基于GIS的鄂爾多斯市暴雨災害風險區(qū)劃

孫玉　焦志榮

摘 要：基于鄂爾多斯市11個氣象站1987—2016年30a的暴雨數據、結合地形、河網密度、人口、經濟、耕地等城市基礎信息，利用地理信息系統(tǒng)和層次分析法，結合專家調查法，建立了鄂爾多斯市暴雨風險的評價指標體系和權重，開展了鄂爾多斯市暴雨的風險特征及地理區(qū)劃研究，獲得了1km空間分辨率的鄂爾多斯暴雨氣候特征圖、城市對暴雨敏感性特征圖、暴雨災害風險區(qū)劃圖。鄂爾多斯市暴雨高風險區(qū)主要集中于準格爾旗、達拉特旗東部、東勝東部、伊金霍洛旗東部、烏審旗東部，而杭錦旗西部、鄂托克旗西部、鄂托克前旗西部屬于低風險區(qū)。

關鍵詞：暴雨；風險區(qū)劃；氣候特征；城市敏感特征

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161132187

鄂爾多斯市地勢由南北向中間隆起，其脊在N39°一線，這一帶是鄂爾多斯市各主要河流溝壑的分水嶺。每當東南季風盛行的季節(jié)，暖濕空氣在爬坡北上的過程中，由于地形的抬升作用，容易在鄂爾多斯高原的南坡或頂端上形成暴雨。隨著現代社會的發(fā)展，暴雨往往導致山洪暴發(fā)，水庫垮壩、河堤決口，帶來嚴重損失[1]。對暴雨的研究大部分集中在暴雨出現的頻率時間和范圍等致災因子進行的分析[2-4]。我國的部分研究成果主要集中在各大流域糧食主產區(qū)等[5-7]，由于缺乏暴雨發(fā)生時空分布影響程度和經濟損失等方面的定量數據，以及精細化下墊面資料的不足，目前在鄂爾多斯高原，缺乏對于暴雨的風險特征及地理區(qū)劃方面的研究。文嘗試利用GIS的空間分析功能，結合層次分析法和專家咨詢法，綜合評價鄂爾多斯市暴雨氣候特征和城市對暴雨的敏感性特征，開展鄂爾多斯暴雨風險區(qū)劃研究。

1 研究資料

本研究所用的資料有鄂爾多斯市11個氣象站點1987—2016年暴雨發(fā)生的頻次、鄂爾多斯市地形、河網密度、人口、經濟、耕地等城市基礎信息數據。

2 研究方法和結果分析

2.1 研究方法

該研究綜合了鄂爾多斯市暴雨氣候因子、城市對暴雨敏感指數、易損性指數、防災減災能力，通過層次分析法[8]建立鄂爾多斯市暴雨風險評價體系，將暴雨風險特征按暴雨氣候特征和城市敏感度特征2個方面分層建立指標體系，對每個指標進一步分級，應用專家咨詢打分法對評價指標進行打分，咨詢38位氣象和社會專家進行打分（重要程度最大為1，一點都不重要為0，其他重要程度為0～1之間取值），得出評價指標的組合平均權重，將其與評價指標的程度分級相結合，即獲得了暴雨風險的評價方法（如圖1）。最后通過ArcGIS的空間疊加分析來從空間上對暴雨風險進行區(qū)劃。

2.2 鄂爾多斯市暴雨氣候特征評價

基于鄂爾多斯市11個氣象站點1987—2016年暴雨發(fā)生頻次，利用下列線性歸一化轉換公式，將各站常年暴雨發(fā)生頻次歸一化為0～1值。

Y=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin） （1）

式中，X和Y分別為轉換前和轉換后的值，Xmax和Xmin分別為樣本的最大值和最小值。

在ArcGIS Grid模塊中，利用樣條插值法（Spline）對暴雨氣候特征指數進行插值，從而獲得表征鄂爾多斯市暴雨氣候特征指數空間分布圖。

1987—2016年期間，鄂爾多斯市暴雨氣候特征指數空間分布呈東高西低，鄂爾多斯市東部歸一化指數基本都在0.51以上，其中準格爾旗、達拉特旗東南部、東勝、伊金霍洛旗、烏審旗、歸一化指數基本都在0.69以上；杭錦旗東部、鄂托克旗東部、鄂托克前旗東部歸一化指數基本都在0.69以下。杭錦旗西部、鄂托克旗西部、鄂托克前旗西部、歸一化指數基本都在0.33以下。

2.3 鄂爾多斯市城市對暴雨敏感度評價

基于鄂爾多斯市地形的高低和河網密度，經計算鄂爾多斯市地形影響指數高值區(qū)，其中高程越低，影響越大，敏感性越大，暴雨災害風險性越大。同樣利用公式（1）進行歸一化處理，得到鄂爾多斯市暴雨城市敏感度特征指數。

鄂爾多斯市北部沿河一帶敏感性等級高的區(qū)域相對集中，歸一化指數基本都在0.63以上，其他地區(qū)河網密度相對較小，遭遇到暴雨災害的風險相對較小。

2.4 鄂爾多斯市綜合暴雨風險評價及區(qū)劃

在ArcGIS Grid模塊，對鄂爾多斯市暴雨氣候特征指數、城市對暴雨敏感指數、易損性指數、防災減災能力指數進行空間相加處理，得到鄂爾多斯市暴雨風險指數。然后對鄂爾多斯市暴雨風險指數進行分類，得到鄂爾多斯市暴雨風險區(qū)劃圖。

鄂爾多斯市暴雨風險區(qū)劃指數空間分布呈東高西低，準格爾旗、達拉特旗東部、伊金霍洛旗東部、東勝東部、烏審旗東部指數基本都在0.73～1之間，屬于高風險區(qū)；達拉特旗西部、東勝西部、伊金霍洛旗西部、烏審旗西部、鄂托克前旗東部指數基本都在0.54～0.73之間，屬于次高風險區(qū)；杭錦旗東部、鄂托克旗東部、鄂托克前旗中部指數基本都在0.36～0.54之間，屬于中風險區(qū)；杭錦旗西部、鄂托克旗西部、鄂托克前旗西部指數基本都在0～0.36之間，屬于低風險區(qū)。

3 結語

本文基于GIS空間分析功能層次分析法和專家咨詢法，通過對鄂爾多斯市暴雨氣候因子、城市對暴雨敏感指數、易損性指數、防災減災能力指數賦予不同的權重和指數值，在空間上以1km為分辨率開展鄂爾多斯市暴雨氣候特征、鄂爾多斯市城市對暴雨敏感特征、易損性指數、防災減災能力指以及鄂爾多斯市綜合暴雨風險特征及區(qū)劃研究。結果表明鄂爾多斯市綜合暴雨風險特征具有明顯的地區(qū)差異，鄂爾多斯市暴雨高風險區(qū)主要集中于準格爾旗、達拉特旗東部、伊金霍洛旗東部、東勝東部、烏審旗東部；而杭錦旗西部、鄂托克旗西部、鄂托克前旗西部屬于低風險區(qū)。鄂爾多斯市暴雨綜合風險區(qū)劃基本與當地實際情況相符。

參考文獻

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