基于自然災(zāi)害系統(tǒng)理論的彭州市水稻暴雨洪澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

李主瑞 高夢醒 羅坤

作者簡介：李主瑞（1993-），女，四川彭州市人，本科，實(shí)習(xí)研究員，從事氣象工作。

摘 要： 本文基于自然災(zāi)害系統(tǒng)理論，將彭州市國家氣象監(jiān)測站1959-2013年逐日降水?dāng)?shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料，利用GIS技術(shù)選取致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承受體易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力四個(gè)因子構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型對彭州市水稻種植暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，劃分氣候風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，為當(dāng)?shù)厮撅L(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)提供理論依據(jù)，有助于整體上優(yōu)化水稻生產(chǎn)布局。

關(guān)鍵詞： 水稻;暴雨洪澇;風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

【中圖分類號(hào)】P426.616 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.38.216

引言：農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是評(píng)估農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害事件發(fā)生的可能性及其導(dǎo)致農(nóng)業(yè)產(chǎn)量損失、品質(zhì)降低以及最終經(jīng)濟(jì)損失的可能性大小的過程。水稻原產(chǎn)熱帶，屬喜溫喜濕短日照作物，按照中國水稻種植區(qū)劃劃分，我市處于川陜盆地單季稻兩熟亞區(qū)，水稻種植歷史悠久，目前常年種植37余萬畝，總產(chǎn)22萬噸，約占大春糧食總產(chǎn)80%。暴雨洪澇災(zāi)害是影響我市水稻產(chǎn)量、品質(zhì)的主要災(zāi)害，為科學(xué)規(guī)劃我市水稻生產(chǎn)和布局，推動(dòng)農(nóng)業(yè)、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，經(jīng)過分析研究，完成彭州市水稻種植農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，希望該成果能對彭州農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化布局和發(fā)展起到科學(xué)指導(dǎo)作用。

1 資料與方法

1.1 主要數(shù)據(jù)資料和標(biāo)準(zhǔn)

選取1984-2007年暴雨災(zāi)情普查數(shù)據(jù)（受災(zāi)人口、受災(zāi)面積、直接經(jīng)濟(jì)損失等），彭州市國家氣象監(jiān)測站1959-2013年逐日降水、逐日最高氣溫?cái)?shù)據(jù)，彭州市統(tǒng)計(jì)局2013年出版的統(tǒng)計(jì)年鑒，采用以鎮(zhèn)為單元的行政區(qū)域土地面積、年末總?cè)丝?、耕地面積、國民生產(chǎn)總值（GDP）、排水除澇面積等數(shù)據(jù)。收集高程、水系、植被等1：5萬GIS數(shù)據(jù)，其中暴雨、干旱、連陰雨、高溫等氣象災(zāi)害按照四川省地方標(biāo)準(zhǔn)DB51/T580-2006和DB51/T582-2006。

1.2 氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方法

建立基于GIS的氣象災(zāi)害數(shù)據(jù)庫作為風(fēng)險(xiǎn)分析與識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與區(qū)劃信息平臺(tái)，基于GIS技術(shù)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃技術(shù)路線。

彭州市水稻暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃是在充分考慮孕災(zāi)環(huán)境敏感性、致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力4個(gè)因子定量分析評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，為反映災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布地區(qū)差異性，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)度指數(shù)大小，對風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃分為若干個(gè)等級(jí)?？紤]到各評(píng)價(jià)因子對風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成起作用并不完全相同，在征求水利、國土、農(nóng)業(yè)、氣象、氣候等專家后，將彭州市水稻暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)所涉及因子權(quán)重系數(shù)加以匯總。然后根據(jù)彭州市水稻暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)公式求算暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，計(jì)算公式為：

FDRI=（VEwe）（VHwh）（VSws）（10-VR）wr（1）

式中： FDRI為水稻暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，表示風(fēng)險(xiǎn)程度，其值越大，則災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度越大，VE、VH、VS、VR 值分別表示風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型中孕災(zāi)環(huán)境敏感性、致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力各評(píng)價(jià)因子指數(shù);we、wh、ws、wr是各評(píng)價(jià)因子權(quán)重。

根據(jù)氣象與氣候?qū)W、農(nóng)業(yè)氣象學(xué)、自然地理學(xué)、災(zāi)害學(xué)、自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理等基本理論，采用風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法、GIS自然斷點(diǎn)法、加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法等數(shù)量化方法，在GIS技術(shù)支持下對彭州市區(qū)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)價(jià)，編制氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖。

