中衛(wèi)市森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

岳 鵬，魏耀鋒，安 凱

（1.寧夏林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，寧夏銀川 750010；2.北京中林國(guó)際林業(yè)工程咨詢有限責(zé)任公司，北京 100013）

森林火災(zāi)具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大的特點(diǎn)，對(duì)生態(tài)環(huán)境與人類(lèi)生命財(cái)產(chǎn)安全存在極大威脅，因此災(zāi)害發(fā)生前的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估意義重大。森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是通過(guò)分析影響火災(zāi)發(fā)生和蔓延的環(huán)境因素及其潛在影響，采用定性或定量指標(biāo)描述一個(gè)區(qū)域潛在的林火發(fā)生可能性和火災(zāi)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的直接或間接影響。

殷繼艷等采用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）結(jié)合現(xiàn)行森林火險(xiǎn)區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)對(duì)海南省三亞市森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)[1]。王衛(wèi)國(guó)利用甘肅省2000—2014年火燒跡地遙感數(shù)據(jù)、火災(zāi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等建立火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，對(duì)甘肅省火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估[2]。黃寶華等利用層次分析法確定火險(xiǎn)因子權(quán)重，構(gòu)建了山東省林火風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃[3]。王偉采用綜合評(píng)價(jià)法，計(jì)算了周至國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的森林火險(xiǎn)指數(shù)[4]。

本文以寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)市為例，遵循科學(xué)性、可行性、可靠性等原則，根據(jù)森林火災(zāi)致災(zāi)危險(xiǎn)性、森林火災(zāi)承災(zāi)體暴露度、森林火災(zāi)承災(zāi)體脆弱性三要素，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為評(píng)估單元，進(jìn)行森林火災(zāi)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1 研究區(qū)概況

中衛(wèi)市位于寧夏回族自治區(qū)中西部，地理坐標(biāo)為北緯36°06'～37°50'、東經(jīng)104°17'～106°28'，屬典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，受周邊沙漠影響，日照充足，晝夜溫差大，平均氣溫在7.3～9.5 ℃。地勢(shì)西南高、東北低，平均海拔1 225 m，地貌類(lèi)型分為黃河沖積平原、臺(tái)地、沙漠、山地與丘陵五大類(lèi)。中衛(wèi)市共有林地面積329 299.15 hm2，森林面積163 310.70 hm2。

2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

評(píng)估基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為中衛(wèi)市2020 年林地資源“一張圖”、城鎮(zhèn)與農(nóng)村房屋建筑調(diào)查數(shù)據(jù)、森林防火設(shè)施分布數(shù)據(jù)、人口及地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)和底圖來(lái)源于中衛(wèi)市第一次全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查調(diào)查及中衛(wèi)市森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)普查。

2.2 研究方法

2.2.1 風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算

1）危險(xiǎn)性指數(shù)。森林火災(zāi)危險(xiǎn)性即森林火災(zāi)致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性，指森林火災(zāi)致災(zāi)因子的不同強(qiáng)度及其出現(xiàn)的可能性。以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，對(duì)轄區(qū)內(nèi)林地小班的危險(xiǎn)性指數(shù)面積加權(quán)平均值與鄉(xiāng)鎮(zhèn)林地面積占比、鄉(xiāng)鎮(zhèn)林地面積轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行乘積運(yùn)算，見(jiàn)公式（1）和表1。

表1 森林火災(zāi)危險(xiǎn)性指標(biāo)及權(quán)重

式中：IHI為森林火災(zāi)危險(xiǎn)性指數(shù)；Wi為危險(xiǎn)性二級(jí)指標(biāo)中第i項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重值；為標(biāo)準(zhǔn)化處理后的第i項(xiàng)指標(biāo)值；n為危險(xiǎn)性指標(biāo)數(shù)量。

2）承災(zāi)體暴露度指數(shù)。森林火災(zāi)承災(zāi)體為林區(qū)及邊緣100 m 范圍內(nèi)森林資源、房屋建筑（含防火基本設(shè)施）、人口、經(jīng)濟(jì)，以單元內(nèi)的森林地上生物的總生物量、房屋建筑和防火基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量總和、人口數(shù)量、GDP 與各評(píng)估單元林地面積的比值為指標(biāo)，見(jiàn)公式（2）和表2。

表2 森林火災(zāi)承災(zāi)體暴露度指標(biāo)及權(quán)重

式中：IEI為森林火災(zāi)承災(zāi)體暴露度指數(shù)；Ei為第i項(xiàng)承災(zāi)體暴露度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)值；Wi為第i項(xiàng)承災(zāi)體暴露度指標(biāo)的權(quán)重；n為承災(zāi)體暴露度指標(biāo)數(shù)量。

