岱岳區(qū)洪澇風(fēng)險評價及區(qū)劃分析

鄒俊麗,王 文,崔兆韻

1.南京信息工程大學(xué)公共管理學(xué)院,江蘇南京 210044

2.南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害教育部重點實驗室,江蘇南京 210044

3.泰安農(nóng)業(yè)氣象試驗站,山東泰安 271000

洪澇是一種典型的氣象災(zāi)害，指由于大雨、暴雨引起河流泛濫、山洪爆發(fā)淹沒農(nóng)田，毀壞農(nóng)業(yè)設(shè)施或因雨量過于集中，農(nóng)田積水造成的洪災(zāi)和澇災(zāi)。主要危害農(nóng)作物生長，造成作物減產(chǎn)或絕收，破壞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及其他產(chǎn)業(yè)的正常發(fā)展，還會危及人的生命財產(chǎn)安全[1-3]。災(zāi)害風(fēng)險往往是天、地、人綜合作用的結(jié)果[4-5],氣象災(zāi)害風(fēng)險既具有自然屬性，也具有社會屬性，無論自然變異還是人類活動都可能導(dǎo)致氣象災(zāi)害發(fā)生[6-9]。氣象災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃是災(zāi)害研究領(lǐng)域的一個重要方面，其研究取得了豐碩的成果[10-13]。本文主要依托村鎮(zhèn)調(diào)查資料，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為基礎(chǔ)，進行縣一級的洪澇災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃,旨在為當(dāng)?shù)睾闈碁?zāi)害防御提供科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)，更好地為該區(qū)域的防災(zāi)減災(zāi)事業(yè)服務(wù)。

1 岳區(qū)概況

泰安市岱岳區(qū)地處山東省中部，北依省會泉城濟南，南臨孔子故里曲阜。總面積1750 km2，總?cè)丝谶_97萬人。該區(qū)屬于溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，寒暑適宜，光溫同步，雨熱同季；春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季晴和氣爽，冬季寒冷少雪。全年平均日照2536.2 h，氣溫年平均值13.0℃，年平均降水量688.3 mm。

岱岳區(qū)轄山口鎮(zhèn)、祝陽鎮(zhèn)、范鎮(zhèn)、角峪鎮(zhèn)、徂徠鎮(zhèn)、滿莊鎮(zhèn)、夏張鎮(zhèn)、道朗鎮(zhèn)、黃前鎮(zhèn)、大汶口鎮(zhèn)、馬莊鎮(zhèn)、房村鎮(zhèn)、良莊鎮(zhèn)、下港鄉(xiāng)、化馬灣鄉(xiāng)15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，粥店、天平兩個街道辦事處。

2 資料來源

氣象原始數(shù)據(jù)采用岱岳區(qū)氣象局1981～2010年30 a和10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域氣象站2006～2010年5 a觀測值，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)月降水量數(shù)據(jù)、日最高溫度、最低溫度數(shù)據(jù)以30年氣象資料為基礎(chǔ)，通過插值和年代外推法加以應(yīng)用；災(zāi)害調(diào)查資料系各鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象信息員深入農(nóng)戶走訪調(diào)查所得。研究中所選用的其他分析指標如耕地比例、人口密度、人均GDP等數(shù)據(jù)來自2009年岱岳區(qū)統(tǒng)計年鑒。本研究僅基于岱岳區(qū)進行分析，而岱岳區(qū)氣象站處于泰山區(qū)中心位置，考慮到災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃的完整性，所以將岱岳區(qū)氣象站資料賦予泰山區(qū)。

3 研究方法

3.1 災(zāi)害風(fēng)險評估原理

一般而言,自然災(zāi)害風(fēng)險是危險性、暴露性和脆弱性綜合作用的結(jié)果,防災(zāi)減災(zāi)能力對于自然災(zāi)害風(fēng)險度的作用較大，因此，在災(zāi)害風(fēng)險評價過程中，危險性、暴露性、脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力四個因子缺一不可，每個因子又是由一系列子因子組成。表達式為：災(zāi)害風(fēng)險=f（危險性、暴露性、脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力）。

危險性是指造成氣象災(zāi)害的自然變異因素和程度；暴露性是指可能受到危險因素威脅的所有人和財產(chǎn),如人員、牲畜、房屋和農(nóng)作物等；脆弱性指在給定危險地區(qū)存在的所有可能受到致災(zāi)因子威脅的對象由于潛在的危險因素而造成的危害或損失程度；防災(zāi)減災(zāi)能力是指各種用于防御和減輕氣象災(zāi)害的各種管理措施和對策，包括管理能力、減災(zāi)投入等[14]。

3.2 分析方法

3.2.1 因子標準化 研究中，由于所選因子的量綱不同，所以，要將因子進行標準化。本研究根據(jù)具體情況，采用極大值標準化和極差標準化方法。表示式為:

