基于GIS 的河池市暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估與區(qū)劃

黃冬梅，黃卓帆，黃肖寒

（河池市氣象局，廣西 河池 547000）

基于GIS 的河池市暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估與區(qū)劃

黃冬梅，黃卓帆，黃肖寒

（河池市氣象局，廣西 河池 547000）

利用1981-2010年氣候統(tǒng)計(jì)資料，分析河池市暴雨洪澇災(zāi)害時(shí)間變化、空間分布特征；結(jié)合地形地貌、人口密度分布、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況等資料，利用GIS系統(tǒng)分析河池市暴雨洪澇災(zāi)害致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境的敏感性、承災(zāi)體易損性與防災(zāi)抗災(zāi)能力，最后給出基于上述4個(gè)條件的暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。結(jié)果表明，河池市暴雨洪澇災(zāi)害呈波動(dòng)式增加趨勢，年均暴雨日為4.7-7.6天，東部各縣暴雨洪澇開始和結(jié)束時(shí)間都較西部早；暴雨洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在河池市南部，北部為暴雨洪澇災(zāi)害低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

暴雨洪澇；變化特征；災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估；河池市

河池市位于廣西壯族自治區(qū)西北部，境內(nèi)地形多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，山嶺綿亙，巖溶廣布，屬典型喀斯特地貌區(qū)。河池市是廣西氣象災(zāi)害較嚴(yán)重的地區(qū)之一，氣象災(zāi)害種類多、分布廣、活動(dòng)頻繁、危害嚴(yán)重。其中暴雨洪澇是河池市最嚴(yán)重的氣象災(zāi)害，其主要特點(diǎn)是：暴雨日數(shù)多且強(qiáng)度大，洪澇頻率高、季節(jié)性明顯。每年4-9月，是河池市暴雨洪澇災(zāi)害的頻發(fā)期，由此引起的災(zāi)害也最為嚴(yán)重，已成為制約河池市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。因此，必須對歷史資料進(jìn)行系統(tǒng)性的分析研究，開展暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估與區(qū)劃，做到有計(jì)劃、有準(zhǔn)備的防御暴雨洪澇災(zāi)害發(fā)生，使洪澇災(zāi)害處于可控狀態(tài)，減輕災(zāi)害造成的影響，切實(shí)保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

區(qū)劃分析是比較簡便有效的一種災(zāi)害管理方法。近年來，隨著全球氣象災(zāi)害研究的深入開展，許多學(xué)者在暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估與區(qū)劃分析上已取得一定的成果［1-16］，但目前的風(fēng)險(xiǎn)評估大多在省域尺度上進(jìn)行，市級尺度的風(fēng)險(xiǎn)評估較少；由于各地的致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體等因素各不相同，現(xiàn)有的評價(jià)模型、方法不適宜進(jìn)行區(qū)域外推。

本文旨在建立一套基于河池市暴雨氣候狀況、自然環(huán)境及人口經(jīng)濟(jì)狀況的暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃評估，為該地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害的科學(xué)預(yù)測預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料選取和方法介紹

1.1 數(shù)據(jù)來源

氣象數(shù)據(jù)采用河池市10個(gè)國家氣象觀測站（1981—2010年）和區(qū)域自動(dòng)站（2007—2012年）的降雨數(shù)據(jù)；人均國民生產(chǎn)總值、人口數(shù)據(jù)來自《河池統(tǒng)計(jì)年鑒》（2011年）；1：25萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)由廣西氣象減災(zāi)研究所提供。

1.2 評估方法

反距離加權(quán)法用于空間插值，它以插值點(diǎn)和樣本點(diǎn)間的距離為權(quán)重進(jìn)行加權(quán)平均，離插值點(diǎn)越近的樣本點(diǎn)賦予的權(quán)重越大。

