淄川區暴雨風險區劃與對策

摘要利用淄川區1981～2012年月降水數據以及山東省1961～2012年的冰雹日數、大風日數、暴雨次數及淄川區統計年鑒實際資料，采用加權綜合評價法、層次分析法等方法，找出不同等級（強度）的降水量和頻率造成的暴雨洪澇致災因子，確定暴雨災害風險區劃危險性、敏感性、易損性、防災減災能力4個指標及權重值，并對淄川區暴雨風險進行評價和分析。結果表明，淄川區暴雨災害綜合風險性空間差異明顯，沒有明顯的地域分布規律；在雙楊鎮、羅村鎮、經濟開發區、寨里鎮、洪山鎮、龍泉鎮、嶺子鎮西部及昆侖鎮西部均有暴雨災害高、中綜合風險區的分布，占總面積的50.32%；太河鎮暴雨災害綜合風險最低。總體來說，淄川區暴雨災害綜合風險性以中、高風險區為主，受到暴雨災害的風險程度較高。

關鍵詞暴雨；風險區劃；對策

中圖分類號S161.6文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）26-198-04

淄川區位于淄博市中部（117°41′～118°14′E、36°22′～36°45′N）， 南鄰博山區，西接章丘市，北與周村、張店、臨淄三區相連，東傍青州市，東南與臨朐、沂源兩縣接壤。東西長49 km，南北寬42 km，總面積960 km2。現轄經濟開發區，般陽路街道、松齡路街道、將軍路街道3個街道，洪山鎮、昆侖鎮、雙楊鎮、羅村鎮、寨里鎮、龍泉鎮、西河鎮、太河鎮、嶺子鎮9個鎮（圖1）。由于全區各鎮在地理位置、海拔高度、土壤性質、氣候狀況等不同，暴雨災害風險區劃的危險性、敏感性、易損性存在差別，因此防災減災工作也應采取不同的應對方法。筆者在此利用淄川區1981～2012年月降水數據以及山東省1961～2012年的冰雹日數、大風日數、暴雨次數及淄川區統計年鑒實際資料，采用加權綜合評價法、層次分析法等方法，找出不同等級（強度）的降水量和頻率造成的暴雨洪澇致災因子，確定暴雨災害風險區劃危險性、敏感性、易損性、防災減災能力4個指標及權重值，并對淄川區暴雨風險進行評價和分析。

1 資料與方法

1.1研究區概括淄川區位于淄博盆地中部，其東側、東南側、西南側為中低山區，局部為山間洼地及河谷地形，北部、西北部則逐漸過渡到低山、丘陵及平原。最高峰黑石寨，位于峨莊鄉后紫峪村東部，海拔882 m，最低點是雙楊鎮北部，海拔21 m（圖1）。地形分為平原、丘陵、山區三類。淄川區地處暖溫帶，屬溫帶季風氣候，年平均氣溫13.8 ℃，年平均降雨量659.6 mm。土壤類型較少，分布較集中。土壤多樣化程度較低，包括水域、風沙土、潮土、褐土4種。土壤質地分為壤質沙土、壤土、沙壤土、粘壤土、沙質粘壤土5類，其中以沙壤土分布最廣。土地利用類型主要包括耕地、林地、草地、城鎮用地、裸地5種。據統計，2012年年末全區戶籍人口645 418人。

圖1淄川區海拔高度空間分布1.2資料來源氣象數據選取淄川區1981～2012年月降水數據以及1961～2012年的冰雹日數、大風日數、暴雨次數，數據來源于淄川區氣象臺。研究中所選用的其他分析指標如農作物播種面積、地方財政收入等數據來自淄川區2012～2013年統計年鑒。

1.3研究方法

1.3.1災害風險評估原理。基于自然災害風險形成理論，氣象災害風險是由危險性（致災因子）、敏感性（孕災環境）、易損性（承災體）和抗災能力4個部分共同形成[1]。每個因子又是由一系列子因子組成。其表達式為：災害風險=f（危險性、敏感性、易損性、防災減災能力）。

1.3.1.1致災因子危險性。凡是有可能導致災害的因素均可稱為致災因子。存在于成災環境中的致災因子大多數是某種自然現象和時空規律的反常，或自然界物質、能量交換過程中出現的某種異常。一般危險性越大，氣象災害的風險也越大[2]。

