气候变化下雄安新区洪涝灾害的风险评估及适应措施

盛广耀　廖要明　扈海波

摘要洪涝灾害是雄安新区规划建设重点考虑的问题。特别是在气候变化的趋势下，未来雄安新区是否会发生历史上曾多次出现的 严重洪涝，为社会各界所关注。本文通过整理地方历史文献中的洪涝灾害记录，建立雄安新区1949-2018年洪涝灾害灾情数据集， 分析了过去70年洪涝灾害事件及其影响等级的时空变化特征。结合1960年以来的降水观测数据，利用logit估计方法，分析了不同 时期各种影响因素对于洪涝灾害发生及灾害等级的边际效应，评估了未来气候变化的极端降水增量情景下，雄安新区内涝灾害事件 及高等级洪涝发生的风险。研究发现：①雄安新区最近70年有39年发生过洪涝灾害。但从时间变化特征看，自20世纪80年代以后 洪涝灾害的发生频率和灾情等级显著降低。从空间分布特征看，发生频次最高的安新县平均2年发生1次，最低的容城县平均10年 发生1次。②日最大降水量（或连续最大降水量）、主汛期降水量是影响洪涝灾害发生的最重要降水指标。水利设施对控制洪涝灾害 发生的效果显著，地形因素的影响也十分明显。而因洪致灾是导致高等级洪涝灾害事件发生的决定性因素。③在现有水利设施条件 下，安新县遭受现50年一遇（177 mm）、雄县遭受100年一遇（208 mm）日最大降水时就可能发生内涝灾害，起步区所在的容城县即使 现日降水极值再增加30%，也不大可能发生。④本地极端强降水不足以导致高等级洪涝灾害的发生。只有在发生洪水致灾的同时， 当日极端降水强度增加15% （300 mm）以上时，有县域会发生2级及以上洪涝灾害;当主汛期降水量达到355 mm以上时，则可能有县 域会发生3级及以上洪涝灾害。本文最后讨论了雄安新区应对洪涝灾害的建设适应措施。

关键词 雄安新区;洪涝灾害;风险评估;历史文献

中图分类号 F062 文献标识码 A 文章编号 1002 -2104（2020）06 -0040 -13 DOI ： 10.12062/cpre. 20200406

雄安新区建设是我国的“千年大计、国家大事”，对于 雄安新区可能存在严重洪涝灾害的风险一直为社会所关 注。雄安新区位于河北省保定市境内，完整包含雄县、安 新、容城三县。从历史上看，洪涝是雄安地区发生频率最 高、社会经济损失最重的自然灾害。气候上，雄安新区属 暖温带季风型大陆性气候，降水集中于夏秋两季。地形 上，雄安新区地处“九河下梢”，属太行山麓平原向冲积平 原的过渡带，地势相对低洼，易发生洪涝灾害。有历史记 载以来，雄安三县洪涝灾害频发。安新縣有“十年九涝” 之说，“自东汉以来，见于文字记载的水灾多达300余 次”[1〕;“明朝至民国期间（公元1368-1949年）洪沥灾 173次”⑵;雄县“元世祖至元六年（1269年）至民国37年 （1948年），境内共发生特大涝灾56次，平均12年一 遇”[3「'自明朝成化六年（公元1325年）至中华人民共和 国成立前的634年中，经《海河流域历代灾害史料》记载的 较大的水灾共115次，平均每百年18.4次”[4;容城县“据

历史资料记载，1883—1982年的百年间，大涝18次，平均 五六年一遇”[5。历史上洪涝灾害对雄安三县的破坏性 大，曾多次造成严重的经济损失，危害民众生计和人民生 活。例如，明嘉靖三十二年（1553年），安新县“大雨坏民 田庐，人畜死者无算，大水穿新安北城流入十字街。翌年 春大饥，人相食;夏秋大水”[1;雄县“夏霖雨四十余日，官 舍民房损大半，市可行船”，次年“大饥，莩者载道，人 相食”[4。洪涝灾害的影响是雄安新区建设过程中必须重 点考虑和深入研究的问题，尤其是在气候变化趋势下的这 一问题。郝志新等⑹利用历史文献重建了过去300年雄 安新区洪涝年表及其时空分布特征。吴婕等[7]使用 RegCM4区域模式对21世纪中期雄安及其周边区域的气 候变化情况进行了预估。现有文献定量评估气候变化下 洪涝灾害风险及其影响程度的研究不多。温泉沛等曰采 用灰色关联法、正态信息扩散法，分别构建了基于受灾面 积比重和成灾面积比重的暴雨洪涝灾害相对灾情指数及 其风险估算模型，分析了东南地区气候变暖前后暴雨洪涝 灾害的风险变化。吴绍洪等⑵提出包括自然灾害的破坏 力（或承险体损毁标准）、承险体的暴露度、灾害发生可能 性或孕灾环境三个成分的自然灾害风险定量评估模型。 胡恒智等[10]介绍了国际上应用于洪涝风险领域的鲁棒决 策、信息差距及适应对策路径3种稳健决策方法。Dottrni 等[11]使用一个多模型框架，在假设目前的脆弱程度和未 来适应措施不存在的情况下，分别估计了不同升温 （1.5 T、2.0T、3.0T）情景下洪水灾害带来的人员伤亡 损失、直接经济损失和随后的间接影响（福利损失）。张 君枝等[12]利用第五次耦合模式比较计划（CMIP5 ）提供的 气候模式模拟结果，结合FloodArea洪水淹没模型，对全球 升温1.5 T和2 . 0 T情景下北京市极端降水和淹没风险进 行了分析。

本文拟通过雄安三县地方史料对1949—2018年洪涝 灾害记载的整理，统计分析最近70年洪涝灾害事件及其 影响等级在时间和空间上的变化特征;结合1960年以来 雄安三县的降水资料，采用离散选择模型，估计洪涝灾害 发生及其等级与各种影响因素之间的关系，评估气候变化 的降水情景下洪涝灾害，特别是高等级洪涝灾害发生的风 险;并简要探讨雄安新区的建设适应措施，以期为雄安新 区的规划建设以及制定防洪减灾措施提供参考。

