魏建波，趙文吉，關(guān)鴻亮，王志恒

(1.首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京100000;2.首都師范大學(xué)三維信息獲取與應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100048;3.北京天下圖數(shù)據(jù)技術(shù)有限公司，北京100037;4.天津城建大學(xué)地質(zhì)與測(cè)繪學(xué)院，天津300384)

基于GIS的區(qū)域干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究
——以武陵山片區(qū)為例*

魏建波1，2，趙文吉1，2，關(guān)鴻亮3，王志恒4

(1.首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京100000;2.首都師范大學(xué)三維信息獲取與應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100048;3.北京天下圖數(shù)據(jù)技術(shù)有限公司，北京100037;4.天津城建大學(xué)地質(zhì)與測(cè)繪學(xué)院，天津300384)

根據(jù)災(zāi)害系統(tǒng)理論，以連片特困區(qū)-武陵山片區(qū)干旱災(zāi)害為例，分別從孕災(zāi)環(huán)境敏感性、致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性和承載體的脆弱性3個(gè)方面，選取地形地貌、土壤類型、植被覆蓋類型、水資源、降雨量、人口密度及耕地面積等指標(biāo)為旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)因子，利用熵權(quán)法確定各因子權(quán)重，建立武陵山片區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，為武陵山片區(qū)區(qū)域防災(zāi)、減災(zāi)和區(qū)域扶貧措施的制定提供參考依據(jù)。研究結(jié)果表明:武陵山片區(qū)區(qū)域整體處于中、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，空間分布呈東南-西北向條帶狀分布;東南區(qū)域處在干旱災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，西北區(qū)域處在干旱災(zāi)害中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，而東北區(qū)域處在相對(duì)較低的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

干旱災(zāi)害;熵權(quán)法;風(fēng)險(xiǎn);區(qū)劃;武陵山片區(qū)

旱災(zāi)是我國(guó)主要的自然災(zāi)害之一，它是一種非突發(fā)性的、漸進(jìn)性的災(zāi)害。我國(guó)每年都會(huì)受到不同程度旱災(zāi)的影響，且因旱災(zāi)造成糧食損失高達(dá)100×109kg，顯然旱災(zāi)已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年4月-2010年4月，全國(guó)耕地受旱6.4×106hm2，作物受旱面積達(dá)4.8×106hm2，1 939萬(wàn)人、1 189萬(wàn)頭大牲畜因旱飲水困難［1-3］。我國(guó)連片特困區(qū)-武陵山片區(qū)地跨湖北省、湖南省、貴州省和重慶市，包括了71個(gè)貧困縣，其中國(guó)家級(jí)貧困縣36個(gè)，高達(dá)50.70％，占全國(guó)貧困縣的6.08％，土地利用方式以農(nóng)業(yè)為主。同時(shí)，武陵山片區(qū)自然條件惡劣，災(zāi)害頻發(fā)，而不同范圍程度的旱災(zāi)更是年年發(fā)生［4-8］，每年因旱災(zāi)造成武陵山片區(qū)的經(jīng)濟(jì)損失非常嚴(yán)重，從而導(dǎo)致該區(qū)域因?yàn)?zāi)致貧、返貧的現(xiàn)象頻繁發(fā)生。因此，若能以科學(xué)方法正確評(píng)價(jià)干旱并及時(shí)采取措施，就可以使該地區(qū)的干旱災(zāi)害損失降到最低限度，從而減輕該地區(qū)的貧困程度。