3）承災(zāi)體脆弱性指數(shù)。以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為最小單元，根據(jù)不同的承災(zāi)體類(lèi)型分別采用不同的評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，包括森林資源脆弱性、建筑物脆弱性、年齡結(jié)構(gòu)脆弱性、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)脆弱性，見(jiàn)公式（3）和表3。

表3 森林火災(zāi)承災(zāi)體脆弱性指標(biāo)及權(quán)重

式中：IVI為森林火災(zāi)承災(zāi)體脆弱性指數(shù)；Vi為第i項(xiàng)承災(zāi)體脆弱性指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)值；Wi為第i項(xiàng)承災(zāi)體脆弱性指標(biāo)的權(quán)重；n為承災(zāi)體脆弱性指標(biāo)數(shù)量。

2.2.2 指數(shù)離差標(biāo)準(zhǔn)化

離差標(biāo)準(zhǔn)化是一種去除單位和絕對(duì)數(shù)值大小的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法，便于不同單位或量級(jí)的指標(biāo)進(jìn)行比較和加權(quán)綜合。當(dāng)期望X'隨X增加而從0 增長(zhǎng)到1.0 時(shí)，采用正向標(biāo)準(zhǔn)化；當(dāng)期望X'隨X減少而從0 增長(zhǎng)到1.0時(shí)，采用負(fù)向標(biāo)準(zhǔn)化，公式如下[5]：

式中：X為原始數(shù)據(jù)；X'為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，其數(shù)值范圍為[0,1.0]；Xmax為總樣本最大值；Xmin為總樣本最小值。

對(duì)計(jì)算得到的森林資源暴露度、建筑物暴露度、人口暴露度、經(jīng)濟(jì)承災(zāi)體暴露度、森林資源脆弱性、建筑物脆弱性及年齡結(jié)構(gòu)脆弱性等具體指標(biāo)按公式的正向標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算式計(jì)算；對(duì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)脆弱性指標(biāo)按公式的負(fù)向標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算式計(jì)算。

2.2.3 指數(shù)分級(jí)

1）危險(xiǎn)性等級(jí)。根據(jù)森林火災(zāi)危險(xiǎn)性指數(shù)IHI，參考國(guó)家各危險(xiǎn)性等級(jí)指數(shù)取值區(qū)間，綜合考慮防火實(shí)踐、管理經(jīng)驗(yàn)等因素，確定各危險(xiǎn)性等級(jí)占比，將危險(xiǎn)性等級(jí)分為4級(jí)，即高、中高、中低和低（見(jiàn)表4）。

表4 中衛(wèi)市森林火災(zāi)危險(xiǎn)性指數(shù)分級(jí)

2）承災(zāi)體暴露度等級(jí)。采用標(biāo)準(zhǔn)差法，基于指定空間范圍內(nèi)的某指標(biāo)數(shù)值所形成的樣本總體，按該樣本均值（μ）和標(biāo)準(zhǔn)偏差（σ）對(duì)該樣本總體分級(jí)，將森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃等級(jí)分為4 級(jí)，即高、中高、中低和低（見(jiàn)表5）。

表5 森林火災(zāi)承災(zāi)體暴露性分級(jí)表

3）承災(zāi)體脆弱性等級(jí)。根據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)單元的不同評(píng)估對(duì)象的承災(zāi)體脆弱性指數(shù)IVI，將不同評(píng)估對(duì)象的承災(zāi)體脆弱性等級(jí)分為4級(jí)，即高、中高、中低和低（見(jiàn)表6）。

表6 森林火災(zāi)承災(zāi)體脆弱性分級(jí)

2.2.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

以鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道辦）為評(píng)估單元，計(jì)算各單元風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。對(duì)致災(zāi)因子、暴露度、脆弱性三要素分別進(jìn)行取值計(jì)算后按照公式（5）計(jì)算得到森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)R，并按照百分位數(shù)方法劃分各等級(jí)占比數(shù)量。

式中，R為風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；H為森林火災(zāi)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性等級(jí)值（以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元）；E為暴露度等級(jí)值；V為脆弱性等級(jí)值。

3 結(jié)果與分析

3.1 森林火災(zāi)危險(xiǎn)性

中衛(wèi)市森林火災(zāi)危險(xiǎn)性高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分別占2.2%、10.9%、32.6%、54.3%。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)為寧夏南華山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)；中高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有5 個(gè)，主要為海原縣南部地區(qū)及沙坡頭區(qū)東北森林區(qū)域；中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有15 個(gè)，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有25個(gè)，低、中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在中部和東北部（見(jiàn)圖1）。