1资料来源与分析方法

1. 1资料来源

本文主要使用文献资料整理的洪涝灾情数据和气象 站点观测的降水量数据。文献资料包括雄安三县地方史 料和调研收集的近年灾情资料，其中地方史料包括1949 年后的两轮地方志，包括《安新县志沪1《安新县志： 1978—2008》心《雄县志》⑶《雄县志：1990—2012》'蚓《容 城县志》6《容城县志：1990—2010》'15〕以及《安新县水利 志》'2《雄县水利志》'4和《中国气象灾害大典·河北 卷沪16等。根据这些文献资料对洪涝灾害的灾情记录，建 立雄安地区1949—2018年洪涝灾害发生事件及其影响程 度的年表数据集。降水量数据来自于国家气候中心的中 国地面气候资料日值数据集。通过降水量日值数据分别 得到洪涝灾害发生期间各降水量指标数据，如日最大降水 量、连续最大降水量、月最大降水量、主汛期（7月10日一 8月10日）降水量、七八月降水量和年降水量。

1.2分析方法

1.2.1洪涝灾害影响等级的确定方法

利用地方历史文献资料建立雄安地区洪涝灾害发生 时间、类型及其影响程度的灾情数据集。首先，通过对文 献资料的整理，按年代顺序梳理历次洪涝灾害发生事件及 灾情记录，形成1949—2018年雄安三县洪涝灾害年表。 然后，依据各次洪涝灾害灾情记录的描述，区分洪涝灾害 类型，提取受灾面积、成灾面积、倒塌房屋、死伤人口、受灾 人口、经济损失等灾情数据，确定洪涝灾害的受灾情况，评 估雄县、安新、容城三县历次洪涝灾害的影响程度，并以此 划分等级。最后，确定雄安地区总体的洪涝灾害发生及其 等级情况。在分析雄安地区发生情况时，只要其中一县某 年发生洪涝灾害，则认为雄安地区当年发生了洪涝;在确 定洪涝灾害影响等级时，如三县认定的某年洪涝灾害等级 不一致，以三县中认定的最高等级为雄安地区该年的洪涝 灾害等级。

洪涝灾害等级序列的确定，参考《洪涝灾情评估标 准》（SL579 -2012）划分为四个等级：特别重大洪涝灾害 （4级）、重大洪涝灾害（3级）、较大洪涝灾害（2级）和一 般洪涝灾害（1级）。由于历史文献只零星有倒塌房屋、死 伤人口、受灾人口、经济损失等灾情数据，而农作物受灾面 积或成灾面积则较为齐全，可以计算农作物受灾面积占当 年耕地总面积比例。因此，本文主要以农作物受灾面积占 当年耕地总面积比例为主要指标，辅之以其他洪涝灾害损 失数据及具体描述，确定雄安三县历史年份洪涝灾害的灾 情等级。农作物受灾面积占各县耕地面积比例的具体阈 值区间为：>60%为4级特别重大、30% -60%为3级重 大、15% -30%为2级较大、<15%为1级一般洪涝灾害 （本研究忽略受灾面积很小的轻微灾害）。其中，如有成 灾面积而无受灾面积的，按受灾面积大于等于成灾面积估 算。此外，容城县1954、1955、1956年灾情缺少受灾面积 和成灾面积，则根据洪涝灾害的具体描述予以估计。

1.2.2洪涝灾害的风险评估方法

本文重点关注的是气候变化下不同降水量指标对雄 安新区洪涝发生及其等级的影响。研究中的被解释变量 分别为洪涝灾害是否发生和洪涝灾害等级，均为分类数 据，故本文采用离散选择模型（或称定性反应模型）。首 先，分别将不同降水量指标纳入模型进行单因素logit回 归，通过计算洪涝灾害事件发生的预测准确度，找出导致 洪涝发生最直接的降水量指标;其次，将表征水利设施和 地形特征的变量纳入模型，对比分析各变量对洪涝灾害发 生及其等级的影响差异和边际效应;最后，据此利用logit 模型的后估计方法，评估气候变化降水增量情景下洪涝灾 害尤其是高等级洪涝灾害的发生风险。

2洪涝灾害等级的时空特征及影响因素

2.1洪涝灾害等级的時间变化特征

按照洪涝灾害等级序列划分标准，将雄安三县 1949—2018年发生的洪涝灾害逐年进行等级划分，然后确定雄安新区总体的洪涝灾害等级（见图1）。

从总体发生特征来看，雄安地区70 a中有39 a发生 过洪涝灾害，平均每1.8 a发生1次。从洪涝灾害影响程 度看，当年至少一县发生4级特大洪涝灾害10次，平均每 7 a发生1次，占年次数的25.6% ;3级重大洪涝灾害发生 7次，占年次数的18% ;2级较大洪涝灾害和1级一般洪涝 灾害各发生11次，各占28.2% o

从时间变化特征来看，雄安新区洪涝灾害发生频次和 影响等级呈不断降低的趋势。按洪涝灾害发生频次分析， 可以划分为1949—1981年和1982—2018年两个时段。

（1）1949-1981年，洪涝灾害的发生频率高、影响等 级大。这一时段雄安地区几乎年年有洪涝发生，33 a中有 30 a发生洪涝灾害，仅1965.1971和1972年未发生洪涝灾 害，平均每1.1a一遇。其中，4级特大洪涝灾害均发生在 这一时期，平均每3.3 a一遇。

（2）1982—2018年，洪涝灾害的发生频率和影响等级 明显降低。这一时段37a中有9 a发生过洪涝灾害，每4.1a一遇。其中，以1级一般灾害居多，占年洪涝灾害的 44%;未发生4级特大洪涝。近20 a来，雄安新区洪涝灾 害的频率和等级则更低，1997—2010年连续14 a未曾有 一县发生等级洪涝灾害。

2.2洪涝灾害等级的空间分布特征

从空间差异特征来看，在雄安新区三县中安新、雄县 洪涝灾害发生频次高，容城洪涝灾害发生频次低。1949— 2018年70a中，安新、雄县各发生洪涝灾害35次、29次; 安新发生频次高，平均每2a 一遇;容城洪涝灾害明显较 少，有记载的仅有7次，每10 a 一遇。同样分为1949— 1981年和1982—2018年两个时段分析。

