潘亞峰 徐偉
21世紀(jì)以來,全球極端天氣事件頻發(fā)。作為一種極端天氣事件,暴雨會(huì)引發(fā)洪澇等災(zāi)害事件,造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。近年來,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)暴雨及其導(dǎo)致的洪澇災(zāi)害時(shí)空格局特征和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估開展了許多研究。目前大多暴雨洪澇災(zāi)害的研究主要集中在人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失方面,而針對(duì)城市機(jī)動(dòng)車損失方面的研究還很缺乏。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,機(jī)動(dòng)車已逐漸成為重要的出行工具,暴雨不僅直接影響居民的出行,導(dǎo)致的洪澇也會(huì)直接造成機(jī)動(dòng)車的損失。開展暴雨對(duì)機(jī)動(dòng)車損失的研究,對(duì)于減輕機(jī)動(dòng)車災(zāi)害損失政策的制定具有重要的意義。為此,本文結(jié)合深圳地區(qū)2008—2016年暴雨數(shù)據(jù)和洪澇災(zāi)害造成的機(jī)動(dòng)車損失數(shù)據(jù),運(yùn)用Pearson相關(guān)、空間疊置等方法,分析了深圳市暴雨及機(jī)動(dòng)車損失的時(shí)空格局特征。
深圳市地處廣東省南部,管轄9個(gè)區(qū)和1個(gè)新區(qū),總面積1997.47km2。2018年,深圳市常住人口1252.83萬,機(jī)動(dòng)車保有量355萬輛。深圳市年降雨量約2000mm,每年4~9月為雨季,有記錄以來的最高年降雨量為2662mm(1957年),最低年降雨量為913mm(1963年)。由臺(tái)風(fēng)和強(qiáng)降雨導(dǎo)致的暴雨災(zāi)害是深圳最為常見的氣象災(zāi)害之一。2008年的“6·13”特大暴雨是深圳近20年來發(fā)生的最嚴(yán)重暴雨災(zāi)害,全市平均24小時(shí)降雨量達(dá)300mm以上,其中寶安區(qū)高達(dá)640mm,造成5人死亡,3人失蹤,直接經(jīng)濟(jì)損失約5億元。2014年的“5·17” 特大暴雨,多個(gè)地區(qū)出現(xiàn)3小時(shí)降雨量超250mm。平均每年有三次臺(tái)風(fēng)影響深圳,帶來強(qiáng)降水,其中2016年的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“海馬”和2017年的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“天鴿” 造成的損失最為嚴(yán)重。臺(tái)風(fēng)“天鴿”過境時(shí),深圳沿岸地區(qū)出現(xiàn)了高達(dá)15級(jí)的臺(tái)風(fēng),局部地區(qū)小時(shí)降雨量超過60mm,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)十億元。機(jī)動(dòng)車暴露在城市普通道路和相對(duì)平整區(qū)域,遭遇嚴(yán)重的水浸損失,據(jù)深圳保監(jiān)局?jǐn)?shù)據(jù),“天鴿”臺(tái)風(fēng)期間發(fā)生653起涉及保險(xiǎn)賠償?shù)能囕v水淹事故,經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到873.2萬元。
