阿克蘇地區(qū)洪水災害危險性及易損性分析

孫桂麗，王 立,陸海燕，李 路，滕彭麗

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學 林學與園藝學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.干旱區(qū)林業(yè)生態(tài)與產(chǎn)業(yè)技術(shù)重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830052)

氣候變暖加速了水汽循環(huán)，極易引發(fā)極端干旱和洪澇災害，影響了人們的生產(chǎn)、生活，且損失越來越大，嚴重制約了社會經(jīng)濟發(fā)展和人們生活水平的提高[1-4]，國內(nèi)外學者針對洪澇災害風險評估方面的研究日趨增多[2,5-7]。張會等[8]采用空間信息統(tǒng)計的方法，分析了遼河中下游蕩地區(qū)洪澇災害風險評估與區(qū)劃情況；韓平[9]構(gòu)建了基于GIS和RS的巢湖流域地區(qū)的洪澇災害損失的總體思路框架，確立了洪澇淹沒范圍的模擬方法、社會經(jīng)濟空間化方法以及洪澇災害損失評估的模型。劉蘭芳等運用GIS空間插值法對湖南省農(nóng)業(yè)洪澇災害易損性進行了分析，但由于洪水災害發(fā)生具有極強地域性，相同強度的洪水發(fā)生在地勢、氣候、經(jīng)濟以及承災體不同的地區(qū)危險性和易損性會有很大差別，所以需要分地區(qū)監(jiān)測、評估[2,10-12]。新疆地處西北內(nèi)陸干旱區(qū)，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，抵御自然災害能力低[13-15]，是全球氣候變暖的敏感區(qū)和強烈影響區(qū)。尤其是南疆的阿克蘇地區(qū)，雖深居內(nèi)陸，但由于其獨特的地理位置和地形條件，地勢西高東低，加上受季風影響，降雨量年內(nèi)、時空分布不均，為洪水災害的發(fā)生提供了條件，人民生命財產(chǎn)以及社會經(jīng)濟面臨嚴重威脅[13,15-18]。因此，了解阿克蘇地區(qū)洪水災害的特性，分析其洪水災害的危險性和易損性分布情況，以期為新疆阿克蘇地區(qū)洪水災害評估和防災減災工作提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料收集

洪水災害數(shù)據(jù)：主要選取阿克蘇地區(qū)1807～2015年的災害數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于《新疆災荒史》、《新疆通志》、《新疆減災四十年》、《農(nóng)一師志》、《新疆自然災害研究》、《新疆年鑒》以及新疆防汛抗旱指揮部、國家減災網(wǎng)站、新疆防汛抗旱指揮部等。1949年以前以史料記載為準；1949年以后，以統(tǒng)計結(jié)果為準，然后以縣市為單位錄入，建立數(shù)據(jù)庫，經(jīng)反復核對校訂，整理出新疆1807～2015年阿克蘇地區(qū)的水文災害資料。

易損性指標數(shù)據(jù)：1995年之前有些年份的社會經(jīng)濟資料不全，只統(tǒng)計了1995～2015年的阿克蘇地區(qū)易損性指標，包括阿克蘇地區(qū)8縣1市的土地面積、耕地面積、人口密度、農(nóng)村居民人均純收入、地區(qū)生產(chǎn)總值以及農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值，以及糧食棉花產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，主要來源于《新疆年鑒》(1995～2015)和《新疆統(tǒng)計年鑒》(1995～2015)。

本文所用數(shù)據(jù)均以上述數(shù)據(jù)庫為基礎，并用Excel 2003和SPSS 19.0軟件進行處理分析，進行危險性分析的數(shù)據(jù)為1807～2015年數(shù)據(jù)，進行易損性分析所用的數(shù)據(jù)為1995～2015年的數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)的無量綱化處理 由于易損性指標體系中的各指標單位不同，數(shù)值大小也存在著很大差別，不便進行易損性分析，因此對各指標數(shù)據(jù)進行無量綱化處理。無量綱化處理即借助某種評價函數(shù)，消除指標量綱的影響，并將指標特征值轉(zhuǎn)化為無量綱值[19-20]。本文無量綱化處理所采用公式為：

Xi′=(Xi-Ximin)/(Ximax-Ximin)

(1)

其中，Xi表示經(jīng)濟指標的實際值，Xi′表示無量綱化處理后的值，Ximax、Ximin表示Xi的最大值和最小值。為了便于計算，將社會經(jīng)濟指標量化成0～1之間的無向量指標。

