川滇地區主汛期暴雨洪水災害風險評價

杜華明, 董廷旭

(綿陽師范學院 資源環境工程學院, 四川 綿陽 621000)

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川滇地區主汛期暴雨洪水災害風險評價

杜華明, 董廷旭

(綿陽師范學院 資源環境工程學院, 四川 綿陽 621000)

[目的] 對川滇地區主汛期暴雨洪水災害風險等級分布及特征進行研究，以期為區域暴雨洪水災害的防御提供理論參考。 [方法] 采用反距離加權空間插值(IDW)，自然災害風險指數等方法。 [結果] 暴雨洪水災害的高、較高風險區主要集中在川東盆地和云南省南部邊緣地區；中度風險區主要分布在川西南山地和云南省的大部分地區；較低災害風險區零星分布在滇東高原、滇西北地區和川西高原東北部等地；低風險區主要位于川西高原地區。 [結論] 大氣環流、降水量、地形地貌、河網水系是影響川滇地區主汛期暴雨洪水災害的主要因素，人類活動對區域下墊面性質的改變，是加劇暴雨洪水災害的觸動因素。

主汛期; 暴雨洪水災害; 風險評價; 川滇地區

文獻參數： 杜華明, 董廷旭.川滇地區主汛期暴雨洪水災害風險評價[J].水土保持通報，2016,36(4)：27-31.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2016.04.005

暴雨洪水災害風險評價是進行災害風險管理，對災害進行預防與控制，減少災害損失最有效的手段和方法。Jim等[1]對洪水災害風險的研究指出，降雨量和降雨頻次是洪水災害風險的主要影響因素；Haruyama等[2]對泰國中部平原洪水風險進行了評價與區劃研究；Serpico等[3]對意大利洪水災害衛星遙感監測與評估進行了詳細論述；Ahmed等[4]運用遙感影像結合GIS技術，對埃及西奈南部的圣凱瑟琳路山洪災害風險進行了評估，為決策部門采取相關措施減災提供參考。Matthias等[5]對哥倫比亞Nevado del Tolima地區的洪水和泥石流風險進行了風險評價和區劃研究，使災害風險得到空間化表達，為當局采取措施減少災害潛在影響發揮了重要作用；中國學者方建等[6]對全球洪水災害風險的評估指出，亞洲地區、美國中南部和歐洲西部洪水災害風險最高；趙慶良[7]、殷淑燕[8]、何文華[9]、薛倉生[10]、陳吉虎[11]等也分別從社區暴雨洪水風險、暴雨洪水發生規律、城市化對暴雨洪水的影響、暴雨洪水特征、水土保持植物措施對暴雨洪水的減災作用等角度出發對暴雨洪水災害進行了多方位研究。

川滇地處內陸，位于青藏高原東南緣，在中國自然區劃中，處于地貌第一階梯與第二階梯的過渡地帶，青藏高原、云貴高原、橫斷山區、四川盆地等構成川滇大陸地貌的主要特征。川滇地區地形地貌復雜，河網密布、水系發達，受季風氣候的影響，主汛期(6—8月)多暴雨洪水災害，給人類生存和社會發展帶來嚴重影響，通過對川滇地區暴雨洪水災害的風險評價與區劃，有助于深入認識川滇地區暴雨洪水災害特征和風險程度，也可為區域暴雨洪水災害的防御提供理論參考。

1　資料來源與研究方法

1.1資料來源

所涉及的數據主要包括氣象數據、基礎地理數據、土地利用數據、社會經濟數據和歷史災害數據。氣象數據資料來源于中國氣象科學數據服務共享網。

基礎地理數據主要包括1∶250 000的川滇地區DEM數據、行政區劃圖及土地利用數據，DEM數據主要用于高程指標和河網密度的提取與相關計算，行政區劃圖主要用于掩膜提取；DEM數據和行政區劃圖來源于四川省測繪局基礎地理信息中心等單位；土地利用數據來自中國科學院資源環境科學數據中心(http∥www.resdc.cn)。遙感影像數據來源于國際科學數據服務平臺(http:∥datamirror.csdb.cn/index.jsp)和寒區旱區科學數據中心(http:∥westdc.westgis.ac.cn)。社會經濟數據主要包括川滇地區各縣(市、區)國民生產總值、人口密度、人口構成、地方財政收入、人均GDP、公路里程數等人口、經濟、社會數據資料，這些資料來源于各類統計年鑒、地方志、地理志及實地調查資料，主要應用于相關指標的計算。歷史暴雨洪水災害的災情及損失數據資料(1961—2014年)主要來源于《中國水旱災害公報》《四川水旱災害》《云南水旱災害》《中國氣象災害大典：四川卷·云南卷》等書籍，市、縣民政局、救災辦、氣象局和一些其他政府機構。

