山東省暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

李林

摘要：基于山東省基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)年鑒資料，從致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體暴露性及防災(zāi)減災(zāi)能力三個(gè)方面構(gòu)建暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，利用GIS空間分析對(duì)山東省暴雨洪澇災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。結(jié)論如下：①山東省致災(zāi)因子危險(xiǎn)性呈由南向北、由東向西遞減的趨勢(shì);②承災(zāi)體的高暴露區(qū)為濟(jì)南市和青島市，次高暴露區(qū)為淄博市和棗莊市，魯西南大多屬于中暴露區(qū)，其余地區(qū)暴露性都相對(duì)較低;③在防災(zāi)減災(zāi)能力方面，半島及魯中地區(qū)較強(qiáng)，而魯西北與魯南地區(qū)較弱;④山東省暴雨洪澇災(zāi)害發(fā)生的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中在魯東南地區(qū)、半島東部沿海地區(qū)以及濟(jì)南部分地區(qū)，魯西南、濰坊與青島西部屬于中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，魯中和魯西北地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)性最低。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;暴雨洪澇災(zāi)害;山東省;GIS

一、引言

洪澇災(zāi)害作為目前最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，對(duì)人類的生存與發(fā)展造成嚴(yán)重威脅[1]。在中國(guó)，暴雨洪澇災(zāi)害頻發(fā)、雨量大以及影響范圍之廣，嚴(yán)重制約著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。山東省是中國(guó)暴雨洪澇災(zāi)害頻發(fā)的區(qū)域之一，由此所產(chǎn)生的破壞僅次于旱災(zāi)，且隨著氣候變暖，許多地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害的發(fā)生頻率呈增加趨勢(shì)。科學(xué)評(píng)估暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，合理制定洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理措施，成為當(dāng)前應(yīng)對(duì)該問(wèn)題的重要舉措。本文通過(guò)GIS空間疊加繪制風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖。分析了山東省暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布狀況及其成因，以期為山東省洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理提供科學(xué)依據(jù)。

二、研究方法

（一）評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

暴雨洪澇災(zāi)害的形成因素是多種多樣的，受降水、地形、植被、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多種因素所影響。本研究參考相關(guān)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模型，基于山東省自身的地域特征，分別從致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體暴露性和防災(zāi)減災(zāi)能力這3個(gè)方面選取評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性主要是指氣象因素對(duì)災(zāi)害的重要影響作用，某地降水強(qiáng)度越大，暴雨洪澇災(zāi)害致災(zāi)因子就越活躍，產(chǎn)生洪澇災(zāi)害的幾率就越大。此外，暴雨洪澇災(zāi)害的另外一個(gè)重要影響因子為下墊面因子，主要包括兩個(gè)部分：地形和水系分布狀況。一個(gè)地區(qū)的地形越平坦，越容易蓄洪;那么離河道水域距離越近，就越容易遭受到洪水的侵襲。本文采用水系、暴雨量、地形作為致災(zāi)因子危險(xiǎn)性的二級(jí)指標(biāo)。

洪澇災(zāi)害的承災(zāi)體暴露性主要是指洪澇災(zāi)害地區(qū)人口傷亡和財(cái)產(chǎn)損失情況，承災(zāi)地區(qū)的人口分布越密集，財(cái)產(chǎn)分布價(jià)值越高，可能遭受的損失和危害就越大，洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)也就越高。本文采用地均GDP和地均人口密度來(lái)反映承災(zāi)體暴露性[2]。

防災(zāi)減災(zāi)能力是指暴雨洪澇災(zāi)害發(fā)生后，承災(zāi)區(qū)的自我抵御能力和恢復(fù)能力。人均GDP是一個(gè)地區(qū)減災(zāi)防災(zāi)能力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)投入到減災(zāi)防災(zāi)的物資往往多于經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)。所以選用人均GDP來(lái)表征防災(zāi)減災(zāi)能力。

