基于風險系統(tǒng)理論的鎮(zhèn)村氣象災害風險分析

唐 盾，田 亮，王 波，張厚發(fā)

(1.山陽縣氣象局，陜西山陽 726400；2.商南縣氣象局，陜西商南 726300)

氣象災害作為自然災害的主要災種之一，已成為制約我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要因素[1]。庾嶺鎮(zhèn)位于丹鳳縣北部，地理坐標介于東經(jīng)110°40′～110°58′，北緯33°42′～33°58′之間， 80%區(qū)域海拔高度在千米以上，屬高寒山區(qū)；年平均氣溫10.6 ℃，年降水量715.4 mm，其中6—8月降水量342.1 mm，占全年降水量的近一半，雷暴日達43.5 d；有山洪地質災害隱患點17處，分屬長江、黃河兩個流域，氣候差異較大。該鎮(zhèn)下轄11個村。當?shù)刈匀粴夂驐l件較差，暴雨山洪地質災害隱患點多，損失較嚴重，成為貧困戶穩(wěn)定脫貧的一大障礙。近年來有多位學者對氣象災害進行了分析，張建康等[2]利用GIS的自然斷點法及經(jīng)驗訂正法對榆林市暴雨災害進行了風險區(qū)劃；李艷莉等[3]對陜西蘋果種植區(qū)北擴氣候資源及氣象災害風險進行了分析；田光文[4]通過使用GIS對各項因子進行模擬計算研究了南鄭縣暴雨災害風險區(qū)劃；柏秦鳳等[5]基于農(nóng)業(yè)氣象災害風險形成的基本原理，分析了陜南玉米澇漬災害，建立陜南玉米澇漬災害風險評估模型并進行風險區(qū)劃。但是氣象災害風險分析的對象達到鎮(zhèn)村一級的較少。本文根據(jù)脫貧攻堅需要，對庾嶺鎮(zhèn)開展了詳細氣象災害風險調查，進行災害風險分析。提出風險管理對策和防災減災工程建設意見，進而實施精準幫扶。

1 資料和方法

收集2008—2017年丹鳳縣氣象站及庾嶺鎮(zhèn)區(qū)域自動站氣象觀測資料，匯總相關部門災害損失、防洪堤壩、抗災工程建設投入、非工程措施、各村農(nóng)特產(chǎn)業(yè)收入及地質災害隱患點資料，結合實地調查，運用環(huán)境災害風險系統(tǒng)理論和方法，開展鎮(zhèn)村氣象災害風險分析。鑒于小區(qū)域范圍氣象災害時空分布歷史資料缺乏，風險源(如暴雨、雷暴冰雹)區(qū)域分布著重分析地形對災害影響。

2 氣象災害風險源分析

根據(jù)環(huán)境風險理論[6]，風險系統(tǒng)由風險源、控制機制和受體三個部分組成。據(jù)調查核實，該區(qū)域氣象災害的風險源確定為暴雨山洪、地質災害、雷電冰雹等；受體為當?shù)氐淖匀坏乩憝h(huán)境條件、社會經(jīng)濟條件；控制機制為防災設施建設，災害預報警報水平，減災決策與組織實施水平，依據(jù)上述因子開展氣象災害風險分析。

風險源是引發(fā)系統(tǒng)安全事件的前提，其危險性的大小決定受體損害程度。眾所周知，地形影響大氣環(huán)流，使局部地區(qū)氣象災害增強，改變區(qū)域氣象災害空間分布。因此，在鎮(zhèn)村級氣象災害風險區(qū)劃時，主要考慮地形對災害性天氣系統(tǒng)的影響。