本文主要涉及的數(shù)據(jù)包括歷史降雨量數(shù)據(jù)和機(jī)動(dòng)車損失數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)時(shí)段為2008—2016年。其中降雨量數(shù)據(jù)來自中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.cn/),為深圳市96個(gè)氣象站點(diǎn)的日降水量數(shù)據(jù)。對(duì)于降雨強(qiáng)度,根據(jù)國家氣象局分類(如表1所示),分為:小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨等。
表1 降水等級(jí)及其標(biāo)準(zhǔn)
機(jī)動(dòng)車損失數(shù)據(jù)來源于中國人民財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)股份有限公司深圳市分公司理賠系統(tǒng)數(shù)據(jù),包括車輛理賠系統(tǒng)中出險(xiǎn)原因?yàn)椤氨┯辍钡臋C(jī)動(dòng)車修復(fù)和全損估價(jià)數(shù)據(jù),2008—2016年共13947條出險(xiǎn)數(shù)據(jù)。
由于龍華、光明、坪山和大鵬區(qū)為2009—2017年間先后成立的新區(qū),在機(jī)動(dòng)車損失數(shù)據(jù)上有記錄差異,為便于研究,本文將龍華區(qū)、光明區(qū)的相關(guān)氣象數(shù)據(jù)和機(jī)動(dòng)車損失數(shù)據(jù)歸于寶安區(qū)統(tǒng)計(jì),坪山區(qū)、大鵬新區(qū)的數(shù)據(jù)歸于龍崗區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
對(duì)上述數(shù)據(jù),采用Excel統(tǒng)計(jì)功能對(duì)深圳降雨及機(jī)動(dòng)車損失的時(shí)間分布特征進(jìn)行歸納分析,運(yùn)用ArcGIS軟件,制作深圳各區(qū)暴雨頻次及機(jī)動(dòng)車損失空間分布圖,以此對(duì)深圳地區(qū)暴雨災(zāi)害和機(jī)動(dòng)車損失的時(shí)空格局進(jìn)行總體描述。而后,通過運(yùn)用SPSS工具對(duì)暴雨和機(jī)動(dòng)車損失的數(shù)據(jù)相關(guān)性進(jìn)行分析,并通過構(gòu)建脆弱性指標(biāo)反映各區(qū)暴雨導(dǎo)致的機(jī)動(dòng)車損失特征。
1.深圳降雨量特征
2008—2016年深圳市的降雨量存在較大波動(dòng)性,最高可達(dá)2710mm(2008年),最低僅有1269.7mm(2011年),兩者相差1440.3mm。年均降雨量為1933.3mm。月均降雨量數(shù)據(jù)顯示深圳降雨存在明顯的季節(jié)性變化,降雨多集中在雨季(4—9月份)。雨季降雨量占比超過85%,最大月份降雨量(6月,380.85mm)是最小月份(2月,29.69mm)的12.82倍(圖1、圖2)。
圖1 深圳站2008—2016年年降雨量
圖2 深圳站2008—2016年月均降雨量
2.深圳各類暴雨時(shí)空分布特征
(1)時(shí)間特征
2008—2016年暴雨總次數(shù)為13861次,平均每個(gè)站點(diǎn)為16.04次/年。其中,單個(gè)站點(diǎn)暴雨最大次數(shù)為39次,發(fā)生在2014年,該年的暴雨總次數(shù)也為最大(2417次)。2008—2016年暴雨總次數(shù)和單個(gè)站點(diǎn)最大次數(shù)均呈上升趨勢(shì),且趨勢(shì)基本一致,表明深圳區(qū)域內(nèi)各個(gè)站點(diǎn)暴雨整體較均勻。
圖3 深圳96個(gè)站點(diǎn)2008—2016年各級(jí)暴雨總次數(shù)和單個(gè)站點(diǎn)最大次數(shù)
圖4 深圳96個(gè)站點(diǎn)2008—2016年各級(jí)暴雨次數(shù)和空間分布圖