專家打分法是指通過征詢有關(guān)專家的意見，對專家意見進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、處理、分析和歸納，客觀地綜合多數(shù)專家經(jīng)驗(yàn)與主觀判斷對大量難以采用技術(shù)方法進(jìn)行定量分析的因素做出合理估算，經(jīng)過多輪意見征詢、反饋和調(diào)整后最終確定各因子權(quán)重。

自然斷點(diǎn)法用于等級分區(qū)，它用公式確定屬性值的自然聚類，減少了同一級中的差異，增加了級間的差異。

加權(quán)綜合法用于計(jì)算各個(gè)評價(jià)因子對暴雨災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)的影響，該方法是假設(shè)由于指標(biāo)量化值不同，而使每個(gè)指標(biāo)對于特定因子的影響程度存在差別，它綜合考慮了各個(gè)因子對總體對象的影響程度。

1.3 暴雨風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的評價(jià)指標(biāo)及分析

基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成理論，暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性和防災(zāi)抗災(zāi)能力綜合作用的結(jié)果。其中致災(zāi)因子是表征引發(fā)暴雨洪澇災(zāi)害的直接因素，它主要包括暴雨過程降水量、日最大降水量及暴雨日數(shù)等氣象因子；孕災(zāi)環(huán)境是指災(zāi)害發(fā)生區(qū)域的外部環(huán)境，如地形地貌、水系、植被分布等；承災(zāi)體是指氣象災(zāi)害作用的對象，包括人員、牲畜、農(nóng)作物、房屋等；防災(zāi)抗災(zāi)能力是指研究區(qū)域?qū)λ馐軞庀鬄?zāi)害的抵御能力?？紤]到各自對災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的影響程度不同，對每個(gè)因子賦予權(quán)重。

在對上述前4種因子進(jìn)行分析評價(jià)的基礎(chǔ)上，通過暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評估模型，借助于GIS軟件的空間分析工具和柵格計(jì)算器，得到河池市暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 暴雨洪澇變化特征

2.1.1 時(shí)間變化

1981-2010年，河池市年暴雨日數(shù)（24h降雨量≥50mm）呈現(xiàn)波動(dòng)式上升的趨勢，各地年暴雨日均在20站日以上，2000年之前總體上是增多的趨勢，2001-2006年出現(xiàn)小幅下降，2008年出現(xiàn)明顯躍增（圖1）。由于受季風(fēng)氣候的影響，各地暴雨一般出現(xiàn)在4-10月，占全年總數(shù)的95-99%，暴雨日數(shù)以夏季各月最多，其中以6月和7月出現(xiàn)概率最高，其次是春季，冬季各月最少，春季多于秋季。

圖1 1981-2010年河池市年暴雨日數(shù)（站日/年）

2.1.2 空間變化

1981-2010年，河池市各縣（市、區(qū)）平均年降水量為1159-1497毫米，年降水分布具有自南向北減小趨勢，多雨區(qū)主要分布在都安、鳳山、東蘭和巴馬，其次是金城江和羅城。各地年均暴雨日數(shù)為4.5天-7.6天，年平均發(fā)生5次以上洪澇的有都安、東蘭、巴馬和鳳山，其余平均每年在4次左右。暴雨洪澇開始時(shí)間東部各縣（市、區(qū)）較西部提前10-15天，結(jié)束期也比西部早。

2.2 致災(zāi)因子危險(xiǎn)性分析及區(qū)劃

致災(zāi)因子危險(xiǎn)性是指造成暴雨災(zāi)害的主要?dú)庀笠蜃拥淖兓卣骱彤惓３潭龋聻?zāi)因子越大，則暴雨造成的損失越嚴(yán)重，風(fēng)險(xiǎn)越大。其指標(biāo)主要考慮日降水量≥50mm暴雨日數(shù)、日降水量≥50mm暴雨過程降水量、日最大降水量3個(gè)致災(zāi)因子，將致災(zāi)因子的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，利用GIS進(jìn)行IDW插值和柵格計(jì)算后，采用自然斷點(diǎn)分級法將致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)按4個(gè)等級分區(qū)劃分（高危險(xiǎn)區(qū)、次高危險(xiǎn)區(qū)、中等危險(xiǎn)區(qū)、低危險(xiǎn)區(qū)），得到河池市暴雨災(zāi)害致災(zāi)因子分布區(qū)劃圖（圖2，見彩頁）。