1.2研究方法

1.2.1熵組合權重法層次分析法(AHP)是一種對指標進行定性定量分析的方法，是主觀確定指標權重的方法之一；熵值法是根據所求熵值對于指標的離散程度確定各指標權重的方法，是一種客觀確定權重的方法；為了克服人為確定權重的主觀性，因此將層次分析法與熵值法結合確定各指標的權重[12]。

(1)

式中：Wj——j指標的綜合權重；W1j——指標j的主觀權重；W2j——指標j的客觀權重。

1.2.2暴雨洪水災害綜合風險模型采用災害風險指數法，根據暴雨洪水風險形成機制，結合致災因子的危險性(H)、孕災環境的敏感性(S)、承災體的脆弱性(V)和防災減災能力(P)這4方面因素進行暴雨洪水災害綜合風險評價。

FDRI=(HWH)(SWS)(VWV)(PWP)

(2)

H=WH1XH1+WH2XH2

(3)

S=WS1XS1+WS2XS2+WS3XS3+WS4XS4

(4)

V=WV1XV1+WV2XV2+WV3XV3

(5)

P=WP1XP1+WP2XP2+WP3XP3

(6)

式中：FDRI——暴雨洪水災害綜合風險指數，用以表征暴雨洪水災害風險程度，其值越大，則災害風險程度越高；H，S，V，P——表示災害危險性、敏感性、脆弱性和防災減災能力因子指數；WH，WS，WV，WP——災害危險性、敏感性、脆弱性和防災減災能力的權重；Wj——指標j的權重；Xj——指標j的歸一化值。

2　暴雨洪水災害風險評價指標體系

在充分認識川滇地區地理特征、氣候環境、社會經濟、生態環境、人文條件等的基礎上，結合區域實際情況，遵循氣象災害所固有的復雜性和不確定性等風險相關原理，依據科學性、可靠性、可操作性、系統性和簡明性等原則，從災害危險性、敏感性、脆弱性、防災減災能力4個方面對評價指標進行科學篩選和權重確定，構建暴雨洪水災害風險評價指標體系。該指標體系共4個一級指標和12個二級指標(表1)，通過咨詢人文地理、自然地理、災害管理等方面的專家，結合川滇地區主汛期暴雨洪水災害的實際情況進行打分，得到各評價指標的AHP權重，結合熵權，進行指標綜合權重值計算。

(1) 暴雨洪水災害致災因子。川滇地區主汛期降水量主要成分是暴雨，暴雨是誘發洪水災害的首要因素，洪水災害與多暴雨年份是一致的。以川滇地區暴雨頻次、暴雨強度作為暴雨洪水災害致災因子，這兩個因子值越大，暴雨洪水發生的可能性就越高。

(2) 暴雨洪水災害孕災環境。地形地貌通過影響降水來影響區域洪水災害，植被、河網水系特征和人類活動通過產、匯流影響洪水災害[13]。地形對暴雨洪水災害的強度有很大的影響，暴雨引發的洪水災害一般發生在海拔較低、坡度較小的平原、溝谷、山地地區；河網密度越高的區域越容易形成暴雨洪水災害；而植被對暴雨洪水災害具有一定的緩沖作用；因此，選擇海拔、坡度、河網密度、植被覆蓋度4個指標作為孕災環境敏感性指標。

表1　川滇地區暴雨洪水災害風險指標及權重

(3) 暴雨洪水災害承災體。暴雨洪水災害的受襲對象主要包括人口、建筑物、基礎設施、工礦企業等內容，暴雨洪水災害風險指標體系中主要選取人口密度、地均GDP和固定資產等指標；人口密度高、地均GDP高、財產價值高的區域遭受暴雨洪水災害時造成的經濟損失相對較高。

(4) 防災減災能力主要包括應急管理、減災投入和自救能力。區域水利設施的投入、路網密度、應急管理水平、財政收入、災害意識、對危機的準備程度等對區域暴雨洪水災害的防治具有重要作用，受限于指標的可獲取性，以人均GDP、地方財政收入和道路的通暢性作為主要指標。

3　暴雨洪水災害風險評價

3.1基于行政區尺度的氣象災害風險評價

暴雨洪水災害風險度指其可能對生命和社會經濟造成的危害程度，為了更好地為區域防災減災服務，盡量保持縣級行政界線的完整性，進行基于縣域行政單元的暴雨洪水災害風險評價。