大暴雨總數(shù)和單個(gè)站點(diǎn)最大次數(shù)趨勢(shì)基本一致,表明深圳區(qū)域內(nèi)各個(gè)站點(diǎn)大暴雨整體較均勻。2008—2016年大暴雨總次數(shù)為3380次,平均每個(gè)站點(diǎn)為3.91次/年。其中,2008年和2014—2016年為大暴雨多發(fā)年,2009—2013年為大暴雨發(fā)生較少年份,大暴雨總次數(shù)2014年為最大(780次)。
特大暴雨總數(shù)和單個(gè)站點(diǎn)最大次數(shù)趨勢(shì)基本一致,但趨勢(shì)差異相比暴雨和大暴雨明顯較大。2008—2016年特大暴雨總次數(shù)為167次,平均每個(gè)站點(diǎn)為0.19次/年。其中,2008年和2014年為特大暴雨多發(fā)年,單個(gè)站點(diǎn)最大次數(shù)為3次,發(fā)生在2008年和2014年,但總次數(shù)2014年為最大(74次), 可見相對(duì)來說,2014年為特大暴雨最嚴(yán)重的一年,其次為2008年,其他年份特大暴雨發(fā)生較少(圖3)。
綜上,2008—2016年期間, 2014年各類暴雨發(fā)生相比其他年份明顯偏多,2008年暴雨發(fā)生頻次較少,但大暴雨和特大暴雨顯著。2015和2016年暴雨和大暴雨較多,但是特大暴雨次數(shù)較少。
(2)空間特征
使用ArcGIS軟件,使用反距離加權(quán)方法(距離倒數(shù)乘方格網(wǎng)化),對(duì)96個(gè)雨量站的暴雨頻次數(shù)據(jù)進(jìn)行插值,得到深圳區(qū)域年暴雨頻次的空間分布圖(圖4)。對(duì)所有站點(diǎn)的各級(jí)暴雨次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并分級(jí)。結(jié)果顯示:(a)暴雨分布較均勻,羅湖區(qū)、鹽田區(qū)和龍崗區(qū)相對(duì)較集中,寶安區(qū)、南山區(qū)和福田區(qū)較少;(b)大暴雨分布較均勻,羅湖區(qū)、鹽田區(qū)、福田區(qū)和龍崗區(qū)相對(duì)較集中,寶安區(qū)和南山區(qū)較少;(c)特大暴雨主要分布于寶安區(qū)南部和龍崗區(qū)東南,這些地區(qū)也是受臺(tái)風(fēng)影響較大區(qū)域。
可見不同級(jí)別的暴雨在深圳不同區(qū)域差異較大。其中暴雨多分布在深圳東部地區(qū),大暴雨各個(gè)區(qū)均有分布,而特大暴雨則主要分布深圳東南和西南兩地。深圳暴雨的差異性,一方面是由于降雨本身情況所導(dǎo)致;另一方面,雨量站點(diǎn)位置不同,受下墊面的影響,不同級(jí)別的暴雨也呈現(xiàn)較大的空間差異。
3. 深圳機(jī)動(dòng)車損失時(shí)空分布特征
(1)機(jī)動(dòng)車損失時(shí)間特征
圖5為2008—2016年因暴雨水浸機(jī)動(dòng)車總賠償金額、單車平均賠償金額和受損車輛總數(shù)情況。其中平均每年受損1394.6輛,2008年最多,為5544輛,2014年其次。賠償總金額年均12101.43萬元,其中2014年最高,為4842.70萬元,2008年次之,為2698.60萬元。單車平均賠償金額2014年最高,達(dá)1.42萬元/輛,2013年次之,為1.40萬元??紤]到通貨膨脹、暴雨災(zāi)害嚴(yán)重程度和車輛保額提高等原因,車均賠償金額呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。
圖6為2008—2016年深圳市各月暴雨機(jī)動(dòng)車損失情況,可以看出總賠償金額和單車平均賠償金額趨勢(shì)基本一致,表明不同月份機(jī)動(dòng)車水浸損失類型沒有較大差異??傎r償金額和單車平均賠償金額5月份最高,分別達(dá)到5037.13萬元和1.39萬元/輛,而機(jī)動(dòng)車總損失數(shù)為6月份最高,達(dá)到5317輛,5月份比6月份賠償金額高的主要原因與受損車的類型和嚴(yán)重程度有很大關(guān)系。
圖5 深圳市2008—2016年暴雨機(jī)動(dòng)車損失情況