式中，Xij為第i個因子的第j項指標；X，ij為去量綱后的第i個因子的第j項指標；Xmin、Xmax為該指標的最小值和最大值。

3.2.2 加權(quán)綜合評價法 加權(quán)綜合評價法綜合考慮了各個因子對總體對象的影響程度，是把各個具體的指標的優(yōu)劣綜合起來，用一個數(shù)值化指標加以集中，表示整個評價對象的優(yōu)劣。表達式為：

其中，Cvj為評價因子的總值，Qvij是對于因子j的指標i（Qij≥0），Wci是指標i的權(quán)重值（0≤Wci≤1），通過層次分析法（AHP）計算得出，m是評價指標個數(shù)。

對于綜合風(fēng)險指數(shù)，表達式為：

其中，Cv為綜合風(fēng)險指數(shù)，Cvj是為危險性、暴露性和脆弱性風(fēng)險因子，Cvk是防災(zāi)減災(zāi)能力。

3.2.3 層次分析法 層次分析法是對一些較為復(fù)雜、較為模糊的問題做出決策的簡易方法，他特別適用于那些難于完全定量分析的問題，通過將復(fù)雜問題分解為若干層次和若干因素，在各因素之間進行簡單的比較和計算，就可以得出不同方案重要性程度的權(quán)重，為最佳方案的選擇提供依據(jù)。

3.2.4 氣象資料插值方法 本研究根據(jù)實際情況，分別采用線性回歸方法、趨勢面擬合方法。

4 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害風(fēng)險評價與區(qū)劃

4.1 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害風(fēng)險評價與區(qū)劃因子選擇與權(quán)重確定

洪澇災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃危險性、暴露性、脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力四個指標選取及權(quán)重值見圖1所示，其權(quán)重值通過層次分析法（AHP）確定。

圖1 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害風(fēng)險評價指標系統(tǒng)及權(quán)重值Fig.1 Risk evaluation index system and weighted value of flood disaster of Daiyue District

危險性主要取決于氣象要素及地理環(huán)境。洪澇頻率越高，其危險性也越大，而海拔高度越高，其危險性反而越小。由水庫個數(shù)替代河網(wǎng)密度，其個數(shù)越多的地區(qū)，對洪水的調(diào)蓄能力越強，危險性也就越小。暴露性主要是受災(zāi)體，人口密度、房屋密度越大的地方，其暴露性也大，而地均GDP越高的地方，暴露性反而小。脆弱性為承載體中一些人文、自然要素受致災(zāi)因子的影像程度，干旱災(zāi)害對農(nóng)業(yè)影響較大，所以農(nóng)業(yè)指標比例越大的，其脆弱性也越大。防災(zāi)減災(zāi)能力主要為災(zāi)害恢復(fù)能力，人均收入越高，恢復(fù)能力越強，旱澇保收面積則可以減輕其防災(zāi)減災(zāi)投入，路網(wǎng)密度決定減災(zāi)過程中的強度。

4.2 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害危險性因子評價與區(qū)劃

岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害危險性指數(shù)計算結(jié)果如表1，危險性等級劃分標準見表2（等級劃分標準采用相似聚類法進行自動分級）。

表1 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害危險性指數(shù)值Table 1 Risk index value of flood disaster in Daiyue District

表2 岱岳區(qū)危險性等級劃分標準Table 2 Risk grading standards of Daiyue District

山東省泰安市岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害危險性區(qū)劃見圖2。

由圖2可知，岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害輕危險性分布在黃前鎮(zhèn)、山口鎮(zhèn)、良莊鎮(zhèn)、滿莊鎮(zhèn)；低危險性分布在泰山區(qū)、夏張鎮(zhèn)、馬莊鎮(zhèn)、房村鎮(zhèn)、范鎮(zhèn)；中危險性分布在下港鄉(xiāng)、祝陽鎮(zhèn)、角峪鄉(xiāng)、化馬灣鄉(xiāng)、道朗鎮(zhèn)、粥店街道、大汶口鎮(zhèn)；天平街道、徂徠鎮(zhèn)為洪澇災(zāi)害高危險區(qū)。

4.3 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害暴露性因子評價與區(qū)劃

岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害暴露性指數(shù)計算結(jié)果如表3，暴露性等級劃分標準見表4。

表3 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害暴露性指數(shù)值Table 3 Exposure index value of flood disaster in Daiyue District

表4 岱岳區(qū)暴露性等級劃分標準Table 4 Exposure grading standard of Daiyue District

山東省泰安市岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害暴露性區(qū)劃結(jié)果見圖3。

圖3 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害暴露性風(fēng)險區(qū)劃圖Fig.3 Risk division diagram of exposure of flood disaster in Daiyue District

