遼陽市洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估

(遼寧省遼陽水文局，遼寧 遼陽 111000)

生態(tài)文明戰(zhàn)略下，人類與自然的矛盾逐漸顯現(xiàn)。傳統(tǒng)發(fā)展觀已經(jīng)難以滿足新形勢下的人類社會及自然、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展需求，由此促使人類開始思考如何總結(jié)歷史經(jīng)驗(yàn)，采取科學(xué)、有效手段進(jìn)行防災(zāi)和減災(zāi)。隨著遼陽市城市化進(jìn)程推進(jìn)，人地矛盾制約了經(jīng)濟(jì)、社會可持續(xù)發(fā)展。在現(xiàn)代減災(zāi)理念指引下，不得不調(diào)整人與水的關(guān)系，由被動(dòng)防御洪水轉(zhuǎn)為積極主動(dòng)預(yù)測和管理洪水[1-3]。

1 模糊綜合評判方法介紹

洪水災(zāi)害評估是區(qū)域生態(tài)文明發(fā)展戰(zhàn)略中的重要組成部分，基于模糊綜合評判法，通過對洪水災(zāi)害進(jìn)行定性描述和定量分析，有助于水利部門科學(xué)確定防洪方案及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)水利設(shè)施建設(shè)。通過土地規(guī)劃、城鎮(zhèn)建設(shè)等，可為各個(gè)行業(yè)的發(fā)展提供防洪減災(zāi)、避災(zāi)技術(shù)指導(dǎo)與服務(wù)，也有助于決策管理部門在防汛工作中進(jìn)行合理決策，避免管理盲目，提高風(fēng)險(xiǎn)防洪及管理效率，減少損失[4-6]。

1.1 方法簡介

本文采用的定量、定性分析方法——“模糊綜合評判法”是一種以模糊推理為主，基于模糊數(shù)學(xué)原理對事物進(jìn)行系統(tǒng)分析與模糊性評判的精確與非精確、定性與定量相結(jié)合的研究方法。

1.2 原理與步驟

基于“模糊綜合評判法”對區(qū)域洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析時(shí)，需遵循如下原理及步驟：

a.根據(jù)實(shí)際情況，選定模糊綜合評判因素集“U”，然后結(jié)合模糊綜合評判因素集的某些屬性特點(diǎn)，將其劃分為能夠滿足如下條件的m個(gè)子集：

(1)

由此可得基于模糊綜合評判的第2級評價(jià)因素集合：

U/c={U1，U2，…，U3}

(2)

b.根據(jù)指標(biāo)因素權(quán)重，基于數(shù)學(xué)模型對每一個(gè)單層次模型子集中的評判因素進(jìn)行評判。若每一個(gè)子集Ui中諸因素權(quán)數(shù)和評判矩陣分別為Ai和Ri，則第i個(gè)綜合模糊子集Ui的綜合評判結(jié)果可用如下表達(dá)式表示：

Bi=AiRi={bi1,bi2,……,bin}

(3)

c.確定U/c中m個(gè)評判因素子集U并進(jìn)行模糊綜合評判，其決策矩陣模型可表示為

(4)

然后根據(jù)模糊綜合評判因素集“U”的權(quán)重集A，得出第2級綜合決策向量B=AB=[b1,b2……bm]。據(jù)此，根據(jù)最大隸屬度原則判斷風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)bi=max{b1,b2,…,bm}時(shí)，所要評價(jià)對象的模糊綜合評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級G=i。

2 模糊綜合評判方法的應(yīng)用

2.1 區(qū)域概況

遼陽市2010—2015年水資源供需關(guān)系大致持平，但自2013年其供水量逐漸表現(xiàn)出降低趨勢，并以地表水供應(yīng)量降低趨勢最為明顯，而對地下水的開采和利用有一定程度的上升，生態(tài)自然用水量增長緩慢。2015年遼陽市水資源總儲蓄量約10.35億m3，人均占有量為310m3，不足我國平均水平的1/4，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于遼寧省的1/6，該區(qū)域?qū)儆谒Y源極度匱乏區(qū)域。每年的7—8月，遼陽市暴雨集中，年降水量達(dá)622.5mm，境內(nèi)相互獨(dú)立而互相影響的水系格局，加上當(dāng)?shù)貧夂虻牟环€(wěn)定性，一到夏季容易引發(fā)洪澇等自然災(zāi)害。當(dāng)遭遇10～15天的長時(shí)間連續(xù)暴雨時(shí)，會形成特大洪災(zāi)。從近年來遼陽市發(fā)生的暴雨災(zāi)害來看，波及范圍廣，歷時(shí)長，影響嚴(yán)重，因此，采用模糊綜合評判法對遼陽市洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估，有助于科學(xué)防災(zāi)、減災(zāi)[7]。