圖6 深圳市2008—2016年各月暴雨機(jī)動(dòng)車損失情況
(2)機(jī)動(dòng)車損失空間特征
深圳2008—2016年各區(qū)機(jī)動(dòng)車損失情況如表2所示。整體上,寶安區(qū)的機(jī)動(dòng)車損失數(shù)量和總金額最多,分別占全市的65.71%和66.75%,其次為南山區(qū)和龍崗區(qū),損失都占全市損失的10%以上。
由于各區(qū)的面積差異很大,為消除區(qū)域面積大小的影響,分別統(tǒng)計(jì)了各區(qū)單位面積內(nèi)的損失機(jī)動(dòng)車數(shù)量和損失金額情況,如圖7所示。從機(jī)動(dòng)車損失數(shù)量看,寶安區(qū)受損最嚴(yán)重,單位面積達(dá)到12.56輛/km2,其次是福田區(qū)和南山區(qū),均在5輛/km2以上,羅湖區(qū)、龍崗區(qū)和鹽田區(qū)較低;機(jī)動(dòng)車水浸損失金額的空間特征和損失數(shù)量基本一致。
表2 深圳市2008—2016年各區(qū)機(jī)動(dòng)車暴雨損失數(shù)量和全損金額
Pearson相關(guān)系數(shù)通常用于分析滿足正態(tài)特性數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性,系數(shù)是一個(gè)介于-1和1之間的值,越接近于-1表示兩組數(shù)據(jù)負(fù)相關(guān)性越強(qiáng),反之越接近于1表示數(shù)據(jù)間正相關(guān)性越強(qiáng),越接近于0表示數(shù)據(jù)間相關(guān)性越弱。顯著性系數(shù)則表明相關(guān)性結(jié)果的可信度,顯著性系數(shù)越低,相關(guān)性結(jié)果的可信度越高,例如顯著性系數(shù)為0.05,對(duì)應(yīng)的相關(guān)性結(jié)果的可信度為95%?;?008—2016年降雨量、暴雨總次數(shù)和單個(gè)站點(diǎn)最大暴雨次數(shù)、車輛損失總數(shù)和賠償金額等數(shù)據(jù),采用SPSS軟件中的Pearson方法對(duì)暴雨和機(jī)動(dòng)車損失做相關(guān)分析,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性。
圖7 深圳各區(qū)單位面積(km2)車輛損失數(shù)量和賠償金額
表3 深圳市2008—2016年年降雨量和車損相關(guān)性分析
結(jié)果如表3所示。表中以紅色字體標(biāo)出的是可信度在95%以上,即在0.05的置信水平上相關(guān)性顯著(顯著性系數(shù)小于0.05)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從表中可以看出深圳市年降雨量、暴雨類變量和車輛損失及賠償金額關(guān)系不大(相關(guān)性系數(shù)偏低,顯著性系數(shù)偏高),而大暴雨、特大暴雨變量與賠償金額的相關(guān)性系數(shù)明顯偏高。大暴雨總次數(shù)和總賠償金額相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.71,顯著性系數(shù)0.032,即相關(guān)系數(shù)可信度達(dá)到96.8%;單個(gè)站點(diǎn)大暴雨最大次數(shù)、特大暴雨總次數(shù)和單個(gè)站點(diǎn)特大暴雨最大次數(shù)與車輛損失總數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為0.84、0.78和0.78,與單車賠償金額相關(guān)性分別為0.86、0.69和0.92,相關(guān)性均很顯著。由此可見,車輛損失主要受大暴雨和特大暴雨的影響,尤其是特大暴雨對(duì)車輛損失影響最大。