3.1.1致災因子危險性由圖1可知，川東盆地、云南南部和川滇交界處屬于高、較高暴雨洪水危險區，川東盆地邊緣地帶、云南中東部25°～27°N之間，云南23°N以南的局部區域為中等危險區；云南23°N以北的大部分區域、川西南山地屬較低危險區；川西高原屬低危險區。暴雨是影響川滇地區洪水災害的首要因素，川東盆地西南部地區暴雨災害頻次最高，強度最大，因此危險性等級最高。

3.1.2孕災環境的敏感性孕災環境的敏感性主要受到地形地勢、植被蓋度、河網密度等因素的影響。圖1表明，川滇地區暴雨洪水敏感性最高的區域零星分布于川東盆地和云南東北部地區，該區域地勢相對平坦、河網密度高、水域面積廣闊；較高敏感性區域集中分布在川東盆地區域；中等敏感區主要分布在川西高原大部和云南23°～27°N之間；較低敏感區域分布于云南23°N以南和27°N以北大部、川西高原西北部區域；低敏感區集中分布于川滇交界處、云南省南部局部和四川省北部邊緣區域。

3.1.3承災體脆弱性由圖1可以看出，成都市、德陽市、廣漢市、郫縣、新都縣、溫江縣、雙流縣、新津縣、昭通市、曲靖市、昆明市等地人口密度相對集中、人均GDP高，遭受暴雨災害受到的損失也是最高的，屬于高脆弱區；川東盆地盆底區域和滇東零星分布著較高脆弱區；川東盆緣地帶和滇東局部分布著中等脆弱區；川西南山地、云南省大部分地區屬于較低脆弱區；川西高原為低脆弱區。由此可見，承災體脆弱性主要受區域人口、經濟的影響，經濟發達區域人口集中、固定資產相對較多，就更容易受到暴雨洪水災害的影響。

3.1.4防災減災能力由圖1可知，川滇地區防災減災能力最高的是以昆明市和成都市為中心的局部區域，這些地點經濟發達，地方財政收入高，人均GDP高，路網發達；較高防災能力區分布在川東盆地和云南東部局部地區；川東盆地盆緣地帶和云南大部分地區為中等防災能力區；川西高原東南部區域為較低防災能力區；川西高原西北部區域為低防災能力區。從防災能力等級區劃圖可以看出，地區經濟發達，人均收入水平高，其自救能力也相對較強。

圖1　川滇地區暴雨洪水災害風險評價指標因子分級

3.1.5暴雨洪水災害的綜合風險評價根據川滇地區暴雨洪水災害綜合風險指數，把暴雨洪水災害風險劃分為5個等級，低(0.23～0.33)、較低(0.34～0.42)、中等(0.43～0.48)、較高(0.49～0.56)、高(0.57～0.78)風險區。圖2為川滇地區暴雨洪水災害綜合風險評價圖。由圖2可知，暴雨洪水災害多發區域與地理環境條件密切相關，川東盆地和云南南部地區為高、較高暴雨洪水災害風險區，由于山地對暖濕氣流的劇烈抬升使川東盆地的盆緣山地和山前平原多暴雨[13]，云南省南部邊緣地帶離海洋相對較近，暖濕氣流能提供充足的水汽，有助于大暴雨的形成。中度風險區分布廣泛，主要分布在川西南山地和云南的大部分地區，這些地區為峽谷或山地地區，地形切割較為劇烈，大部分地區降雨量充沛，暴雨發生頻率高。較低災害風險區零星分布在滇東高原、滇西北地區和川西高原東北部等地，這些地區雖然為高原區域，但地形切割一般不劇烈，人口密度相對較低，經濟活動不高。低風險區主要位于川西高原地區，這些地區人類活動相對較微弱，人口密度低，經濟主要以牧業活動為主，降水量較少，暴雨發生頻率非常低。

3.2基于GIS格網技術的暴雨洪水災害風險評價

在GIS格網技術的支持下，根據川滇地區的面積、獲取數據狀況、災害特征、鄉鎮大小、地形地貌特征，生成5 km×5 km的網格，把川滇地區劃分為36 367個網格；以5 km×5 km網格作為基本評價單元，實現暴雨洪水災害綜合風險區劃的格網化表達。圖3為川滇地區暴雨洪水災害綜合風險評價圖。由圖3可知，高風險區分布在川東盆地大部和云南江城，占川滇總面積的6.53%；較高風險區主要位于川東盆地和云南的思茅、勐臘、沾益、華坪等地，占總面積的13.86%；中等風險區主要包括云南省大部分地區和川西南山地，占總面積的19.72%；較低風險區主要集中在滇西北地區和川西高原大部分地區，占總面積的40.29%；低風險區主要分布在川西高原的德格、甘孜、新龍、巴塘等地，占總面積的19.60%。