1.3.1.2孕災環境敏感性。它是指可能造成氣象災害的自然環境因素。災害成災環境主要有大氣環流和天氣系統、水文系統（流域、水系、水溫變化等）、土壤因素（土壤類型、質地、持水量等）、地形地貌（海拔、高差、走向、形態等）和植被狀況（植被類型、覆蓋度、分布等），這些背景因素通常被理解為敏感性。孕災環境自然要素變異程度越大，其災害風險也越大。

1.3.1.3承災體易損性。承災體是致災因子作用的對象，是蒙受災害的實體。災害只有作用在相應的對象即人類及其社會經濟活動時，才能夠形成災害。具體是指在給定危險地區存在的所有可能受到致災因子威脅的對象，由于潛在的危險因素而造成的危害或損失程度，其綜合反映了氣象災害的損失程度。一般承載體的易損性越低，災害損失越小，災害風險也越小，反之亦然。承載體易損性的大小既與其承載體的類型、結果等有關，也與抗災能力有關。

1.3.1.4防災減災能力。它是指各種用于防御和減輕氣象災害的各種管理措施和對策，包括管理能力、減災投入、資源準備等。管理措施得當和管理能力強，可能遭受潛在損失就越小，氣象災害的風險越小[3]。

1.3.2因子標準化。研究中，由于所選因子的量綱不同，所以要將因子進行標準化。該研究根據具體情況，采用極大值標準化和極差標準化方法[1]。極大值標準化表示式為：

X′ij=XijXmaxi

由于研究中所選指標與因子成反比，且低溫存在負值，對其標準化時將極差標準化方法進行修正，將原公式分子中的最小值修訂為最大值，使得結果符合實際，即

X′ij=|Xij-Xmax|Xmax-Xmin

式中，Xij為第i個因子的第j項指標；X′ij為去量綱后的第i個因子的第j項指標；Xmin、Xmax為該指標的最小值和最大值。

1.3.3加權綜合評價法。加權綜合評價法綜合考慮了各個因子對總體對象的影響程度，是把各個具體指標的優劣綜合起來，用一個數值化指標加以集中，表示整個評價對象的優劣，因此，這種方法特別適用于對技術、策略或方案進行綜合分析評價和優選，是目前最為常用的計算方法之一[1]。表達式為：

Cvj=mi=1QvijWci

式中，Cvj為評價因子的總值；Qvij是對于因子j的指標（Qij≥0）；Wci是指標i的權重值（0≤Wci≤1），通過層次分析法（AHP）計算得出；m是評價指標個數。

對于綜合風險指數，表達式為：

Cv=∏Cvj/Cvk

式中，Cv為綜合風險指數，Cvj是為危險性、敏感性和易損性風險因子，Cvk是防災減災能力。

1.3.4層次分析法。層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）是對一些較為復雜、較為模糊的問題做出決策的簡易方法，它特別適用于那些難于完全定量分析的問題[1]。它是美國運籌學家、匹茲堡大學薩第（T.L.Saaty）教授于20世紀70年代初提出的一種簡便、靈活而又實用的多準則決策方法。層次分析法是一種定性與定量相結合的決策分析方法。決策法通過將復雜問題分解為若干層次和若干因素，在各因素之間進行簡單的比較和計算，就可以得出不同方案重要性程度的權重，為最佳方案的選擇提供依據。其特點是：思路簡單明了，它將決策者的思維過程條理化、數量化，便于計算；所需要的定量化數據較少，但對問題的本質、問題所涉及的因素及其內在關系分析比較透徹、清楚。

1.3.5氣象資料插值方法。該研究根據實際情況，分別采用線性回歸方法、趨勢面擬合方法及Kriging插值方法。其中線性回歸方法是對氣象站中所缺省數據進行的插值，Kriging插值是對氣象因子進行的GIS空間插值方法[1]。原理分別如下：

（1）線性回歸方法。線性回歸模型描述2個要素之間的線性相關關系，如2個要素間存在顯著的相關關系，就可以建立二者之間的線性回歸方程，其表達式為：

=a+bx

式中，x是自變數，是和x相對應的依變數的點估計值。a和b為回歸系數。

（2）趨勢面擬合方法。趨勢面分析是利用數學曲面模擬地理系統要素在空間上的分布及變化趨勢的一種數學方法，實質上是通過回歸分析原理，運用最小二乘法擬合一個二維非線性函數，模擬地理要素在空間上的分布規律，表達式為：