從圖2（見彩頁）可以看出，高危險(xiǎn)區(qū)主要集中在都安縣和大化縣的南部；北部的天峨、南丹、環(huán)江、羅城、宜州等縣的暴雨災(zāi)害致災(zāi)因子危險(xiǎn)性低。

2.3 孕災(zāi)環(huán)境敏感性分析及區(qū)劃

從暴雨災(zāi)害形成的背景與機(jī)理分析，孕災(zāi)環(huán)境脆弱度主要考慮地形（高程和地形變化）、水系（河網(wǎng)密度和距離水體的遠(yuǎn)近）、喀斯特地貌等因子對暴雨災(zāi)害形成的綜合影響。在同等強(qiáng)度的災(zāi)害情況下，敏感度越高，氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)越大，造成的損失也越嚴(yán)重。分析時(shí)對海拔高度、水系分布和喀斯特地貌3個(gè)因素各通過1：25萬數(shù)字高程模型提取的。通過專家打分的方式獲得暴雨洪澇災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境敏感性因子的權(quán)重（海拔高度、水系分布和喀斯特地貌的權(quán)重分別為0.4、0.5、0.1）。將上述3個(gè)因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，利用GIS空間分析的柵格運(yùn)算功能，并采用自然斷點(diǎn)分級法將孕災(zāi)環(huán)境敏感性進(jìn)行等級劃分，得到河池市暴雨洪澇災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境敏感性分布圖（圖3）。

由圖3（見彩頁）可知，低敏感區(qū)主要包括鳳山、東蘭及巴馬三縣交界、大化東部、南丹、金城江東部至環(huán)江西部、都安除縣城之外的大部。這些地區(qū)主要以高山丘陵、喀斯特地貌主要為主，地勢較高，高差較大，水系不發(fā)達(dá)，植被以林地和灌草為主，植被覆蓋度較高，具有較強(qiáng)的水土保持功能，孕災(zāi)環(huán)境敏感性較低，較不容易孕育洪澇災(zāi)害。高敏感區(qū)主要包括天峨、南丹西部、巴馬南部、大化西部、環(huán)江東部至羅城、宜州大部，這些區(qū)域地勢較低，高差較小，河網(wǎng)較密集，有紅水河、盤陽河、澄江河、龍江河、大小環(huán)江等主要河流，植被主要以林地、農(nóng)作物為主，植被覆蓋率較低，孕災(zāi)環(huán)境敏感性高，較容易孕育洪澇災(zāi)害。

2.4 承災(zāi)體易損性分析及區(qū)劃

暴雨造成的危害程度與承受暴雨災(zāi)害的載體有關(guān)，它造成的損失大小一般取決于發(fā)生區(qū)域的經(jīng)濟(jì)、人口密集程度及耕地面積等。人口越密集、經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)及耕地面積越大，易損性越高，暴雨洪澇造成的損失越嚴(yán)重。本文選取研究區(qū)域的人均GDP、人口密度、耕地面積占全市總耕地面積的比重作為易損性評價(jià)指標(biāo)。采用專家打分結(jié)果構(gòu)建暴雨承災(zāi)體易損性模型，并基于GIS繪制綜合承災(zāi)體易損性指數(shù)區(qū)劃圖（圖4），

由圖4可知，我市西部的天峨、南丹、鳳山、東蘭、巴馬、大化大部都處于低易損區(qū)主。這些區(qū)域人均GDP及人口密度都較小，同時(shí)多高山，耕地面積占全市總耕地面積的比重小。東部的金城江、都安、羅城，特別是環(huán)江中南部和宜州大部都為高易損區(qū)。這些地區(qū)人均GDP及人口密度較高、耕地面積占全市總耕地面積的比重大。

