基于GIS的南充市暴雨洪澇農業氣象災害風險區劃與評估

鮮鐵軍

摘要? ? 為對南充市防御暴雨洪澇災害提供科學的理論參考依據，本文利用南充市及周邊市（縣）共17個國家氣象觀測站1961—2016年的逐日降水數據、南充市基礎地理信息數據等其他相關數據，通過層次分析法、加權綜合法、規范化法等方法對南充市暴雨洪澇農業氣象災害風險四大評價因子進行分析并建模計算，再通過GIS工具完成南充市暴雨洪澇農業氣象災害區劃圖并進行分析評估。結果表明，南充暴雨洪澇農業氣象災害高風險整體呈現南高北低的特點，其中順慶區、高坪區、嘉陵區和西充的大部分鄉鎮都處于高風險區，南充各地靠近嘉陵江及其支流河道沿岸或靠近水庫的部分鄉鎮也處于高風險區。

關鍵詞? ? 暴雨洪澇;農業氣象災害;風險區劃;評估;GIS;四川南充

中圖分類號? ? P429;S162.2? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2018）23-0199-04

中國是多暴雨的國家，每年大約有2/3的國土面積存在不同程度和類型的洪澇災害，暴雨洪澇災害成為影響人們生命、財產和生產生活最嚴重的氣象災害之一。長期以來，許多專家和學者對我國暴雨洪澇災害的成因、特征及影響進行了大量的研究[1-6]，如卿清濤等[7]指出了四川暴雨洪澇損失基本變化呈線性增加趨勢。為科學防御暴雨洪澇災害，近年來全國各地專家和學者[8-20]開展了大量暴雨洪澇災害風險區劃及評估方面的研究工作，張? 菡等[21]對四川省暴雨洪澇災害風險區劃研究，指出四川盆地東北部部分地區暴雨洪澇災害風險等級較高。

南充市位于四川盆地東北部，境內長度在10 km以上的河流約100條，流域面積在100 km2以上河流約20條，同時南充市也是川西暴雨的引洪河道，長期以來南充市暴雨洪澇災害損失十分嚴重。目前，對南充市暴雨洪澇的研究多以成因分析、特征分析或預測預報方面的內容為主，南充市周邊如遂寧[22]、巴中及廣安等地已經開展了暴雨洪澇風險區劃及評估方面的研究工作，但南充市在這塊的研究尚處于空白。本文以南充市的暴雨洪澇為研究對象，利用現有的數據資料和GIS空間分析技術對南充市暴雨洪澇農業氣象災害風險進行區劃并評估，以期為南充市科學應對暴雨洪澇農業氣象災害提供理論參考依據。

1? ? 資料與方法

1.1? ? 資料來源

氣象資料為南充市及周邊市（縣）17個國家氣象觀測站1961—2016年共56年的逐日降水數據;地理信息數據為南充市DEM數據、河流水系1∶50 000數據;災情數據為南充市1984—2016年的洪澇災情數據，尤其是近5年的典型暴雨洪澇災情數據，由南充市民政局提供;社會經濟數據來自《2016年南充市統計年鑒》，包括南充市行政區劃面積、耕地面積、農業人口、農業生產總值、農村居民年可支配性收入等數據。

2? ? 暴雨洪澇災害風險區劃及評估

2.1? ? 評價因子指標及權重確定

暴雨洪澇災害風險區劃評估四大評價因子指標：致災因子危險性主要考慮降水強度和降水頻次2個指標;承災體易損性主要考慮承災體的農業人口、農業GDP密度及耕地比重3個指標;孕災環境敏感性主要考慮地形影響指數和河流水系密度2個指標;防災減災能力主要考慮農業人口密度及人均可支配性收入2個指標。本文采用層次分析法及加權綜合評價法來確定南充市暴雨洪澇災害四大評價因子及各指標的權重，評價模型見表1。

2.2? ? 致災因子危險性區劃

按四川省氣象暴雨定義，以連續降水日數且至少1 d降水量≥50 mm劃分為一個降水過程，當無降水出現時則認為該過程結束，并將過程降水量進行計和。本文對南充市及周邊市（縣）17個國家氣象觀測站1961—2016年的逐日降水資料進行暴雨過程統計，再利用百分位法確定南充市各級暴雨洪澇臨界致災雨量，并利用不同百分位數對應的臨界致災雨量把不同時間序列的暴雨強度分為5個等級（表2）。然后，對各級暴雨頻次累加數據進行規范化法處理并建模計算，最后用GIS技術繪制致災因子危險性區劃圖（圖1）。

