基于GIS的鄂爾多斯市暴雨災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃

孫玉　焦志榮

摘 要：基于鄂爾多斯市11個氣象站1987—2016年30a的暴雨數(shù)據(jù)、結(jié)合地形、河網(wǎng)密度、人口、經(jīng)濟(jì)、耕地等城市基礎(chǔ)信息，利用地理信息系統(tǒng)和層次分析法，結(jié)合專家調(diào)查法，建立了鄂爾多斯市暴雨風(fēng)險的評價指標(biāo)體系和權(quán)重，開展了鄂爾多斯市暴雨的風(fēng)險特征及地理區(qū)劃研究，獲得了1km空間分辨率的鄂爾多斯暴雨氣候特征圖、城市對暴雨敏感性特征圖、暴雨災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃圖。鄂爾多斯市暴雨高風(fēng)險區(qū)主要集中于準(zhǔn)格爾旗、達(dá)拉特旗東部、東勝東部、伊金霍洛旗東部、烏審旗東部，而杭錦旗西部、鄂托克旗西部、鄂托克前旗西部屬于低風(fēng)險區(qū)。

關(guān)鍵詞：暴雨；風(fēng)險區(qū)劃；氣候特征；城市敏感特征

中圖分類號：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161132187

鄂爾多斯市地勢由南北向中間隆起，其脊在N39°一線，這一帶是鄂爾多斯市各主要河流溝壑的分水嶺。每當(dāng)東南季風(fēng)盛行的季節(jié)，暖濕空氣在爬坡北上的過程中，由于地形的抬升作用，容易在鄂爾多斯高原的南坡或頂端上形成暴雨。隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，暴雨往往導(dǎo)致山洪暴發(fā)，水庫垮壩、河堤決口，帶來嚴(yán)重?fù)p失[1]。對暴雨的研究大部分集中在暴雨出現(xiàn)的頻率時間和范圍等致災(zāi)因子進(jìn)行的分析[2-4]。我國的部分研究成果主要集中在各大流域糧食主產(chǎn)區(qū)等[5-7]，由于缺乏暴雨發(fā)生時空分布影響程度和經(jīng)濟(jì)損失等方面的定量數(shù)據(jù)，以及精細(xì)化下墊面資料的不足，目前在鄂爾多斯高原，缺乏對于暴雨的風(fēng)險特征及地理區(qū)劃方面的研究。文嘗試?yán)肎IS的空間分析功能，結(jié)合層次分析法和專家咨詢法，綜合評價鄂爾多斯市暴雨氣候特征和城市對暴雨的敏感性特征，開展鄂爾多斯暴雨風(fēng)險區(qū)劃研究。

1 研究資料

本研究所用的資料有鄂爾多斯市11個氣象站點1987—2016年暴雨發(fā)生的頻次、鄂爾多斯市地形、河網(wǎng)密度、人口、經(jīng)濟(jì)、耕地等城市基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)。

2 研究方法和結(jié)果分析

2.1 研究方法

該研究綜合了鄂爾多斯市暴雨氣候因子、城市對暴雨敏感指數(shù)、易損性指數(shù)、防災(zāi)減災(zāi)能力，通過層次分析法[8]建立鄂爾多斯市暴雨風(fēng)險評價體系，將暴雨風(fēng)險特征按暴雨氣候特征和城市敏感度特征2個方面分層建立指標(biāo)體系，對每個指標(biāo)進(jìn)一步分級，應(yīng)用專家咨詢打分法對評價指標(biāo)進(jìn)行打分，咨詢38位氣象和社會專家進(jìn)行打分（重要程度最大為1，一點都不重要為0，其他重要程度為0～1之間取值），得出評價指標(biāo)的組合平均權(quán)重，將其與評價指標(biāo)的程度分級相結(jié)合，即獲得了暴雨風(fēng)險的評價方法（如圖1）。最后通過ArcGIS的空間疊加分析來從空間上對暴雨風(fēng)險進(jìn)行區(qū)劃。

2.2 鄂爾多斯市暴雨氣候特征評價

基于鄂爾多斯市11個氣象站點1987—2016年暴雨發(fā)生頻次，利用下列線性歸一化轉(zhuǎn)換公式，將各站常年暴雨發(fā)生頻次歸一化為0～1值。

Y=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin） （1）

式中，X和Y分別為轉(zhuǎn)換前和轉(zhuǎn)換后的值，Xmax和Xmin分別為樣本的最大值和最小值。

在ArcGIS Grid模塊中，利用樣條插值法（Spline）對暴雨氣候特征指數(shù)進(jìn)行插值，從而獲得表征鄂爾多斯市暴雨氣候特征指數(shù)空間分布圖。

