基于GIS的黃山景區(qū)山洪災害風險區(qū)劃

甘卓亭 白子怡 許璟

摘要 以黃山景區(qū)的地形、植被、坡度和降水等資料為基礎數(shù)據(jù)，利用GIS技術，采用熵權法確定權重，再通過綜合加權求和法對黃山景區(qū)的山洪災害進行風險區(qū)劃。結(jié)果表明，黃山景區(qū)的山洪災害以中危區(qū)為主，約占景區(qū)面積的72%，山洪災害高危區(qū)和低危區(qū)分別占景區(qū)的21%和7%;高危區(qū)分布于景區(qū)的中西部，由中部高危區(qū)和西南部高危區(qū)組成;中部高危區(qū)有北海景區(qū)和玉屏景區(qū)兩大熱點景區(qū)，存在較大的旅游安全隱患。應做好災前、災中、災后的預防、搶救重建方面的災害風險應急管理工作。

關鍵詞 區(qū)劃;山洪災害;風險評估;黃山景區(qū)

Abstract Based on the data of topography， vegetation， slope and precipitation， the regional risk zonation of torrent disasters in Huangshan Scenic Area were determined by the comprehensive weighted summation method， entropy weight method and GIS. The results show that the torrent disasters in Huangshan Scenic Area are mainly in medium risk areas， accounting for 72% of the scenic area， and the high risk areas and low risk areas account for 21% and 7% of the total scenic area， respectively. The high risk areas of torrent disasters are located in the central and western part of the scenic area， which can be divided into high risk areas in the central part and high risk areas in the southwest part. In the central high risk areas， there are Beihai Scenic Area and Yuping Scenic Area， which have great potential tourism safety hazards. The emergency management of disaster risk should be done in prevention， rescue and reconstruction work before， during and after disaster.

Key words Zonation;Torrent disaster;Risk assessment;Huangshan Scenic Area

各類自然災害事件每年給旅游景區(qū)造成大量經(jīng)濟損失甚至人員傷亡[1-2]，這些不安全事件對旅游業(yè)的健康發(fā)展負面影響極大。山地景觀是一類重要的觀光旅游資源，承載了大量的游客，然而復雜的山地環(huán)境也使其成為旅游安全風險高發(fā)的旅游目的地[3]，研究表明山岳型景區(qū)的旅游安全風險是非山岳景區(qū)的5倍以上[4]。大量分布于我國南方的山岳型景區(qū)，更是在季風環(huán)流的影響下呈現(xiàn)雨季長、降雨量大的特點，且與旅游旺季重疊，降水山洪致災的風險極高[5-8]。因此，開展以降水山洪災害為重點的災害風險分析，對我國南方山岳型景區(qū)的旅游安全風險管理非常必要。

黃山景區(qū)是位于我國南方著名的山岳型景區(qū)之一，奇特的山地景觀對游客具有很強的吸引力，近年來客流量高居不下，已接近景區(qū)的旅游極限容量，給景區(qū)的旅游安全管理帶來了極大的壓力[9]。研究表明，黃山景區(qū)在特殊的氣候、地理條件影響下，各種氣象、地質(zhì)災害時有發(fā)生[10]。據(jù)黃山景區(qū)災害歷史資料記載，自公元650年開始有水災記錄至2000年，在1 350多年間共發(fā)生較大洪水450多次，特大洪災23次。山洪災害是黃山景區(qū)重要的致災因子，也成為景區(qū)旅游活動的最大安全隱患。為此，該研究利用氣象、植被、地形等地理基礎數(shù)據(jù)，運用GIS技術進行空間分析，從致災因子和孕災環(huán)境2個方面綜合評估黃山景區(qū)山洪災害的風險等級和空間分布格局，并對黃山景區(qū)山洪災害的風險區(qū)劃進行初步研究，以期為景區(qū)的旅游安全管理提供決策依據(jù)，也為其他山岳型景區(qū)的旅游安全研究和管理提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

黃山景區(qū)（118°04′03″—118°15′00″E、30°12′32″—30°02′47″N）位于安徽省南部，地跨黃山市境內(nèi)的黃山區(qū)、歙縣、休寧縣和黟縣，景區(qū)域面約160.6 km2（圖1）。黃山景區(qū)被列入世界自然、文化遺產(chǎn)和世界地質(zhì)公園目錄，也是我國重點風景名勝區(qū)。景區(qū)的地帶性氣候類型為亞熱帶季風氣候，年均溫7.8 ℃，夏季年均最高氣溫27 ℃、均溫25 ℃，冬季年均最低氣溫-22 ℃、均溫0 ℃以上。年降水量2 394.5 mm，降水日多達180 d，汛期一般在4—8月，主汛期5—7月[11]。