一階趨勢面模型：z=a0+a1x+a2y

二階趨勢面模型：z=a0+a1x+a2y+a3x2+a4xy+a5y2

式中，z為地理要素，x、y為影響地理要素的基本因子。

（3）Kriging插值方法。Kriging就是根據一個區域內外若干信息樣品的某些特征數據值，對該區域作出一種線性無偏和最小估計方差的估計方法。從數學角度來說，是一種求最優線性無偏內插估計量的方法。克里格方法的適用范圍為區域化變量存在空間相關性，即如果變異函數和結構分析的結果表明區域化變量存在空間相關性，則可以利用克里格方法進行內插或外推。其實質是利用區域化變量的原始數據和變異函數的結構特點，對未知樣點進行線性無偏、最優估計。克里格方法是通過對已知樣本點賦權重來求得未知樣點的值，表示為：

Z（x0）=ni=0ωiZ（xi）

式中，Z（x0）為未知樣點的值，Z（x1）為未知樣點周圍的已知樣本點的值，ωi為第i個已知樣本點對未知樣點的權重，n為已知樣本點的個數。與傳統插值法最大的不同是在賦權重時，克里格方法不僅考慮距離，且通過變異函數和結構分析考慮了已知樣本點的空間分布及與未知樣點的空間方位關系。

該研究過程中，氣象因子均采用普通Kriging插值方法，人口密度插值采用人口謎底空間模型插值，對于易損性、敏感性、防災減災能力中的社會經濟指標均采用在各市（縣）內平均分配柵格的原則，所采用的柵格分辨率為90 m×90 m。

2淄川區暴雨風險評價與區劃

2.1暴雨災害風險評價與區劃因子選擇和權重確定根據淄川區統計年鑒實際資料，選擇暴雨災害風險區劃危險性、敏感性、易損性、防災減災能力4個指標及權重值（圖2），其權重值通過層次分析法（AHP）確定。

2.2暴雨災害危險性風險評價與區劃暴雨洪澇災害主要是由于降水異常偏多、強度過大而引起的，因此用不同等級（強度）的降水量和頻率來反映洪澇致災因子的暴雨部分。將日雨量≥50 mm的暴雨的降雨量匯總排序按照第90百分位數、第80百分位數、第60百分位數分別確定連續1、2、3、…、10 d的不同天數連續過程雨量閾值，將≤60%閾值定為1級強度，60%～80%的閾值定為2級強度，80%～90%的閾值定為3級強度。然后統計全省所有臺站符合基本條件的1、2、3、…、10 d的不同天數連續過程雨量，將所有臺站雨量樣本由此劃分出不同天數暴雨過程的各級降水強度范圍（表1～2）。圖2淄川區暴雨災害風險評價指標系統及權重值根據計算得出的各致災因子的危險性指數，將淄川區暴雨災害危險性等級劃分為4級，0.676～0.697為輕危險性，0.697～0.719為低危險性，0.719～0.808為中危險性，0.808～0.983為高危險性。由圖3可知，淄川區暴雨災害危險性平均分布特征總體表現為南高北低、西高東低的趨勢。高危險性分布面積最少，僅占全區總面積的1.90%，主要分布在嶺子鎮西南部及太河鎮南部小塊；中危險性分布面積最

圖3淄川區暴雨危險性風險區劃廣，主要分布在太河鎮大部、寨里鎮南部、西河鎮東南部大部、洪山鎮東南部、嶺子鎮及昆侖鎮西部，占全區面積的52.68%；輕、低危險性區域分布在北部，共占 45.42%左右。

安徽農業科學2015年2.3暴雨災害孕災環境敏感性風險評價與區劃計算得到各格點孕災環境的敏感性指數，利用平均分級法將淄川區暴雨孕災環境敏感性等級劃分為4個等級，0.226～0.326為輕敏感性，0.326～0.396為低敏感性，0.396～0.472為中敏感性，0.472～0.893為高敏感性。淄川區暴雨災害孕災體敏感性分布空間性很強，沒有明顯的地域分布規律，總的來看南部、西部高于其他地區（圖4）。相對來說，太河鎮、寨里鎮、西河鎮及嶺子鎮的敏感性等級較高；全區孕災環境敏感性以輕、低為主，分別占淄川區總面積的44.13%、24.23%，主要分布在淄川區北部。

圖4淄川區暴雨孕災環境敏感性分布2.4暴雨災害承災體易損性風險評價與區劃根據暴雨災害承災體易損性指數將淄川區暴雨災害承災體易損性等級劃分為4級，0.241～0.444為輕易損性，0.444～0.566為低易損性，0.566～0.701為中易損性，0.701～0.930為高易損性。

