基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度的旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究
——以貴州播州區(qū)為例

孫 偉，張保國，，于 捷，史利利

（1.貴州省水利科學(xué)研究院防災(zāi)與節(jié)水研究所，貴州 貴陽 550002；2.華北水利水電大學(xué)水利學(xué)院，河南 鄭州 450046）

全球變暖背景下，季風(fēng)氣候的不穩(wěn)定性加劇，使我國干旱災(zāi)害頻繁發(fā)生。據(jù)自然災(zāi)害損失統(tǒng)計(jì)，氣象災(zāi)害損失占全部自然災(zāi)害損失的70%以上，而旱災(zāi)損失占?xì)庀鬄?zāi)害損失的50%左右[1]。貴州省屬于典型的季風(fēng)氣候脆弱區(qū)[2]，干旱災(zāi)害頻發(fā)，影響程度深、范圍廣、損失大。如，2009—2010 年特大干旱中1.57×106hm2農(nóng)作物受旱災(zāi)影響，695.22萬人、503.36萬頭牲畜發(fā)生了臨時(shí)飲水困難。貴州省的防旱抗旱工作以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為最小行政單元開展[3]，將風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃單元進(jìn)一步延伸至鄉(xiāng)鎮(zhèn)，可為防旱抗旱工作高效開展提供科學(xué)依據(jù)。

干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃是被動(dòng)抗旱向主動(dòng)抗旱轉(zhuǎn)變的有效手段之一，對(duì)防旱抗旱具有重要意義[4]。災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成理論全面、客觀地表征了干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成機(jī)理[5]，被廣泛應(yīng)用于干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃[6]。一些學(xué)者基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論，利用地形地貌、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和旱情旱災(zāi)等數(shù)據(jù)對(duì)研究區(qū)進(jìn)行干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，為其研究區(qū)防旱抗旱工作提供科學(xué)依據(jù)[7-9]。因目前未形成較為統(tǒng)一的旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃指標(biāo)體系，需根據(jù)研究區(qū)特點(diǎn)建立風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃模型[10]。吳志勇等[11]提出旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃工作需明確最小區(qū)劃單元，以便于區(qū)劃成果的應(yīng)用。王慧彥等[12]基于危險(xiǎn)性和脆弱性，選取人口密度等指標(biāo)，對(duì)河北省灤縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。尚小寧等[13]選取植被覆蓋度等指標(biāo)，構(gòu)建了以致災(zāi)因子、成災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體和防災(zāi)減災(zāi)能力為區(qū)劃因子的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，得到以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為區(qū)劃單元的陜西省涇陽縣干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖。張前東等[14]基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論，選取降水量等指標(biāo)，建立農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，對(duì)山東省濟(jì)南市長清區(qū)進(jìn)行干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。前人基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究主要集中在我國北方地區(qū)，且研究區(qū)域地勢(shì)相對(duì)平坦、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口分布較為均衡[15]。由于我國西南地區(qū)地形復(fù)雜且干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度高[16]，需在前人研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮地形條件對(duì)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的影響。

貴州省遵義市播州區(qū)是第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查工作的試點(diǎn)之一，也是貴州喀斯特地貌發(fā)育最典型的縣區(qū)之一。本研究以播州區(qū)為例，在當(dāng)前旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究的基礎(chǔ)上，分析和遴選旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)代表性評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為區(qū)劃單元的旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃模型，開展旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究。通過該研究，為當(dāng)?shù)亻_展抗旱規(guī)劃和干旱災(zāi)害防御相關(guān)工作提供科學(xué)依據(jù)，也為類似喀斯特山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

播州區(qū)隸屬于貴州省遵義市，位于貴州省北部，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，耕地面積6.29×104hm2，其中旱地占69.10%。轄區(qū)為山區(qū)地形地貌，巖溶較為發(fā)育，地表崎嶇破碎，河流河谷深切，地表滲漏嚴(yán)重，水資源分布與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、人口分布不相匹配[17]。因季風(fēng)不穩(wěn)定，季節(jié)性缺水問題頻現(xiàn)，干旱災(zāi)害頻發(fā)，旱災(zāi)在農(nóng)作物遭受的自然災(zāi)害中占46%，有“三年一小旱，五年一大旱”的特點(diǎn)[18]。播州區(qū)共轄5 個(gè)街道，17 個(gè)鎮(zhèn)和2 個(gè)鄉(xiāng)。本研究以農(nóng)村地區(qū)為評(píng)估區(qū)劃的重點(diǎn)，將播州區(qū)的5 個(gè)街道作為一個(gè)區(qū)劃單元，共計(jì)20 個(gè)區(qū)劃單元。研究區(qū)概況，如圖1所示。