圖2　川滇地區暴雨洪水災害風險等級分布圖

圖3　川滇地區暴雨洪水災害風險網格圖

川滇地區暴雨洪水災害分布面廣，受地理位置、河網密度、近海距離等因素的影響，地勢低平、海拔高差小的平原、壩子是暴雨洪水災害發生的重點區域，地勢陡峭的地方易于形成山洪災害；川東盆地、云南省南部地區暴雨災害發生頻率高，且易于形成大面積的暴雨洪水災害。

總體上看，川滇暴雨洪水災害風險在空間分布上表現出兩大特征。一是暴雨洪水災害風險由川東盆地向外輻射遞減，川東地區暴雨洪水災害發生頻率高，人口、經濟、基礎設施密度高，災害時造成的經濟損失就高，但該區域災后的應急救助、防災減災的能力也相對較高。二是云南省滇東高原零星分布著暴雨洪水災害高風險區，云南省大部分地區為中等災害區，且災害風險有呈緯度變化的趨勢。

4　結 論

(1) 構建了川滇地區主汛期暴雨洪水災害風險評價指標體系。從川滇地區主汛期暴雨洪水災害的致災因子危險性、孕災環境敏感性、承災體脆弱性和防災減災能力4個方面構建暴雨洪水災害風險評價指標體系。分析發現川東盆地、云南南部和川滇交界處屬于高、較高暴雨洪水危險區；暴雨洪水敏感性高、較高區域位于川東盆地和云南東北局部；川東盆地和云南東北部地區為暴雨洪水的高、較高脆弱區；川東盆地和云南局部為防災減災能力的高、較高區域。

(2) 受多種季風環流影響，川滇地區多暴雨洪水災害。高風險區分布在川東盆地大部和云南江城；較高風險區主要位于川東盆地和云南的思茅、勐臘、沾益、華坪等地；中等風險區主要包括云南大部分地區和川西南山地；較低風險區主要集中在滇西北地區和川西高原大部分地區；低風險區主要分布在川西高原的德格、甘孜、新龍、巴塘等地。川滇地區高、較高、中等、較低、低暴雨洪水災害風險區分別占川滇總面積的6.53%，13.86%，19.72%，40.29%，19.60%。

(3) 災害風險分析的目的在于掌握并描述某種災害的狀況、區域災害風險的高低，以便進行災害風險管理、減少和控制災害風險。在災害風險分析評價方面，為了更好地為區域防災減災服務，從災害的防御、管理方面的考慮出發，采用了以縣為評價單元的暴雨洪水災害風險評價；基于格網的暴雨洪水災害風險評價對暴雨洪水災害防御時的具體地理位置提供了參考，奠定了理論研究與實踐運用有機結合的基礎。本研究所得到的川滇地區暴雨洪水災害風險區劃與該區域暴雨洪水災害實際分布相符，因此，研究結果對預防暴雨洪水災害、減輕災害損失具有一定的參考意義。

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Risk Assessment of Rainstorm Flood Disaster in Main Flood Season in Sichuan-Yunnan Region

DU Huaming, DONG Tingxu

(CollegeofResourceandEnvironmentEngineering,MianyangNormalUniversity,Mianyang,Sichuan621000,China)

[Objective] The characteristics of rainstorm flood disaster risk in main flood season were studied in Sichuan-Yunnan region to provide theoretical reference for defense of regional rainstorm and flood disasters. [Methods] Methods of inverse distance weighted interpolation(IDW) and natural disaster risk index were used. [Results] The highest risk area of rainstorm flood disasters was mainly concentrated in the eastern Sichuan Basin and the followed area was the southern part of Yunnan Province. Moderate-risk areas were mainly distributed in the southwest mountainous region of Sichuan Province and the most areas of Yunnan Province. Lower-risk area were sporadically distributed in East Yunnan Plateau, Northwest Yunnan Province and the northeastern part of Western Sichuan Plateau. The lowest-risk area was mainly located in Western Sichuan Plateau. [Conclusion] The main influence factors of rainstorm flood disasters were atmospheric circulation, precipitation, topography and river network; the change of land use due to human activities was the trigger of rainstorm flood disasters.

the main flood season, rainstorm flood disaster, risk assessment, Sichuan-Yunnan region

2015-08-05

2015-10-01

四川省社科聯學科專項“經濟學視野下四川省氣象災害風險演化機理及響應機制研究”(SC15XK065)

杜華明(1977—),女(漢族),四川省廣元市人,博士,講師,主要從事區域環境與災害研究。E-mail:dhuaming2004@163.com。

A

1000-288X(2016)04-0027-05

K903