黃山景區(qū)下設溫泉、云谷、玉屏、北海、松谷、釣橋、浮溪、洋湖和福固等9個管理區(qū)，并依據(jù)景點的聚集形成了諸如溫泉、北海、玉屏、釣橋、云谷和松谷等二級景區(qū)。黃山景區(qū)的花崗巖地貌景觀發(fā)育完整，幾乎涵蓋了所有的花崗巖地貌類型，其中錐狀峰更為黃山所特有。黃山山脈系長江流域和錢塘江流域在安徽境內(nèi)的分水嶺，北坡匯入長江支流——青弋江，南坡匯入錢塘江流域上游支流——新安江。山體水系由主峰向周圍呈輻射狀分布。

1.2 數(shù)據(jù)來源

降水數(shù)據(jù)來自中國氣象數(shù)據(jù)中心，選取黃山景區(qū)及其周邊 6個國家氣象觀測站中國地面累年值數(shù)據(jù)集（https：//data.cma.cn/），將各氣象站點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為矢量點，添加投影信息后通過GIS中的克里格插值成柵格數(shù)據(jù);地理矢量數(shù)據(jù)、地形高程（DEM）數(shù)據(jù)和植被覆蓋數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn/）;河流水系來自1：250 000地形圖。山洪災情資料參考安徽省氣象災情普查數(shù)據(jù)和黃山市統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

2 主要研究方法

2.1 研究方法

2.1.1 熵權法。由各指標的變異程度來確定權重，即利用信息熵計算出熵權，再以熵權修正指標權重。具體計算步驟如下[12-13]：? ? ? ? ? 2.1.2 加權綜合評價法。加權綜合評價法是以評價指標為基礎提出的風險表達[14]，建立山洪災害風險指數(shù)模型Hi，其計算公式為：

2.2 技術路線

鑒于景區(qū)以旅游活動為主，游客安全是景區(qū)災害風險管理的主體。在忽略其他旅游服務設施的前提下，僅以旅游者為承災體，則可認為旅游活動在景區(qū)范圍內(nèi)具有一定的隨機性和易變性，從而近似認為景區(qū)內(nèi)承災體的脆弱性基本一致[15-16]。因此，從旅游安全角度來看，致災因子和孕災環(huán)境是決定景區(qū)旅游安全風險最主要因素?；诖?，該研究中洪災風險評估模型僅考慮致災因子危險性和孕災環(huán)境敏感性2個方面，利用植被、高程、坡度和降水量等數(shù)據(jù)，采用GIS空間分析方法，通過熵權法確定權重，建立山洪災害風險評價模型，利用加權求和綜合評價法確定山洪災害風險指數(shù)，并將洪災風險分為高、中高、中、中低、低危5個等級，確定景區(qū)山洪災害風險區(qū)劃。技術路線如下：

3 結(jié)果與分析

山洪災害風險一方面取決于致災因子即降雨的危險性，同時還受到地形條件、植被覆蓋等孕災環(huán)境敏感性的影響[17-20]。

3.1 致災因子分析

研究表明，山洪災害的數(shù)量和降雨關系密切[21]。降雨是山洪災害發(fā)生的基本條件，其包括降水量和降水強度2個主要參數(shù)。降水強度是降水期間的平均降水量，從平均角度來看，降雨量可在一定程度反映降雨強度，因此，在長時間序列的降水強度數(shù)據(jù)難以獲取的情況下，通常僅考慮降雨量因子。該研究中分析降水因子的危險性，并以多年平均降雨量的空間分布作為因子評價降雨空間分布對山洪災害危險程度的影響。

3.2 孕災環(huán)境分析

山地特殊的地形地貌、植被土壤、地質(zhì)構造等自然環(huán)境要素在為山岳型景區(qū)旅游產(chǎn)品開發(fā)提供獨特資源的同時，各種旅游線路和旅游設施也依附于此，觀光游客勢必暴露于這種環(huán)境之中，從而構成了山地景區(qū)的不安全因素。從災害風險角度來看，山地環(huán)境因素影響山洪災害的發(fā)生和發(fā)展，并與次生災害的發(fā)生密切相關，組成了山洪災害的孕災環(huán)境。盡管山洪災害的孕災環(huán)境包括多種因素，但受數(shù)據(jù)的可獲得性和黃山景區(qū)自身特點，該研究主要從地形和植被2個方面分析孕災環(huán)境。