圖1 中衛(wèi)市森林火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)分布圖

3.2 森林火災(zāi)暴露度、脆弱性

中衛(wèi)市森林火災(zāi)暴露度低和中低的區(qū)域分別占80.00%和11.12%；暴露性中高的區(qū)域占4.44%；暴露性高的區(qū)域占4.44%，主要集中在沙坡頭區(qū)東北部。

中衛(wèi)市森林火災(zāi)脆弱性分低、中低、中高3個(gè)等級(jí)，分別占比4.44%、60.00%、35.56%。中衛(wèi)市脆弱性中高等級(jí)占比較暴露度大，主要原因是建筑物脆弱性較高；脆弱性中高區(qū)域占林地總面積的66%，集中在北部林地。

3.3 森林火災(zāi)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，中衛(wèi)市森林火災(zāi)綜合風(fēng)險(xiǎn)劃分為高風(fēng)險(xiǎn)、中高風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)、中低風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)5 個(gè)等級(jí)，其中高風(fēng)險(xiǎn)1 個(gè)評(píng)估單元，即南華山自然保護(hù)區(qū)管理處；中高風(fēng)險(xiǎn)5 個(gè)評(píng)估單元，即沙坡頭區(qū)的迎水橋鎮(zhèn)、中衛(wèi)工業(yè)園區(qū)，海原縣的西安鎮(zhèn)、史店鄉(xiāng)、樹(shù)臺(tái)鄉(xiāng)；中風(fēng)險(xiǎn)19個(gè)評(píng)估單元，即沙坡頭區(qū)的濱河鎮(zhèn)、文昌鎮(zhèn)、東園鎮(zhèn)、柔遠(yuǎn)鎮(zhèn)、興仁鎮(zhèn)與香山鄉(xiāng)，中寧縣的寧安鎮(zhèn)、新堡鎮(zhèn)、舟塔鄉(xiāng)，海原縣的海城鎮(zhèn)、三河鎮(zhèn)、七營(yíng)鎮(zhèn)、鄭旗鄉(xiāng)、賈塘鄉(xiāng)、曹洼鄉(xiāng)、九彩鄉(xiāng)、李俊鄉(xiāng)、紅羊鄉(xiāng)與海興開(kāi)發(fā)區(qū)；中低風(fēng)險(xiǎn)10 個(gè)評(píng)估單元，即沙坡頭區(qū)的鎮(zhèn)羅鎮(zhèn)、宣和鎮(zhèn)、永康鎮(zhèn)、常樂(lè)鎮(zhèn)、中衛(wèi)山羊選育場(chǎng)，中寧縣的石空鎮(zhèn)、余丁鄉(xiāng)、太陽(yáng)梁鄉(xiāng)，海原縣的關(guān)莊鄉(xiāng)、海城鎮(zhèn)城區(qū)；低風(fēng)險(xiǎn)11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，即中寧縣鳴沙鎮(zhèn)、恩和鎮(zhèn)、大戰(zhàn)場(chǎng)鎮(zhèn)、白馬鄉(xiāng)、喊叫水鄉(xiāng)與徐套鄉(xiāng)，海原縣李旺鎮(zhèn)、關(guān)橋鄉(xiāng)、高崖鄉(xiāng)、甘城鄉(xiāng)、甘鹽池種羊場(chǎng)（見(jiàn)圖2）。

圖2 中衛(wèi)市森林火災(zāi)綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖

4 結(jié)論

本文基于中衛(wèi)市森林可燃物載量、氣象、地形、野外火源、建筑物及人口等數(shù)據(jù)對(duì)中衛(wèi)市森林火災(zāi)綜合風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估，認(rèn)為中衛(wèi)市總體森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低，絕大部分處于低風(fēng)險(xiǎn)和較低風(fēng)險(xiǎn)范圍，中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要存在于危險(xiǎn)性高、森林資源或建筑物密集、人口數(shù)量多且經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值高的區(qū)域，這與中衛(wèi)市近年森林火災(zāi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)情況基本吻合，評(píng)估結(jié)果符合實(shí)際。評(píng)估結(jié)果給編制區(qū)域內(nèi)森林防火規(guī)劃提供了數(shù)據(jù)與理論支撐，對(duì)指導(dǎo)區(qū)域內(nèi)開(kāi)展森林防滅火工作具有積極作用。