1.2.2 指標權(quán)重的確定 本文指標權(quán)重的確定采用熵權(quán)法，熵權(quán)法的基本思路是根據(jù)指標變異性的大小來確定客觀權(quán)重[19,21]。一般來說，若某個指標的信息熵越小，表明指標值的變異程度越大，提供的信息量越多，在綜合評價中所能起到的作用也越大，其權(quán)重也就越大。相反，某個指標的信息熵越大，表明指標值的變異程度越小，提供的信息量也越少，在綜合評價中所起到的作用也越小，其權(quán)重也就越小。

(2)

1.2.3 空間數(shù)據(jù)內(nèi)插 由于客觀條件限制，選擇研究點個數(shù)有限，研究點分布不規(guī)則，不能布滿整個研究區(qū)域，不能滿足研究分析需求，需要根據(jù)已知研究點對研究區(qū)內(nèi)未知點進行預測。這種方法就稱為空間內(nèi)插法，簡稱內(nèi)插法[22-23]。本研究采用了反距離權(quán)重內(nèi)插，即：相近點的實測高程值要比較遠點實測高程值有更大的權(quán)重。公式如下所示：

(3)

其中，Z(x0)是點X0處的預測值，n是預測點周圍實測點的數(shù)目，λi是分配給每個實測點的權(quán)重，這些權(quán)重隨著距離的增大而減小，Z(Xi)是點i處的實測值。

2 結(jié)果與分析

2.1 危險性評估

一般情況下，降水頻次越高，洪水災害致災因子的危險性也就越大[24-25]。為了分析暴雨洪水災害的危險程度，本研究選取降水頻次作為危險性評估指標。根據(jù)阿克蘇地區(qū)各縣市洪水災害每年發(fā)生的次數(shù)、每月發(fā)生的次數(shù)、各類型洪水發(fā)生次數(shù)和各個縣市洪水災害次數(shù)等指標，評價阿克蘇地區(qū)洪水災害致災因子的危險性。

阿克蘇地區(qū)1807～2015年里的洪水災害發(fā)生情況如圖1所示。由圖1可看出，1958、1966、1987、1989、1990、1998、1999、2001、2006、2008這10年每年的洪水災害都發(fā)生5次以上，其中1987～1990年連續(xù)4年里共發(fā)生了27次。說明洪水災害發(fā)生的頻率越來越多，發(fā)生間隔也越來越短。

為了解阿克蘇地區(qū)年內(nèi)危險性分布情況(圖2)，統(tǒng)計分析了1807～2015年阿克蘇地區(qū)洪水災害年內(nèi)發(fā)生情況(沒有具體月份的沒有統(tǒng)計)，發(fā)現(xiàn)7月份發(fā)生頻次最多，其次是6月和8月，可見洪水災害主要發(fā)生于6～8月，是洪水危險性較大的時段，應重點防范。雖然4、5月發(fā)生的次數(shù)少，但是也不容忽視。10月至次年3月洪水危險性相對較低。

為了解影響阿克蘇地區(qū)最大的洪水類型，危險性最大的洪水類型，統(tǒng)計分析了阿克蘇地區(qū)各類型洪水災害發(fā)生情況(圖3)?？梢园l(fā)現(xiàn)阿克蘇地區(qū)的洪水災害中，發(fā)生次數(shù)最多，危險性也最高的洪水類型為暴雨洪水，混合型洪水、融雪洪水和突發(fā)性洪水的次數(shù)少，危險性相對較低。圖4進一步分析了暴雨洪水災害在年內(nèi)的分布情況。

圖1 阿克蘇地區(qū)洪水災害年度頻率統(tǒng)計

圖2 1807～2015年阿克蘇地區(qū)洪水災害年內(nèi)頻次統(tǒng)計

圖3 1807～2015年阿克蘇地區(qū)洪水災害類型

從圖4可以看出，暴雨洪水主要發(fā)生在5、6、7、8這4個月里，雖然4月和9月也有發(fā)生，但是發(fā)生的頻率相對來說較小，所以5～8月為洪水災害高發(fā)期，在這個時期，應提高防洪意識，加強防洪措施。