2.2 洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)分析

洪水災(zāi)害評價(jià)是一項(xiàng)系統(tǒng)而復(fù)雜的工程，涉及經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)等多方面的因素，因此，在采用模糊綜合評判法對遼陽市洪水災(zāi)害進(jìn)行定量分析與評價(jià)前，需要選擇關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素[8-11]。

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)框架概念，本文基于科學(xué)性、系統(tǒng)性以及實(shí)用性、目的性原則，結(jié)合遼陽市實(shí)際情況，綜合不同評價(jià)指標(biāo)因素的難易獲取程度，將研究區(qū)洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)劃分為三層，即“目標(biāo)層”“一級評價(jià)因素層”和“二級評價(jià)因素指標(biāo)層”，然后，根據(jù)不同指標(biāo)因素特點(diǎn)，從“防災(zāi)減災(zāi)能力”“易損性”“暴露性”和“危險(xiǎn)性”等視角，對自然生態(tài)層面、社會發(fā)展層面、經(jīng)濟(jì)層面、人口文化層面、防災(zāi)減災(zāi)措施和災(zāi)害恢復(fù)能力等6個(gè)宏觀維度體系內(nèi)的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分析，將其細(xì)分為27個(gè)微觀的不同災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)(見表1)。

2.3 模糊綜合評判因素集劃分

根據(jù)表1遼寧省遼陽市洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)，將其分為宏觀與微觀兩個(gè)層次的因素集。

a.一級宏觀指標(biāo)：

U={U1,U2,U3,U4,U5,U6}

式中U1——自然生態(tài)層面；

U2——社會發(fā)展層面；

U3——經(jīng)濟(jì)層面；

U4——人口文化層面；

U5——防災(zāi)減災(zāi)措施；

U6——災(zāi)害恢復(fù)能力。

b.二級微觀指標(biāo)：

U1={u1,u2,u3,u4,u5,u6}

式中u1——降雨強(qiáng)度；

u2——地形相對坡度及高程；

u3——河網(wǎng)密度；

u4——植被森林覆蓋率；

u5——地表沖刷程度；

u6——水土流失。

U2={u1,u2,u3,u4,u5}

式中u1——人口密度；

u2——居民生命財(cái)產(chǎn)；

u3——工業(yè)生產(chǎn)；

u4——農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；

u5——社會發(fā)展水平。

U3={u1,u2,u3,u4}

式中u1——經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度；

u2——城市化進(jìn)程；

u3——工業(yè)化水平；

u4——國民生產(chǎn)總值。

U4={u1,u2,u3,u4,u5,u6}

式中u1——健康程度；

u2——人口結(jié)構(gòu)；

u3——受教育情況；

u4——抵御風(fēng)險(xiǎn)能力；

u5——受災(zāi)情況；

u6——風(fēng)險(xiǎn)防范意識。

U5={u1,u2}

式中u1——工程措施；

u2——生物措施。

U6={u1,u2,u3,u4}

式中u1——抗災(zāi)水平；

u2——應(yīng)急預(yù)案制定；

u3——突發(fā)緊急事故處置；

u4——災(zāi)后重建。

2.4 確定模糊綜合評判因素權(quán)重及風(fēng)險(xiǎn)等級

在確定模糊綜合評判因素權(quán)重及風(fēng)險(xiǎn)等級前，現(xiàn)場組織相關(guān)學(xué)者、專家進(jìn)行調(diào)研并對單因素評語集v={v1,v2,v3,v4,v5}打分，風(fēng)險(xiǎn)等級分為高(>95分)、較高(80～95分)、中(65～80分)、較低(45～60分)、低(30～45分)5級，據(jù)此確定風(fēng)險(xiǎn)級別(見表2)。

表2 得分與風(fēng)險(xiǎn)等級

在具體權(quán)重分配中，U集合中各因素權(quán)重A作以下分配：

A=(a1,a2,a3,a4,a5,a6)=(0.15，0.15，0.1，0.2，0.25，0.25)

遼寧省遼陽市洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)因素子因素Ai權(quán)重分別作如下分配：