（二）層次分析法

層次分析法可以量化決策者的經(jīng)驗(yàn)判斷能力，較好地反映指標(biāo)之間的重要性，用定量的形式來(lái)為決策者提供最終決策的依據(jù)。首先利用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，建立有序遞階的指標(biāo)系統(tǒng)，通過(guò)不同指標(biāo)之間的比較對(duì)系統(tǒng)中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)劣判斷，然后構(gòu)造判斷矩陣，求出所對(duì)應(yīng)的特征向量，得到對(duì)應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，最后進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，一致性比率均小于0.1，說(shuō)明各個(gè)因子的權(quán)重設(shè)置比較科學(xué)合理。

（三）暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算

每種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因子對(duì)風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成的影響不同，因此必須充分考慮到每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子的權(quán)重，通過(guò)以下計(jì)算公式求算各因子評(píng)價(jià)指數(shù)和綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)：

（3）

（4）

其中，xi 為第i個(gè)因子評(píng)價(jià)指數(shù)，wij為第 i 個(gè)因子第 j 項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重;FDRI為暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，H、V、R為洪澇災(zāi)害的危險(xiǎn)性、暴露性和防災(zāi)減災(zāi)能力因子評(píng)價(jià)指數(shù)，wH、wV、wR為各因子的權(quán)重。

三、研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

（一）研究區(qū)概況

山東省的地形較為復(fù)雜，以丘陵和平原為主要組成部分，中部的地形以山地為主，西南、西北地勢(shì)平坦，東部則是緩丘起伏。山東省屬于典型的暖溫帶季風(fēng)氣候，地區(qū)的氣溫差別不大，每年降水量的平均值大約在600～750mm之間，并呈現(xiàn)南多北少的特點(diǎn)，降水集中且量大，尤其是在春夏或夏秋之交最頻繁，長(zhǎng)時(shí)間且高強(qiáng)度的降水將會(huì)引發(fā)一系列災(zāi)害及二次災(zāi)害，對(duì)人類的生存發(fā)展產(chǎn)生了極大的威脅。

（二）數(shù)據(jù)來(lái)源

在本課題研究中，提取了山東省基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，包括山東省DEM、水系數(shù)據(jù)、MODIS數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從中國(guó)地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)中獲得;人均GDP、地均GDP、人口密度、耕地比重的數(shù)據(jù)來(lái)源于2015年山東省統(tǒng)計(jì)年鑒中的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，另外，表征暴雨頻率的數(shù)據(jù)來(lái)自于山東省統(tǒng)計(jì)年鑒中的2000-2015年月降水?dāng)?shù)據(jù)。

四、暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

（一）致災(zāi)因子危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

降雨量的數(shù)據(jù)以2000-2015年山東省各地市逐月降水量為主要依據(jù)，選取>180mm降雨頻率作為表征降雨的指標(biāo)。對(duì)水系的分析主要通過(guò)河網(wǎng)密度來(lái)進(jìn)行，在ArcGIS中利用網(wǎng)格裁剪山東省的水系矢量圖，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格的河流密度值，將所得值賦予網(wǎng)格中心點(diǎn)，再利用克里金插值計(jì)算得到水系密度分布圖。地形的變化主要用坡度來(lái)表示，利用山東省DEM，計(jì)算單個(gè)柵格與鄰域內(nèi)其它幾個(gè)格點(diǎn)的高程相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差，來(lái)表示某處地形起伏程度。在Arcgis中將降暴雨頻率的數(shù)據(jù)圖層轉(zhuǎn)化為柵格數(shù)據(jù)，對(duì)暴雨頻率、地形因子和河網(wǎng)密度進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理，利用柵格計(jì)算器得出致災(zāi)因子危險(xiǎn)性分布圖。

從圖1可以看到，致災(zāi)因子比較高的區(qū)域主要集中于半島東部和魯南的部分地區(qū)，致災(zāi)因子比較低的區(qū)域集中于魯中及魯西北的部分地區(qū)，總體看來(lái)，山東省的致災(zāi)因子危險(xiǎn)性由南向北、由東向西遞減。這主要是因?yàn)轸斈系貐^(qū)與半島東部地區(qū)為暴雨頻發(fā)區(qū)，且河網(wǎng)分布也較中北部地區(qū)密集，因此其致災(zāi)因子危險(xiǎn)性最高。

（二）承災(zāi)體暴露性評(píng)價(jià)