近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)干旱災(zāi)害進(jìn)行了廣泛而深入的研究。龔亞麗等基于自然災(zāi)害系統(tǒng)理論進(jìn)行研究，提出災(zāi)情是由孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子和承載體共同作用產(chǎn)生的［9］;唐明［10］、尚小寧［11］、劉航［12］、金菊良［13］等基于旱災(zāi)機(jī)理和風(fēng)險(xiǎn)理論，從干旱的環(huán)境脆弱度、危險(xiǎn)度、承載體易損性和災(zāi)情4個(gè)方面系統(tǒng)地闡述了旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析理論;趙志龍［14］、李楊［15］等從干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性和脆弱性出發(fā)，研究了干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃;盛巧玲等從干旱致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)承載體易損性兩個(gè)方面進(jìn)行干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的分析［16］?；谝陨涎芯浚疚慕Y(jié)合武陵山片區(qū)實(shí)際情況，以縣域?yàn)檠芯繂卧C合考慮干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成的三個(gè)因子:孕災(zāi)環(huán)境敏感性、致災(zāi)因子危險(xiǎn)性和承載體脆弱性，建立武陵山片區(qū)區(qū)域干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，對(duì)該區(qū)域干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，從而為武陵山片區(qū)區(qū)域防災(zāi)、減災(zāi)和區(qū)域扶貧措施的制定提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

武陵山片區(qū)是我國(guó)三大地形階梯中的第一級(jí)階梯向第二級(jí)階梯的過(guò)渡帶，位于27°10＇～31°28＇N，106°56＇～111°49＇E，是云貴高原的東部延伸地帶，平均海拔高度在1 000m左右，海拔在800m以上的地方占全境約70％?？偯娣e約11×104km2，總?cè)丝跒? 300多萬(wàn)人。該片區(qū)地跨三省一市共71個(gè)貧困縣，其中湖南省37個(gè)縣(區(qū)、市)，湖北省11個(gè)縣(區(qū)、市)，貴州省16個(gè)縣及重慶市7個(gè)縣(區(qū)、市)。屬亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡類型氣候，土地資源種類多。年平均溫度在13℃～16℃之間，年降水量在1 100～1 600 mm，年均蒸發(fā)量950 mm。武陵山片區(qū)位置見(jiàn)圖1。

圖1 武陵山片區(qū)位置圖

武陵山片區(qū)屬于我國(guó)劃分的14個(gè)特困連片區(qū)之一，雖然區(qū)內(nèi)水能資源豐富，但基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)落后，季節(jié)性降水偏少等常會(huì)引發(fā)干旱災(zāi)害，局部地區(qū)更為突出，給農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)很大損失。80％的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、75％的村和70％的農(nóng)戶地處大山區(qū)、高山區(qū)，山高坡陡，溝壑縱橫，自然條件非常惡劣，土壤貧瘠，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施落后，生產(chǎn)方式單一，交通不便，信息閉塞，科技教育落后，上百萬(wàn)農(nóng)村居民還存在飲水安全問(wèn)題。同時(shí)，武陵山區(qū)屬于自然災(zāi)害多發(fā)區(qū)，旱災(zāi)、洪災(zāi)、雹災(zāi)、冰災(zāi)等自然災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，而旱災(zāi)影響面積大，對(duì)貧困區(qū)畜牧、種植危害嚴(yán)重，因?yàn)?zāi)致貧的現(xiàn)象較為突出［17］。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

2.1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

武陵山片區(qū)90 m分辨率的DEM數(shù)據(jù)來(lái)自SRTM;水系分布、行政區(qū)劃等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)來(lái)自全國(guó)1:25萬(wàn)矢量圖;土壤類型數(shù)據(jù)和植被覆蓋類型數(shù)據(jù)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心;武陵山片區(qū)(1951-2010年)氣溫值和降雨量源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng);武陵山片區(qū)人口密度數(shù)據(jù)、地區(qū)生產(chǎn)總值、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、耕地面積等均從《湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒》［18］、《湖北省統(tǒng)計(jì)年鑒》［19］、《貴州統(tǒng)計(jì)年鑒》［20］和《重慶市統(tǒng)計(jì)年鑒》［21］等相關(guān)省區(qū)2011年的統(tǒng)計(jì)年鑒獲得。

2.1.2 數(shù)據(jù)處理

由于搜集的數(shù)據(jù)來(lái)源不同，格式不統(tǒng)一，因此，要對(duì)所需數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)所有的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行投影變換。離散數(shù)據(jù)采用克里金插值的方法進(jìn)行空間化處理，處理后的數(shù)據(jù)與投影后的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn);從數(shù)據(jù)源與評(píng)價(jià)精度出發(fā)，對(duì)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換、重采樣等，并與矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)。

