贵州省农村宅基地建设气象灾害风险评估规范

ICS 07.060 A 47 贵 DB52 州 省 地 方 标 准 DB 52/T 1135—2016 贵州省农村宅基地建设气象灾害风险 评估规范 Risk assessment specification of meteorological disaster for Rural homestead constructing in Guizhou Province 2016 - 09 - 28 发布 贵州省质量技术监督局 2017 - 03 - 28 实施 发 布 DB52/T 1135—2016 目 次 前言 ................................................................................ II 1 范围 .............................................................................. 1 2 规范性引用文件 .................................................................... 1 3 术语和定义 ........................................................................ 2 4 气象灾害风险评估内容和要求 ........................................................ 3 5 气象灾害风险评估方法及等级 ........................................................ 4 附录 A（规范性附录） 气象要素基本统计方法 ............................................ 8 附录 B（规范性附录） 气象灾害风险等级计算方法 ....................................... 10 I DB52/T 1135—2016 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。 请注意：本标准的某些内容可能涉及专利，本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准附录A、附录B为规范性附录。 本标准由贵州省气象局提出。 本标准由贵州省大气标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：贵州省气候中心。 本标准主要起草人：李霄、龙俐、田鹏举、于俊伟、张东海、段莹、丁立国、李忠燕。 II DB52/T 1135—2016 贵州省农村宅基地建设气象灾害风险评估规范 1 范围 本标准规定了贵州省农村宅基地建设气象灾害风险评估的范围、规范性引用文件、术语和定义、气 象灾害风险评估内容和要求、气象灾害风险评估方法及等级等内容。 本标准适用于贵州以村为单位的村庄选址、规划和建设时的气象灾害风险评估。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 21010 地利用现状分类 GB/T 23694 风险管理 术语 GB/T 24353 风险管理 原则与实施指南 GB/T 27921 风险管理 风险评估技术 GB/T 27957 冰雹等级 GB/T 28591 风力等级 GB/T 28592 降水量等级 GB/T 32000 美丽乡村建设指南 GB 50057 建筑物防雷设计规范 GB 50178 建筑气候区划标准 GB 50188 镇规划标准 GB 50201 防洪标准 GB 50343 建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB 50952 农村民居雷电防护工程技术规范 QX/T 22 气候资料30年整编常规项目及其统计方法 QX/T 64 地面观测规范 第20部分：年地面气象资料处理和报表编制 QX/T 65 地面观测规范 第21部分：缺测记录的处理和不完整记录的统计 QX/T 66 地面观测规范 第22部分：观测记录质量控制 QX/T 85 雷电灾害风险评估技术规范 QX/T 103 雷电灾害调查技术规范 TD/T 1025 乡(镇)土地利用总体规划编制规程 DB52/T 505 贵州省暴雨灾害预警标准 DB52/T 565 贵州省冰雹灾害等级标准 DB52/T 728 重大建设项目气候可行性论证技术规范 DB52/T 805 贵州省雷电灾害风险评估技术规范 1 DB52/T 1135—2016 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 农村宅基地 rural homestead 农村用于生活居住的宅基地。 