1987—2016年期間，鄂爾多斯市暴雨氣候特征指數(shù)空間分布呈東高西低，鄂爾多斯市東部歸一化指數(shù)基本都在0.51以上，其中準(zhǔn)格爾旗、達(dá)拉特旗東南部、東勝、伊金霍洛旗、烏審旗、歸一化指數(shù)基本都在0.69以上；杭錦旗東部、鄂托克旗東部、鄂托克前旗東部歸一化指數(shù)基本都在0.69以下。杭錦旗西部、鄂托克旗西部、鄂托克前旗西部、歸一化指數(shù)基本都在0.33以下。

2.3 鄂爾多斯市城市對暴雨敏感度評價

基于鄂爾多斯市地形的高低和河網(wǎng)密度，經(jīng)計算鄂爾多斯市地形影響指數(shù)高值區(qū)，其中高程越低，影響越大，敏感性越大，暴雨災(zāi)害風(fēng)險性越大。同樣利用公式（1）進(jìn)行歸一化處理，得到鄂爾多斯市暴雨城市敏感度特征指數(shù)。

鄂爾多斯市北部沿河一帶敏感性等級高的區(qū)域相對集中，歸一化指數(shù)基本都在0.63以上，其他地區(qū)河網(wǎng)密度相對較小，遭遇到暴雨災(zāi)害的風(fēng)險相對較小。

2.4 鄂爾多斯市綜合暴雨風(fēng)險評價及區(qū)劃

在ArcGIS Grid模塊，對鄂爾多斯市暴雨氣候特征指數(shù)、城市對暴雨敏感指數(shù)、易損性指數(shù)、防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)進(jìn)行空間相加處理，得到鄂爾多斯市暴雨風(fēng)險指數(shù)。然后對鄂爾多斯市暴雨風(fēng)險指數(shù)進(jìn)行分類，得到鄂爾多斯市暴雨風(fēng)險區(qū)劃圖。

鄂爾多斯市暴雨風(fēng)險區(qū)劃指數(shù)空間分布呈東高西低，準(zhǔn)格爾旗、達(dá)拉特旗東部、伊金霍洛旗東部、東勝東部、烏審旗東部指數(shù)基本都在0.73～1之間，屬于高風(fēng)險區(qū)；達(dá)拉特旗西部、東勝西部、伊金霍洛旗西部、烏審旗西部、鄂托克前旗東部指數(shù)基本都在0.54～0.73之間，屬于次高風(fēng)險區(qū)；杭錦旗東部、鄂托克旗東部、鄂托克前旗中部指數(shù)基本都在0.36～0.54之間，屬于中風(fēng)險區(qū)；杭錦旗西部、鄂托克旗西部、鄂托克前旗西部指數(shù)基本都在0～0.36之間，屬于低風(fēng)險區(qū)。

3 結(jié)語

本文基于GIS空間分析功能層次分析法和專家咨詢法，通過對鄂爾多斯市暴雨氣候因子、城市對暴雨敏感指數(shù)、易損性指數(shù)、防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)賦予不同的權(quán)重和指數(shù)值，在空間上以1km為分辨率開展鄂爾多斯市暴雨氣候特征、鄂爾多斯市城市對暴雨敏感特征、易損性指數(shù)、防災(zāi)減災(zāi)能力指以及鄂爾多斯市綜合暴雨風(fēng)險特征及區(qū)劃研究。結(jié)果表明鄂爾多斯市綜合暴雨風(fēng)險特征具有明顯的地區(qū)差異，鄂爾多斯市暴雨高風(fēng)險區(qū)主要集中于準(zhǔn)格爾旗、達(dá)拉特旗東部、伊金霍洛旗東部、東勝東部、烏審旗東部；而杭錦旗西部、鄂托克旗西部、鄂托克前旗西部屬于低風(fēng)險區(qū)。鄂爾多斯市暴雨綜合風(fēng)險區(qū)劃基本與當(dāng)?shù)貙嶋H情況相符。

參考文獻(xiàn)

[1]宮德吉.談內(nèi)蒙古暴雨災(zāi)害及抗御[J].內(nèi)蒙古氣象，1999，13

（2）：40-41.

[2]陶詩言.中國之暴雨[M].北京：科學(xué)出版社，1980.

[3]鮑名.近50a我國持續(xù)性暴雨的統(tǒng)計分析及其大尺度環(huán)流背景[J].大氣科學(xué)，2007，31（5）：779-792.

[4]謝義炳，張鐔，蔣尚城.暴雨中短期預(yù)報的觀點和思路[J].氣象科技，1979（2）：2-5.

[5]盛紹學(xué)，石磊，劉家福，等.沿淮湖泊地區(qū)域暴雨洪澇風(fēng)險評估[J].地理研究，2010，29（3）：36-42.

[6]馮建民，梁旭，張智.寧夏旱澇災(zāi)害動態(tài)監(jiān)測指標(biāo)及其應(yīng)用[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2003，17（6）：71-77

[7]梁雨華.吉林省西部旱澇災(zāi)害的動態(tài)變化及其驅(qū)動力分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2007，21（7）：76-80.

[8]Saaty T L.How to make a decision：The Analytic Hierarchy Process[J].European Journal of Operational Research，1990（48）：9-26.