2.2 研究方法

為準(zhǔn)確反映研究區(qū)各個(gè)參評(píng)因子對(duì)研究區(qū)旱災(zāi)的貢獻(xiàn)度，以及盡量保留參評(píng)因子所包含的信息量，本文根據(jù)武陵山片區(qū)實(shí)際情況，構(gòu)建干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃指標(biāo)體系時(shí)采用熵權(quán)法賦權(quán)重，熵權(quán)法是根據(jù)指標(biāo)傳輸給決策者信息量的大小來(lái)確定權(quán)重的方法，能夠深刻反映指標(biāo)信息熵值的效用價(jià)值，所給出的指標(biāo)權(quán)重比層次分析法和專家經(jīng)驗(yàn)評(píng)估法具有更高的可信度，適合對(duì)多元指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)［22］，在多元指標(biāo)評(píng)價(jià)中，熵值越高，表示評(píng)價(jià)指標(biāo)所起作用就越大。

(1)假設(shè)研究區(qū)有m個(gè)縣，n項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)成指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣為X={xij}m×n，xij為第i個(gè)縣的第j個(gè)指標(biāo)值。

(2)由于各個(gè)評(píng)價(jià)因子量綱不統(tǒng)一，不具備可比性，所以需要對(duì)各個(gè)參評(píng)因子進(jìn)行歸一化處理，使各個(gè)因子數(shù)值都處在［0，1］之間，公式如下:

式中:xij'為各個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值;xij為第i個(gè)縣的第j個(gè)指標(biāo)的原始值;xj(max)是第j個(gè)指標(biāo)所在縣的最大值;xj(min)是第j個(gè)指標(biāo)所在縣的最小值。并定義標(biāo)準(zhǔn)化矩陣為Y={yij}m×n，其中yij=xij'/∑xij'，0≤yij≤1。

(3)計(jì)算各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵ej=-k∑yijln yij，其中k＞0，ln為自然對(duì)數(shù);若yij為0，規(guī)定yijln yij值為0;若xij對(duì)于給定的j指標(biāo)全部相等，則ej=k ln m，設(shè)k=1/ln m，則有0≤ej≤1。

(4)計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的差異性系數(shù)gj=1-ej，進(jìn)而得指標(biāo)權(quán)重:

2.3 指標(biāo)體系構(gòu)建及權(quán)重確定

2.3.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

由于干旱的形成原因較為復(fù)雜，影響因素多，因此在干旱指標(biāo)的選取上也受到了時(shí)間和空間尺度的諸多限制［23］。根據(jù)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論和指標(biāo)體系的構(gòu)建原則，本文分別從干旱災(zāi)害危險(xiǎn)性、敏感性和脆弱性三個(gè)方面考慮，共選取了10個(gè)指標(biāo)(表1)進(jìn)行武陵山片區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析。

如表1所示，在考慮孕災(zāi)環(huán)境的敏感性時(shí)主要選擇地形地貌、土壤類型、植被覆蓋類型和水資源。武陵山片區(qū)多山地丘陵，相對(duì)海拔較高，而地形地貌對(duì)干旱的影響主要表現(xiàn)為相對(duì)海拔高度。土壤種類繁多，有栗鈣土、沼澤土、黑土等土地類型，地表上覆蓋的沙質(zhì)疏松沉積物和肥沃程度影響旱災(zāi)。從物質(zhì)循環(huán)角度出發(fā)，地表蒸發(fā)量越大，就更容易發(fā)生干旱，因此，植被變化導(dǎo)致反照率、土壤濕度等地表屬性的變化，這些變化均可以通過(guò)影響地氣系統(tǒng)的水分和能量收支，進(jìn)而影響氣候，有大面積植被覆蓋的區(qū)域會(huì)減小當(dāng)?shù)卦鰷氐乃俣龋哂芯徑夥滴ｋU(xiǎn)性功能［24］。武陵山片區(qū)屬于亞熱帶向暖溫帶過(guò)度類型氣候，境內(nèi)有烏江、清江、澧水、沅江、資水等主要河流，水能資源蘊(yùn)藏量大。干旱受災(zāi)區(qū)距離江河、湖泊水庫(kù)越近，河流、水域級(jí)別越高，可利用水資源越充足便捷，則會(huì)降低伏旱的危險(xiǎn)度［24］。