2 彭州市水稻暴雨風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

2.1 彭州市暴雨特點(diǎn)

彭州市年均降雨從東南往西北方向逐步增加，年平均降雨量867mm，由于河流分布和地形、地勢原因，暴雨災(zāi)害主要發(fā)生在市境小石河、馬牧河、鴨子河、土溪河、清白江沿岸一帶，以及濛陽、麗春、致和等低洼地區(qū)。暴雨災(zāi)害最早6月，最遲在9月底，以盛夏7-8月最多，約占65%，其余大多在9月，只有少數(shù)年份在6月。

2.2 彭州市水稻暴雨風(fēng)險(xiǎn)分析及區(qū)劃

2.2.1 致災(zāi)因子危險(xiǎn)性分析

根據(jù)暴雨強(qiáng)度等級(jí)越高，對洪澇形成所起作用越大原則，確定降水致災(zāi)因子權(quán)重，將暴雨強(qiáng)度5、4、3、2、1級(jí)權(quán)重分別取作5/15、4/15、3/15、2/15、1/15，計(jì)算6月、7月-8月上旬和8月中旬-9月上旬暴雨災(zāi)害頻次。

按照不同時(shí)段暴雨災(zāi)害致災(zāi)程度不同原則，對6月、7月-8月上旬和8月中旬-9月上旬暴雨強(qiáng)度頻次分布賦予0.2、0.5和0.3的權(quán)重系數(shù)。利用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法，將不同時(shí)段降水強(qiáng)度頻次歸一化后，計(jì)算其與權(quán)重系數(shù)的乘積之和。再利用GIS中自然斷點(diǎn)分級(jí)法將致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)按5個(gè)等級(jí)分區(qū)劃分（高危險(xiǎn)區(qū)、次高危險(xiǎn)區(qū)、中等危險(xiǎn)區(qū)、次低危險(xiǎn)區(qū)、低危險(xiǎn)區(qū)）。彭州市中南部位于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，其余各地由東南部次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)向西北部逐漸為中等危險(xiǎn)區(qū)、次低危險(xiǎn)區(qū)、低危險(xiǎn)區(qū)。

2.2.2 孕災(zāi)環(huán)境敏感性

從洪澇形成背景與機(jī)理分析，彭州市水稻暴雨災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境主要考慮地形和水系兩個(gè)因子綜合影響。從彭州市1：5萬GIS數(shù)據(jù)中提取出高程數(shù)據(jù)，地形起伏變化則采用高程標(biāo)準(zhǔn)差表示，對GIS中某一格點(diǎn)，計(jì)算其與周圍8個(gè)格點(diǎn)高程標(biāo)準(zhǔn)差獲得，在1：5萬GIS中采用25米×25米的網(wǎng)格計(jì)算地形高程標(biāo)準(zhǔn)差。根據(jù)彭州市地形地貌特點(diǎn)，水系因子主要考慮彭州市河網(wǎng)密度，河網(wǎng)越密集的地方，遭受洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)越大。綜合地形影響指數(shù)主要在彭州市壩區(qū)和沿河流域較大，影響度值在0.75以上，這些地區(qū)洪水危險(xiǎn)程度較高。沿龍門山脈綜合地形影響度值在0.45以下，洪水發(fā)生時(shí)其危險(xiǎn)程度也相對較低。河網(wǎng)密度主要集中在蓮花洞水庫和鳳鳴湖，沿河流域在0.7～0.8，其余壩區(qū)大部地方影響指數(shù)在0.5～0.7，遭遇到洪水的可能性相對也較小。

充分考慮到孕災(zāi)環(huán)境中地形和水系對暴雨洪澇災(zāi)害的影響程度，綜合多方專家意見，將這兩個(gè)因子分別賦權(quán)重值為0.6和0.4。利用GIS中自然斷點(diǎn)分級(jí)法，將孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)按5個(gè)等級(jí)分區(qū)劃分（高敏感區(qū)、次高敏感區(qū)、中敏感區(qū)、次低敏感區(qū)和低敏感區(qū)）。

2.2.3 承災(zāi)體易損性分析

暴雨洪澇災(zāi)害對農(nóng)業(yè)危害程度與承受暴雨洪澇災(zāi)害的載體直接相關(guān)，其損失大小一般取決于發(fā)生地的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)人口密集程度和耕種方式等因素。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)越是發(fā)達(dá)，承災(zāi)體所遭受潛在災(zāi)害損失就越大;農(nóng)業(yè)人口越密集，環(huán)境遭受破壞、生態(tài)惡化可能性也就越大。根據(jù)彭州市農(nóng)村經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得到水稻播種面積比重、水田面積比重、耕地面積比重三個(gè)易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