圖1 研究區(qū)概況

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究的主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及其來源記述如下：地形數(shù)據(jù)（GDEMV3 30M 分辨率數(shù)字高程模型）來源于中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn）；2020 年土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn）；各鄉(xiāng)鎮(zhèn)年降水量數(shù)據(jù)為《中華人民共和國政區(qū)大典貴州省卷上》所記載的年平均降水量數(shù)據(jù)[19]；農(nóng)村集中供水率為遵義市農(nóng)村飲水安全工程運(yùn)行管護(hù)現(xiàn)狀摸排成果；耕地有效灌溉率為貴州省干旱災(zāi)害致災(zāi)調(diào)查延伸到鄉(xiāng)鎮(zhèn)的成果；鄉(xiāng)鎮(zhèn)常住人口來源于播州區(qū)第七次全國人口普查公報(bào)；各鄉(xiāng)鎮(zhèn)年糧食總產(chǎn)量、農(nóng)村常住居民人均可支配收入、農(nóng)業(yè)從業(yè)人員數(shù)量、公共財(cái)政預(yù)算收入和鄉(xiāng)鎮(zhèn)面積等數(shù)據(jù)從播州年鑒中獲?。桓鬣l(xiāng)鎮(zhèn)常住人口中農(nóng)業(yè)人口比重由農(nóng)業(yè)從業(yè)人員數(shù)量和常住人口計(jì)算得到[20]。

2 研究方法

2.1 因子指標(biāo)體系構(gòu)建

基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成理論，從危險(xiǎn)性、脆弱性、暴露性和抗旱減災(zāi)能力4 個(gè)因子出發(fā)[21]，選取10個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃指標(biāo)體系，詳見表1。各指標(biāo)的權(quán)重利用專家打分法得到。

表1 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃指標(biāo)體系

根據(jù)多年平均降水量越多對(duì)旱災(zāi)形成所做的貢獻(xiàn)越小的原則，評(píng)價(jià)干旱災(zāi)害危險(xiǎn)性[12]。選取林草覆蓋率評(píng)價(jià)涵養(yǎng)水源能力。播州區(qū)地表崎嶇破碎，地形起伏程度和地表崎嶇程度影響水資源利用率和取水難易程度，選取地形綜合指數(shù)評(píng)價(jià)復(fù)雜地形背景。因土地利用條件相差較大，選取耕地率、旱地比綜合評(píng)價(jià)耕地暴露性和耕地易損性。因不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀不同，選取農(nóng)業(yè)人口比重評(píng)價(jià)人口暴露性。抗旱減災(zāi)能力是指承災(zāi)體對(duì)旱災(zāi)的抵御和恢復(fù)能力。播州區(qū)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)間的鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府財(cái)政實(shí)力和農(nóng)民收入水平相差較大，選取人均公共財(cái)政預(yù)算收入、農(nóng)民人均可支配收入作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。農(nóng)業(yè)和農(nóng)村是鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利建設(shè)的短板，選取農(nóng)村集中供水率、耕地有效灌溉率評(píng)價(jià)鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利發(fā)展水平。

2.2 指標(biāo)規(guī)范化

干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃指標(biāo)體系涉及多個(gè)領(lǐng)域，為消除不同評(píng)價(jià)指標(biāo)間量綱差異、縮小同一指標(biāo)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)歸一化值的差距，參考和借鑒喀斯特地區(qū)農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害研究[22]，采用下式進(jìn)行規(guī)范化處理：

正向指標(biāo)計(jì)算公式為：

負(fù)向指標(biāo)計(jì)算公式為：

式中：Yi為指標(biāo)層規(guī)范化值；Xi為指標(biāo)數(shù)據(jù)；Xmax和Xmin分別為指標(biāo)的最大值和最小值。

2.3 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃模型

基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論，建立旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃模型：

式中：R為干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)度；QH為危險(xiǎn)性；QE為脆弱性；QD為暴露性；QM為抗旱減災(zāi)能力；WH、WE、WD、WM分別為權(quán)重系數(shù)，且WH+WE+WD+WM=1；Q為準(zhǔn)則層因子；i為指標(biāo)層個(gè)數(shù)；wi為指標(biāo)層的權(quán)重。

3 結(jié)果與分析

對(duì)20 個(gè)區(qū)劃單元通過等分法將各指標(biāo)規(guī)范化值和影響因子分為5 級(jí)（旱災(zāi)影響指標(biāo)空間分布如圖2所示，旱災(zāi)影響因子空間分布如圖3所示），以便旱災(zāi)的評(píng)價(jià)指標(biāo)和影響因子間進(jìn)行比較。