脆弱性是指承災(zāi)體在面對(duì)致災(zāi)因子危險(xiǎn)時(shí),在自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等因素的綜合影響下表現(xiàn)出的物理暴露性、敏感性及與承災(zāi)體相伴的人類防抗風(fēng)險(xiǎn)的能力,相應(yīng)的脆弱性指標(biāo)就是能反映承災(zāi)體應(yīng)對(duì)災(zāi)害敏感性、防災(zāi)減災(zāi)能力的指標(biāo)。機(jī)動(dòng)車損失的脆弱性主要是指機(jī)動(dòng)車在面對(duì)暴雨災(zāi)害時(shí),承受不同暴雨強(qiáng)度時(shí)的單位損失金額大小,為了方便地對(duì)機(jī)動(dòng)車水浸損失的期望損失程度以及區(qū)域內(nèi)水浸機(jī)動(dòng)車抗災(zāi)能力進(jìn)行分析研究,結(jié)合承災(zāi)體脆弱性的原理,本文構(gòu)建機(jī)動(dòng)車水浸損失的脆弱性指標(biāo)的計(jì)算公式可歸納如下:
式中:V為脆弱性;L為承災(zāi)體損失;H為暴雨致災(zāi)因子強(qiáng)度。
暴雨災(zāi)害機(jī)動(dòng)車損失L包含兩個(gè)部分L=Ln+Lc,Ln和Lc為歸一化處理后的單位面積機(jī)動(dòng)車損失數(shù)量和單位面積機(jī)動(dòng)車損失金額;暴雨致災(zāi)因子強(qiáng)度包含三個(gè)部分,H=Nr+10Nhr+100Ner,以暴雨次數(shù)Nr、大暴雨次數(shù)Nhr和特大暴雨次數(shù)Ner計(jì)。由于已經(jīng)進(jìn)行了降雨等級(jí)區(qū)分,不同級(jí)別的降雨次數(shù)加權(quán)后的和即可體現(xiàn)暴雨致災(zāi)因子強(qiáng)度。根據(jù)暴雨次數(shù)和機(jī)動(dòng)車水浸損失相關(guān)性的分析,以及深圳暴雨以上降水的頻次差異,結(jié)合已有的對(duì)暴雨致災(zāi)因子權(quán)重賦值研究,本文采用1∶10∶100的關(guān)系來統(tǒng)計(jì)加權(quán)H指標(biāo)。根據(jù)脆弱性指標(biāo)公式,深圳市暴雨機(jī)動(dòng)車損失脆弱性指標(biāo)計(jì)算結(jié)果如表4及圖8所示??梢娚钲谑懈鲄^(qū)歷年的暴雨機(jī)動(dòng)車損失在單位暴雨強(qiáng)度下顯現(xiàn)的易損性稍有差異,其中深圳市,以及寶安、羅湖、龍崗和鹽田4區(qū)脆弱性值在2012年最大,說明該年度在相同暴雨強(qiáng)度級(jí)別的情況下機(jī)動(dòng)車水浸損失更大,而福田區(qū)和南山區(qū)這種情況分別出現(xiàn)在2013年和2015年。深圳市及各區(qū)的脆弱性整體呈先下降(2008—2011)、后上升(2011—2012)、達(dá)到峰值后再下降(2012—2016)的特點(diǎn),總體脆弱性呈下降趨勢(shì),但下降趨勢(shì)較小。就絕對(duì)值而言,寶安、福田兩區(qū)最高,最高達(dá)2.0;羅湖、南山次之,最高值在0.8~1.2,龍崗區(qū)最低,最高值不到0.25。
表4 深圳市2008—2016年各區(qū)脆弱性指標(biāo)
圖8 深圳市及各區(qū)2008—2016年暴雨災(zāi)害機(jī)動(dòng)車脆弱性
經(jīng)查閱相關(guān)資料,2011—2013年深圳地鐵一號(hào)線寶安段、三號(hào)線龍崗段、四號(hào)線龍華段、十一號(hào)線寶安段及數(shù)條快速城市干道同時(shí)施工,尤其是在2012年,施工處于核心階段,寶安、龍崗等區(qū)受地鐵施工影響較為顯著,同時(shí)鹽田區(qū)則在2012年進(jìn)行深鹽通道的改造,城市排水設(shè)施大量翻修和遷移,導(dǎo)致降雨積澇更為頻繁,引發(fā)的機(jī)動(dòng)車水浸損失也更為顯著。而福田區(qū)本身是深圳市中心城區(qū),基建設(shè)施較為完善,地鐵修建相對(duì)較成熟,因此2011—2012年受此影響較小,但2013年福田區(qū)由于受“康妮”臺(tái)風(fēng)影響出現(xiàn)了罕見的暴雨泥石流災(zāi)害事件,雖然降雨強(qiáng)度不是最高,但由于發(fā)生在夜間,造成了多個(gè)大型車庫嚴(yán)重積水等災(zāi)害事件。另外,南山區(qū)2015年由于地鐵11號(hào)線和9號(hào)線同時(shí)施工,脆弱性指標(biāo)亦出現(xiàn)比較明顯的峰值。