為分析評估阿克蘇地區(qū)各縣市的洪水災害危險性高低，統(tǒng)計分析了阿克蘇地區(qū)各縣市洪水災害的發(fā)生頻次(圖5)，由圖5可以看出：阿克蘇市、烏什縣和溫宿縣較多，危險性最高，柯坪縣、拜城縣、沙雅縣次之，為中危險性縣市。柯坪縣、新和縣和阿瓦提縣為洪水一般危險性縣市，庫車縣最少，為低危險性縣市。因此，阿克蘇地區(qū)在防洪抗洪過程中應重點關(guān)注阿克蘇市、烏什縣、溫宿縣、拜城縣高危和中高危縣市，提前做好防災應急對策及防范措施。

圖4 1807～2015年阿克蘇地區(qū)暴雨洪水年內(nèi)頻次統(tǒng)計

圖5 1807～2015年阿克蘇地區(qū)各縣市洪水災害頻次統(tǒng)計

2.2 易損性分析

所謂易損性是指人類、社會、經(jīng)濟財產(chǎn)易受或敏感于自然災變破壞和傷害的狀態(tài)[9,26]；洪水災害易損性是指在一定社會經(jīng)濟條件下，特定區(qū)域各類承載體在遭受不同強度洪水后可能造成的損失程度[10,26]。

洪水災害對農(nóng)業(yè)造成的危害程度一般取決于研究區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟程度、人口的密集程度和耕種的方式等因素[10,27]。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟越發(fā)達，人口密度越大，環(huán)境遭受到破壞、生態(tài)惡化的可能性就越大，承災體所遭受的潛在災害損失的風險也就越大[10,12,27]。本研究根據(jù)阿克蘇地區(qū)實際情況和數(shù)據(jù)的可獲取性，參考前人的研究成果，采用人口密度、耕地面積比重、農(nóng)作物播種面積比重、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值、糧食產(chǎn)量、棉花產(chǎn)量、牲畜年末存欄數(shù)作為易損性評估指標。采用無量綱化方法消除各指標的量綱影響，指標權(quán)重的確定采用熵權(quán)法，熵權(quán)法的基本思路是根據(jù)指標變異性的大小來確定客觀權(quán)重，各指標權(quán)重見表1。將所得的無量綱值與權(quán)重相乘即得到承災體易損性指數(shù)，然后運用ArcGIS軟件并用反距離權(quán)重內(nèi)插法處理，得出阿克蘇地區(qū)易損性分布圖(圖6)，以此來反映阿克蘇地區(qū)洪水災害承災體易損性的區(qū)域空間分布差異。

表1 阿克蘇地區(qū)洪水災害易損性指標權(quán)重

圖6 阿克蘇地區(qū)洪水災害易損性評估

根據(jù)圖6將阿克蘇地區(qū)分為4個易損性等級，庫車縣、新和縣和阿瓦提縣的高易損性區(qū)，沙雅縣、溫宿縣、阿克蘇市是中易損性地區(qū)，拜城縣、烏什縣為較低易損性區(qū)，柯坪縣為低易損性區(qū)，在洪水防治方面可參考各縣市易損性的高低，再結(jié)合危險性大小，采取相應的防災減災措施。

3 結(jié)論

阿克蘇地區(qū)洪水災害發(fā)生頻率呈現(xiàn)出上升趨勢，發(fā)生周期呈縮短趨勢，年內(nèi)主要發(fā)生在6、7、8這3個月，且受災縣市比較多。

危險性：從洪水類型看，阿克蘇地區(qū)暴雨洪水危險性最高，融雪洪水、混合型洪水和突發(fā)洪水危險性相差不大；從縣市看，烏什縣、阿克蘇市和溫宿縣為高危險區(qū)，沙雅縣、拜城縣為中危險區(qū)，其余為低危險區(qū)。

易損性：庫車縣、新和縣和阿瓦提縣為洪水災害高易損性區(qū)，沙雅縣、溫宿縣、阿克蘇市是中易損性區(qū)，拜城縣、烏什縣為較低易損性區(qū)，柯坪縣為低易損性區(qū)。

今后洪水災害的防治過程中應綜合考慮阿克蘇各縣市洪水災害的年內(nèi)分布規(guī)律、年際變化趨勢，危險性和易損性的分布情況，針對不同縣市、不同時段采取有針對性、有重點的防災減災措施，以便更好地為當?shù)剞r(nóng)業(yè)服務，促進區(qū)域經(jīng)濟更快更好發(fā)展。