2.3? ? 承災體易損性區劃

一般來說，經濟越發達、人口越密集、耕地比重越大，承災體遭受暴雨洪澇災害所受的損失就越大。本文從《2016年南充市統計年鑒》選取地均農業GDP密度、地均農業人口密度、耕地面積比重作為承災體易損性評價指標，并對這3個指標進行規范化處理，按表1分別賦權重0.3、0.4、0.3，然后用GIS工具進行柵格計算、重分類、空間插值并建模計算，最后繪制出承災體易損性區劃圖，如圖2所示。

2.4? ? 孕災環境敏感性區劃

本文孕災環境敏感性因子主要考慮地形和水系2個指標。

2.4.1? ? 地形影響指數指標。利用南充市1∶50 000 DEM高程數據，計算出DEM高程數據標準差，并根據南充市的地形地貌對南充地形高程及高程標準差進行組合賦值。最后利用GIS技術繪制出南充市地形影響指數分布圖。

2.4.2? ? 河流水系密度指標。利用南充市1∶50 000河流水系數據，計算出南充市河流水系密度，然后利用GIS技術繪制出南充市河流水系密度分布圖。

綜合考慮孕災環境中地形和水系對暴雨洪澇災害的影響程度，分別賦權重值0.6、0.4，最后利用GIS技術繪制出孕災環境敏感性區劃圖，如圖3所示。

2.5? ? 防災減災能力區劃

本文從《2016年南充市統計年鑒》選取人均可支配性收入和地均人口密度作為防災減災能力評價指標。首先對這2個易損性指標進行規范法處理并分別賦權重0.6、0.4，然后用GIS工具進行柵格計算、重分類、空間插值并建模計算，最后利用GIS技術繪制出防災減災能力區劃圖，如圖4所示。

2.6? ? 暴雨洪澇農業氣象災害綜合風險區劃

暴雨洪澇災害風險一般表達式為F（風險）=f（致災因子，孕災環境，承災體，防災減災能力）[26]。參照上述表達式，建立南充市農業氣象災害綜合風險指數模型：

FDRI=（VH）wh（VE）we（VS）ws（10-VR）wr（3）

式（3）中，FDRI為暴雨洪澇災害風險指數，VH、VE、VS、VR分別表示致災因子危險性、孕災環境敏感性、承災體易損性和防災減災能力;wh、we、ws、wr是上述評價因子對應的權重，根據表1分別賦予權重0.5、0.3、0.1、0.1并進行建模計算，然后利用GIS工具的自然斷點法將綜合風險指數分為低、次低、中等、次高、高5個等級，最后繪制出南充市暴雨洪澇農業氣象災害風險區劃圖，如圖5所示。

3? ? 結論與討論

本文利用GIS空間分析技術等方法對南充市暴雨洪澇農業氣象災害風險進行了區劃評估，其評價因子主要選用致災因子危險性、承災體易損性、孕災環境敏感性和防災減災能力四大評價因子。評價結果表明，南充地區暴雨洪澇災害危險性最高的區域是閬中及靠近南部、儀隴靠近的大部分地區;南充地區暴雨洪澇災害最易受損的區域是順慶區、高坪區及嘉陵區;南充地區暴雨洪澇災害高敏感區主要是靠近嘉陵江及其支流河道沿岸或靠近水庫的地區;南充地區暴雨洪澇災害防災減災能力最高的是順慶區、高坪區及嘉陵區。南充各地都存在暴雨洪澇農業氣象災害高風險區，但整體呈現南高北低的特點，其中順慶區、高坪區、嘉陵區和西充的大部分鄉鎮都處于高風險區，這些地方遭受暴雨洪澇災害后最易受損;其次是南充各地靠近嘉陵江及其支流河道沿岸或靠近水庫的部分鄉鎮也處于高風險區，這些地區遭遇暴雨后容易發生山洪地質災害而造成農業財產損失。

結合近5年的典型暴雨洪澇災情普查數據來分析，本區劃中的高風險區確實更易遭受暴雨洪澇農業氣象災害，說明本研究結果具備一定的參考價值。但由于國家氣象觀測站點分布不足且不均勻等其他客觀因素，本研究對南充地區暴雨洪澇農業氣象災害風險區劃與評估工作只處于探索階段。在今后的工作中，還需要加強對指標體系以及客觀評估模型的研究，以使區劃結果更貼近實際情況。

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