表1 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

干旱災(zāi)害的形成最直接的原因就是降水和氣溫，降水量越多，表明區(qū)域水資源越充足，旱災(zāi)越不容易發(fā)生;但相反降水量越少，越易發(fā)生旱災(zāi)。氣溫越高，地表蒸發(fā)量越大，旱災(zāi)極容易發(fā)生，因而本文選取區(qū)域降水量和氣溫來(lái)反映致災(zāi)因子危險(xiǎn)性。

由于干旱災(zāi)害承載體主要是干旱區(qū)域的人文、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)，所以本文從人口、經(jīng)濟(jì)、耕地、農(nóng)業(yè)方面出發(fā)，同時(shí)考慮到武陵山片區(qū)旱災(zāi)影響區(qū)域，分別選擇人口密度、人均GDP、耕地面積和第一產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)代表該片區(qū)承載體的脆弱性。

2.3.2 指標(biāo)因子分析處理

本文結(jié)合植被覆蓋類型圖以及《中國(guó)植被圖集》［25］，同時(shí)考慮了武陵山片區(qū)實(shí)際情況及研究的需要，將研究區(qū)分為針葉林、栽培植被、針闊葉混合林、闊葉林、灌叢、草叢、裸地等7種類型;借助《中國(guó)的土壤》［26］，將研究區(qū)土地利用方式分為黑土、栗鈣土、草甸黑土、沼澤土等4種類型;參考《中國(guó)1:1 000 000地貌圖制圖規(guī)范》［27］，本文把研究區(qū)地形地貌分為平原、丘陵、山地、臺(tái)地等4種類型。

對(duì)于土壤類型、植被覆蓋類型、地形地貌等數(shù)據(jù)，本文根據(jù)其變化情況對(duì)旱災(zāi)的影響度不同，分為輕度(I級(jí))、中度(II級(jí))、重度(III級(jí))、嚴(yán)重(IV級(jí))，進(jìn)而進(jìn)行專家打分，取值［0，1］之間，反映其對(duì)旱災(zāi)的影響程度(表2)，其值越大，說(shuō)明對(duì)旱災(zāi)的影響越大。

表2 各個(gè)參評(píng)因子對(duì)干旱的影響度

考慮到研究區(qū)水資源的實(shí)際情況，本文選取研究區(qū)距離江河越近，河流、水域級(jí)別越高，可利用水資源越充足便捷，則會(huì)降低伏旱的危險(xiǎn)度，建立緩沖區(qū)來(lái)表征其對(duì)旱災(zāi)的高低程度，根據(jù)專家打分法，按照0＜影響度＜1的原則，確定各個(gè)緩沖區(qū)對(duì)旱災(zāi)的影響度(表3):一級(jí)緩沖區(qū)為0.1，二級(jí)緩沖區(qū)為0.5，非緩沖區(qū)為1。

表3 河流緩沖區(qū)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)及影響度

表4 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系和權(quán)重

2.3.3 權(quán)重確定

本文根據(jù)各個(gè)參評(píng)因子對(duì)干旱災(zāi)害的影響程度不同，分別給予不同的值來(lái)表征參評(píng)因子對(duì)旱災(zāi)影響的大小(表2、表3)，以便進(jìn)行量化處理。由于整個(gè)指標(biāo)體系量綱不統(tǒng)一，指標(biāo)不具有可比性，因此需要對(duì)每個(gè)指標(biāo)運(yùn)用式(1)進(jìn)行歸一化處理，使指標(biāo)值介于0～1之間。然后再運(yùn)用熵權(quán)法計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重(表4)，其中權(quán)重值的大小表征參評(píng)因子對(duì)干旱災(zāi)害影響程度。從權(quán)重分布分析，對(duì)武陵山片區(qū)的孕災(zāi)環(huán)境影響最大的為地形地貌，其次是土壤類型;承載體脆弱性的權(quán)重為人均GDP。這主要是因?yàn)槲淞晟狡瑓^(qū)以喀斯特地貌為主，多高山、丘陵，貧困人口多，人均GDP低于全國(guó)水平。因此，熵權(quán)法賦的權(quán)重較符合武陵山區(qū)干旱災(zāi)害實(shí)際情況。

