本本州岛东北海岸发生9.0级地震,造成日本福岛第一核电厂在2、3、5号机测到的最大地表加速度分别为0.56、0.52、0.56g(5.50、5.07、5.48m/s2),超过了设计容限0.45、0.45、0.46g(分别相当于4.38、4.41、4.52m/s2)(表5.1)。福岛第一核电厂原本设计只能抵挡7.0级地震,并没有考虑到会遭遇到这么大的地震冲击(表5.1)。大地震发生时,1、2、3号机正在运转,4、5、6号机早已停机做定期检查。当地震被检测到时,1、2、3号机执行了自动停机程序。在反应堆自动停机后,厂内发电功能立即停止。正常情况下,核电场可以利用厂外电源驱动冷却和控制系统,但是地震对电力网造成大规模破坏。因此,只好倚赖区内的13台紧急柴油发电机组驱动冷却系统。但是接踵而至的15m大海啸越过厂区的5.7m海堤(表5.1),淹没了地势较低的柴油发电机组。在15时41分,一共有12台紧急发电机中止运转,供给反应堆的交流电源即告失效,冷却系统因此停止运作,反应堆开始过热。地震与海啸造成的损毁也阻碍了外来的救援。在之后的几个小时到几天内,1、2、3号反应堆经历了堆芯熔毁,终于导致福岛第一核电厂一系列设备损毁、堆芯熔毁、辐射释放等灾害事件。
表5.1 日本福島核电厂灾害成因分析

从福岛第一核电厂灾难发生过程可以看出,福岛第一核电厂的设计只能防御七级地震,实际地震为九级;核电厂的海堤高度只有5.7m,实际海啸的高度达15m。实质上福岛第一核电厂灾难是地震和海啸风险区划失误造成的。
为防止核电站发生灾难性事故,核电厂应当选在最不容易出现地震的地方或震级相对低的地方建设;核电厂的设备应当能够防御当地可能出现的最高震级的地震;在海边建设的核电站,保护核电厂的海堤高度必须高过可能发生的最大海啸的高度。这都是地震、海啸风险区划需要回答和解决的问题,也说明了灾害风险区划对于工作项目建设运行及防御灾害的价值和意义。
例2 2010年中国甘肃省舟曲县城的特大泥石流灾害
2010年8月7日23时(北京时)左右,甘肃省舟曲县城北面三眼峪和罗家峪受强暴雨影响,暴发了特大泥石流灾害。泥石流出山口后,沿沟床冲进月圆村、北关村、北街村、东街村、南门村、椿场村、罗家村、瓦厂村,所到之处淤埋耕地、摧毁房屋与建筑,三眼峪口被夷为平地。三眼峪泥石流出山口后,形成长约2km,宽170~270
m(最宽350 m,城区80m)的堆积区,淤积厚度2~7m,平均约4m;罗家峪泥石流出山后,形成长约2.5
km,平均宽度约70m的堆积区,平均堆积厚度2m。泥石流冲进白龙江,形成堰塞湖,水位上升10m左右,淹没大半个县城,造成重大财产损失和人员伤亡。据统计,泥石流灾害共造成4496户、20227人受灾,水毁农田约95
,水毁房屋307户、5508间,其中农村民房235户,城镇职工及居民住房72户;进水房屋4189户、20945间,其中农村民房1503户,城镇民房2686户;机关单位办公楼水毁21栋,损坏车辆18辆。共有1248人遇难,496人失踪,是建国以来我国最严重的泥石流灾害事件。图5.1是泥石流前后舟曲县城航空影像地图。

图5.1甘肃省舟曲县县城2010年8月8日泥石流灾前和灾后的地图
舟曲县自建制以来,县城就一直座落在三眼峪沟泥石流堆积扇上。随着人口的增长,县城范围迅速扩大,泥石流危险区被不断开发利用。一遇暴雨,泥石流便顺沟而下,进村入城,毁田埋房,冲毁公路桥梁,破坏引水设施和输电线路,造成严重人身伤亡和财产损失。另外,特大泥石流发生之前,地方政府在三眼峪沟内建有8道拦挡坝,降雨强度不大时,这些防洪坝可以起到一定的挡水作用;降雨强度大时,洪水裹挟下泄形成泥石流,防洪坝的阻挡不仅没有起到防御作用,反而因堆积聚集酿成了特大泥石流灾害。
从气象灾害风险区划的角度分析,舟曲特大泥石流灾害的教训是,城镇、居民点和任何建筑物都不应当建在地质灾害可能的影响区域;已建在地质灾害影响区的居民点不能采取修建防洪坝的措施去防御地质灾害。这是因为地质灾害是毁灭性的,而地质灾害的预报预警难度较大,技术上还有众多障碍,一旦预报失误,必将造成人员伤亡和重大财产损失。因此,防御地质灾害的最有效的措施是将居民点搬迁到没有地质灾害影响的区域。地质灾害风险区划就是要回答地质灾害的影响区域问题,建设城镇、居民点和重要设施要远离这些区域。
从上述个例可知,灾害风险区划对于防御灾害、保障人民生命财产的安全是非常重要的。科学合理的气象灾害风险区划应当回答两个问题:哪些地区是气象灾害高风险区,不适合建设民用和工业设施;如果确有必要建或人类社会已经处于气象灾害高风险区内又难以搬迁,应当采取什么工程性措施预防风险的发生,并为防灾工程的设计标准提供科学依据,以对灾害做到有效防御。