（1）1949—1981年洪涝灾害发生频率高、灾情重。33 年中安新、雄县分别发生洪涝灾害28次、24次，平均每 1.18 a、1.38a 一遇，且4级特大洪涝灾害占比高，分别发 生了 6次、9次;容城发生洪涝灾害5次，均为3级和4级 洪涝灾害。

（2）1982—2018年洪涝灾害发生频率低、灾情普遍较 轻。37 a中安新、雄县分别发生洪涝灾害7次、5次，无4 级特大洪涝灾害;容城仅发生洪涝灾害2次，且无3级和4 级洪涝灾害。

2.3洪涝灾害等级的类型特征

从洪涝灾害的类型看，雄安三县洪灾发生频次低于涝 灾，但灾情等级高;洪灾、涝灾的发生有明显的时间差异。 1949—2018年，雄县、安新、容城三县共发生71次县域洪 涝灾害，其中洪灾29次、涝灾42次。洪灾发生所造成大 的灾情等级普遍较高，3级、4级特大洪灾分别发生8次、 16次。从空间分布特征看，安新、雄县发生洪灾次数多但 少于本县涝灾，容城洪灾次数少但多于本县涝灾。

从时间分布特征看，洪灾主要发生1965年以前。

（1） 1949—1964年三县共发生洪灾22次、涝灾12次， 这一时间段洪灾占全部洪灾的76%，占此期间洪涝总数 的64.7% o这一时期，由于水利设施脆弱，大清河水系诸 河流遇上游洪水，河道乃至白洋淀水位猛涨，多导致堤防决口，呈现“遇洪必重”的灾情特点。其中，1949、1954、 1955，1956和1963年三县同时发生堤防决口而造成特大 洪涝灾害。1963年特大洪水后，在毛泽东同志“一定要根 治海河”的号召下，大清河水系进行了全面治理，此后雄安 三县的洪水危害大为减轻。

（2）1965-2018年洪涝灾害以涝灾为主，三县发生涝 灾30次、洪灾仅7次。安新县1968、1988、1996和2012年 因上游河流洪水人淀，导致淀区内农作物和水产养殖不同 程度受灾。这一时期，即使遇大的洪水也很少发生堤防决 口情况，仅有2次决口或溢洪、1次分洪的灾情记录。雄 县1977年分洪道溢洪导致“44万亩积水，冲毁桥涵闸坝 百余座，损坏机井505眼，倒塌房屋6 416间”'4〕;容城县 1995年8月“萍河水位上涨，河道堵塞，堤防决口，'15〕; 1996年雄县分洪道分洪“致使分洪道内8万亩大秋作物 绝收”'蚓。

2.4影响洪涝灾害发生及程度的因素

雄安地区所属的气候类型和所处的地理环境决定了 雄安三县是历史上洪涝灾害的多发区，而水利建设状况直 接影响到灾害发生及其灾情的严重程度。

气象因素。雄安地区属暖温带季风型大陆性气候。 自设立气象观测站点以来，三县混合平均年降水量仅为 498. 7 mm，但降水变率大，年极端最大降水量为941.7 mm （1988年安新），极端最小降水量为193.3 mm（1968年安 新）;而且降水主要集中于夏秋两季，6—9月降水量约占 全年的80%，特别是七月下旬到八月上旬，易产生引发洪 涝灾害的气象条件。

地形因素。雄安新区处在大清河水系冲积扇上，属太 行山麓平原向冲积平原的过渡带，总地势自西北向东南略 有倾斜，西北较高，东南略低，地势平缓，多低洼地，易发生 洪沥水患。其中，安新县地面自然坡度为1：2 000，西半部 最高海拔10 m，东半部最低海拔5. 5 m;雄县地势坡度比 一般为1 ：5 000，海拔高度7 ～ 14 m;容城县自然纵坡千分 之一左右，海拔标高7～19m。三县平均海拔以容城最高， 雄县次之，安新最低。以地形条件来看，洪涝灾害发生的 风险安新最高、雄县次之、容城最低。

水利因素。雄安新区属海河流域，境内白洋淀为大清 河水系中游缓洪、滞沥的大型平原洼淀，承接大清河系南 支潴龙河、唐河、府河、漕河、瀑河、萍河、孝义河及大清河 北支白沟引河等八条河流的洪沥水，河道和淀周堤防的防 洪能力对洪涝灾害的发生有很大的影响。历史上特大洪 涝灾情均是由洪水使河道或淀周堤防决口所导致。自20 世纪60年代中期大力开展水利工程建设以后，雄安三县 再未发生特大洪涝灾害。可见防洪排涝设施的建设状况， 在很大程度上决定了雄安新区洪涝灾害的发生及其灾情 等级。

流域因素。雄安新区洪涝灾害除受本地气象、地形和 水利等因素影响外，还受到流域性上述诸因素的影响，特 别是受到白洋淀上游诸条河流夏季洪水的威胁。除本地 极端降水外，白洋淀上游地区的强降水经常导致雄安地区 境内河流水位猛涨，从而大大增加雄安地区发生洪涝灾害 的风险。其中1956，1963和1996年最为典型。“1956、 1963年境内降雨量仅600 mm左右，大清河仍出现洪水猛 涨，堤防溃决，造成大面积涝灾”日。其主要致灾因素在于 白洋淀上游地区极端降水情况的发生。随着水利工程的 大规模建设，白洋淀上游九河上兴修了大大小小一百多座 水库，总库容约36亿m3。雄安地区洪涝灾害自20世纪七 八十年代后大为减轻一个重要原因，是上游水库在汛期起 到了调蓄洪水的作用。

3气候变化下雄安新区洪涝灾害风险评估

3.1数据和描述性统计

本研究有两个被解释变量：洪涝灾害发生与否 （disaster）和洪涝灾害影响等级（grade）。是否发生洪涝灾 害变量（disaster）为二分类数据，某年某县发生了洪涝灾 害为1，未发生为0。洪涝灾害等级变量（grade）为有序多 分类数据，表示洪涝灾害的影响程度，某年某县未发生洪 涝灾害为0，发生1级一般洪涝灾害（受灾面积比例< 15%）为1，发生2级较大洪涝灾害（受灾面积15% ～ 30%）为2，发生3级重大洪涝灾害（受灾面积30% ～ 60%）为3，发生4级特大洪涝灾害（受灾面积> 60%）为