3.2 气象灾害 meteorological disasters 因暴雨、冰雹、大风、雷电等造成的灾害。 3.3 暴雨 rainstorm 24小时内降水量≥50.0 mm的降水。 3.4 暴雨过程降水量 rainstorm process precipitation 以连续降水日数作为一个过程的降水总量，其中该过程至少一天的降水量达到或超过50.0 mm。 3.5 雷暴 thunderstorm 伴有雷声和闪电的现象。 3.6 雷暴日数 thunderstorm days 某一段时间内出现雷暴的天数。 3.7 大风 gale 某一时段内出现瞬时风速达到17.0 m/s。 3.8 大风日数 gale days 某一段时间内出现大风的天数。 3.9 冰雹 hail 2 DB52/T 1135—2016 坚硬的球状、锥形或不规则的固体降水物。 3.10 冰雹日数 hail days 某一段时间内出现冰雹的天数。 3.11 极值 extreme value 某一时段内，气候要素的极大值或极小值。 3.12 孕灾环境 disaster-pregnant environment 形成灾害的综合地球表层环境，可分为自然环境与人文环境。 3.13 致灾因子 disaster-causing factor 可能或能够造成灾害的直接原因。 3.14 临界致灾雨量 critical disaster-causing rainfall 降雨量达到或超过某一量值时，可能发生灾害，把这一量值称为致灾临界雨量。 3.15 参证气象站 complement weather station 用于评估农村宅基地建设气象灾害风险气候背景的气象站点。 4 气象灾害风险评估内容和要求 4.1 评估内容 主要评估指标包括：暴雨、雷暴、冰雹、大风等。 主要评估内容包括：阐明宅基地建设区域的基本情况、气候概况，分析该区域各种气象灾害的易发 性和危害性，提出气象灾害对宅基地及其建筑可能造成的影响和防范建议。 4.1.1 概述 给出需评估宅基地建设区域的地理位置、海拔高度、地质地貌特征等。 4.1.2 气候概况 3 DB52/T 1135—2016 根据参证站进行基本气候特征（比如年平均气温、最冷月平均气温、最热月平均气温、年极端最高 气温、年极端最低气温、年降水量、年日照时数、年平均风速等）、主要气候类型的分析，以便了解宅 基地建设区域气候背景。 4.1.3 气象灾害风险评估 主要针对各类气象灾害进行气象灾害风险评估，并对各类气象灾害的危害程度按照第5节内容进行 分析，评估气象灾害潜在的危害程度，计算气象灾害风险值，并最终对宅基地建设区域的气象灾害风险 进行综合评述。 4.1.3.1 暴雨 在高风险区域建议不予建设；在低-次高等级区域需叠加道路、河流等图层后再取区域性极值作为 该区域的风险上限，进行风险评估，提出相应防范措施及建议。 4.1.3.2 雷暴、冰雹、大风 在低-高等级风险区域，根据风险等级进行评估，提出相应防范措施及建议。 4.1.4 气象灾害的防范措施及建议 针对各类气象灾害的易发性和危害性，对村庄选址、规划和建设等提出相应的防范措施及建议。包 括宅基地及其建筑应考虑的防暴雨、防雷击、抗风、防雹等相关内容。 4.2 评估要求 4.2.1 参证站的选择： a) 根据资料年代相对较长、与评估区域气候背景一致性较好等原则选择代表性站点； b) 资料选用站点建站以来的逐日最高气温、逐日最低气温、逐日降水量、年雷暴日数、年大风日 数、年冰雹日数； c) 在进行资料引用的时候应注意被评估的宅基地建设区域与拟参考气象台站的距离、地形等因素 的影响。贵州多为山区，地形地貌复杂，因此，宅基地建设区域与参考气象台站水平距离在 10km 以内，海拔高差在 100m 以内时可以直接引用；超出上述距离和高度的，则可以使用宅基 地建设区域相邻的二个以上气象台站的资料，按内插的方法进行取值；如果气候受山脉的走向、 山体的高度、地形形态、坡度、坡向等因素影响较大的，有条件的情况下可以新建自动观测站， 再与邻近台站的长年代资料进行对比分析。 