由圖3可知，岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害暴露性，黃前鎮(zhèn)、化馬灣鄉(xiāng)、大汶口鎮(zhèn)為輕風(fēng)險區(qū)；道朗鎮(zhèn)、天平街道、徂徠鎮(zhèn)、角峪鄉(xiāng)、下港鄉(xiāng)為低風(fēng)險區(qū)；中風(fēng)險區(qū)為粥店街道、滿莊鎮(zhèn)、夏張鎮(zhèn)、良莊鎮(zhèn)、祝陽鎮(zhèn)；高風(fēng)險分布在泰山區(qū)、山口鎮(zhèn)、范鎮(zhèn)、馬莊鎮(zhèn)、房村鎮(zhèn)。綜合而言，岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害暴露性輕、低風(fēng)險區(qū)分布范圍小，較零散，而中、高風(fēng)險區(qū)分布比較集中，且范圍大。

4.4 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性因子評價與區(qū)劃

岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性指數(shù)計算結(jié)果如表5，脆弱性等級劃分標準見表6。

表5 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性指數(shù)值Table 5 Vulnerability value of flood disaster in Daiyue District

表6 岱岳區(qū)脆弱性等級劃分標準Table 6 Vulnerability grading standards of Daiyue District

山東省泰安市岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性區(qū)劃結(jié)果見圖4。

圖4 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性風(fēng)險區(qū)劃圖Fig.4 Risk division diagram of vulnerability of flood disaster in Daiyue District

如圖4所示，岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性風(fēng)險，輕風(fēng)險區(qū)僅有粥店街道和天平街道；低風(fēng)險區(qū)從西部的夏張鎮(zhèn)沿邊緣鄉(xiāng)鎮(zhèn)至東部的祝陽鎮(zhèn)，呈帶狀分布；中風(fēng)險分布在道朗鎮(zhèn)、滿莊鎮(zhèn)、徂徠鎮(zhèn)、黃前鎮(zhèn)、下港鄉(xiāng)；高風(fēng)險區(qū)分布在泰山區(qū)中心及山口鎮(zhèn)?？傮w而言，洪澇災(zāi)害脆弱性風(fēng)險，輕、低風(fēng)險分布范圍較大，中、高風(fēng)險較分散，中部風(fēng)險高于周邊風(fēng)險。

4.5 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力評價與區(qū)劃

岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力計算結(jié)果如表7，危險性等級劃分標準見表8。

表7 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)值Table 7 Disaster prevention and reduction value of flood disaster in Daiyue District

表8 岱岳區(qū)防災(zāi)減災(zāi)等級劃分標準Table 8 Disaster prevention and reduction grading standards of Daiyue District

山東省泰安市岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)劃結(jié)果見圖5。

圖5 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力風(fēng)險區(qū)劃圖Fig.5 Risk division diagram of disaster prevention and reduction of flood disaster in Daiyue District

由圖5可知，岱岳區(qū)洪澇防災(zāi)減災(zāi)能力，總體而言，以泰山區(qū)中心、岱岳區(qū)南部較強，東部下港等7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)及西部道朗等4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)防災(zāi)減災(zāi)能力較弱。

4.6 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險評價與區(qū)劃

岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險指數(shù)為危險性、暴露性、脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力的綜合，其表達式為：

其中，UDRI、DH、DE、DV、DC分別為洪澇災(zāi)害的綜合風(fēng)險指數(shù)、危險性、暴露性、脆弱性和防災(zāi)減災(zāi)能力。

岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險指數(shù)值見表9，災(zāi)害風(fēng)險等級劃分標準見表10。

表9 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險指數(shù)值Table 9 Comprehensive risk index value of flood disaster in Daiyue District

表10 岱岳區(qū)綜合風(fēng)險等級劃分標準Table 10 Comprehensive risk grading standards of Daiyue District

山東省泰安市岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險區(qū)劃結(jié)果見圖6。

圖6 岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險指數(shù)風(fēng)險區(qū)劃圖Fig.6 Risk rivision diagram of integrated risk index of flood disaster in Daiyue District

由圖6可知，岱岳區(qū)洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險，輕風(fēng)險分布在天平街道、大汶口鎮(zhèn)、徂徠鎮(zhèn)；低風(fēng)險區(qū)分布在黃前鎮(zhèn)、泰山區(qū)、夏張鎮(zhèn)等9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)；中風(fēng)險區(qū)位于下港鄉(xiāng)、道朗鎮(zhèn)、馬莊鎮(zhèn)、房村鎮(zhèn)；高風(fēng)險區(qū)分布在山口鎮(zhèn)、粥店街道。綜合而言，洪澇災(zāi)害輕、低風(fēng)險分布范圍大，主要集中于中部、東南部，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)洪澇災(zāi)害多為低、中度危險性、低度脆弱性，且防災(zāi)減災(zāi)能力較強。中、高度風(fēng)險區(qū)分布較零散，范圍小，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)洪澇災(zāi)害多為中危險性、中脆弱性，防災(zāi)減災(zāi)能力較弱。

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