4。数据来自本研究所整理的雄安三县1949—2018年洪涝 灾害灾情数据集。

本研究的核心解释变量为降水量。洪涝灾害的发生根 本上是由降水所导致，只有当流域或者区域面雨量达到某 一临界条件时才会出现[17]o这其中既可能由短时间的强 降水（如某日或某连续降水）所造成，本文选择年内日最 大降水量（ma"day）、连续最大降水量（maxcont）指标;也 可能由一段时间内降水过多所造成，选择主汛期（7月 10—8月10日）降水量（period）、月最大降水量 （maxmonth）、7—8月 降水量（jid-a"g）和年降水量 （annual）指标。由于雄安三县建立地面气象站时间不同， 因此所获得的降水量数据起始年份并不一致。安新县降水 量数据自1960年起，容城县自1968年起，雄县自1974年起。

洪涝灾害的发生及其等级与水利设施的建设状况有 很大关系。1963年海河流域特大水灾发生后，河北省制定 了治理海河的“两个十年”规划。第一个十年，即从1964年 到1973年，工程重点放在中下游防洪河道和排沥骨干河 道治理方面;第二个十年，即1974年到1983年，续建、新 建、扩建、加固大中型水庫，提高防洪安全标准;扩建排渠， 提高除涝标准[18]o雄安三县的地方志也记载了具体的水 利建设过程和标准。据此，本文以水利设施建设阶段的划 分，设定表征水利设施状况变化的虚拟变量“水利设施水 平”（facilities），即 1964 年以前为 1，1964—1973 年为 2， 1974—1983年为3，1984年以后为4。现阶段的水利设施水 平为河道防洪标准10 ～ 20 a 一遇、除涝标准5 ～10a 一遇。

此外，还有表征境内河流汛期洪水和三县地形特征的 控制变量。从历史情况看，雄安新区洪涝灾害的发生及其 等级不仅与本地降水情况有关，而且还与大清河水系上游 地区降水所引起过境洪水有关，故选取虚拟变量“是否因 洪致灾” （flood）。如果某次洪涝灾害主要由河流洪水泛滥 所造成，则“是否因洪致灾”（flood）变量取值为1，否则为 0。此变量用于考察洪水对洪涝灾害等级的影响。同时，洪 涝灾害的发生与当地的地形地貌状况也有很大关系，故選 择三县平均海拔高度（altitude）和地形坡度比（slope）表示 区域的个体特征。表1报告了样本变量描述性统计特征。

3.2模型设定与估计方法

采用概率估计和回归模型，利用历史洪涝灾情资料和 相关气象数据评估研究区域的风险，是暴雨洪涝灾害风险 分析的基本方法之一顷。洪涝灾害发生与否是一个二值 反应变量，故采用二分类logit模型进行分析。模型设定 如下：

， P

log 1 p = a0 + /31 ram + 02 facilities + 03 Xi （ 1）

模型假定洪涝灾害发生与否的概率函数为“逻辑分 布”的累积分布函数，则

P=P （ disaster = 1）

exp（/30 + /31 rain + 02 facilities + 03 Xi）

= （2 ）

1 + exp（/30 + /31 rain + 02 facilities + 03 Xi）

其中^为雄安地区发生洪涝灾害的概率，P/（1 -P） 则表示洪涝灾害的发生比即洪涝灾害发生与不发生的概 率之比;rain为日最大降水量、连续最大降水量、月最大降 水量、主汛期降水量、七八月降水量、年降水量等各降水指 标变量，facilities为防洪设施水平变量，X为表征个体特征 的其他控制变量，如海拔高度、地形坡度比。

洪涝灾害影响等级属于等级分类变量（未发生为0、 一般为1、较大为2、重大为3、特大为4），采用有序Logit 模型进行分析。模型一般形式如下：

]P（y' ^ j） 〃 ，

log1-P（『，W j）='伽 ，

通过有序logit模型能够计算出累计发生风险，即：

exP（ai -伽，） ，

P3 W） =1+e*p（a，-伽） '

对特定的Yi的预测为：

exP（aj -伽，）

（y' =][X' ） = 1 +exp（a， - fiX））-

exp（^.-1 -伽） （5）

1 + exp（a.-1 - fx）

出于简化表达形式的目的，式中用y代表被解释变量 “洪涝灾害影响等级”，x代表各解释变量也表示在x，条件 下的条件概率;a是模型的截距项，代表有j - 1个取值的 常数项，可视为基准累计发生风险;而0则是与xi相对应 的一组回归系数。有序logit模型将y变量的多个分类拆 分成多个二分类logistic回归，在这些二分类logistic回归 中，除截距项以外的系数。均相等。因此有序logit模型 需满足比例优势假定，它也被称为比例优势模型。本文在 不确定这一假定是否成立的情况下，同时为了能够更清楚 分析高等级洪涝灾害的发生风险，将“洪涝灾害影响等 级”变量的分类进行合并（即较高等级洪涝灾害为1、较低 及未发生为0），直接将其转换成新的二分类logit模型进 行分析。模型设定如下。

其中，加入虚拟变量flood，即“是否因洪致灾”。

3.3洪涝灾害事件发生的风险评估

将是否发生洪涝灾害作为被解释变量，通过二分类 logit模型评估雄安新区洪涝灾害发生的风险。

首先，分别将不同降水量指标纳入模型进行单因素 logit回归，并计算洪涝灾害发生的预测准确度。按二分类 logit预测的一般标准，若发生概率的预测值N0. 5，则认为 其预测结果事件发生;反之，则认为不发生。将预测值与 样本数据实际值比较，得到正确预测的准确度，从而找出 引发洪涝最直接的降水量指标。

由于洪水致灾并不完全取决于本地降水，更多是由上 游地区降水所引起河道洪水在本地泛滥所造成，因此在分 析过程对此进行了区分。单因素logit估计的结果显示 （见表2）：不同降水变量的单因素logit模型有较好的拟合 优度，各降水量变量在-%水平上显著，且能较好的预测 洪涝灾害事件发生与否的概率。强降水指标变量（日最大 或连续最大降水量）对是否发生洪涝灾害的影响，明显大 于区间降水指标变量，且预测准确度也高于区间降水量变 量，表明强降水是洪涝灾害发生最主要的原因。在强降水 指标中，日最大降水量的影响略大于连续最大降水量，洪 涝灾害事件发生概率的预测准确度基本一致。在区间降 水量指标中，主汛期降水量的影响较大，且模型的预测准 确度相对较高。

