基于GIS的卓資縣暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃

常永旺 鄭麗娟

1引言

暴雨洪澇災(zāi)害位居卓資縣自然災(zāi)害之首，其特點是范圍小，預(yù)兆少，來勢急，歷時短，難以防范。每逢7、8、9月多雨季節(jié)，在暴雨和高強(qiáng)度降雨的沖刷下，常形成泥石流和山洪災(zāi)害，洪水挾帶大量泥沙泄入下游河道，成下游沿河農(nóng)田沖毀，水利設(shè)施毀壞，房屋倒塌，人畜傷亡，交通阻塞，不僅對基礎(chǔ)設(shè)施造成嚴(yán)重的破壞，而且對人民群眾的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成極大損害和威脅，已經(jīng)成為防災(zāi)減災(zāi)的突出問題，是當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素之一。

2 資料及分析方法

2.1 數(shù)據(jù)資料

選取卓資縣本站及周邊6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（由相鄰旗縣數(shù)據(jù)代替）的1994～2013年逐日降水?dāng)?shù)據(jù)； 2013年《烏蘭察布市統(tǒng)計年鑒》等數(shù)據(jù)； 卓資縣1：5萬基礎(chǔ)地理信息和第二次全國土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)等資料。

2.2 分析方法

2.2.1 致災(zāi)因子分析計算

首先統(tǒng)計卓資縣1994 ～2013年7個氣象站暴雨過程降水量。針對卓資地區(qū)總降水量少，且地域分布不均的特點，經(jīng)過統(tǒng)計，并與實況資料的對比分析，最終確定要求至少一天的降水量達(dá)到或超過 30mm進(jìn)行統(tǒng)計，最后將整個過程降水量進(jìn)行累加作為一個序列，建立不同時間長度的降水過程序列； 再分別計算不同序列的第 98、95、90、80、60 百分位數(shù)的降水量值，可以利用不同百分位數(shù)將暴雨強(qiáng)度分為5個等級，然后計算各鄉(xiāng)鎮(zhèn)在不同暴雨等級中的暴雨過程頻次，得到卓資縣各級暴雨強(qiáng)度頻次分布。

2.2.2 孕災(zāi)環(huán)境

孕災(zāi)環(huán)境指孕育暴雨災(zāi)害的自然環(huán)境，針對卓資縣地理特征，文中主要考慮地形起伏變化和河流密度因子。

2.2.3 承災(zāi)體

根據(jù)卓資縣社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，主要把以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元的地均GDP、地均人口（ 人口密度） 、耕地面積比重三個因子作為承災(zāi)體易損性評價指標(biāo)，并進(jìn)行規(guī)范化處理。

2.2.4 綜合評估及區(qū)劃

暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃是指在孕災(zāi)環(huán)境敏感性、致災(zāi)因子危險性、承災(zāi)體易損性、防災(zāi)減災(zāi)能力等因子進(jìn)行定量分析評價的基礎(chǔ)上，根據(jù)風(fēng)險度指數(shù)的大小，對風(fēng)險區(qū)劃分為若干個等級。其計算公式為FDRI= （VEwe）（VHwh）（VSws）（1-VRwr），式中： FDRI 為暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險指數(shù)，用于表示風(fēng)險程度，其值越大，則災(zāi)害風(fēng)險程度越大，VE、VH、VS、VR 的值分別表示風(fēng)險評價模型中的孕災(zāi)環(huán)境的敏感性、致災(zāi)因子的危險性、承災(zāi)體的易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力各評價因子指數(shù)； we、wh、ws、wr 是各評價因子的權(quán)重系數(shù)?？紤]到各評價因子對風(fēng)險的構(gòu)成所起作用相同，在征求各領(lǐng)域多方專家后，并經(jīng)過與實際受災(zāi)資料的對比分析，最終確定出卓資縣暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險評價指標(biāo)體系及權(quán)重系數(shù)（ 圖 1） 。

圖1卓資縣暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險評價指標(biāo)體系及權(quán)重系數(shù)

暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險危險性（0.5）敏感性（0.2）易損性（0.2）防災(zāi)減災(zāi)能力（0.1）1級頻次（1/15）2級頻次（2/15）3級頻次（3/15）4級頻次（4/15）5級頻次（5/15）地形（0.6）水系（0.4）地均人口（0.3）地均GDP（0.4）耕地比重（0.3）人均GDP（1.0）

3 卓資縣暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險分析評估

3.1 致災(zāi)因子危險性評估

致災(zāi)因子主要為暴雨，暴雨洪澇災(zāi)害主要是由于降水異常偏多、強(qiáng)度過大而引起的，因此用不同等級（強(qiáng)度）的降水量和頻率來反映暴雨災(zāi)害的主要致災(zāi)因子。根據(jù)上述計算方法，計算出卓資縣不同等級暴雨強(qiáng)度雨量閾值范圍（表1） 。經(jīng)過與多年降水量資料的對比分析，得出在卓資地區(qū)暴雨過程主要以持續(xù) 1 天為主，連續(xù) 3 天以上過程極少出現(xiàn)。這與該地降水少、持續(xù)時間短等特點有關(guān)。