本研究根據(jù)2008—2016年深圳市降雨量、暴雨頻次和機(jī)動(dòng)車損失數(shù)據(jù),分析了深圳市暴雨機(jī)動(dòng)車損失的時(shí)空格局,主要可得到以下研究結(jié)論:
(1)深圳降雨量和各級(jí)暴雨頻次的年際差異較大,年內(nèi)降雨主要集中在4—9月,2014年各類暴雨發(fā)生頻次相對(duì)偏高??臻g方面,不同級(jí)別的暴雨在深圳各區(qū)域差異較大,其中東部地區(qū)暴雨頻次偏高,大暴雨各區(qū)均有分布,特大暴雨則主要分布在深圳東南和西南沿海地區(qū)。
(2)深圳機(jī)動(dòng)車損失數(shù)量、總賠償金額和車均賠償金額均呈現(xiàn)上升趨勢(shì),其中2014年和2008年異常偏高;空間特征上,寶安區(qū)機(jī)動(dòng)車損失程度最高,鹽田區(qū)最低。
(3)機(jī)動(dòng)車損失主要受大暴雨、特大暴雨影響,全損車輛主要受特大暴雨影響;相較而言,深圳市暴雨機(jī)動(dòng)車輛損失最為集中、抗暴雨災(zāi)害能力最弱的區(qū)域?yàn)閷毎矃^(qū)。
(4)深圳2008—2016年脆弱性指標(biāo)整體呈下降趨勢(shì),其中2012年深圳整體及寶安、羅湖、鹽田和龍崗等四區(qū)出現(xiàn)峰值,福田區(qū)和南山區(qū)峰值分別出現(xiàn)在2013年和2015年;從區(qū)域來看,脆弱性指標(biāo)絕對(duì)值寶安、福田兩區(qū)偏高,龍崗區(qū)最低。
根據(jù)深圳市的暴雨災(zāi)害、機(jī)動(dòng)車損失和脆弱性特征,結(jié)合深圳人口經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r,提出以下建議:
(1)深圳市亟待進(jìn)一步改善城市排水系統(tǒng)。深圳市城市化進(jìn)展迅速,區(qū)域間城市排水系統(tǒng)建設(shè)水平并不均衡,區(qū)域差異較為明顯,除福田和南山區(qū)外,其他行政區(qū)亟待完善城市下水道系統(tǒng)建設(shè)改造工作。
(2)改善深圳市機(jī)動(dòng)車存放環(huán)境。相比城市面積和機(jī)動(dòng)車車庫面積的增長速度,深圳市機(jī)動(dòng)車數(shù)量增長明顯過快,暴增的汽車數(shù)量給交通和環(huán)境帶來巨大壓力的同時(shí),“停車難”問題日漸突出,超負(fù)荷地下停車、隨意停放在小區(qū)、輔道路邊的車輛堵塞排水井蓋等情況時(shí)有發(fā)生。進(jìn)一步總體管控機(jī)動(dòng)車保有量的同時(shí),政府還要在逐步改善機(jī)動(dòng)車存放環(huán)境方面下功夫,例如加大立體停車場(chǎng)所建設(shè)投入,在老舊小區(qū)擴(kuò)建地下停車場(chǎng)所等。
(3)加強(qiáng)深圳市的暴雨預(yù)報(bào),做到提前準(zhǔn)備。暴雨是深圳市最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一,除機(jī)動(dòng)車損失以外,暴雨還會(huì)造成人員傷亡、農(nóng)作物破壞和機(jī)器設(shè)備浸水失效等諸多損失。提高暴雨預(yù)報(bào)精度和時(shí)效,有助于提前做好災(zāi)前應(yīng)急準(zhǔn)備,降低災(zāi)害損失程度。目前深圳全市范圍內(nèi)的氣象災(zāi)害預(yù)警工作已經(jīng)開展,但針對(duì)各區(qū)域局部暴雨和積澇災(zāi)害的預(yù)警工作還需進(jìn)一步細(xì)化和完善。