对比全部样本与剔除洪灾样本的结果，剔除洪灾样本 的预测准确度均有所提高，但模型拟合度、回归系数和平 均边际效应均有所下降。这是因为本地降水，一是会增加 洪水致灾的概率和影响;二是即使洪水未泛滥成灾，但如 果河道水位居高不下、区域内积水无法排出（俗称“关门 涝”），本地降水的影响必然会增加。

其后，采用剔除洪灾后的样本，纳入表征水利设施水 平和表征个体特征的控制变量，分析不同降水量指标对内 涝灾害发生的影响程度。不同时间尺度的降水量指标存 在很大的相关性，特别是强降水指标之间（日最大降水量 与连续最大降水量）、区间降水指标之间（主汛期降水量、 月最大降水量、7—8月降水量和年降水量）高度相关，同 时纳入模型中将产生多重共线性的问题。通过逐步回归 分析后发现（见表3）：日最大降水量和主汛期降水量、连 续最大降水量和主汛期降水量两个变量组合，经VIF检验 不存在共线性问题，模型的拟合度较好且洪涝灾害事件发 生概率的预测准确度高;两个模型对主汛期降水量、水利 设施水平、海拔高度和地形坡度比的估计结果仅有很小的 差异，连续最大降水量对内涝灾害发生的影响略高于日最 大降水量。

表3的估计结果显示：日最大降水量、连续最大降水 量、主汛期降水量和水利设施水平以及个体地形因素变量 均在1%水平上显著。其中，日最大降水量、连续最大降 水量和主汛期降水量系数为正，表明这三个降水量指标直 接影响洪涝灾害的发生;水利设施水平系数为负，表明洪 涝灾害发生的概率随水利设施建设的不断推进而降低的; 此外，海拔高度、地形坡度比系数为负，表明地形因素对洪 涝灾害的发生有很大影响，地形高度越高、坡度比越大，发 生洪涝灾害的风险越低。

由于日最大降水量是气象观测和研究最常用的降水 量指标，本文以下主要以含日最大降水量的模型进行说 明。回归系数不便于直接解释各变量变化对于洪涝灾害 事件发生的相对风险，故将其转换为。日值（Odds Rati。， 又称发生比、几率比）。在各自控制其他变量的情况下，日 最大降水量、主汛期降水量每增加10mm，发生内涝灾害的 概率分别是不发生内涝灾害的1.20倍（Exp0" =1.20，p <0.01），1.10 倍（Exp00S>g=1.10，p<0.01）;而随着水利 设施建设的不断推进，某一阶段内涝灾害发生的风险仅为 之前的 0.28 倍（Exp-/63 =0.28，p <0.01）。

由于地形因素的影响，雄安三县洪涝灾害发生概率具 有明显的区域差异。通过对区域异质性的估计发现：安新 发生内涝灾害的风险最高，雄县发生内涝灾害的概率为安 新的0.49倍，容城仅为安新的0.02倍。

本文还对不同时间起点的样本数据进行了估计。除 1960-2018年观测样本外，本文按照三县气象站建站时间 差异，分别对1968—2018年和1974—2018年两个时间段 样本组也进行了估计。不同样本组的模型估计结果，模型 拟合度和预测准确度略有差异但变化不大;日最大降水 量、连续最大降水量的影响逐步略增，主汛期降水量的影 响逐步略减，而水利设施的作用不断增强。

进一步地，为了更明确地解释各变量的影响，计算各 解释变量对于洪涝灾害事件发生的平均边际效应，即某一 解释变量变动一个单位，洪涝灾害发生的平均概率如何变 化。由1960—2018年剔除洪灾样本的估计結果可见（见 表4）：日最大降水量、主汛期降水量每增加10 mm，发生洪 涝灾害的平均预测概率将增加1.46、0.79个百分点;而随 之水利设施建设阶段的不断推进，后一阶段发生洪涝灾害 的平均预测概率将比之前减少10.03个百分点。从不同 时间段样本组估计的平均边际效应看，日最大降水量、主 汛期降水量的变化很小;但水利设施水平的变化明显， 1974—2018年平均边际效应是1960—2018年的2倍多， 表明水利设施防洪防涝的能力不断提升。此外，从个体分 组的平均边际效应看，日最大降水量、主汛期降水量对安 新县是否发生洪涝灾害的平均边际效应最大，对容城县的 边际影响最低;同样，水利设施建设对降低安新县发生洪 涝灾害风险的边际效果也最为明显。

最后，利用logit模型的后估计方法，推测气候变化情 景下雄安新区内涝灾害发生的可能性。国家气候中心课 题组《雄安新区未来气候变化及气候风险评估报告》 （2018）预测的中等排放情景（RCP4.5）下未来气候变化情 况：21世纪近期（2026—2045年），相对于1986—2005年 雄安新区夏季平均降水增加值大都在5% -10%，集合平 均的雄安新区在5.5%，年平均降水与夏季降水变化较为 一致;RX5day（最大5日降水量）变化较小，增加1.0%; R95P（大于基准期内95%分位点日降水量总和）变化值 为34. 1%。吴婕等[7]所进行的RCP4. 5（典型浓度路径）中 等排放情景下气候变化模拟结果也得出：未来年平均降水 将有所增加，21世纪中期雄安的增加值为8%左右 （±10%）;冬季降水相对增加较多（25%左右），其他季节 增加值一般在10%以内;降水极端指数RX1day（日最 大降水量）未来也将增加，且数值大于平均降水的增 加，雄安增加值为16%左右（±16% ）。综合两者比较一 致的预测结果，可以大致推算本文所关心的三个降水 量指标预测变化：日最大降水量增加约在15% ～ 30%，连续最大降水量基本不变（增加1% ），主汛期降 水量增加约在5% - 10%。

