基于GIS 的哈爾濱農(nóng)業(yè)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估

□吳 娟

（綏化學(xué)院 黑龍江 綏化 152000）

由于對(duì)自然資源的不合理開(kāi)發(fā)利用，山體滑坡、水土流失、資源枯竭等問(wèn)題頻發(fā)。哈爾濱黑土資源豐富，處于溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，自然條件適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)。但是季風(fēng)氣候區(qū)降水集中于夏季，使得夏季容易出現(xiàn)暴雨洪澇等災(zāi)害，應(yīng)采取有效的措施開(kāi)展災(zāi)害防治工作，減少各類(lèi)損失。

GIS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上能夠及時(shí)進(jìn)行防治，保障哈爾濱的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，避免問(wèn)題加重。綜上，基于GIS 對(duì)哈爾濱暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估進(jìn)行分析具有重要意義。

1 研究區(qū)域概況及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估方法

1.1 區(qū)域概況

我國(guó)東北部的黑土面積大，土壤中富含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是我國(guó)重要的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地。哈爾濱位于我國(guó)東北地區(qū)，處于溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水集中于夏季，通?？梢赃_(dá)到1 000～1 500 mm；在適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)的6—9 月，降水量保持在110 mm 左右，光照以及溫度皆處于最優(yōu)狀態(tài)；玉米、水稻等作物的產(chǎn)量和質(zhì)量都處于全國(guó)領(lǐng)先地位，在保障糧食供應(yīng)方面具有重要作用。

然而東北地區(qū)平原較多，地勢(shì)平坦開(kāi)闊，河流眾多，當(dāng)出現(xiàn)大規(guī)模降水時(shí)，容易因排水不及時(shí)而引發(fā)洪澇災(zāi)害，給周?chē)木用窈娃r(nóng)田帶來(lái)極大損失。因此要采取有效的災(zāi)害防治措施，降低風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展[1]。

1.2 基于GIS 的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估方法

GIS 技術(shù)可以將水系、水文、區(qū)域規(guī)劃、公路、地形地勢(shì)等因素進(jìn)行綜合考量，現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于地區(qū)自然現(xiàn)象的變化監(jiān)控中。

首先，借助衛(wèi)星雷達(dá)等先進(jìn)的技術(shù)手段，將降水、河流、風(fēng)力、風(fēng)向等自然因素納入監(jiān)控中，并把收集到的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。

其次，采用GIS 技術(shù)進(jìn)行空間信息分析，形成數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、柵格圖像、矢量緩沖區(qū)。

再次，在數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上建立疊加圖層，將地形地勢(shì)、降水量、河流、人口、經(jīng)濟(jì)區(qū)劃等匯總到一張圖紙上，對(duì)比收集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與最低安全等級(jí)數(shù)據(jù)，即可判斷發(fā)生暴雨洪澇災(zāi)害的可能性以及具體發(fā)生的區(qū)域，及時(shí)采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

GIS 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)手段將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為危險(xiǎn)性、暴露性、脆弱性等幾個(gè)等級(jí)，使評(píng)估更加直觀(guān)化。暴露性是指災(zāi)害帶來(lái)的人身財(cái)產(chǎn)傷亡基數(shù)；危險(xiǎn)性是指導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)生的因素和對(duì)引發(fā)災(zāi)害的因素之間存在的關(guān)聯(lián)性；脆弱性是指開(kāi)展最大限度的防治工作后在較短時(shí)期內(nèi)的恢復(fù)能力。就風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和成因開(kāi)展防治工作，兼顧社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，保障社會(huì)的良性運(yùn)行與協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展[2-3]。

2 中高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)等級(jí)評(píng)價(jià)及暴雨洪澇災(zāi)害評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 中高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)等級(jí)評(píng)價(jià)

為兼顧經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，針對(duì)暴雨洪澇災(zāi)害致害因子的不同特點(diǎn)開(kāi)展防治工作。在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定工作之前，應(yīng)開(kāi)展信息收集、空間分析、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)計(jì)算。

中高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)的周?chē)ǔＪ寝r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和公眾生活的密集區(qū)，一旦發(fā)生自然災(zāi)害，會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)損失。

首先，借助GIS 技術(shù)將各類(lèi)變化納入監(jiān)控中并轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，上傳至計(jì)算機(jī)終端，形成疊加圖層，顯示降水、人口、道路等圖標(biāo)。

其次，對(duì)植被覆蓋率和水量變化等進(jìn)行測(cè)算，得出WH、WE、WV 3 個(gè)不同的等級(jí)。其中，以松花江為代表的地區(qū)屬于WH 級(jí)，最高達(dá)到0.5，針對(duì)此處的脆弱性，應(yīng)在其周?chē)嚅_(kāi)挖蓄水區(qū)引流，以降低洪澇風(fēng)險(xiǎn)；針對(duì)暴露性，應(yīng)成立救援隊(duì)，設(shè)立風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警救濟(jì)金；針對(duì)危險(xiǎn)性，可以借助種植不同季節(jié)性作物的方式，降低致害因子與風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)聯(lián)性。應(yīng)加強(qiáng)中高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)警防治工作，兼顧經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益[4]。