2.1 不同地形暴雨災害分布

秦嶺暴雨多發(fā)于南—北向河谷和海拔高度較高山脈迎風坡的喇叭口地形區(qū)域內，海拔高度1.0～1.8 km暴雨頻次隨高度而增加，1.0 km以下低山丘陵地帶，出現(xiàn)頻次較小[7]。庾嶺鎮(zhèn)地勢西北高、東南低，山勢陡峭、高聳，1.5 km以上的山峰有23座。境內的蟒嶺平均高度為1.2 km，呈東西走向，其偏東南方地勢呈階梯狀，北高南低，海拔高度0.6～1.0 km，山體松散，越往南越開闊，是較典型的迎風坡。此類地形不僅有利于暖濕氣流抬升，易形成暴雨，而且形成的洪水流量大、流速急、成災快。其他1.0 km以上山峰的東南坡和寬敞的喇叭口地形是誘發(fā)暴雨山洪的典型地形。另外，坡面雨量在迎風坡和背風坡還存在明顯差異。有人通過觀測得出，在平均狀態(tài)下，坡度為30°的迎風坡雨量(雨強)比平地偏多(增強)7%，而相同坡度的背風坡雨量(雨強)減少(減弱)8%，迎風和背風兩個坡面相差15%[8]。短歷時暴雨一般受中、小天氣尺度系統(tǒng)影響，強度大，在南北走向山脈的西向坡面上易造成山洪和泥石流；長歷時暴雨一般受天氣尺度系統(tǒng)影響，過程雨量大，時間長，在西北走向山脈的東南向坡面容易產(chǎn)生滑坡和塌方，這在實地調查中得到了驗證。綜上分析，蟒嶺東南麓，23個主要山峰的朝西向坡面及其溝溪、河流的下游劃分為山洪災害的危險區(qū)域，較低的山地地形、河流上游區(qū)域為中度風險區(qū)，而背風坡為一般風險區(qū)(如圖1)。

2.2 不同地形雷暴冰雹災害分布

雷暴強度及災害的空間分布與山區(qū)地形有一定關系。地形熱力效應使底層大氣氣旋性輻合，易形成不穩(wěn)定層結，有利于垂直環(huán)流的不穩(wěn)定發(fā)展[9]。當不穩(wěn)定層結的空氣移到山區(qū)，受地形抬升作用容易產(chǎn)生雷雨。另外，喇叭口地形對氣流有明顯的輻合作用，當暖濕氣流進入喇叭口谷地，由于強迫抬升作用，對流增強。據(jù)此劃定海拔高度1.0 km以上東北—西南走向山脈和較大的軸線偏南的喇叭口地形為雷電冰雹高風險區(qū)，1.0 km以上東北—西南走向山脈和較大的軸線偏東的喇叭口地形為中險區(qū)，其余地形為一般風險區(qū)。

圖1 丹鳳縣庾嶺鎮(zhèn)暴雨、冰雹災害風險區(qū)劃

2.3 山洪地質災害隱患點分布

調查顯示，庾嶺鎮(zhèn)山洪地質災害具有片狀分布特征，地質災害隱患點主要分布在庾嶺鎮(zhèn)東南部，而山洪災害隱患點主要分布在其西北部，西南部山洪地質災害隱患點較少。東北部山洪地質災害隱患點較多，為高風險區(qū)，偏西南部山洪地質災害較少為一般風險區(qū)，其余為中度風險區(qū)(如圖2)。

圖2 丹鳳縣庾嶺鎮(zhèn)山洪、地質災害風險區(qū)劃

3 氣象災害風險評價

3.1 氣象災害風險系統(tǒng)各因子狀況

表1給出了氣象風險系統(tǒng)各因子狀況。與暴雨中心距離一定程度上決定災害程度大小。表1中，與暴雨中心距離是各村到暴雨中心區(qū)域外圍的最短距離。不同坡度坡向的地形山洪、泥石流災害強度不同，坡度坡向因子風險大小確定依據(jù)是：坡度超過40°，東北—西南走向山脈朝向東南的坡面，確定為3級；坡度25°～40°之間，東北—西南走向山脈朝向東南的坡面，或者坡度超過40°的其他地形坡面，確定為2級；除上述兩種情況的，確定為1級。