不同时期水利设施状况与洪涝灾害发生密切相关，这 里所关注的是现阶段水利设施水平下的可能性。基于 logit模型和1960—2018年的观测样本，本文估计了随着 日最大强降水量、主汛期降水量的变化，雄安新区发生涝 灾的预测概率变化。由于洪涝灾害主要关心的是极端天 气气候事件，表5主要汇报日最大降水增加30%、主 汛期降水量均值增加10%情景下内涝灾害发生的预 测概率。

（1） 在现有水利设施条件下，当前即使日最大降水量 达到100 a 一遇（208.0 mm），雄安新区（均值状态）也不大 可能发生涝灾;而如果日最大降水量达到有记录的最大值 （263.4 mm），则可能会发生内涝灾害（预测概率均值大于 0.5）。但分县来看，安新县遭受50 a 一遇（177.1mm）、雄 县遭受100 a一遇（208.0 mm）的极端降水时可能发生 内涝。

（2） 在水利设施条件不变、主汛期降水量均值增加 10%的情况下，如果再遭受230 mm（相当于现50 a 一遇日 最大降水增加30%）以上极端降水时，雄安新区（均值状 态）可能会发生内涝灾害。其中，安新遭受160 mm（相当 于现20 a 一遇日最大降水增加30%）、雄县遭受200 mm （相当于30 a年一遇日最大降水增加30%）以上极端降水 时就可能发生;容城即使降水极值再增加30%，也不大可 能发生内涝灾害。

3.4发生高等级洪涝灾害的风险评估

相较于是否发生洪涝灾害，我们更关心雄安新区发生 高影响等级洪涝灾害事件的风险。对此，本文进一步地将 洪涝灾害等级变量作为被解释变量，考察不同等级洪涝灾 害事件的发生概率。此时，加入是否因洪致灾变量，以考 察上游洪水对雄安新区洪涝灾害等级的影响。

有序多分类logit模型必须满足比例优势假定条件， 而当洪涝灾害等级变量划分为5个等级分类时，经检验多 数自变量不满足这一假定条件。本文采取以下三种方式 合并洪涝灾害等级分类进行估计：一是将受灾面积大于 30%的洪涝灾害等级合并（即2级及以上洪涝灾害合并分 类为2、1级洪涝灾害为1、未发生为0），重新设定洪涝灾 害等级变量（grade1），经检验模型满足比例优势假定条 件，可采用有序logit模型。二是将受灾面积是否大于 15%作为分类标准（2级及以上洪涝灾害为1、以下为0）， 生成新的二分类洪涝灾害等级变量（grade2），采用二分类 logit模型。三是将受灾面积是否大于30%作为分类标准 （3级及以上洪涝灾害为1、以下为0），生成另一种洪涝灾 害等级分类（grade3），也采用二分类logit模型。

为保证估计结果的稳健性，本文考虑了可能会因有限 样本和稀有事件而存在的偏差问题。在按照等级划分的 洪涝灾害中，較高等级洪涝灾害发生频次较低（2级以上 占12.26%、3级以上占5.81%）。尽管并不十分少见，但 在有限样本容量下，则可能放大有限样本偏差的影响。对 此，本文采取两种方法解决有限样本和稀有事件偏差[2°]o 方法一是使用King和Zeng针对稀有事件和有限样本提 出的偏差修正估计logit模型[21];方法二是使用非对称的 补对数-对数模型，该模型使用极值分布，相较于逻辑分 布的原点对称，事件发生概率趋于1的速度快于趋于0的 速度，适用于二值因变量中一个结果相对于另一个结果很 少的情况。

表6采用不同估计方法分别对三种洪涝灾害等级分 类的被解释变量进行回归。从回归（5） - （10）的结果可 以看出，不同方法得到的估计系数有所差异，补对数-对 数、稀有事件偏差修正logit回归的标准误比普通logit回 归有所下降，变量的显著性基本没变，模型均通过了 1% 水平上的显著性检验，因此能够得到稳健的结果。有序多 分类logit回归（4）的总体预测准确度相对较低，二分类普 通logit、稀有事件偏差修正logit、补对数-对数模型回归的总体预测准确度较高且相差不大。同时，考虑到结果的 可理解性和可应用性，本文主要按二分类洪涝灾害等级模 型的估计结果进行分析。

不论采取何种等级分类方式，因洪致灾都是导致高等 级洪涝灾害事件发生的最主要原因。在控制其他变量的 情况下，因洪致灾将使高等级洪涝灾害事件发生的风险急 剧上升。具体以普通二分类logit的回归结果看，发生2级 及以上洪涝灾害等级的概率是其之下的30倍（Expo's = 30.4，p<0.01），发生3级及以上洪涝灾害等级的概率是 以下的24倍（Exp3"2 =30.4，p<0.01）。总之，因洪致灾 是雄安新区发生高等级洪涝灾害的决定性因素。

日最大降水量、主汛期降水量对于不同方式划分的高 等级洪涝灾害事件发生的影响有所差异。从有序多分类 logit模型（4）的回归结果看，日最大降水量、主汛期降水量 均对较高等级洪涝灾害的发生有显著性影响。从二分类 模型（5）～（10）的回归结果看，具体到2级及以上、3级及 以上等级洪涝灾害有明显差异。日最大降水量对于2级 及以上洪涝灾害事件的影响显著，但对于3级及以上较大 洪涝灾害事件不显著。主汛期降水量对于2级及以上较 大洪涝灾害事件的影响不显著，但对于3级及以上较大洪 涝灾害事件则显著。也就是说，除因上游洪水致灾外，日 最大降水量不大可能导致3级及以上洪涝灾害的发生;但 如果主汛期降水过多，则会增加3级重大和4级特大洪涝 灾害的发生概率。

水利设施对于控制高等级洪涝灾害的发生具有很大 作用。不管采取何种等级分类方式，水利设施变量均在 1%水平上显著为负，显示随着水利设施建设的不断推进， 较高的水利设施建设水平能有效降低高等级洪灾灾害的 发生概率。模型（5）的估计结果显示：水利设施建设某一 阶段发生2级及以上较大洪涝灾害事件的概率，仅为前一 阶段的 0 . 29 倍（Expf 2335 = 0 . 29，p<0.01）。模型（10）结 果则表明：发生3级及以上较大洪涝灾害事件的概率，则 会进一步降低到前一阶段的0. 15倍（Exp"m=0. 15， p <0.01）。