2.2 暴雨洪澇災(zāi)害評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

近年來(lái)，全球氣候變暖問(wèn)題日益嚴(yán)峻，暴雨洪澇災(zāi)害成為威脅糧食生產(chǎn)的主要原因。為有效降低風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生率，可采取GIS 技術(shù)對(duì)哈爾濱幾大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)的暴雨洪澇災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)控。

GIS 數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)借助衛(wèi)星雷達(dá)等工具收集信息后，將信息傳至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，生成疊加圖層并進(jìn)行分析，建立暴雨洪澇災(zāi)害判斷等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于主要的影響因素大致形成暴露性、危險(xiǎn)性、脆弱性等評(píng)價(jià)等級(jí)。

判斷災(zāi)害的權(quán)重系數(shù)由層次分析法計(jì)算得出，即計(jì)算降水、河流水文、人口位置等，在分類(lèi)對(duì)比的基礎(chǔ)上得出矩陣系數(shù)再進(jìn)行檢驗(yàn)。如對(duì)松花江地區(qū)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行評(píng)定，測(cè)算近年來(lái)夏季的平均降水量，得出6—9 月的降水量基本為110 mm 左右，人口集中于河流兩岸幾公里的平原地區(qū)是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，由于河流的排水系統(tǒng)不發(fā)達(dá)，周?chē)鷽](méi)有水庫(kù)等進(jìn)行蓄洪，一旦發(fā)生暴雨洪澇災(zāi)害，危險(xiǎn)等級(jí)最高。洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)見(jiàn)表1。

表1 洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

3 暴雨洪澇災(zāi)害分析

暴雨洪澇災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)的影響較大，其不僅會(huì)影響作物生長(zhǎng)，甚至?xí)?dǎo)致作物絕收，全球氣候變暖是引發(fā)暴雨洪澇災(zāi)害的主要原因之一。

為降低災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)造成的破壞，應(yīng)利用GIS 技術(shù)對(duì)暴雨洪澇災(zāi)害的脆弱性開(kāi)展有針對(duì)性的防治工作，在風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)信息收集和等級(jí)計(jì)算的基礎(chǔ)上，測(cè)定具體的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，就不同的致害因子開(kāi)展相應(yīng)的防治工作。如哈爾濱夏季降水量多且集中以及冬季結(jié)冰是引發(fā)夏汛和春汛的原因，因此在夏季要進(jìn)行洪水引流，春季采取冰雪轉(zhuǎn)移和消融措施，還應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)明確自然環(huán)境的危險(xiǎn)性，進(jìn)行有針對(duì)性的防治[5-7]。

依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)測(cè)算公式得出，哈爾濱在夏季和春季皆為高風(fēng)險(xiǎn)，夏汛和春汛由于缺乏有效的蓄洪排水區(qū)域而導(dǎo)致周?chē)貐^(qū)公眾的日常生活和農(nóng)業(yè)區(qū)的生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響。當(dāng)?shù)卮?、夏季多種植玉米和水稻，為降低致害因子與風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)聯(lián)性，應(yīng)在河流周?chē)牡屯莸貐^(qū)開(kāi)鑿引水渠和蓄洪區(qū)，以調(diào)節(jié)水量。除此之外，還要成立救援隊(duì)，設(shè)立救濟(jì)基金，以便在災(zāi)害發(fā)生的第一時(shí)間進(jìn)行救援，彌補(bǔ)公眾以及社會(huì)的損失[8]。

4 結(jié)論及討論

農(nóng)業(yè)發(fā)展可以為國(guó)家、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的農(nóng)業(yè)問(wèn)題得到了解決，我國(guó)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。哈爾濱是我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)基地，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益較高。

近年來(lái)，暴雨洪澇災(zāi)害等極端惡劣天氣頻發(fā)，借助GIS 技術(shù)對(duì)地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)，將地形、地勢(shì)、降水量、河流、人口、經(jīng)濟(jì)區(qū)劃綜合生成疊加圖層進(jìn)行分析，形成中、高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)并進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)層次分析法將評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分為暴露性、危險(xiǎn)性、脆弱性，明確哈爾濱地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害的危險(xiǎn)性。對(duì)比收集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與最低安全等級(jí)數(shù)據(jù)，以便有關(guān)部門(mén)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并有針對(duì)性地解決問(wèn)題，防止風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)大帶來(lái)的損失。

在實(shí)際使用過(guò)程中，GIS 技術(shù)也存在一定問(wèn)題，有待進(jìn)一步提升。第一，氣象變化受到多種因素的影響，在某些情況下可能存在多個(gè)因素混合的問(wèn)題。因此，單一使用柵格數(shù)據(jù)圖層的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方式難以全面掌握風(fēng)險(xiǎn)。第二，利用GIS 技術(shù)收集信息與生成圖層時(shí)，沒(méi)有對(duì)問(wèn)題進(jìn)行延伸分析，如河流、農(nóng)業(yè)區(qū)的空間位置與暴雨洪澇的關(guān)系，救災(zāi)工作是否到位等。