地形是山洪災害的重要影響因子。山洪災害屬于重力影響的災害類型，一方面，由于高程、坡度、地形起伏度直接影響山洪災害松散堆積物的分布和降水的匯集;同時，地勢低洼處易受山洪的侵襲[21]。利用數(shù)字高程模型（digital elevation model，DEM）及其提取的坡度可進一步分析河川徑流的基本特征，獲取洼地、溝谷等河道空間分布信息，以及徑流流向、集水區(qū)面積、比降等河川徑流特征[22]。

由圖4和圖5可知，黃山景區(qū)高程在280～1 815 m之間，坡度范圍0.39°～54.22°之間。高程較高的北海和玉屏以緩坡為主，相對平坦，而其周邊坡度較大，釣橋、玉屏和溫泉區(qū)陡坡分布相對密集。北海分布有大量的景點，客流量較大，而由西、南方向達北海景區(qū)需要跨越陡坡區(qū)。從高程和坡度總體分布特征來看，景區(qū)形成了以北海為中心的放射狀河網(wǎng)分布形狀，景區(qū)到達北海旅游線路需要穿越陡坡區(qū)。

植被冠層可截留降雨，減緩降雨對地面的直接沖刷，同時植被根系對保護坡地土壤侵蝕，增加土壤的入滲率和蓄水量，延緩坡面徑流的產(chǎn)生過程，避免河川徑流水位快速上漲形成洪災。植被覆蓋率大的區(qū)域山洪災害發(fā)生的概率有一定程度的降低[23]。利用遙感數(shù)據(jù)獲取的標準化或歸一化植被指數(shù)（normalized difference vegetation index，NDVI）與植被分布密度呈線性相關，可以反映地表植被覆蓋狀況。

由圖6可知，黃山景區(qū)NDVI值在0.463 9～0.629 2之間，表明景區(qū)的森林植被總體上具有較高的蓋度。相對而言，在景區(qū)中部植被蓋度較低，其中北海和玉屏全區(qū)以及釣橋、浮溪和溫泉部分地區(qū)的NDVI值均較低，云谷、福固、松谷和洋湖的小部分NDVI值也偏低，而高NDVI區(qū)主要分布于景區(qū)的外圍，呈現(xiàn)出由北海和玉屏為中心向周邊增加的分布格局。

3.3 山洪災害風險區(qū)劃

利用GIS中自然斷點分級法將景區(qū)山洪災害風險指數(shù)Hi劃分為山洪災害高危險區(qū)V、中高危險區(qū)IV、中危險區(qū)III、中低危險區(qū)II和低危險區(qū)I，各風險等級的風險指數(shù)范圍、面積和占比見表1。

由圖7可知，黃山景區(qū)山洪災害的高危險區(qū)V主要集中分布于景區(qū)的中部和西南部，面積約為33.61 km2，約占景區(qū)面積的21%。以北海和玉屏為中心，轄云谷、釣橋、洋湖、松谷部分，西南部高危險區(qū)以浮溪為中心，轄云谷和釣橋部分。在中部高危區(qū)，分布有光明頂、飛來石、夫子峰、慈光閣、溫泉、排云樓、北海北部、天海、玉屏樓、鰲魚峰、蓮花峰、天都峰等多個景點，為黃山精華景區(qū)，各種旅游服務設施密集，客流量較大，山洪災害產(chǎn)生的破壞性大，需要重點防范。盡管西南部高危區(qū)的面積較大，但相對中部高危區(qū)而言，因旅游景點較少，客流量減小，山洪災害對旅游安全的威脅性降低。景區(qū)的山洪災害中等危險區(qū)（包括中高危險區(qū)IV、中危險區(qū)III和中低危險區(qū)II）分布較廣，9個次級管理區(qū)均有分布，一般位于高危險區(qū)的外圍，面積為115.59 km2，占景區(qū)總面積的72%，是景區(qū)洪災風險的主體部分。低危險區(qū)主要位于景區(qū)的東部、東北部和北部的邊界附近，分布相對零散，面積約為11.39 km2，占景區(qū)的7%。

4 結(jié)論

黃山景區(qū)的山洪災害以中等危險區(qū)為主，占景區(qū)面積的72%，高危險區(qū)和低危險區(qū)相對較少，分別占景區(qū)總面積的21%和7%。山洪高危險區(qū)集中于景區(qū)的中、西部，從空間分布上可劃分為中部高危險區(qū)和西南部高危險區(qū)。在中部高危險區(qū)分布有北海景區(qū)和玉屏景區(qū)，有較多的著名景點，形成了中部高危險區(qū)與旅游活動密集區(qū)重疊的空間分布特征，存在較大的旅游安全風險，在做好景區(qū)山洪災害風險管理的同時，應特別重視中部洪災高危區(qū)的旅游安全應急管理，做好災前、災中和災后的預防、搶救和重建方面的災害風險應急管理工作。

參考文獻

[1] 孫瀅悅，楊青山，陳鵬.長白山景區(qū)旅游安全風險動態(tài)評價研究[J].地理科學，2019，39（5）：770-778.

