災(zāi)害系統(tǒng)視角下的石漠化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究
——以貴州省大方縣為例*

黃曉云，王靜愛，尹衛(wèi)霞，李富華，張春琴

(1.貴州大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，貴州 貴陽550025；2.北京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)部，北京 100875； 3. 北京師范大學(xué) 區(qū)域地理研究實(shí)驗(yàn)室，北京 100875)

災(zāi)害系統(tǒng)視角下的石漠化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究
——以貴州省大方縣為例*

黃曉云1,2,3，王靜愛2,3，尹衛(wèi)霞2,3，李富華2,3，張春琴2,3

(1.貴州大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，貴州 貴陽550025；2.北京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)部，北京 100875； 3. 北京師范大學(xué) 區(qū)域地理研究實(shí)驗(yàn)室，北京 100875)

石漠化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是喀斯特生態(tài)脆弱地區(qū)開展石漠化災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理的基礎(chǔ)?；趨^(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論，從孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子及承災(zāi)體三個(gè)維度構(gòu)建石漠化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，選取NDVI、土地利用類型及地形坡度等影響因子，以貴州省大方縣為例，對(duì)1988年，2001年，2009年三個(gè)時(shí)段的石漠化風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，三個(gè)時(shí)段的石漠化風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)空間格局類似，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在大方縣東南和中北部地區(qū)，2009年土地利用情景下石漠化風(fēng)險(xiǎn)整體最低。

災(zāi)害系統(tǒng)；石漠化；風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；評(píng)價(jià)；貴州大方縣

喀斯特脆弱生態(tài)系統(tǒng)同時(shí)存在結(jié)構(gòu)型脆弱和脅迫型脆弱特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)型脆弱主要由系統(tǒng)自身的不穩(wěn)定性和敏感性結(jié)構(gòu)決定；脅迫型脆弱是指系統(tǒng)的脆弱主要由外部環(huán)境的擾動(dòng)所致[1]。諸多石漠化災(zāi)害機(jī)理研究表明，石漠化的發(fā)生發(fā)展與喀斯特系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)脆弱特征密切相關(guān)，從災(zāi)害系統(tǒng)角度而言，就是與其孕災(zāi)環(huán)境敏感與不穩(wěn)定因子密切相關(guān)。基于石漠化發(fā)生發(fā)展與其孕災(zāi)環(huán)境密切相關(guān)這一特點(diǎn)，以及區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能體系[2-6]，從孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子及承災(zāi)體三個(gè)維度構(gòu)建石漠化風(fēng)險(xiǎn)概念模型(圖1)。石漠化災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由致災(zāi)因子H、承災(zāi)體V與孕災(zāi)環(huán)境E組成，系統(tǒng)功能則由H的危險(xiǎn)性，即石漠化的危險(xiǎn)性；V的脆弱性，即喀斯特區(qū)域土地利用程度和E的不穩(wěn)定與敏感性，即喀斯特區(qū)環(huán)境的易變性組成。

圖1 石漠化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)概念模型

依據(jù)這一概念模型，石漠化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)應(yīng)在分別對(duì)孕災(zāi)環(huán)境的穩(wěn)定性(E)、致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性(H)及承災(zāi)體的脆弱性(V)三個(gè)方面分進(jìn)行評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，綜合確定區(qū)域石漠化災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)度。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)三度模型需要特別注意致災(zāi)因子和承災(zāi)體的關(guān)系。對(duì)于突發(fā)災(zāi)害，致災(zāi)因子由自然因素決定，承災(zāi)體由人文因素決定，兩者可以截然分開。而對(duì)于諸如土地退化等漸發(fā)性災(zāi)害，致災(zāi)因子由自然因素與人為因素二者共同決定，很難將它們區(qū)分、剝離。這也是本研究的一個(gè)難點(diǎn)。本文嘗試從以下角度解決這個(gè)問題：將土地利用類型斑塊作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)基本單元，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)影響因素的類型化。然后在類型化的基礎(chǔ)上，定量化剝離致災(zāi)因子因素和承災(zāi)體因素：對(duì)不同土地利用類型進(jìn)行賦值，得到承災(zāi)體脆弱性指數(shù)，來量化人類活動(dòng)載體—土地利用作為石漠化承災(zāi)體的一方面；不同的土地利用類型對(duì)應(yīng)不同的NDVI，將人類活動(dòng)和自然因子綜合作用的指標(biāo)NDVI作為致災(zāi)因子危險(xiǎn)性表征指標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)自然因素和人文因素對(duì)致災(zāi)因子影響的量化。

