浙江省臺風災害風險區劃研究

周小梅，杜清運,2,3,4，彭 瑞

（1.武漢大學 資源與環境科學學院，湖北 武漢 430079； 2.武漢大學 地理信息系統教育部重點實驗室，湖北 武漢 430079；3.武漢大學 數字制圖與國土信息應用工程國家測繪地理信息局重點實驗室，湖北 武漢 430079；4.武漢大學 地球空間信息技術協同創新中心，湖北 武漢 430079；5. 浙江省地理信息中心，浙江 杭州 310012）

氣候變化引起的極端天氣災害已經成為科學家、政府和公眾廣泛關注的全球性問題[1]。自然災害風險管理是災害學科的重要研究領域[2]，而臺風災害是影響我國沿海地區的主要自然災害之一。在臺風災害風險管理過程中，臺風災害風險區劃是臺風風險管理的重要依據，是防御臺風災害的基礎[3]。

臺風災害往往是多因素驅動結果，臺風災害風險評估常用的方法主要包括基于歷史數據的資料分析法、基于指標體系的評估模型法、基于數值模擬的危險性分析法和情景分析法等[4]。總體而言，數學方法應用及風險定量化表達已成災害風險評估趨勢[5]。從自然災害系統的角度出發，考慮到致災因子危險性，孕災環境脆弱性和承災體暴露度的求解綜合風險度指標的研究數量逐年上升[6]，這表明，基于指標體系的模型評估法在臺風風險評價和風險區劃研究中占主導地位。

對于處于我國東部沿海的浙江省來說，臺風災害是造成經濟損失和制約社會發展的主要自然災害之一。本文根據災害理論建立評價模型對浙江省臺風災害風險評估并進行風險區劃，評價因子覆蓋時序臺風強度、較短時間內無明顯變化空間環境以及人文社會經濟等因素，其全面性使得評價結果更能符合災害管理的需要，更能為浙江省臺風災害風險區劃提供參考。

1 資料和方法

1.1 資料來源

本文中臺風（1949～2002年進入20°N以北，128°E以西范圍或者在海南登陸的臺風）、河網、地質災害易發生程度、植被覆蓋度與耕地面積、防汛物資倉庫、堤防、海塘以及浙江省行政區劃等數據來源于浙江省地理信息中心； DEM數據來源于STRM（http://srtm.csi.cgiar.org）（由美國太空總署（NASA）和國防部國家測繪局（NIMA）聯合測量）；人口、GDP等統計數據（2012）來源于浙江省統計局。

1.2 研究方法

1.2.1 災害研究理論

史培軍[7]等的災害理論仍是當今臺風災害風險評價的主要理論。結合該理論，將臺風災害系統劃分為致災因子，孕災環境和承災體三大子系統。災害風險表示如下[8]：

式中，Rist表示災害風險；E表示孕災環境風險性；H表示致災因子風險性；V表示承災體脆弱性。

據此，本文中致災因子風險性、孕災環境風險性、承災體脆弱性分別用不同的因素來綜合描述，如圖1所示。

圖1 臺風災害評估結構

1.2.2 權重確定方法

本文中各指標對于臺風災害風險的貢獻程度不同，用層次分析法確定指標權重。層次分析法（AHP， Analytic Hierarchy Process）被廣泛運用于決策分析中[9]，能夠解決將定性風險因素定量化的問題，在自然災害風險識別研究中具有重要的理論意義和廣泛的應用價值[10]。

利用層次分析法計算圖1中各指標權重，得出上層評價指標（致災因子風險性、地形風險性、孕災環境風險性、內在脆弱性、防災減災能力、承災體脆弱性、臺風災害風險）的隨機一致性比率CR值分別為（0,0,0.030,0.034,0.003,0,0.016），均小于等于0.1，通過一致性檢驗，對應的權重分別如表1所示。

表1 指標權重（指標/權重）

2 浙江省臺風災害風險評估

2.1 致災因子各因子影響指數

以臺風中心附近的最大風速來表示臺風大風的強度，并用路徑寬度來表示其相對大小（圖2a）。計算臺風移動路徑面在區域內所占的面積比率，歸一化后得出臺風大風指數（圖2b）。利用同時間段內歸一化的臺風過境時的降雨量與臺風影響時長（單位：d）的乘積之和表示臺風暴雨的強度指數（圖2c）。