[2] 中國旅游研究院.中國旅游經(jīng)濟藍皮書（No.11）[M].北京：中國旅游出版社，2019.

[3] 陳金華.中國山岳型景區(qū)安全管理實證研究[J].華僑大學學報（哲學社會科學版），2015（1）：72-82.

[4] 李新娟.山地景區(qū)旅游安全風險評價與控制[J].河南理工大學學報（社會科學版），2010，11（2）：158-162.

[5] MARTY C，KORUP O，PHILLIPS M，et al.Mountain hazards[M]//KOHLE T，MASELLI D.Mountains and climate changefrom understanding to action.Bern：Geographica Bernensia，Centre for Development and Environment（CDE），2009.

[6] 李芳，張愛國.山岳型旅游災害研究：以泰山為例[J].山西師范大學學報（自然科學版），2008，22（3）：109-112.

[7] 趙敬民，彭淑貞，喬曉紅.泰山風景區(qū)自然災害與旅游業(yè)可持續(xù)發(fā)展的初步研究[J].國土與自然資源研究，2003（2）：68-69.

[8] 岑喬，魏蘭.山地旅游安全預警與應急救援體系的構建：以四川省山地旅游為例[J].云南地理環(huán)境研究，2010，22（6）：80-84.

[9] 高展，許劍勇，王勝，等.黃山風景區(qū)暴雨山洪災害風險區(qū)劃研究[J].暴雨災害，2015，34（3）：281-285.

[10] 張俊香，胡善風，朱國興.提升黃山風景區(qū)自然災害風險防范功能的對策研究[J].黃山學院學報，2013，15（6）：25-29.

[11] 胡善風，王金蓮，周晨峰，等.黃山風景區(qū)崩塌災害危險性評估及防治對策[J].地理研究，2013，32（10）：1814-1823.

[12] 王英.基于GIS及綜合權重法的甘肅黃土高原區(qū)山洪災害風險區(qū)劃研究[J].中國農(nóng)村水利水電，2018（8）：118-122.

[13] 白子怡，薛亮.基于GIS 的寶雞市洪澇災害風險加權綜合評價[J].河南科學，2019，37（4）：642-647.

[14] 李平蘭，楊雯，蔡自勇.基于GIS技術的會東縣暴雨洪澇災害風險區(qū)劃[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2018（2）：231-233，236.

[15] 章國材.氣象災害風險評估與區(qū)劃方法[M].北京：氣象出版社，2013：29-132.

[16] 張菡，郭翔，王銳婷，等.四川省暴雨洪澇災害風險區(qū)劃研究[J].中國農(nóng)學通報，2013，29（26）：165-171.

[17] 孫欣，林孝松，何錦峰，等.基于GIS的山區(qū)鎮(zhèn)域山洪災害危險性分區(qū)及評價[J].重慶工商大學學報（自然科學版），2014，31（9）：82-88.

[18] 張澤峰.淺議山洪災害的成因與防治[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（5）：155.

[19] 殷潔，裴志遠，陳曦煒，等.基于GIS的武陵山區(qū)洪水災害風險評估[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2013，29（24）：110-117.

[20] 趙燕，李溢龍，田佳，等.基于GIS技術的山區(qū)洪災孕災環(huán)境綜合評價與分區(qū)研究[J].綠色科技，2015（8）：208-212.

[21] 葉超凡，張一馳，熊俊楠，等.湖南省山丘區(qū)小流域山洪災害危險性評價[J].地球信息科學學報，2017，19（12）：1593-1603.

[22] 李世有.基于多源DEM的數(shù)字流域特征提取對比分析[J].水資源開發(fā)與管理，2019，16（7）：17-23.

[23] 林孝松，林慶，王梅力，等.山區(qū)鎮(zhèn)域山洪災害危險性分區(qū)研究：以跳石鎮(zhèn)為例[J].自然災害學報，2015，24（3）：90-96.