表1 石漠化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系表

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)

用于土地利用類型解譯和NDVI計(jì)算的TM遙感影像數(shù)據(jù)，包含研究區(qū)1988年、2001年、2009年3期TM影像，軌道號(hào)為127/33的Landsat 5專題制圖儀7個(gè)波段夏季影像，空間分辨率為30 m，數(shù)據(jù)來源為中國(guó)科學(xué)院遙感衛(wèi)星地面站；用于坡度計(jì)算的30 m分辨率DEM地形數(shù)據(jù)來源于美國(guó)太空總署(NASA)和國(guó)防部國(guó)家測(cè)繪局(NIMA)聯(lián)合測(cè)量的SRTM數(shù)據(jù)。

1.2 指標(biāo)體系

石漠化風(fēng)險(xiǎn)概念模型表明，石漠化風(fēng)險(xiǎn)由致災(zāi)因子危險(xiǎn)性(H)、承災(zāi)體脆弱性(V)和孕災(zāi)環(huán)境不穩(wěn)定性(E)三要素共同決定。因此，對(duì)石漠化的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)是在分別對(duì)致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性、承災(zāi)體的脆弱性及孕災(zāi)環(huán)境的不穩(wěn)定性三個(gè)方面分進(jìn)行評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，綜合確定區(qū)域石漠化災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)度?；谶@一指導(dǎo)思想和評(píng)價(jià)方法，從致災(zāi)因子、承災(zāi)體和孕災(zāi)環(huán)境三個(gè)維度構(gòu)建石漠化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，構(gòu)建以致災(zāi)因子、承災(zāi)體、孕災(zāi)環(huán)境為一級(jí)指標(biāo)，地形坡度、NDVI以及土地利用類型為二級(jí)指標(biāo)的石漠化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。

1.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型及方法

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型是災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理的科學(xué)工具，它決定著評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇和評(píng)價(jià)結(jié)果的表達(dá)。依據(jù)定量化程度的高低，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型可分為基于指標(biāo)體系的災(zāi)害相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)模型、基于致災(zāi)曲線和脆弱性等級(jí)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)模型和基于脆弱性曲線的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。本研究使用基于指標(biāo)體系的災(zāi)害相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)模型。該模型以指標(biāo)體系構(gòu)建為核心，在構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，計(jì)算相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。計(jì)算方法包括加權(quán)求和法、判斷矩陣法和災(zāi)害指數(shù)法。災(zāi)害指數(shù)法認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)是致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體脆弱性和暴露性的乘積[7-8]。本研究使用災(zāi)害指數(shù)法。根據(jù)評(píng)價(jià)模型及方法，石漠化災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)R與致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性(H)、承災(zāi)體的脆弱性(V)和孕災(zāi)環(huán)境的不穩(wěn)定性(E)有著這樣的關(guān)系：

R=H×V×E。

(1)

式中：R為石漠化風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，H為石漠化危險(xiǎn)性指數(shù)，V為人類對(duì)土地的不同利用方式而帶來的脆弱性指數(shù)，E為喀斯特區(qū)孕災(zāi)環(huán)境的不穩(wěn)定性指數(shù)。

2 結(jié)果分析

2.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

由上述方法得到不同土地利用情景下的石漠化風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，這里的石漠化風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)是對(duì)區(qū)域石漠化災(zāi)害相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的表征，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)越大，表示石漠化對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境和生產(chǎn)系統(tǒng)的危害越大。風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)無量綱是危害或損失的相對(duì)表達(dá)。對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分級(jí)得到風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)圖：風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)>75，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為5；風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為45～75，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為4；風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為20～45，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為3；風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為4.5～20，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為2；風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)<4.5風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為1。風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)越高，表示石漠化風(fēng)險(xiǎn)越高。

