黃莊洼蓄滯洪區(qū)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究

楊麗萍，周志華，高闊永，楊 波

（1.天津水利科學(xué)研究院，天津 300061；2.天津市北三河管理處，天津 301800）

1 洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

目前，天津市共有蓄滯洪區(qū)13個(gè)，總面積2 952 km2，占天津市國(guó)土面積的24.54%。蓄滯洪區(qū)是天津城市防洪體系的重要組成部分，隨著人口增長(zhǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，蓄滯洪區(qū)防洪保安和發(fā)展經(jīng)濟(jì)的矛盾日益突出。因此，對(duì)蓄滯洪區(qū)進(jìn)行洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，合理安排和運(yùn)用蓄滯洪區(qū)，保持和最大限度發(fā)展蓄滯洪區(qū)的各種功能和效益，是蓄滯洪區(qū)管理面臨的重大課題。

蓄滯洪區(qū)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃是洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的一種常用的分析方法，是防洪減災(zāi)研究領(lǐng)域的一項(xiàng)基礎(chǔ)性研究工作。這項(xiàng)研究是在對(duì)蓄滯洪區(qū)洪水特性進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)蓄滯洪區(qū)的洪水特征，結(jié)合區(qū)域自然地理情況、社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況、防災(zāi)減災(zāi)能力等，將研究區(qū)域劃分為不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的單元，能夠直觀、清晰地顯示洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的空間特征，為蓄滯洪區(qū)的分洪決策、土地合理利用等提供技術(shù)支撐。

筆者以黃莊洼蓄滯洪區(qū)為例，對(duì)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃進(jìn)行介紹。黃莊洼蓄滯洪區(qū)位于潮白新河下游左側(cè)，是潮白新河綜合防洪體系的重要組成部分，總面積353.8 km2，運(yùn)用機(jī)遇為5年一遇。

2 洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型建立

2.1 洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

選擇洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)是進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的前提和關(guān)鍵。根據(jù)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)理論，綜合考慮指標(biāo)體系確定的目的性、系統(tǒng)性、科學(xué)性和可操作性原則，結(jié)合黃莊洼蓄滯洪區(qū)的實(shí)際情況和資料獲取的難易程度，選取涵蓋洪水、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和防災(zāi)減災(zāi)因素在內(nèi)的8個(gè)量化指標(biāo)。各指標(biāo)含義和算法，見(jiàn)表1。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)含義及算法

2.2 洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)的劃分

區(qū)域洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度可分為五級(jí)，各評(píng)價(jià)等級(jí)有一定的判別標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)分界限，采用洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)度來(lái)表示區(qū)域洪災(zāi)危險(xiǎn)的整體態(tài)勢(shì)。具體情況，見(jiàn)表2。

表2 區(qū)域洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)

2.3 洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的建立

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文件，結(jié)合類(lèi)似地區(qū)的相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)值，建立適合黃莊洼蓄滯洪區(qū)的洪災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。各評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，見(jiàn)表3。

表3 各評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值

2.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中涉及的各個(gè)因素在評(píng)價(jià)中的重要程度不同。筆者采用三標(biāo)度分兩步層次分析法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。第一步，用三標(biāo)度兩兩因子比較得出一個(gè)比較矩陣；第二步，用比較矩陣和數(shù)學(xué)公式再獲得構(gòu)造判斷矩陣；最后，在一致性檢驗(yàn)后，用該矩陣最大特征值表示相應(yīng)因子的權(quán)重值。具體步驟如下：

（1）按下式進(jìn)行兩兩比較來(lái)數(shù)量化，由量化值組成比較矩陣，見(jiàn)表4。

表4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)兩兩比較矩陣

（2）比較矩陣中行累加值按式（2）計(jì)算，可獲得層次分析法中構(gòu)造判斷矩陣，見(jiàn)表5。

式中：ijr為風(fēng)險(xiǎn)判斷矩陣中元素分別代表比較矩陣中對(duì)應(yīng)因子行累加值；分別為行累計(jì)值中的最大值和最小值；bm為最重要的因子與最不重要的因子相關(guān)數(shù)之和，即；n為判斷矩陣階數(shù)。

表5 風(fēng)險(xiǎn)判斷矩陣

（3）求出最大特征值向量。設(shè)以上矩陣的最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量為Oij，經(jīng)歸一化后：

式中：aj為經(jīng)歸一化后的特征向量，其各分量就是各單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值；n為判斷矩陣階數(shù)。

為了確保計(jì)算結(jié)果的正確性，還需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。一致性指標(biāo)計(jì)算公式為：

式中：CI為一致性指標(biāo)；λmax為最大特征值；n為判斷矩陣階數(shù)。

經(jīng)計(jì)算，得到CI=0.067 1。根據(jù)判斷矩陣階數(shù)，查得相應(yīng)平均隨機(jī)一致性指標(biāo)值RI=1.41，一致性比例系數(shù)CR=CI/RI=0.067 1/1.41=0.047 6＜0.1，則認(rèn)為判斷矩陣具有滿(mǎn)意的一致性，因此該矩陣的最大特征值向量即為各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。由此可得到矩陣A，即因子權(quán)重集，A=（0.133，0233 2，0.233 2，0.233 2，0.063 7，0.063 7，0.029 7，0.010 2）。

3 黃莊洼洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

按照前述計(jì)算方法，以50年一遇設(shè)計(jì)洪水為例，給出黃莊洼蓄滯洪區(qū)的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果。由于受淹村莊較多，篇幅有限，此處僅以黃莊鎮(zhèn)示意，見(jiàn)表6。

表6 50年一遇洪水黃莊鎮(zhèn)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

4 洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖繪制

結(jié)合GIS 技術(shù)，以蓄滯洪區(qū)村莊行政劃分作為風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖顯示的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過(guò)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型計(jì)算后，將得到的各個(gè)村莊的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)度值和行政村的編號(hào)作為數(shù)據(jù)列，并將每個(gè)村莊的數(shù)據(jù)存入模型數(shù)據(jù)庫(kù)中的風(fēng)險(xiǎn)度表中。之后，先將兩者進(jìn)行關(guān)聯(lián)顯示，再進(jìn)行地圖顯示配置得到風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖，如圖1所示。

5 結(jié)語(yǔ)

圖1 50年一遇洪水黃莊洼蓄滯洪區(qū)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

（1）由于洪水災(zāi)害形成的復(fù)雜性，影響因子眾多，要完全定量地分析洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)有一定困難。筆者選取了涵蓋洪水、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和防災(zāi)減災(zāi)因素在內(nèi)的8 個(gè)量化指標(biāo)，在洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究方面作了一定探索，但尚不全面，有待進(jìn)一步完善。

（2）利用建立的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，對(duì)50年一遇設(shè)計(jì)洪水情況下黃莊洼蓄滯洪區(qū)的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行計(jì)算分析，這對(duì)蓄滯洪區(qū)的分洪決策、土地利用等具有指導(dǎo)意義。

（3）結(jié)合GIS技術(shù)繪制了洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖，能夠直觀顯示出蓄滯洪區(qū)各村莊的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)情況。

[1]向立云.洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究[J].水利發(fā)展研究，2004，（8）：25.

[2]黃大鵬，劉闖，彭順風(fēng).洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與區(qū)劃研究進(jìn)展[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2007，26（4）：11－13.

[3]周成虎，萬(wàn)慶.基于GIS 的洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究[J].地理學(xué)報(bào)，2000，（1）：15－16.

[4]張佳麗.蓄滯洪區(qū)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法及其應(yīng)用[D].天津：天津大學(xué)，2007：29－35.