基于GIS的卓資縣暴雨洪澇災害風險區劃

常永旺 鄭麗娟

1引言

暴雨洪澇災害位居卓資縣自然災害之首，其特點是范圍小，預兆少，來勢急，歷時短，難以防范。每逢7、8、9月多雨季節，在暴雨和高強度降雨的沖刷下，常形成泥石流和山洪災害，洪水挾帶大量泥沙泄入下游河道，成下游沿河農田沖毀，水利設施毀壞，房屋倒塌，人畜傷亡，交通阻塞，不僅對基礎設施造成嚴重的破壞，而且對人民群眾的生命財產安全構成極大損害和威脅，已經成為防災減災的突出問題，是當地經濟社會可持續發展的重要制約因素之一。

2 資料及分析方法

2.1 數據資料

選取卓資縣本站及周邊6個鄉鎮（由相鄰旗縣數據代替）的1994～2013年逐日降水數據； 2013年《烏蘭察布市統計年鑒》等數據； 卓資縣1：5萬基礎地理信息和第二次全國土地利用調查數據等資料。

2.2 分析方法

2.2.1 致災因子分析計算

首先統計卓資縣1994 ～2013年7個氣象站暴雨過程降水量。針對卓資地區總降水量少，且地域分布不均的特點，經過統計，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到或超過 30mm進行統計，最后將整個過程降水量進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 百分位數的降水量值，可以利用不同百分位數將暴雨強度分為5個等級，然后計算各鄉鎮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度頻次分布。

2.2.2 孕災環境

孕災環境指孕育暴雨災害的自然環境，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 承災體

根據卓資縣社會經濟發展狀況，主要把以鄉鎮為單元的地均GDP、地均人口（ 人口密度） 、耕地面積比重三個因子作為承災體易損性評價指標，并進行規范化處理。

2.2.4 綜合評估及區劃

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

圖1卓資縣暴雨洪澇災害風險評價指標體系及權重系數

暴雨洪澇災害風險危險性（0.5）敏感性（0.2）易損性（0.2）防災減災能力（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 卓資縣暴雨洪澇災害風險分析評估

3.1 致災因子危險性評估

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

表1 卓資縣各等級暴雨強度對應的臨界雨量

天數 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度對應的臨界雨量

對7個鄉鎮求出各強度降水的總次數，除以該站的觀測年數得到暴雨頻次。將各鄉鎮的不同等級降水頻次歸一化后，從5-1級依次取權重系數為5/15、4/15、3/15、2/15、1/15，采用加權綜合評價法計算站點的致災因子危險性指數。

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

圖2 卓資縣暴雨洪澇災害致災因子危險性區劃

3.2 孕災環境敏感性評估和區劃

考慮到孕災環境中地形與河網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害孕災環境敏感性區劃（ 圖3） 。

暴雨洪澇災害最敏感的地區分布在卓資縣各鄉鎮的小部分地區，而卓資縣中部和東部大部分地區敏感性普遍較低。究其原因，高風險區大多地勢較低，且有山洪溝，同時該地區也是全縣河流水系密集區域，因此，是孕育暴雨洪澇災害最為敏感地區。

圖3 卓資縣暴雨洪澇災害孕災環境敏感性區劃

3.3 承災體易損性評估和區劃

致災因子的危險性僅反映了暴雨可能產生的危害大小，而實際造成危害的程度還與承災體的情況有關。本文重點考慮社會（人口）、經濟（GDP）和農業（耕地）等三個方面，選用地均人口、耕地和GDP來作為暴雨洪澇災害的社會經濟易損性指標。將上述數據歸一化后，得到卓資縣的承災體易損性指數。（圖4）

圖4 卓資縣暴雨洪澇災害承災體易損性區劃

3.4 抗災能力評估和區劃

抗災能力的強弱也是風險評估不可或缺的。在抗災能力分析中考慮了人均GDP。人均GDP表示一個地區的經濟發展水平，其值越大，表明該地經濟發展水平越高，抗災能力越強；反之亦然。人均GDP的歸一化值，即為全縣抗災能力指數。（圖5）

圖5 卓資縣暴雨洪澇災害防災抗災能力區劃

高風險區：主要位于卓資縣旗下營、紅召鄉的大部分地區，梨花鎮、卓資山鎮的南部，及十八臺的小部分地區。這些區域暴雨危險性較高，河網密布，孕災環境敏感，人口密度較大，易損性最高。綜合來看，洪澇災害風險最高。

中風險區：主要位于卓資縣旗下營南部、紅召鄉北部，梨花鎮、卓資山鎮的大部分地區，大榆樹鄉的南部和十八臺鎮。這些區域暴雨雖孕災環境敏感性較低，但承災體易損性較高且抗災能力也較弱，根據權重打分，洪澇災害風險中等。

低風險區：主要位于大榆樹鄉的南部以北的大部分地區、巴音錫勒鎮的大部分地區以及卓資鎮和梨花鎮的小部分區域。這些區域致災因子危險性不高，孕災環境不敏感，承災體易損性低，因此，雖然抗災能力較弱，但綜合考慮，洪澇災害風險最低。