從石漠化風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖可以看到(圖2～圖4)，三種土地利用情景下，大方縣石漠化風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布格局類似，高風(fēng)險(xiǎn)主要分布在東南和中北部地區(qū)，東北部石漠化風(fēng)險(xiǎn)最小，其他地區(qū)次之。從各土地利用情景下石漠化危險(xiǎn)性等級(jí)比例圖(圖5)可以看到，1988年土地利用情景下，2級(jí)石漠化風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)所占比例最高，4級(jí)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)比例次之，5級(jí)風(fēng)險(xiǎn)比例最少，1～2級(jí)低中風(fēng)險(xiǎn)面積比例占到50%，4～5級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)面積占到30%；2001年土地利用情景下， 4級(jí)石漠化比例最高，2級(jí)次之，5級(jí)最小，4～5級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)面積比例達(dá)到近35%，1～2級(jí)低風(fēng)險(xiǎn)面積比例近50%；2009年土地利用情景下，1級(jí)石漠化風(fēng)險(xiǎn)比例最大，2級(jí)次之，3級(jí)和4級(jí)所占比例相近，5級(jí)最少，4～5級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)面積比例不到20%，1～2級(jí)低風(fēng)險(xiǎn)面積比例近70%。通過對(duì)比可以看到，三種情景下，2009年土地利用情景下石漠化風(fēng)險(xiǎn)整體最低。2001年土地利用情景和1988年土地利用情景的風(fēng)險(xiǎn)整體類似，但前者低風(fēng)險(xiǎn)面積比例和高風(fēng)險(xiǎn)面積比例都略高于后者。

圖2 1988年土地利用情景下風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布

圖3 2001年土地利用情景下風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布

圖4 2009年土地利用情景下風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖

圖5 不同土地利用情景下風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)面積比例統(tǒng)計(jì)圖

2.2 精度檢驗(yàn)

為了檢驗(yàn)大方縣石漠化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的精度，本文以大方縣2009年分鄉(xiāng)鎮(zhèn)石漠化程度面積比例與2009年本文石漠化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果作對(duì)比。2009年大方縣分鄉(xiāng)鎮(zhèn)實(shí)測(cè)石漠化面積比例數(shù)據(jù)來源于大方縣林業(yè)局。為了更好的對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，本文中石漠化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)1、2、3、4、5級(jí)分別對(duì)應(yīng)實(shí)測(cè)資料中潛在石漠化、輕度石漠化、中度石漠化、重度石漠化、極重度石漠化。圖6是不同石漠化程度精度檢驗(yàn)的擬合結(jié)果圖。其中橫坐標(biāo)為實(shí)測(cè)面積比例結(jié)果，縱坐標(biāo)為評(píng)價(jià)面積比例結(jié)果，從圖6可以看出，鄉(xiāng)鎮(zhèn)實(shí)際統(tǒng)計(jì)石漠化面積比例與本研究評(píng)價(jià)結(jié)果風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)比例基本接近，線性擬合曲線為y=0.988x，R2為0.69，評(píng)價(jià)結(jié)果較準(zhǔn)確。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)評(píng)價(jià)精度，對(duì)實(shí)測(cè)樣本點(diǎn)做成對(duì)雙樣本均值t-檢驗(yàn)分析，結(jié)果顯示(表2)，P(T≤t) 雙尾值為0.502，大于0.05，表明在a=0.05的顯著性水平下，拒絕假設(shè)，即評(píng)價(jià)值與統(tǒng)計(jì)值差異不顯著，95%的模擬評(píng)價(jià)效果接近統(tǒng)計(jì)值。據(jù)此可以認(rèn)為本研究的石漠化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法科學(xué)，評(píng)價(jià)結(jié)果基本準(zhǔn)確，可以作為石漠化風(fēng)險(xiǎn)管理和風(fēng)險(xiǎn)決策的科學(xué)依據(jù)。