總的來說，淄川區暴雨災害易損性較低，表現為北部高于南部的趨勢。高易損性主要分布在雙楊鎮、羅村鎮中部及昆侖鎮局部地區，面積占9.72%；昆侖鎮、羅村鎮東部為中易損性地區；其余地區均為輕、低易損性，其中，低易損性分布面積最廣，面積占41.14%（圖5）。

圖5淄川區暴雨承災體易損性風險區劃2.5暴雨災害防災減災能力因子評價與區劃根據計算得出的防災救災能力評價指數，將淄川區暴雨災害防災減災能力等級劃分為4級，0.216～0.224為弱防災減災能力，0.224～0.416為低防災減災能力，0.416～0.568為中防災減災能力，0.568～0.717為高防災減災能力。

淄川區暴雨災害的防災減災能力整體水平較強，中、高等級較大。經濟開發區、將軍路街道、龍泉鎮及洪山鎮為弱防災減災能力區，羅村鎮、般陽路街道、松齡路街道及寨里鎮為低防災減災能力（圖6）。防災減災能力較低的區域應適當增加水庫容量，提高經濟發展水平，減少暴雨所造成的損失[4]。

圖6淄川區暴雨防災減災能力區劃2.6暴雨綜合風險評價與區劃 暴雨風險是致災因子危險性、孕災環境敏感性、承災體易損性和防災減災能力4個因子綜合作用的結果。根據綜合風險指數將淄川區暴雨災害綜合風險等級劃分為4級，0.461～0.532為輕度風險，0.532～0.571為低度風險，0.571～0.606為中度風險，0.606～0.758為高度風險。

淄川區暴雨災害綜合風險性空間差異明顯，沒有明顯的地域分布規律。在雙楊鎮、羅村鎮、經濟開發區、寨里鎮、洪山鎮、龍泉鎮、嶺子鎮西部及昆侖鎮西部均有暴雨災害高、中綜合風險區的分布，占總面積的50.32%；太河鎮暴雨災害綜合風險最低（圖7）。總體來說，淄川區暴雨災害綜合風險性以中、高風險區為主，受到暴雨災害的風險程度較高。

圖7淄川區暴雨綜合風險區劃3淄川區暴雨災害防御對策

3.1暴雨災害危險性區域分布情況從暴雨災害危險性區域分布看，總體表現為由南向北、由西向東遞減的趨勢。淄川區嶺子鎮西南部、太河鎮、寨里鎮南部、西河鎮東南部大部、洪山鎮東南部、嶺子鎮及昆侖鎮西部為暴雨重點防御區，面積較大，占55%左右；其他地區為暴雨輕度防御區。

3.2各鄉鎮應根據當地氣候特點和地形的不同采取不同的防御措施對于暴雨災害危險性高的鄉鎮，由于氣象要素及地形特點為主要影響因素，所以為減少暴雨洪澇的發生，首先要做好區內的生態建設，避免毀林開荒帶來的水土流失，對于坡度較大的鎮域，可采取植樹種草的方法減少暴雨洪澇造成的水土流失，從而減輕災害帶來的損失；再次要加強水利建設，疏浚河道，加強泄洪能力；再次，可根據區域實際情況適當選取抗洪澇作物，以減少暴雨洪澇帶來的損失。對于沿河地區，疏通河道以及及時排澇是這些鎮域的重點工作。

3.3暴雨災害重點區域應多措并舉，重點防范從暴雨災害綜合風險分布來看，淄川區西北部高于東南部。雙楊鎮、羅村鎮、經濟開發區、寨里鎮、洪山鎮、龍泉鎮、嶺子鎮西部及昆侖鎮西部為暴雨災害危險性重點防御區。對于暴雨災害綜合風險重點防御的鄉鎮，首先，要努力提高暴雨預報及汛期的氣候預測準確率。暴雨可以直接致災，因此，準確預報暴雨地點、范圍、強度等，以及準確預測洪澇災害發生，對于更好地做防汛準備工作、減輕災害造成的損失是至關重要的[5]。其次，應加強適洪工程技術措施，避免水毀嚴重；規劃建設安全避水橋路系統；加強生命線基礎設施，如給水、排水、醫療、供電、通訊等系統防洪保障體系。加強上下游聯防，全面提升氣象災害預警服務能力和水平。再次，適當調整人口密度，增加綠地建設以及經濟建設，加強應急機構組織建設，有效防御、合理避災防災，安全撤離人員，將災害損失降到最低限度[2]。

4結論

（1）淄川區暴雨災害危險性平均分布特征總體表現為南高北低、西高東低的趨勢。高危險性分布面積最少，僅占全