圖2 旱災(zāi)影響指標(biāo)空間分布

圖3 旱災(zāi)影響因子空間分布

由圖2可以看出，林草覆蓋率較低的8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)地形綜合指數(shù)較高，旱地占比較高。圖3（a）為分位數(shù)法對(duì)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)年平均降水量歸一化值劃分等級(jí)，播州區(qū)危險(xiǎn)性高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要分布在東部、南部和西部：烏江鎮(zhèn)、泮水鎮(zhèn)、西坪鎮(zhèn)和鐵廠鎮(zhèn)危險(xiǎn)性最高，石板鎮(zhèn)、三岔鎮(zhèn)、茍江鎮(zhèn)和尚嵇鎮(zhèn)危險(xiǎn)性最低。通過與《遵義縣志（1978—2007）》所記載的歷史特旱鄉(xiāng)鎮(zhèn)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，83%的歷史特旱鄉(xiāng)鎮(zhèn)的危險(xiǎn)性處于中高及以上水平。多年平均降水量較好地反映了歷史特旱鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布規(guī)律，可以反映干旱災(zāi)害危險(xiǎn)性。由圖3（b）可以看出，脆弱性整體西高東低、南高北低：新民鎮(zhèn)、泮水鎮(zhèn)、楓香鎮(zhèn)和平正鄉(xiāng)的脆弱性最高，5 個(gè)街道、三岔鎮(zhèn)、龍坪鎮(zhèn)和團(tuán)溪鎮(zhèn)的脆弱性最低。由圖3（c）可以看出，暴露性高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要分布在東部和西部：石板鎮(zhèn)、西坪鎮(zhèn)、平正鄉(xiāng)和洪關(guān)鄉(xiāng)暴露性最高，5 個(gè)街道、三岔鎮(zhèn)、茍江鎮(zhèn)和團(tuán)溪鎮(zhèn)的暴露性最低。由圖3（d）可以看出，抗旱減災(zāi)能力低的地區(qū)主要分布在東部、南部和西部：石板鎮(zhèn)、茅栗鎮(zhèn)、西坪鎮(zhèn)和平正鄉(xiāng)抗旱減災(zāi)能力最低，5 個(gè)街道、鴨溪鎮(zhèn)、茍江鎮(zhèn)和尚嵇鎮(zhèn)抗旱減災(zāi)能力高。由圖3（b）—（d）可以發(fā)現(xiàn)，脆弱性低的鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴露性較低，抗旱減災(zāi)能力較高，反映了播州區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)布局：地形條件好的鄉(xiāng)鎮(zhèn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)布局較為集中，農(nóng)業(yè)占比較小。地形條件好的鄉(xiāng)鎮(zhèn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和水利事業(yè)發(fā)展較快，其抗旱減災(zāi)能力較強(qiáng)。

播州區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，如圖4所示。由圖4可以看出，干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)較高的地區(qū)主要分布在東北部、南部和西部。其中，烏江鎮(zhèn)、西坪鎮(zhèn)、洪關(guān)鄉(xiāng)和平正鄉(xiāng)為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，石板鎮(zhèn)、泮水鎮(zhèn)、楓香鎮(zhèn)和樂山鎮(zhèn)為中高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，以上鄉(xiāng)鎮(zhèn)為抗旱減災(zāi)的重點(diǎn)；鐵廠鎮(zhèn)、茅栗鎮(zhèn)、三合鎮(zhèn)和馬蹄鎮(zhèn)為中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；龍坪鎮(zhèn)、三岔鎮(zhèn)、新民鎮(zhèn)和鴨溪鎮(zhèn)為中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；5 個(gè)街道、團(tuán)溪鎮(zhèn)、茍江鎮(zhèn)和尚嵇鎮(zhèn)為低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。不難發(fā)現(xiàn)，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的地形條件較好，農(nóng)業(yè)人口比重、旱地占比較低，人均公共財(cái)政預(yù)算收入、耕地有效灌溉率較高，干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)影響因子均處于較低水平。對(duì)比圖2和圖4，可知林草覆蓋率較低的鄉(xiāng)鎮(zhèn)地形條件較差（不考慮石漠化），旱地占比較高，干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)較高。

圖4 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

根據(jù)《遵義縣志（1978—2007）》所記載的自然災(zāi)害資料[23]，東部的西坪鎮(zhèn)、團(tuán)溪鎮(zhèn)和鐵廠鎮(zhèn)，南部的烏江鎮(zhèn)、三合鎮(zhèn)和尚嵇鎮(zhèn)，以及西部的平正鄉(xiāng)、洪關(guān)鄉(xiāng)、泮水鎮(zhèn)、馬蹄鎮(zhèn)和楓香鎮(zhèn)為歷史特旱鄉(xiāng)鎮(zhèn)，差異主要是近年來社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和水利發(fā)展不均衡造成的。團(tuán)溪鎮(zhèn)和尚嵇鎮(zhèn)的地形條件較好，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，農(nóng)業(yè)人口比重、旱地占比較低，人均公共財(cái)政預(yù)算收入、耕地有效灌溉率較高，干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)影響因子均處于較低水平，故而干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)低。石板鎮(zhèn)雖地形條件較好，但耕地率和旱地占比較高，農(nóng)業(yè)人口比重高，農(nóng)村集中供水率低，暴露性高，抗旱減災(zāi)能力低，干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)較高。因此，地形條件好是干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)低的必要條件。綜上，本次區(qū)劃結(jié)果較好地反映了播州區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀，可為防旱抗旱工作高效開展提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，本研究方法和思路可為類似喀斯特地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)單元干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃提供借鑒和參考。

4 結(jié)論

（1）多年平均降水量較好地反映了歷史特旱鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布規(guī)律，可以反映干旱災(zāi)害危險(xiǎn)性。

（2）在喀斯特山區(qū)，林草覆蓋率低的鄉(xiāng)鎮(zhèn)地形條件較差，旱地占比較高，干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)一般較高。

（3）地形條件好是干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)低的必要條件。