3 區(qū)域干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模型及結(jié)果分析

3.1 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模型

史培軍從災(zāi)害系統(tǒng)角度出發(fā)，認(rèn)為廣義的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是在致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承載體進(jìn)行評(píng)估的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估［28-30］?；谠摾碚摷案珊禐?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)建模［31］，本文結(jié)合武陵山片區(qū)的實(shí)際情況，從旱災(zāi)形成機(jī)制角度出發(fā)，深入分析區(qū)域的自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征，即是分析旱災(zāi)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)—致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承載體特征的過(guò)程，采用的評(píng)估模型如下:

式中:R為旱災(zāi)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn);H為旱災(zāi)災(zāi)害致災(zāi)因子危險(xiǎn)性;S為旱災(zāi)災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境敏感性;V為承載體脆弱性，其中0.099為武陵山片區(qū)干旱災(zāi)害致災(zāi)因子危險(xiǎn)性的權(quán)重，0.672為干旱災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境敏感性的權(quán)重，0.229為承載體脆弱性的權(quán)重。

式中:H表示武陵山片區(qū)干旱災(zāi)害致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù);Xhi為旱災(zāi)致災(zāi)因子各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的歸一化值;Whi為旱災(zāi)致災(zāi)因子各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

式中:S表示武陵山片區(qū)干旱災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù);Xsi為孕災(zāi)環(huán)境各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的歸一化值;Wsi為孕災(zāi)環(huán)境各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

式中:V表示武陵山片區(qū)干旱災(zāi)害承載體脆弱性指數(shù);Xvi為旱災(zāi)承載體各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的歸一化值;Wvi為旱災(zāi)承載體各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

3.2 結(jié)果分析

3.2.1 旱災(zāi)孕災(zāi)環(huán)境敏感性分析

孕災(zāi)環(huán)境敏感性是指自然環(huán)境發(fā)生災(zāi)害的可能性大小，其值越大，表示研究區(qū)越容易發(fā)生災(zāi)害;其值越小，研究區(qū)越不容易發(fā)生災(zāi)害，它反映了區(qū)域自然環(huán)境造成災(zāi)害的可能性。根據(jù)構(gòu)建的孕災(zāi)環(huán)境各個(gè)評(píng)價(jià)因子，分別反映了武陵山片區(qū)干旱災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境特征。由表2和表3分析出各個(gè)評(píng)價(jià)因子類型不同，對(duì)干旱災(zāi)害的影響也不同，而在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中分別采用式(2)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。然后依據(jù)孕災(zāi)環(huán)境敏感性模型式(4)，利用GIS空間分析功能，得到孕災(zāi)環(huán)境敏感性分析結(jié)果(圖2)。

圖2 干旱災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境敏感性空間分布

從分析結(jié)果來(lái)看，武陵山片區(qū)孕災(zāi)環(huán)境敏感性整體分布為東南偏高，西北處于較低水平。從具體特征來(lái)看，孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)高值中心(0.619～1.000)分布于湘南和銅仁地區(qū)，面積為10 660 km2，占武陵山片區(qū)6.57％。造成這些地區(qū)高值中心的原因主要是這些地區(qū)地形主要是以山地和丘陵為主，平均海拔頗高，且瀘溪縣、辰溪縣、麻陽(yáng)縣、邵陽(yáng)縣石漠化嚴(yán)重，水土保持能力差，土壤松散，植被稀少等。孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)低值中心(0.000～0.069)位于武陵山片區(qū)的西北地區(qū)，總面積為65 524 km2，占40.38％，主要原因是該區(qū)域水資源豐富，且屬于國(guó)家重點(diǎn)幫扶對(duì)象，建立了完善基礎(chǔ)設(shè)施，進(jìn)而彌補(bǔ)了這些地區(qū)的自然條件的不足，同時(shí)根據(jù)普查數(shù)據(jù)顯示，這些地區(qū)水田占有一定比例，水田因其良好的蓄水能力，在干旱發(fā)生時(shí)，其敏感性較低。