4.2.2 气象要素的统计方法 见附录A。 5 气象灾害风险评估方法及等级 5.1 暴风灾害风险评估方法 暴雨灾害风险是致灾因子和孕灾环境综合作用的结果。 5.1.1 4 致灾因子危险性评估： DB52/T 1135—2016 a) 临界致灾雨量确定： 1) 采用排位法计算，将暴雨过程降水量作为一个序列，建立不同时间长度的 10 个降水过程 序列，划分暴雨强度等级，并计算不同暴雨强度等级中的暴雨过程频次； 2) 具体方法：统计贵州省 1961 以来（目前为 1961-2014 年，以后追加最新观测资料）各气 象台站 1 天、2 天、3 天、……10 天（含 10 天以上）的暴雨过程降水量，将过程降水量 作为一个序列，建立不同时间长度的 10 个降水过程序列；再分别计算不同序列的第 98 百分位数、第 95 百分位数、第 90 百分位数、第 80 百分位数、第 60 百分位数的降水量值， 利用不同百分位数将暴雨强度分为 5 个等级（表 1）。 b) 权重确定： 1) 根据暴雨强度等级越高,对灾害形成所起的作用越大的原则，确定降水致灾因子权重 （表 1）。 表1 等级 暴雨过程降水量序列 百分位数（%） 权重 不同等级暴雨强度雨量范围及权重 1级 2级 3级 4级 5级 60～80 80～90 90～95 95～98 ≥98 1/15 2/15 3/15 4/15 5/15 c) 等级划分： 1) 利用暴雨过程频次和权重，采用加权综合评价法对各气象站点暴雨灾害风险值进行计算， 计算公式见附录 B。再依据自然断点法对致灾因子危险性指数进行五级划分： ——低危险区：暴雨灾害危险性低，影响不大； ——次低危险区：暴雨灾害危险性一般，有一定影响； ——中等危险区：暴雨灾害危险性较高，影响大； ——次高危险区：暴雨灾害危险性很高，影响很大； ——高危险区：暴雨灾害危险性极高，影响极大。 5.1.2 孕灾环境敏感性分析 a) 地形影响指数确定： 1) 孕灾环境敏感性采用高程标准差表示。用 1 比 5 万以上精度地图在地理信息系统中采用 20 m×20 m 的网格计算地形高程标准差，海拔相对低、坡度大的地方越容易形成灾害； 2) 具体方法：从贵州省 1 比 5 万以上精度地图数据中提取高程数据，地形起伏变化采用高程 标准差表示。对地理信息系统中某一格点，计算其与周围 8 个格点的高程标准差获得。 表2 贵州省暴雨灾害地形影响指数 高程标准差（m） 地形高程（m） I级（≤1） II级（1-10） III级（≥10） 一级（≤500） 0.5 0.7 0.9 二级（500-1000） 0.4 0.6 0.8 三级（≥1000） 0.3 0.5 0.7 5 DB52/T 1135—2016 b) 等级划分： 1) 依据自然断点法对孕灾环境敏感性指数进行五级划分： ——低敏感区：地形敏感性低，影响不大； ——次低敏感区：地形敏感性一般，有一定影响； ——中等敏感区：地形敏感性较高，影响大； ——次高敏感区：地形敏感性很高，影响很大； ——高敏感区：地形敏感性极高，影响极大。 5.1.3 暴雨风险等级计算方法 暴雨灾害风险中各评价因子所占权重采用专家打分法确定。 表3 贵州省暴雨灾害各评价因子权重 评价因子 权重 致灾因子危险性 0.6 孕灾环境敏感性 0.4 暴雨灾害风险按照下列公式进行计算： VE  ( H h )( E e ) ................................. (1) 式中： VE----- 暴雨灾害风险值； H、E--- 致灾因子的危险性、孕灾环境的敏感性评价因子指数； h、e--- 评价因子的权重。 5.1.4 暴风雨险等级 根据暴雨灾害风险值， 依据自然断点法对暴雨灾害风险范围进行五级划分： a) 低气象灾害风险区域：暴雨灾害风险低，影响不大； b) 次低气象灾害风险区域：暴雨灾害风险一般，有一定影响； c) 中等气象灾害风险区域：暴雨灾害风险较高，影响大； d) 次高气象灾害风险区域：暴雨灾害风险很高，影响很大； e) 高气象灾害风险区域：暴雨灾害风险极高，影响极大。 5.2 5.2.1 雷暴、冰雹、大风灾害风险评估方法 雷暴、冰雹、大风灾害风险等级计算方法 首先将全省逐年年雷暴日数、年冰雹日数、年大风日数最大值和最小值作为气象指标论域，再根据 信息扩散理论计算各气象站点按照一定的步长计算概率值，计算方法见附录B。