圖4 暴雨洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性區(qū)劃

2.5 防災(zāi)抗災(zāi)能力分析及區(qū)劃

防災(zāi)減災(zāi)能力表示受災(zāi)區(qū)在短期和長期內(nèi)能夠從氣象災(zāi)害中恢復(fù)的程度，是為應(yīng)對暴雨災(zāi)害所造成的損害而進(jìn)行的工程和非工程措施，是災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)度評價(jià)中不可或缺的重要因素。本文選取人均GDP和除澇面積比例作為抗災(zāi)力等級評估因子，得出防災(zāi)抗災(zāi)能力區(qū)劃（圖5，見彩頁）。

由圖5（見彩頁）可知，東部的宜州、環(huán)江、金城江、都安及西北部的南丹的經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，工程和非工程措施的建設(shè)有當(dāng)?shù)卣慕?jīng)濟(jì)支持，因此抗災(zāi)力等級最高，而天峨、巴馬及羅城為低抗災(zāi)力等級區(qū)域。

2.6 暴雨洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)與評估

根據(jù)河池市實(shí)際情況，對暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評估模型中的4個(gè)因子權(quán)重賦值。利用GIS軟件，將評估模型中的4個(gè)因子按照各自權(quán)重進(jìn)行疊加，得到河池市暴雨洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖（圖6，見彩頁）。

由圖6可知，除環(huán)江和天峨大部、南丹西部、宜州和羅城西北部為暴雨洪澇災(zāi)害低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)外，其余縣（市、區(qū)）都為中風(fēng)險(xiǎn)以上，其中又以大化東部及都安中部以南為暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)最高。

3 結(jié)論

在分析暴雨洪澇時(shí)間、空間變化特征及災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)成因的基礎(chǔ)上，結(jié)合災(zāi)害學(xué)理論，從暴雨洪澇災(zāi)害的致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體和抗災(zāi)力4方面出發(fā)，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)的研究成果，制定了暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)及其標(biāo)準(zhǔn)，對河池市暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估及其區(qū)劃進(jìn)行了一定研究，得到以下結(jié)論：

（1）1981-2010年，河池市年暴雨日數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)式上升的趨勢，各地暴雨一般出現(xiàn)在4-10月，夏季最多，其中6月和7月出現(xiàn)概率最高，其次是春季，冬季各月最少，春季多于秋季。

（2）1981-2010年，河池市平均年降水量為1159-1497mm，年降水分布具有自南向北減小趨勢，年均暴雨日數(shù)為4.5天-7.6天，暴雨洪澇開始時(shí)間東部各縣（市、區(qū)）較西部提前10-15天，結(jié)束期也比西部早。

（3）就各縣區(qū)而言，除環(huán)江和天峨大部、南丹西部、宜州和羅城西北部為暴雨洪澇災(zāi)害低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)外，其余縣（市、區(qū)）都為中風(fēng)險(xiǎn)以上，其中又以大化東部及都安中部以南為暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)最高。

（4）研究所用數(shù)據(jù)在統(tǒng)計(jì)時(shí)大都是以縣為單位，精度還不能滿足實(shí)際需求。因此，必須繼續(xù)完善暴雨洪澇災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警體系，進(jìn)一步收集、整理精準(zhǔn)度至鄉(xiāng)鎮(zhèn)的數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)精細(xì)化的暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃評估和研究，為城市建設(shè)規(guī)劃、重點(diǎn)工程建設(shè)等提供科學(xué)依據(jù)，最大限度減小災(zāi)害造成的損失。

［1］馬國斌，李京.基于氣象預(yù)測數(shù)據(jù)的中國洪澇災(zāi)害危險(xiǎn)性評估與預(yù)警研究［J］.災(zāi)害學(xué)，2011，26（3）：8-12.