3.2.2 旱災(zāi)致災(zāi)因子致險(xiǎn)性分析

旱災(zāi)直接的原因就是研究區(qū)域高溫和缺水所導(dǎo)致，當(dāng)研究區(qū)域降雨量越大，說(shuō)明雨量越充沛，越不容易發(fā)生干旱;相反，降雨量越小，又持續(xù)高溫，就越容易缺水而導(dǎo)致干旱。本文選取了氣溫和降水來(lái)研究致災(zāi)因子危險(xiǎn)性分析，依據(jù)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性模型，利用GIS空間分析功能制圖，得到致災(zāi)因子危險(xiǎn)性模型分析結(jié)果(圖3)

從分布結(jié)果來(lái)看，整體致危險(xiǎn)性呈湘南、湘西、黔東南、銅仁依次減小趨勢(shì)。具體分析，武陵山片區(qū)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)高值(0.677～1.00)分布在豐都縣、武隆縣、彭水縣、正安縣、沿河縣、德江縣、鳳岡縣、湄潭縣、思南縣、石阡縣等，總面積24 957 km2，占15.38％，主要是因?yàn)檫@些地區(qū)近年來(lái)，降水偏少，氣溫偏高，水利設(shè)施蓄水功能差，灌溉設(shè)施落后，致使山區(qū)耕地得不到有效的灌溉，從而使這些地區(qū)對(duì)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)比一般地區(qū)要高。致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)低值(0.000～0.165)主要是在巴東縣、建始縣、鶴峰縣、五峰縣、咸豐縣等，總面積13 969 km2，占8.61％，導(dǎo)致危險(xiǎn)性指數(shù)低值的原因是這些地區(qū)這些地區(qū)且降水充沛河流密布，水系發(fā)達(dá)等。

圖3 干旱災(zāi)害致災(zāi)因子致險(xiǎn)性空間分布

3.2.3 旱災(zāi)承載體脆弱性分析

脆弱性是指由承載體本身的物理特性所決定的接受一定強(qiáng)度打擊后受到損失的容易程度，它反映了區(qū)域內(nèi)承載體的自身特性遭受災(zāi)害的易損程度。其值越大，表示承載體的脆弱性就越強(qiáng)，容易遭受災(zāi)害;相反，其值越小，承載體敏感性就越弱，不容易發(fā)生災(zāi)害。根據(jù)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本原理［32］及武陵山片區(qū)環(huán)境的特殊性，從武陵山片區(qū)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和人文方面考慮，分別選取了人口密度、人均GDP、耕地面積和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等4項(xiàng)指標(biāo)。根據(jù)式(4)以及各指標(biāo)體系權(quán)重系統(tǒng)，得出武陵山片區(qū)干旱災(zāi)害承載體脆弱性指數(shù)，并進(jìn)行無(wú)量綱化計(jì)算，最終制出武陵山片區(qū)干旱災(zāi)害承載體脆弱性分析結(jié)果(圖4)。