依据相关标准对气象灾 害等级的规定，或根据各气象灾害一定累积频率进行灾害等级的划分（表4-6），对各气象站点进行各 等级的概率计算。根据各气象灾害各等级的影响力选取不同的权重（表4-6）。 6 DB52/T 1135—2016 表4 贵州省年雷暴日数等级及权重 年雷暴日数（d） 等级 权重 ≤25 轻级 0.1 25-40 中级 0.2 40-90 重级 0.3 ≥90 特重级 0.4 表5 贵州省年冰雹日数等级及权重 年冰雹日数（d） 等级 权重 1-2 轻级 0.1 3-4 中级 0.2 5-6 重级 0.3 ≥7 特重级 0.4 表6 贵州省年大风日数等级及权重 年大风日数（d） 等级 权重 ≤7 轻级 0.1 8-15 中级 0.2 16-37 重级 0.3 ≥38 特重级 0.4 对各气象站点各种气象灾害风险按照下列公式进行计算： m VE   ( Pi  Wi ) .................................. (2) i 1 式中： VE----- 气象灾害风险值； Pi、wi-- 每个等级的概率和权重； m------ 等级数。 5.2.2 雷暴、冰雹、大风灾害风险等级 根据上述气象灾害风险值， 依据自然断点法对气象灾害风险范围进行五级划分： a) 低气象灾害风险区域：气象灾害风险低，影响不大； b) 次低气象灾害风险区域：气象灾害风险一般，有一定影响； c) 中等气象灾害风险区域：气象灾害风险较高，影响大； d) 次高气象灾害风险区域：气象灾害风险很高，影响很大； e) 高气象灾害风险区域：气象灾害风险极高，影响极大。 7 DB52/T 1135—2016 AA 附 录 A （规范性附录） 气象要素基本统计方法 根据《气候资料统计整编方法（1981-2010）（发布版）地面》的定义进行计算。 A.1 平均值 A.1.1 日平均值 日平均值由四次定时值（北京时间02、08、14、20时）平均求得： 4 x x i 1 i 4 ................................... (A.1) 式中： xi --- 四次定时值； 注：i取值1、2、3、4。 x --- 表示日平均值。 A.1.2 月平均值 月平均值由日值（日平均值或日极值）平均求得： n x x i 1 i n ..................................... (A.2) 式中： xi --- 第i日的日值； 注：i取值为1，2，  ，n。 n---- 该月日数， x ---- 月平均值。 A.1.3 年平均值 年平均值由12个月平均值平均求得： 12 x 8 x i 1 12 i ..................................... (A.3) DB52/T 1135—2016 式中： xi --- 第 i 月的月平均值； 注：i取值为1，2，  ，12。 x --- 年平均值。 A.2 总量值 某年（月）某气象要素总量值是指该年（月）该气象要素日总量值的总和。 A.2.1 月总量值 月总量值为该月日总量值之和： n S   xi i 1 ...................................... (A.4) 式中： xi ---- 第i日的日总量值； 注：i取值为1，2，  ，n，n表示该月（旬、候）的日数。 S ---- 月（旬、候）总量值。 A.2.2 年总量值 年总量值为12个月总量值之和： 12 S   xi i 1 ...................................... (A.5) 式中： xi ---- 第i月的月总量值； 注：i取值为1，2，  ，12， S ---- 年总量值。 A.3 极值 年极值从月极值中挑取。月极值要记录极值出现日期，年极值要记录极值出现的日期和月份。 同一极值出现两日或以上时，记日数，加“T”；出现两个月份或以上时，记月份数，加“Y”。 A.4 日数 某年（月）某现象的日数是指该年（月）该现象出现的日数。 9 DB52/T 1135—2016 BB 附 录 B （规范性附录） 气象灾害风险等级计算方法 B.1 概率计算方法 本标准运用信息扩散理论的方法进行概率计算。 信息扩散是为了弥补信息不足而考虑优化利用样本模糊信息的一种对样本进行集值化的模糊数学 处理方法，该方法可以将一个有观测值的样本，变成一个模糊集，即单值样本变成集值样本。最简单的 模型是正态扩散模型。 