每個(gè)承災(zāi)體在不同地區(qū)對暴雨災(zāi)害相對重要程度不同，在計(jì)算綜合承災(zāi)體易損性時(shí)，需要充分考慮它們權(quán)重。先將水稻播種面積、水田面積、耕地面積比重三個(gè)易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)規(guī)范化處理;再根據(jù)專家打分法，給以上三個(gè)指標(biāo)分別賦予權(quán)重0.5、0.3、0.2，利用加權(quán)綜合法計(jì)算綜合承災(zāi)體易損性指數(shù);最后使用GIS中自然斷點(diǎn)分級(jí)法將綜合承災(zāi)體易損性指數(shù)按5個(gè)等級(jí)分區(qū)劃分（高易損性區(qū)、次高易損性區(qū)、中等易損性區(qū)、次低易損性區(qū)、低易損性區(qū)）。

彭州市東南部耕地面積大，水稻播種面積比重大，水田面積比重也大，該地區(qū)三項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)均在全市前位，因此致和鎮(zhèn)、濛陽鎮(zhèn)，三界鎮(zhèn)、敖平鎮(zhèn)承載體易損性最高，是彭州市暴雨洪澇災(zāi)害承災(zāi)體高易損區(qū);丹景山鎮(zhèn)、葛仙山鎮(zhèn)、紅巖鎮(zhèn)、隆豐鎮(zhèn)、軍樂鎮(zhèn)、升平鎮(zhèn)、天彭鎮(zhèn)三項(xiàng)指標(biāo)次之，為次高易損區(qū);桂花鎮(zhèn)、麗春鎮(zhèn)、九尺鎮(zhèn)為中等易損區(qū);小魚洞鎮(zhèn)、通濟(jì)鎮(zhèn)、磁峰鎮(zhèn)、麗春為次低易損區(qū);龍門山鎮(zhèn)、白鹿為低易損區(qū)。

2.2.4 防災(zāi)抗災(zāi)能力

防災(zāi)減災(zāi)能力主要考慮彭州市地均農(nóng)業(yè)人口、地均化肥使用量、地均農(nóng)藥使用量三個(gè)抗災(zāi)因素。將地均農(nóng)業(yè)人口、地均化肥使用量、地均農(nóng)藥使用量三個(gè)防災(zāi)減災(zāi)因子規(guī)范化后，給以上三個(gè)指標(biāo)分別賦予權(quán)重0.4、0.3、0.3，利用加權(quán)綜合法計(jì)算綜合防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)。利用GIS中自然斷點(diǎn)分級(jí)法，）根據(jù)防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)按五個(gè)等級(jí)分區(qū)劃分（高抗災(zāi)能力區(qū)、次高抗災(zāi)能力區(qū)、中等抗災(zāi)能力區(qū)、次低抗災(zāi)能力區(qū)、低抗災(zāi)能力區(qū)）。

彭州市水稻暴雨災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)劃圖（圖1）看，我市隆豐鎮(zhèn)、新興鎮(zhèn)、小魚洞鎮(zhèn)暴雨災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力最強(qiáng)，為高防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū);白鹿鎮(zhèn)、通濟(jì)鎮(zhèn)、紅巖鎮(zhèn)、葛仙山鎮(zhèn)、軍樂鎮(zhèn)、九尺鎮(zhèn)、濛陽鎮(zhèn)為次高防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū);敖平鎮(zhèn)、升平鎮(zhèn)、三界鎮(zhèn)、致和鎮(zhèn)為中等防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū);天彭鎮(zhèn)、桂花鎮(zhèn)、龍門山鎮(zhèn)為次防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū);麗春鎮(zhèn)、丹景山鎮(zhèn)為低防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)。

3 結(jié)論

將致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性及防災(zāi)減災(zāi)能力四個(gè)因子規(guī)范化后，給以上四個(gè)指標(biāo)分別賦予權(quán)重0.4、0.4、0.1、0.1，利用加權(quán)綜合法，采用水稻暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，計(jì)算出各地水稻暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，利用GIS中自然斷點(diǎn)分級(jí)法將農(nóng)業(yè)暴雨洪澇風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)按5個(gè)等級(jí)分區(qū)劃分（高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)），并基于GIS繪制水稻暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖（圖2），并得出彭州市各鎮(zhèn)暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)表。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊建瑩，霍治國，吳立，等.西南地區(qū)水稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2016（5）.