表1 卓資縣各等級暴雨強(qiáng)度對應(yīng)的臨界雨量

天數(shù) 1級 2級 3級 4級 5級

1天 35.7-39.4 39.4-42.1 42.1-43.7 43.7-44.6 ≥44.6

2天 55.7-72.1 72.1-80.3 80.3-89.1 89.1-94.5 ≥94.5

3天 51.7-62.6 62.6-75.2 75.2-90.2 90.2-101.3 ≥101.3

4天 68.5-77.7 77.7-77.8 77.8-80.0 80.0-86.6 ≥86.6

5天 73.2-124.1 124.1-149.3 149.3-151.7 151.7-161.1 ≥161.1

表1 卓資縣各等級暴雨強(qiáng)度對應(yīng)的臨界雨量

對7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)求出各強(qiáng)度降水的總次數(shù)，除以該站的觀測年數(shù)得到暴雨頻次。將各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的不同等級降水頻次歸一化后，從5-1級依次取權(quán)重系數(shù)為5/15、4/15、3/15、2/15、1/15，采用加權(quán)綜合評價法計算站點的致災(zāi)因子危險性指數(shù)。

致災(zāi)因子危險性高風(fēng)險地區(qū)主要分布在紅召鄉(xiāng)部分地區(qū)、巴音錫勒鎮(zhèn)北部、大榆樹鄉(xiāng)南部、旗下營西北部和卓資縣的中西部部分地區(qū)。旗下營大部分地區(qū)、梨花鎮(zhèn)北部、卓資山鎮(zhèn)中部、及卓資縣的東北角暴雨洪澇危險性次之，其它地區(qū)最弱（圖2）。

圖2 卓資縣暴雨洪澇災(zāi)害致災(zāi)因子危險性區(qū)劃

3.2 孕災(zāi)環(huán)境敏感性評估和區(qū)劃

考慮到孕災(zāi)環(huán)境中地形與河網(wǎng)密度對暴雨洪澇的影響程度略有不同，綜合多方專家的意見，得到卓資縣暴雨洪澇災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境敏感性區(qū)劃（ 圖3） 。

暴雨洪澇災(zāi)害最敏感的地區(qū)分布在卓資縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的小部分地區(qū)，而卓資縣中部和東部大部分地區(qū)敏感性普遍較低。究其原因，高風(fēng)險區(qū)大多地勢較低，且有山洪溝，同時該地區(qū)也是全縣河流水系密集區(qū)域，因此，是孕育暴雨洪澇災(zāi)害最為敏感地區(qū)。

圖3 卓資縣暴雨洪澇災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境敏感性區(qū)劃

3.3 承災(zāi)體易損性評估和區(qū)劃

致災(zāi)因子的危險性僅反映了暴雨可能產(chǎn)生的危害大小，而實際造成危害的程度還與承災(zāi)體的情況有關(guān)。本文重點考慮社會（人口）、經(jīng)濟(jì)（GDP）和農(nóng)業(yè)（耕地）等三個方面，選用地均人口、耕地和GDP來作為暴雨洪澇災(zāi)害的社會經(jīng)濟(jì)易損性指標(biāo)。將上述數(shù)據(jù)歸一化后，得到卓資縣的承災(zāi)體易損性指數(shù)。（圖4）

圖4 卓資縣暴雨洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性區(qū)劃

3.4 抗災(zāi)能力評估和區(qū)劃

抗災(zāi)能力的強(qiáng)弱也是風(fēng)險評估不可或缺的。在抗災(zāi)能力分析中考慮了人均GDP。人均GDP表示一個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，其值越大，表明該地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高，抗災(zāi)能力越強(qiáng)；反之亦然。人均GDP的歸一化值，即為全縣抗災(zāi)能力指數(shù)。（圖5）

圖5 卓資縣暴雨洪澇災(zāi)害防災(zāi)抗災(zāi)能力區(qū)劃

高風(fēng)險區(qū)：主要位于卓資縣旗下營、紅召鄉(xiāng)的大部分地區(qū)，梨花鎮(zhèn)、卓資山鎮(zhèn)的南部，及十八臺的小部分地區(qū)。這些區(qū)域暴雨危險性較高，河網(wǎng)密布，孕災(zāi)環(huán)境敏感，人口密度較大，易損性最高。綜合來看，洪澇災(zāi)害風(fēng)險最高。

中風(fēng)險區(qū)：主要位于卓資縣旗下營南部、紅召鄉(xiāng)北部，梨花鎮(zhèn)、卓資山鎮(zhèn)的大部分地區(qū)，大榆樹鄉(xiāng)的南部和十八臺鎮(zhèn)。這些區(qū)域暴雨雖孕災(zāi)環(huán)境敏感性較低，但承災(zāi)體易損性較高且抗災(zāi)能力也較弱，根據(jù)權(quán)重打分，洪澇災(zāi)害風(fēng)險中等。

低風(fēng)險區(qū)：主要位于大榆樹鄉(xiāng)的南部以北的大部分地區(qū)、巴音錫勒鎮(zhèn)的大部分地區(qū)以及卓資鎮(zhèn)和梨花鎮(zhèn)的小部分區(qū)域。這些區(qū)域致災(zāi)因子危險性不高，孕災(zāi)環(huán)境不敏感，承災(zāi)體易損性低，因此，雖然抗災(zāi)能力較弱，但綜合考慮，洪澇災(zāi)害風(fēng)險最低。