进一步地，分别估计各解释变量对于2级及以上、3 级及以上洪涝灾害发生的边际影响。通过对模型（5）～ （7）、（8）～（10）回归结果的综合研判，对于2级及以上洪 涝灾害事件，普通logit模型优于另两个模型;对于3级及 以上洪涝灾害事件，补对数-对数模型优于其他模型。尽 管三个模型估计出来的边际效应相差不大，但为稳妥起 见，本文利用普通logit模型（5）、补对数-对数模型（10） 分别估计各解释变量对于2级及以上、3级及以上洪涝灾 害事件发生的平均边际效应（见表7）。表7平均边际效 应的估计结果显示如下。

（1） 对于2级较大及以上洪涝灾害，日最大降水量的 边际影响较大;每增加10 mm，发生2级及以上洪涝灾害 等级的平均概率将增加1.70%。

（2） 对于3级较大及以上洪涝灾害，主汛期降水量的 边际影响较大;每增加10 mm，发生3级及以上洪涝灾害 等级的平均概率将增加0 . 55%。

（3） 因洪致灾是导致影响较高等级洪涝灾害发生的 重要原因，如果因河流上游来水造成洪水泛滥，发生2级 及以上、3级及以上等级洪涝灾害的平均概率将分别增加 17. 87% ，6 . 56%。

（4） 水利设施建设的作用也很明显，水利建设水平每 一阶段的提高，发生2级及以上洪涝灾害的平均概率则降 低6 . 45%，发生3级及以上洪涝灾害的平均概率则降低 4 22%。

（5） 比较有无洪灾发生时的边际影响，在洪水致灾的 情况下，日最大降水量、主汛期降水量、水利设施水平的边

际效应均大幅提高，其中日最大降水量、主汛期降水量的 平均边际效应较无洪灾的情形提高了 3倍多。

最后，估计气候变化情景下雄安新区发生高等级洪涝 灾害的可能性。同样依据国家气候中心课题组和吴婕等 所做的在中等排放情景（RCP4.5）下，到21世纪中期降水 量变化的预测结果。由于在现有水利条件下，较高等级洪 涝灾害发生概率低，而我们所关心的是极端天气气候事 件，表8仅汇报日最大降水量极值增加15%和30%、主汛 期降水量增加10%的情景下，雄安新区发生较高等级洪 涝灾害的预测概率。其中，2级及以上洪涝灾害基于普通 logit模型，3级及以上洪涝灾害基于补对数-对数模型。 计算结果如下所示。

（1） 当日最大降水量达到有记录的历史极值时，即使 发生洪水泛滥致灾的情况，现有水利设施也能有效控制灾 害的范围，雄安新区三县也不大可能发生2级及以上洪涝 灾害。但如果在气候变化的影响下，日极端降水强度增加 15%（300 mm）以上，且同时叠加洪水泛滥成灾，则可能有 县域会发生2级及以上洪涝灾害。

（2） 当主汛期降水量达到355 mm以上时，若叠加上 游洪水导致洪、涝同时发生，就可能有县域会发生3级及 以上洪涝灾害;如果达到历史记录极值，则几乎可以完全 肯定雄安三县至少有一个县会发生3级及以上洪涝灾害。 而只有当主汛期降水极值增加10%，总体平均和无洪灾 情形下才可能发生3级及以上洪涝灾害，但从显著性检验 和置信区间看可信度很差。

4主要结论与讨论

4.1主要结论

极端天气气候事件所引发的洪涝灾害是雄安新区建 设需要重点考虑的气候灾害，特别是在全球变暖的大背景 下，气候变化增量因素对该区域洪涝灾害的影响应当予以 高度重视。本研究从地方史料入手，整理、分析了最近70 a雄安三县洪涝灾害发生及其等级在时间和空间上的特 征;结合1960年以来雄安三县的气象资料，采用logit方法 估计了各种因素对洪涝灾害发生及其影响程度的边际效 应;据此评估了未来气候变化的降水情景下，雄安新区洪 涝灾害事件及高等级洪涝发生的风险。

（1） 从雄安地区总体情况看，最近70 a有39 a至少有 一县发生过洪涝灾害，其中4级特大洪涝灾害（至少一县 受灾面积比例>60%）10次，3级重大洪涝灾害（受灾面积 比例30% -60%）7次，2级较大洪涝灾害（受灾面积比例 15% -30%）11次，1级一般洪涝灾害（受灾面积比例< 15%）11次。从时间变化特征看，20世纪80年代初期以 前，几乎年年有洪涝灾害发生;之后，洪涝灾害的发生频率 和影响等级明显降低。从空间分布特征看，安新洪涝灾害 发生频次高，平均2 a一遇;容城洪涝灾害明显较少，平均 10 a 一遇。从洪涝灾害的类型看，雄安三县71次县域洪 涝灾害中有涝灾42次、洪灾29次，洪灾的灾情普遍较重， 且多发生在1965年以前。

（2） 日最大降水量（或连续最大降水量）、主汛期降水 量是影响洪涝灾害发生的最重要降水指标，日最大降水 量、主汛期降水量每增加10 mm，发生洪涝灾害的平均预 测概率将分别增加1.46、0. 79个百分点。水利设施对控 制洪涝灾害发生的效果明显，地形因素的作用也十分明 显。按时间分组估计的平均边际效应，日最大降水量、主 汛期降水量的变化很小;水利设施的阶段影响边际递增， 1974—2018年比1960—2018年提高了 2倍多。按县域个 体分组的估计结果，日最大降水量、主汛期降水量对安新 县是否发生洪涝灾害的边际效应最大，对容城县的影响最 低;当然水利设施建设的效果也同样如此。

（3） 因洪致灾是导致高等级洪涝灾害事件发生的决 定性因素。日最大降水量、主汛期降水量对高等级洪涝灾 害事件发生的影响有明显差异。日最大降水量对于2级 及以上较大洪涝灾害事件的影响显著，但不大可能导致3 级及以上洪涝灾害的发生;主汛期降水量对于3级及以上 较大洪涝灾害事件影响显著，如果汛期降水过多，会增加 3级重大和4级特大洪涝灾害的发生概率。