圖2 致災因子各因子及其影響指數

2.2 孕災環境各因子影響指數

2.2.1 地形風險指數

地形風險利用高程和相對高程差（度量一個地區相鄰范圍內的地形起伏的指標）來描述。高程和相對高程差越小則遭受臺風暴雨的影響越大。對DEM數據運算得出平均高程（圖3a1）與平均相對高程差（圖3b1），并分區計算平均值，歸一化后分別得出風險指數（圖 3a2、3b2）。

2.2.2 河網風險指數

洪水是臺風暴雨帶來的主要次生災害之一，離河道越近一般遭受洪水災害的可能性越大。用河網密度來描述一個地區的河網風險指數。分區統計各地河網（圖3c1）密度，歸一化后得出河網風險指數（圖 3c2）。

2.2.3 地質災害易發程度指數

將地質災害相對易發生程度分布（圖3d1）分區統計，計算相對地質災害易發生程度（圖3e1），即各地區歸一化的不同級別地質災害易發生程度的區域面積與權重乘積之和，其中，0～4級地質災害易發生程度的區域的權重分別為5、4、3、2、1。

2.2.4 植被覆蓋程度指數

根據土地利用情況（圖3e1）計算各地區植被覆蓋程度，歸一化后得到植被覆蓋程度指數（圖3e2）。

圖3 孕災環境各因子指數

2.3 承災體各指標影響指數

2.3.1 承災體內在脆弱性指標

人口密度越大、經濟越發達、農業發展水平越高的地區在臺風過境過程中遭受的損失越多。利用人口密度、人均GDP、地均GDP、耕地面積比重、農業在國民經濟中占比等因素描述承災體內在脆弱性，分別歸一化后得出各因素相關指數，如圖4所示。

圖4 承災體內在脆弱性各因子影響指數

2.3.2 防災救災能力指標

防災救災能力即地區對臺風災害的抵抗能力，用防汛物資倉庫密度、海塘、堤防等進行描述。對防汛物資倉庫進行核密度分析，并計算平均防汛物資倉庫密度（圖5a），歸一化后得出防汛物資倉庫密度指數（圖5b）；海塘和堤防指數（圖5c、5d）用各地區歸一化的不同級別海塘或堤防長度與權重乘積之和來表示，其中，1～5級海塘或堤防的權重分別為5、4、3、2、1。

圖5 防災救災能力各因子及其影響指數

2.4 浙江省臺風災害風險區劃

根據1.2.2中計算得出的權重以及2.2中計算得出的各指標影響指數，得出致災因子風險性、孕災環境風險性、承災體脆弱性以及浙江省臺風災害風險區劃如圖6所示。

圖6 臺風災害子系統風險性/脆弱性與浙江省臺風災害風險區劃

3 結 語

本文以災害研究理論為基礎，綜合歷史臺風數據和自然地理因素以及人文社會因素，對浙江省臺風災害進行了全面的風險評估，得出了更具有決策支持意義的臺風災害風險區劃結果，可為臺風災害管理提供參考。從結果中得出：

1）浙江省臺風災害風險性存在地域性差異，總體上，從沿海到內陸變化趨勢為逐漸遞減。

2）從致災因子、孕災環境、承災體3個方面來看，臺風災害風險性等級相同的地區，其災害子系統風險性的相對大小對臺風災害總風險性的貢獻不一。

以上結果可以作為臺風災害管理的依據。臺風災害存在地域性差異，為減少臺風災害造成的損失，宜根據地域風險性大小來合理分配災害管理資源，以節約災害管理成本。由于臺風災害是多因素共同作用下的結果，宜從災害成因的角度制定合理的災害管理方案，例如，承災體脆弱性較強導致的臺風災害風險較大的地區，可以通過增加防災減災設施投資來預防和減少臺風災害；由于致災因子和孕災環境往往是自然形成的，致災因子和孕災環境風險性較大的地區，宜采取措施增加防范，同時在未來區域規劃時考慮自然環境可能帶來的災害影響等。