圖6 分鄉(xiāng)鎮(zhèn)石漠化評(píng)價(jià)結(jié)果精度檢驗(yàn)

3 結(jié)論與討論

本研究基于區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論，構(gòu)建了石漠化三度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，針對(duì)1988年，2001年，2009年三個(gè)時(shí)段石漠化風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。主要結(jié)論如下。

表2 t-檢驗(yàn): 成對(duì)雙樣本均值分析結(jié)果

(1)三個(gè)時(shí)段土地利用情景下，大方縣石漠化風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)空間分布格局類似，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在東南和中北部地區(qū)，東北部石漠化風(fēng)險(xiǎn)最小，其他地區(qū)次之。

(2)三個(gè)時(shí)段土地利用情景下的石漠化1～2級(jí)低風(fēng)險(xiǎn)面積比例都大于50%，2001年中高等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)面積比例最高，達(dá)到近35%；2009年土地利用情景下石漠化風(fēng)險(xiǎn)整體最低。

(3)針對(duì)石漠化高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，下一步應(yīng)從自然與人文因素綜合考慮石漠化防治手段，一方面要加強(qiáng)土地利用限制性開發(fā)保護(hù)政策的制定，另一方面要統(tǒng)籌考慮喀斯特生態(tài)脆弱區(qū)其他相關(guān)治理工程，以最優(yōu)的方式改善石漠化程度。

[1] 靖娟利，陳植華，胡成，等．中國(guó)西南部巖溶山區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)[J]．地質(zhì)科技情報(bào)，2003，22(3)：95-99．

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Study on Risk Assessment of Rocky Desertification from the Perspectiveof Disaster System——A Case Study of Dafang County in Guizhou Province

HUANG Xiaoyun1, 2, WANG Jingai2, 3, YIN Weixia2, 3, LI Fuhua2, 3, and ZHANG Chunqin2, 3

(1.SchoolofEconomics,GuizhouUniversity,Guiyang550025,China; 2.FacultyofGeographicalScierce,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China; 3.KeyLaboratoryofRegionalGeography,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China)

RockydesertificationriskassessmentisthebasicworkforriskmanagementofrockydesertificationinKarstecologicalvulnerabilityareas.Thisresearchworkisbasedonthetheoryofregionaldisastersystem,constructedtheriskassessmentmodelfromthreedimensionsofthedisasterenvironment,hazardsandexposure,andselectNDVI,landusetypeandslopetocarryoutcomprehensiveriskassessmentofrockydesertificationinDafangCountyin1988, 2001, 2009.Theresultsshowedthattherockydesertificationriskspatialpatternofthethreeperiodsissimilar,thehighriskregionismainlydistributedinthesoutheastandnorthcentralinDafangCounty,andtheriskof2009isminimum.

disastersystem;rockydesertificationrisk;riskassessment;DafangCounty

2016-12-07

2017-02-24

貴州大學(xué)引進(jìn)人才科研項(xiàng)目(貴大人基合字(2015)44號(hào))；貴州龍里縣水利局項(xiàng)目

黃曉云(1966-)，女，貴州貴陽人，博士，副教授，主要研究方向?yàn)樯鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).E-mail: 419979480 @qq.com

王靜愛(1955-)，女，河北定州人，教授，主要研究方向?yàn)樽匀粸?zāi)害與土地退化等. E-mail: jwang@bnu.edu.cn

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.03.015.]

X43；P931.3；X144

A

1000-811X(2017)03-0087-04

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.03.015

黃曉云，王靜愛，尹衛(wèi)霞，等. 災(zāi)害系統(tǒng)視角下的石漠化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究—以貴州省大方縣為例[J]. 災(zāi)害學(xué)，2017，32(3)：87-90. [HUANG Xiaoyun, WANG Jingai, YIN Weixia,et al. Study on Risk Assessment of Rocky Desertification from the Perspective of Disaster System—A Case Study of Dafang County in Guizhou Province[J]. Journal of Catastrophology，2017，32(3)：87-90.