［2］蔡大鑫，張京紅，田光輝，等.海南省暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)及區(qū)劃研究［J］.氣象研究與應(yīng)用，2010，31（s2）：52-54.

［3］蔡世同，彭榮南，羅鍵，鄧曉瑤.基于臺風(fēng)路徑的臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估及區(qū)劃［J］.氣象研究與應(yīng)用，201，35（s2）：58-60.

［4］郭冬艷，姜濤，陳紅，等.海南島雷電災(zāi)害特征及易損性分析區(qū)劃［J］.氣象研究與應(yīng)用，2010，3l（2）：78—81.

［5］蘇軍鋒，肖志強(qiáng)，魏邦憲，等.基于GIS的甘肅省隴南市暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃［J］.干旱氣象，2012，30（4）：650-655.

［6］譚宗琨，劉世業(yè)，歐釗榮.廣西糖料蔗寒凍害風(fēng)險(xiǎn)評估與風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究［J］.氣象研究與應(yīng)用，2015，36（1）：86-91.

［7］譚宗琨.廣西農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)及災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃［J］.廣西氣象，1998，9（1）：44-50.

［8］李敬源，鐘曉云，葉瑜，等.蒼梧縣砂糖桔低溫冷害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃［J］.氣象研究與應(yīng)用，2014，35（1）：63-66.

［9］李春梅，劉錦鑾，潘蔚娟，等.暴雨綜合影響指標(biāo)及其在災(zāi)情評估中的應(yīng)用［J］.廣東氣象，2008，30（4）：1-4.

［10］姚鵬，何俊，余威，等.基于GIS的成都西部沿山地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃初探［J］.貴州氣象，2015，39（4）：1-7.

［11］曹梅，羅曼寧，關(guān)小文.廣東“威馬遜”過程致災(zāi)因子的分析與風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃［J］.廣東氣象，2015，37（2）：52-54.

［12］陳映強(qiáng)，黃育嬌，鄭繼玲.基于GIS揭西縣臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)劃［J］.廣東氣象，2014，36（6）：56-59.

［13］傅春華，林少松，顧宇丹.基于承災(zāi)體特性篩選雷災(zāi)易損性的區(qū)劃評價(jià)指標(biāo)［J］.廣東氣象，2014，36（3）：62-65.

［14］王博，崔春光，彭濤.暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估與區(qū)劃的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展［J］.暴雨災(zāi)害，2007，26（3）：281-286.

［15］李浩，邊文學(xué).浙江省雷電災(zāi)害易損性分析及風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃［J］.南京信息工程大學(xué)學(xué)報(bào).2014，6（4）：336-341.

［16］解以揚(yáng)，韓素芹，由立宏，等.天津市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析［J］.氣象科學(xué)，2004，24（3）：342-349.

Heavy-rain flood disaster risk assessment and regionalization by GIS in Hechi

Huang Dong-mei，Huang Zhuo-fan，Huang Xiao-han
（Hechi Municipal Meteorological Service，Hechi Guangxi 547000）

According to the statistical climate data of 1981-2010，spatial and temporal distribution characteristics of rainstorm floods in Hechi were analyzed；Combined with landform，population density，social economic conditions and other data，heavy-rain flood risk zoning based on hazards of disasterinducing factors，sensitivity of hazard inducing environment，vulnerability of hazard-affected body and ability of prevent and fight natural adversities is given by using GIS system.The results show that the hechi city rainstorm floods have experienced a fluctuant increase；and the numbers of annual average raining day is 4.7to7.6，the start and end time of rainstorm floods in eastern counties is earlier than that in western；High risk area of the heavy-rain flood disaster risk distributes in southern of Hechi while the northern part is mainly low risk area.

heavy-rain flood；variation characteristics；disaster risk assessment；Hechi

P46

A

1673-8411（2016）01-0021-04

2015-11-15

黃冬梅（1988—），女，壯族，廣西都安人，工程師，從事天氣預(yù)報(bào)工作