A1=(a11,a12,a13,a14,a15,a16)=(0.3,0.2,0.1,0.1,0.1,0.2)

A2=(a21,a22,a23,a24,a25)=(0.25,0.25,0.1,0.2,0.2)

A3=(a31,a32,a33,a34)=(0.2,0.3,0.2,0.3)

A4=(a41,a42,a43,a44,a45,a46)=(0.25,0.1,0.1,0.25,0.2,0.1)

A5=(a51,a52)=(0.6,0.4)

A6=(a61,a62,a63,a64)=(0.2,0.2,0.3,0.3)

具體見表3。

表3 遼寧省遼陽市洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)權(quán)重

續(xù)表

據(jù)此構(gòu)建遼寧省遼陽市洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模糊矩陣Ri：

根據(jù)以下公式，計(jì)算遼寧省遼陽市洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模糊評價(jià)矩陣值：Bi=AiRi結(jié)果為

=(0.3,0.3,0.3,0.1,0.1)

=(0.25,0.2,0.2,0.1,0.0)

=(0.2,0.2,0.3,0.2,0.1)

=(0.25,0.25,0.2,0.0,0.0)

=(0.6,0.3,0.1,0.0,0.0)

=(0.3,0.3,0.2,0.0,0.0)

再根據(jù)以下公式對遼寧省遼陽市洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模糊評價(jià)矩陣值進(jìn)行歸一化處理：

(5)

結(jié)果為

進(jìn)而由公式B=AR得到所示遼寧省遼陽市洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模糊評價(jià)總矩陣R和綜合因素評價(jià)矩陣B：

=(0.25,0.25,0.25,0.133,0.1)

對遼寧省遼陽市洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模糊評價(jià)綜合因素矩陣B作歸一化處理，則

B=(0.25/0983 0.25/0.983 0.25/0.983 0.133/

0.983 0.1/0.983)

=(0.254 0.254 0.254 0.135 0.102)

由此可得遼寧省遼陽市洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模糊評價(jià)綜合得分等級：

針對以上計(jì)算結(jié)果，通過對照表2等級關(guān)系可知，遼寧省遼陽市洪水災(zāi)害指標(biāo)體系中的“自然生態(tài)層面”“社會發(fā)展層面”與“經(jīng)濟(jì)層面”三項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果為“中”，而遇到洪水災(zāi)害時(shí)，遼寧省采取的“防災(zāi)減災(zāi)措施”評價(jià)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)性總體評價(jià)結(jié)果為“較好”，災(zāi)害恢復(fù)能力評價(jià)指標(biāo)的評價(jià)結(jié)果為“好”?？傇u價(jià)得分為

由此說明，當(dāng)前遼寧省遼陽市洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)安全等級狀況屬于“中”等。

3 結(jié) 論

綜上分析，根據(jù)最終的模糊綜合評價(jià)結(jié)果可以看出，洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)會對遼寧省遼陽市自然生態(tài)層面、社會發(fā)展層面、經(jīng)濟(jì)層面、人口文化層面、防災(zāi)減災(zāi)措施和災(zāi)害恢復(fù)能力六個(gè)層面的27個(gè)具體指標(biāo)構(gòu)成影響和威脅，但從目前防災(zāi)減災(zāi)措施及災(zāi)后恢復(fù)能力情況來看，雖然遼陽市在洪水等自然災(zāi)害應(yīng)急處理方面已經(jīng)積累了一定經(jīng)驗(yàn)，且防災(zāi)減災(zāi)措施較為得當(dāng)，災(zāi)害發(fā)生后能夠迅速通過救災(zāi)、減災(zāi)實(shí)現(xiàn)災(zāi)后恢復(fù)重建，但是依然存在一定的洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患，尤其是在工程措施領(lǐng)域及生物措施領(lǐng)域，需要加強(qiáng)對先進(jìn)技術(shù)設(shè)備、設(shè)施的運(yùn)用，提前采用信息化手段加強(qiáng)洪水災(zāi)害預(yù)測與評估，針對風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性及可能造成的具體危害進(jìn)行定量分析與定性描述，從而做好應(yīng)急防范準(zhǔn)備，特別是在每年的7—8月汛期來臨之際，要提前做好安全防范宣傳工作，提高民眾的自我風(fēng)險(xiǎn)防范意識，提升自我風(fēng)險(xiǎn)防范和抵抗能力，以減少洪水等突發(fā)自然災(zāi)害的影響和破壞。