3.2 氣象災害風險評價指標的歸一化處理

由于所選因子的單位不同，各個因子之間數(shù)值無可比性，為了便于計算，把表1中各因子按照風險源的危險性、控制機制的有效性以及受體脆弱性分為3個等級。其中，風險源的危險性按低、中、高，控制機制的有效性和受體自身抗災能力分別按強、中等、弱，劃分為1、2、3級，相應賦值1、2、3分，參與模型計算。

表1 丹鳳縣庾嶺鎮(zhèn)各村氣象風險系統(tǒng)調查表

3.3 氣象災害風險評價模型

應用層次分析法構造判斷矩陣，確定各因子對系統(tǒng)的貢獻率(權重系數(shù))。將表1中各因子進行定量化、標準化處理后，代入式(1)

(1)

計算得出區(qū)域環(huán)境風險綜合指數(shù)值(表2)。式中，R為區(qū)域環(huán)境氣象災害風險綜合指數(shù)，pi為評價因子等級，ωi為評價因子權重系數(shù)，n為評價因子個數(shù)。

3.4 評價結果

在氣候條件和流域特征、植被、社會經(jīng)濟活動等因素的影響下，庾嶺鎮(zhèn)山洪災害具有成片、成帶分布的特點。根據(jù)氣象災害危險性、控制機制有效性和受體的易損性，按高、中、低三級進行山洪災害風險區(qū)劃。黃坪村、石門塬村、塔兒坪村是氣象災害高風險區(qū)，吊蓬村、窯溝村、和平村是中風險區(qū)，其他太白村、兩岔河村、花椒溝村、龍骨巖村、街坊村為一般風險區(qū)。高風險區(qū)的石門塬村、塔兒坪村處于暴雨中心，而黃坪村雖不在暴雨中心，但山洪災害多發(fā)，有5個山洪災害隱患點，隱患區(qū)人口多，按照統(tǒng)一的評分標準，納入高風險區(qū)(圖3)。

表2 丹鳳縣庾嶺鎮(zhèn)各村氣象風險系統(tǒng)因子評分表

圖3 丹鳳縣庾嶺鎮(zhèn)氣象災害風險區(qū)劃

4 建議

(1)庾嶺鎮(zhèn)地處武關河上游，植被環(huán)境良好，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以種植業(yè)為主，加上近幾年防洪河堤建設投入較大，暴雨山洪地質災害風險較小，相當多群眾和部分村干部對氣象災害有麻痹大意思想，未開展應急準備認證，部分村沒有氣象災害防御預案，只有少數(shù)村開展了災害應急演練，防洪設施的標準普遍較低。該鎮(zhèn)全境處于雷電冰雹高發(fā)區(qū)，要加強防雷安全設施管理，高度重視人工防雹增雨工作，減小風險源的危險性。

(2)黃坪村、石門塬村、塔兒坪村氣象災害高風險區(qū)是區(qū)域環(huán)境風險的優(yōu)先管理區(qū)域，是風險監(jiān)測、預警與應急工作重點，風險管理資源優(yōu)先分配在此類區(qū)域；吊蓬村、窯溝村、和平村是中度風險區(qū)屬于重點風險管理區(qū)域，相關單位需密切關注此類區(qū)域的風險動態(tài)變化情況，防止其向高風險區(qū)演變；其他低風險區(qū)的工作重點是加強極端氣象災害防范，做好氣候災害預防，明確區(qū)域環(huán)境風險管理的區(qū)域，進一步明確風險主導因素，有針對地制定安全防范措施和分配環(huán)境風險管理資源，實現(xiàn)區(qū)域環(huán)境風險的優(yōu)化管理。

(3)以村級行政區(qū)域這一行政單元為界，便于收集與整理研究所需數(shù)據(jù)，使研究結果更具針對性。與傳統(tǒng)的氣象災害風險分析方法相比，風險系統(tǒng)概念明確，思路清晰，風險管理可操作性強，可用于小區(qū)域災害風險評估。

致謝：王衛(wèi)民、瑚波兩位高工對論文進行了指導，提供了資料；駐村工作隊于艷鵬、李翀龍、王輝三位同志協(xié)助開展了氣象災害風險調查，在此一并致謝！