（4） 依据已有研究对气候变化降水量的预测结果，估 计了极端情况下洪涝特别是高等级洪涝灾害发生的风险。 在现有水利设施不变的情况下，安新县遭受50 a一遇 （177 mm）、雄县遭受100 a 一遇（208 mm）的日最大降水 时，可能会发生内涝灾害;雄安新区起步区所在的容城县， 即使日降水极值再增加30%（342 mm），也不大可能发生 内涝灾害。高等级洪涝灾害只有在叠加洪水泛滥致灾的 情形下，日降水极值增加15%（300 mm）以上，雄安三县 中可能有县域会发生2级及以上洪涝灾害;主汛期降 水量达到355 mm以上，可能有县域会发生3级及以 上洪涝灾害。

4.2对适应措施的讨论

基于本文的研究，对气候变化下雄安新区的建设适应 措施提出如下建议。

（1） 从流域的层面规划和布局防洪体系建设。依据 本文分析，因洪致灾是雄安新区发生高等级洪涝灾害的决 定性因素。因此确保雄安新区不发生大的洪涝灾害，不能 仅重视加大雄安新区的防洪排涝设施建设，还要考虑白洋 淀上游防洪、拦蓄能力以及下游的排洪、蓄洪能力，加大流 域性防洪设施建设。雄安新区的防洪建设标准应与上下 游相匹配。

（2） 以顺应自然的思维谋划区域洪涝灾害的防治体 系。根据历史统计，雄安地区洪涝发生频次最高、灾情最 重的区域主要还是白洋淀淀区及周边，特别是在安新县 （辖白洋淀85%面积）。应最大限度的减少对白洋淀的开 发利用，加大白洋淀生态空间的治理和保护，恢复和提高 其生态功能，充分发挥其天然的缓洪滞洪能力。同时 在科学研究地理、水文因素的基础上，因地制宜地规 划区域防洪排涝系统，使之能够适应原有的自然排水 和滞蓄环境，则可大大减轻整个雄安地区洪涝灾害发 生的风险。

（3） 按灾害风险等级分区确定内涝防治标准，适度提 高安新等风险等级高区域的内涝防治标准。降水量对雄 安三县是否发生洪涝灾害的边际影响有很大差异，日最大 降水量、主汛期降水量对安新县的边际影响比容城县高3 ～4倍。在气候变化的极端降水情景下，安新县域范围发 生洪涝災害的风险等级远高于雄县和容城。因此，外围组 团及其县域的内涝防治标准应根据洪涝灾害风险的评估 结果确定，不宜采取统一的内涝防治标准。

（4） 以韌性城市建设，应对气候变化增量因素对于城 市内涝的影响。城市内涝是未来雄安新区防治洪涝灾害 的重点。除加强城市排水防涝设施的规划建设外，更应以 低影响开发理念，营造合理的“三生空间”，将雄安新区起 步区及外围组团的建设规划与土地利用规划、城市水系、 园林绿地和道路系统规划相结合，最大限度减少对开发区 域原有水文特征和水循环路径的破坏，增强防控城市内涝 的生态韧性，以较低的成本应对极端天气事件不确定性风 险的冲击。

（编辑：于杰）

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Risk evaluation for flood waterlogging disasters

in the Xiongan New Area under climate change

SHENG Guang-yao1 LIAO Yao-ming1 HU Hai-bo3

（1. Thinktank for Eco-Civilization Studies， Chinese Academy of Social Sciences， Beijing 100732， China;

2. Division of Ecological Clmate Assessment， National Climate Center， Beijing 100081， China;

3. Unban Climate and Ecology Development Research Center， Institute of Urban Meteorology， Beijing 100089， China）

Abstract Flood waterlogging disasters are a major concern in the planning and construction of the Xiongan New Area， which has been attacked by several severe flood and waterlogging disasters in history. Therefore， it is a great issue of concern for the society especially underthecircumstanceofclimatechange.Thisarticlecollectedthelocalhistoricalrecordsforfloodandwaterloggingdisastersandset up a data set of flood waterlogging disasters of the Xiongan New Area from 1949 to 2018. The flood waterlogging disaster events and their consequences along with the features of change in time and space during the past 70 years were further analyzed. Based on the rainfall observation data since 1960 and by means of logit estimation， the article analyzed the marginal effect of various influence factors ontheoccurrenceoffloodwaterloggingdisastersandthedisastergrade.Italsoevaluatedtheriskoffloodwaterloggingdisastersand high-grade disasters in the Xiongan New Area under extreme rainfall conditions in the future. The study found that：①Xiongan New Area experienced flood waterlogging disasters in 39 of the past 70 years. However， from the time change perspective， the frequency and thedisasterleveloffloodwaterloggingdisastersshowedasignificantdropsincethe1980s.From theperspectiveofspacedistribution ， AnxinCountywiththehighestfrequencywasdisaster-strickenonceeverytwoyears ， andRongchengCountywiththelowestfrequency once every ten years. ②The daily maximum rainfall （ or consecutive maximum rainfall） and the rainfall in the main flood period are the most important rainfall indicators afecting the occurrence of flood waterlogging disasters. Water conservancy facilities have significant efectsoncontrollingtheoccurrenceoffloodwaterloggingdisasters ， sodothetopographicalfactors.Andtheflood-causeddisasteristhe decisive factor leading to the occurrence of severe flood waterlogging disasters. ③ By virtue of current water conservancy facilities， Anxin County may face the waterlogging hazard when encountering the daily maximum rainfall of once-in-50-year （ 177mm） and Xiong Countyofonce-in-100-year （208mm ） .RongchengCountyincludingthestart-upareaoftheXionganNew Areawillnotfaceany waterlogging hazard danger even when the extreme value of daily rainfall increases by 30%. ④Extreme local heavy rainfall is not severe enoughtocausehigh-gradefloodwaterloggingdisasters.High-gradedisasterswillonlyhappenwhenfloodandwaterlogginghappen simultaneously. When the daily extreme value of rainfall rises by 15% （300mm） or above， some counties will suffer from a flood waterlogging disaster of grade 2 and above; when the rainfall during the major flood period amounts to 355mm or above， some counties will possibly have a disaster of grade 3 and above. On the basis of such analysis， the article finally discussed relevant adaptation measuresforfloodwaterloggingdisastersintheXionganNewArea.

Key words Xiongan New Area; flood waterlogging disaster; risk evaluation; historical document