從分析結(jié)果來(lái)看，武陵山片區(qū)干旱災(zāi)害承載體脆弱性高值中心(0.671～1.000)主要分布在湘西(洞口縣、隆回縣、邵陽(yáng)縣、武岡市、漣源市)，以及重慶市的黔江區(qū)和湖北省的石門縣，總面積16 938 km2，占10.43％，主要是因?yàn)檫@些地區(qū)干旱災(zāi)害承載體主要是人文方面，人口密度大，耕地面積多，以致在干旱發(fā)生時(shí)，首先這些地區(qū)耕地將最先受到災(zāi)害，然后隨著干旱的發(fā)生，人口面臨缺水的情況，同時(shí)，這些地區(qū)旱災(zāi)應(yīng)對(duì)能力較低，導(dǎo)致整體成為干旱災(zāi)害承載體脆弱性指數(shù)的高值區(qū)。干旱災(zāi)害承載體脆弱性指數(shù)低值區(qū)(0.000～0.118)位于貴州省道真縣、務(wù)川縣、德江縣、江口縣，湖南省的新晃縣、通道縣、城步縣、古丈縣，總面積16 588 km2，占10.22％，導(dǎo)致這些地區(qū)成為低值區(qū)的原因?yàn)檫@些地區(qū)人口密度相對(duì)較小，耕地面積少，而人均GDP偏高，因此干旱對(duì)這些地區(qū)承載體影響較小。

3.2.4 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性分析

自然斷點(diǎn)法就是把數(shù)據(jù)集中不連續(xù)的地方作為分級(jí)的依據(jù)，從而對(duì)數(shù)據(jù)集合進(jìn)行分級(jí)的方法，而武陵山片區(qū)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃值差異不大，用自然斷點(diǎn)法能取得較好的制圖效果。因此，本文利用自然斷點(diǎn)分類法把旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性指數(shù)劃分標(biāo)準(zhǔn)(表5)，劃分為:低、較低、中等、較高、高等5級(jí)。

圖4 干旱災(zāi)害承載體脆弱性空間分布

表5 旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析模型，以GIS空間分析功能，繪制武陵山片區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖(圖5)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。

從分析結(jié)果來(lái)看，武陵山片區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性指數(shù)高值(0.642～1.000)分布在湘西(包括瀘溪縣、辰溪縣、麻陽(yáng)縣、漣源市、新邵縣、邵陽(yáng)縣、武岡市)，面積12 486 km2，占7.69％，這與白超海［4］研究結(jié)果(湖南嚴(yán)重干旱主要分布在湘南地區(qū))、劉可群等［5］、黃曉林［6］等相關(guān)研究相符合，但這些研究都沒(méi)有涉及跨省域的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)復(fù)雜情況。造成這些地區(qū)高值區(qū)的主要原因是這些地區(qū)孕災(zāi)環(huán)境敏感性較高且承載體脆弱性較強(qiáng)。干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性指數(shù)低值區(qū)(0.000～0.134)位于巴東縣、建始縣、恩施市、五峰縣、宣恩縣、咸豐縣、鶴峰縣、桑植縣、永順縣、保靖縣、古丈縣、會(huì)同縣、綏寧縣、通道縣、城步縣等，總面積為41 222 km2，占25.40％，導(dǎo)致這種情況的原因是這些地區(qū)，孕災(zāi)環(huán)境的敏感性較低，致災(zāi)因子的致險(xiǎn)性也不高，以及承載體應(yīng)災(zāi)能力較強(qiáng)等。

圖5 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性空間分布

4 結(jié)論與討論

本文在綜合考慮干旱災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境敏感性、致災(zāi)因子危險(xiǎn)性和承載體脆弱性等三個(gè)方面的基礎(chǔ)上，結(jié)合特困連片區(qū)武陵山片區(qū)的實(shí)際情況，選取了地形地貌、土壤類型、植被類型、水資源、氣溫、降水、人口密度、人均GDP、耕地面積等指標(biāo)，通過(guò)本文的研究，認(rèn)為該指標(biāo)體系適用于武陵山片區(qū)等大區(qū)域尺度。為進(jìn)行定量化的研究，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化的方法對(duì)參評(píng)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，并采用熵權(quán)法確定各個(gè)參評(píng)指標(biāo)權(quán)重，減少了人為主觀的影響，從而使得旱災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估更加趨于客觀，通過(guò)結(jié)果分析，認(rèn)為熵權(quán)法適合于為構(gòu)建的指標(biāo)體系賦權(quán)重。且本研究在借鑒相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，選用較為通用的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，進(jìn)行了復(fù)雜的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，評(píng)價(jià)結(jié)果具有一定的可行性和應(yīng)用價(jià)值。最后得出結(jié)論:

武陵山片區(qū)區(qū)域整體處于中、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，呈東南-西北向條帶狀分布;東南區(qū)域?yàn)o溪縣、辰溪縣、麻陽(yáng)縣、漣源市、新邵縣、邵陽(yáng)縣、武岡市等處在干旱災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，面積12 486 km2，占7.69％;西北區(qū)域正安縣、湄潭縣、鳳岡縣、豐都縣、利川縣、石柱縣、武隆縣、道真縣、務(wù)川縣、德江縣、思南縣等處在干旱災(zāi)害中等、較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，而東北區(qū)域巴東縣、建始縣、恩施市、五峰縣、宣恩縣、咸豐縣、鶴峰縣、桑植縣、永順縣、保靖縣、古丈縣、會(huì)同縣、綏寧縣、通道縣、城步縣處在相對(duì)較低的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，面積為41 222 km2，占25.40％。

然而，武陵山片區(qū)為連片特困區(qū)，影響武陵山片區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性的因素較為復(fù)雜，且大區(qū)域尺度的研究的因素也處在不斷的變化當(dāng)中，因此，其評(píng)價(jià)指標(biāo)體系需要不斷的探索和研究，本文雖然借鑒相關(guān)研究提出建立了旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，但涉及到干旱災(zāi)害過(guò)程的指標(biāo)，如蒸發(fā)量、地表徑流量等未考慮在內(nèi)，下一步研究中將進(jìn)行更為深入的干旱災(zāi)害的機(jī)理分析。

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A Zoning Study of Region Drought Disaster Risk Based on GIS: the Case of W uling M ountain Area

Wei Jianbo1，2，Zhao Wenji1，2，Guan Hongliang3and Wang Zhiheng4
(1．College of Resource Environment and Tourism，Capital Normal University，Beijing 100000，China; 2．Laboratory of 3D Information Acquisition and Application，Capital Normal University，Beijing 100048，China; 3．Peace Map Co．，Ltd，Beijing 100000，China;4．School of Geology and Geomatics，Tianjin Institute of Urban Construction，Tianjin 300384，China)

According to the disaster system theory，drought disaster of the destitute areas-Wulingmountain area is taken as an example，from three aspects as sensitivity of disaster causing factor，hazard of disaster causing factor and vulnerability of bearing body，drought risk evaluation index factors are chosen from index of topography，soil type，vegetation type，water resources，rainfall，density of population，cultivated land area，etc.By using the method of entropy right，theweight of each factor is determined and the drought disastermodel of risk assessment is established.Risk zoning is conducted to provide reference for the regional disaster prevention，mitigation and regional poverty alleviation.The results show that:thewhole region ofWulingmountain area is in the high risk area，the spatial distribution demonstrated strip distribution from the southeast to the northwest;the southeast region is in high risk area of drought disaster，the northwest region is in themedium risk area drought disaster，and the northeast region is in relatively low risk area.

drought disaster;entropymethod;risk;zoning;Wuling Mountain area

X43

A

1000-811X(2015)01-0198-07

10.3969/j.issn.1000-811X.2015.01.037

魏建波，趙文吉，關(guān)鴻亮，等.基于GIS的區(qū)域干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究——以武陵山片區(qū)為例［J］.災(zāi)害學(xué)，2015，30(1): 198-204.［Wen jianbo，Zhao wenji，Guan hongliang，et al.A zoning study of region drought disaster risk based on GIS:The case ofWulingmountain area［J］.Journal of Catastrophology，2015，30(1):198-204.］

2014-07-28

2014-09-16

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAH33B03，2012BAH33B05);國(guó)家自然科學(xué)基金(40701147)

魏建波(1989-)，男，河南周口人，碩士研究生，研究方向?yàn)檫b感與地理地理信息系統(tǒng)應(yīng)用. E-mail:jianbowei@hotmail.com