人口密度采用年末各地市總?cè)丝谂c地市面積的比值，地均GDP采用各地市國(guó)民生產(chǎn)總值與區(qū)域面積的比值。依據(jù)人口密度和地均GDP的標(biāo)準(zhǔn)化值及其權(quán)重，經(jīng)ArcGIS疊加分析后，將暴露性指標(biāo)因子劃分五個(gè)等級(jí)。

從圖3可以看到，濟(jì)南和青島屬于高暴露區(qū)，這兩個(gè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平比較高，人口密集，所以一旦發(fā)生暴雨洪澇災(zāi)害，則會(huì)產(chǎn)生非常大的損失;淄博和棗莊由于人口密集，因此暴露性也比較高;魯西南大多屬于中暴露區(qū);其余地區(qū)的暴露性都比較低。

（三）防災(zāi)減災(zāi)能力評(píng)價(jià)

對(duì)人均GDP指標(biāo)因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，利用GIS劃分5個(gè)不同等級(jí)的防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)域，得到山東省防災(zāi)減災(zāi)能力分布圖。

如圖4所示，防災(zāi)減災(zāi)能力最高的城市是東營(yíng)，威海、煙臺(tái)、濟(jì)南、淄博、青島防災(zāi)減災(zāi)能力較高，菏澤和臨沂的防災(zāi)減災(zāi)能力最低，其他城市的防災(zāi)減災(zāi)能力屬于中等和次低水平。總體來(lái)看，魯西北和魯南的防災(zāi)抗災(zāi)能力較弱，半島及魯中地區(qū)則較強(qiáng)。

（四）暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

從圖5可以看到，山東省暴雨洪澇災(zāi)害發(fā)生的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)集中在魯東南和半島東部沿海地區(qū)，濟(jì)南也存在部分高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，表明此區(qū)域發(fā)生的暴雨洪澇災(zāi)害的可能性較大，魯西南、濰坊與青島西部屬于中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，魯中和魯西北屬于次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，發(fā)生暴雨洪澇災(zāi)害的可能性較小。究其原因，魯東南和半島東部沿海地區(qū)的暴雨頻發(fā)、河網(wǎng)密集且植被覆蓋度低，一旦發(fā)生暴雨極易匯集水流形成洪水，因此成為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū);而魯中和魯西北的致災(zāi)因子危險(xiǎn)性較低，植被覆蓋度和耕地密度較大，因此其風(fēng)險(xiǎn)較低。

五、結(jié)論與討論

本文的暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型綜合考慮了山東省的自然、社會(huì)等因素，并參考了其它區(qū)域的洪澇災(zāi)害評(píng)估模型，具備一定的理論參考性。利用此模型對(duì)山東省洪澇災(zāi)害開展精細(xì)化評(píng)價(jià)，可以通過(guò)具體的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)來(lái)反映空間上暴雨洪澇災(zāi)害的分布情況及其形成原因，對(duì)制定暴雨洪澇災(zāi)害管理措施和防災(zāi)減災(zāi)宏觀規(guī)劃具有重要指導(dǎo)作用。對(duì)洪澇災(zāi)害高危險(xiǎn)性、高敏感性地區(qū)，要提高植被的覆蓋率，大力植樹造林，嚴(yán)格保護(hù)耕地，同時(shí)注重防洪護(hù)岸，加強(qiáng)防護(hù)堤工程建設(shè)，提高蓄洪抗洪能力;對(duì)暴露性較高、防災(zāi)減災(zāi)能力較弱的地區(qū)，要增強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，加強(qiáng)防災(zāi)能力，這比災(zāi)難之后的減災(zāi)投入更有效果。而暴雨洪澇災(zāi)害成因復(fù)雜，由于數(shù)據(jù)限制，僅利用有限的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，且數(shù)據(jù)精度有限，因此結(jié)論會(huì)存在一定的局限性;此外，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃結(jié)果存在一定的主觀性。今后應(yīng)在數(shù)據(jù)來(lái)源、數(shù)據(jù)精度、指標(biāo)選取等方面進(jìn)一步完善對(duì)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估。

參考文獻(xiàn)：

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