设某研究指标论域为： U  u1 , u 2 ,  , u n ，按照此式，1 个单值观测样本 y j 可以将其所携带的 信息扩散给 U 中的所有点，见公式(B.1)： ............................... (B.1) 式中： h --- 扩散系数。 可根据样本集合中样本的最大值 b 、最小值 a 和样本个数 m 来确定，具体见公式(B.2)： ........................... (B.2) 令公式(B.3)： .......................... (B.3) 把  yj u i 称为样本 yj 的归一化信息分布，就将单值样本 y 变成了1个以  yj u i 为隶属函数的模  糊子集 y  。对 yj u i 进行处理，可以得到一种效果好的风险评估结果。令公式(B.4)： .................................. (B.4) 10 DB52/T 1135—2016 其物理意义是：由 y 1 ,y 2 , , y m ，经信息扩散推断出，如果自然现象观测值只能取 u 1 ,u 2 , ,u n 中的1个，那么，在将 yj 均看作是样本代表时，观测值为 u i 的样本个数为 q u i  个。显然，q u i  通常 不是1个正整数，但一定是1个不小于0的数。再令公式(B.5)： .......................... (B.5) 事实上， Q 就是各 u i 点上样本数的总和， P u i  就是样本落在 u i 处的频率值，可以为概率的估计 值。 对于自然现象统计指数 X  x ,x 1 2 , ,x n ，通常将 X 取为统计数论域，x i 取为论域 U 中的某 一个元素 u i ，显然，超越 u i 的概率值应为公式(B.6)。 P 象灾害的重现期即为 1 / u  u i  就是所要求的风险估计值，对应气 P u  u i  ，见公式(B.6)： ................................. (B.6) B.2 加权综合评价法 加权综合评价法综合考虑各个具体指标对评价因子的影响程度，是把各个具体指标的作用大小综合 起来,用一个数量化指标加以集中,计算公式为: n V   Wi  Di i 1 .................................... (B.7) 式中： V ---- 评价因子的值； Wi ---- 指标i 的权重； Di ---- 指标i 的规范化值； n ---注：权重 评价指标个数。 Wi 的确定可由各评价指标对所属评价因子的影响程度重要性，根据专家意见，结合当地实际情况讨论确 定。 11 DB52/T 1135—2016 B.3 百分位数法 百分位数是一种位置指标，常用于描述一组样本值在某百分位置上的水平，多个百分位结合使用， 可以更全面地描述资料的分布特征。百分位数的计算采用以下经验公式： Qˆ i ( p )  (1   ) X ( j )  X ( j 1) .............................. (B.8) j  int( p  n  (1  p) / 3) ............................... (B.9)   p  n  (1  p) / 3  j ............................... (B.10) 式中： Qˆ i ( p) ---- 第 i 个百分位值； X ------- 升序排列后的样本序列； p ------- 百分位数； n ------- 序列总数； j ------- 第 j 个序列数。 B.4 自然断点分级法 自然断点分级法用统计公式来确定属性值的自然聚类。公式的功能就是减少同一级中的差异、增加 级间的差异。其公式为： j SSDi - j   ( A[k ]  meani  j ) 2 （1≤ i < j ≤ N） ................. (B.11) k i j j 也可表示为： SSDi - j   A[k ] 2  k i ( A[k ]) 2 k i j  i 1 （1≤ i < j ≤ N） 式中： A--------- 一个数组（数组长度为N）； meani-j--- 每个等级中的平均值。 注：该方法可用地理信息系统自带的功能实现。 _________________________________ 12 DB52/T 1135-2016