李涵茂，方 麗，戴 平，肖 健，戴鵬飛，賀紅志，李 宇

（1.衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，湖南衡陽(yáng) 421101；2.衡陽(yáng)市氣象局，湖南衡陽(yáng) 421001）

衡陽(yáng)市早稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究

李涵茂1，方 麗1，戴 平1，肖 健2，戴鵬飛2，賀紅志1，李 宇1

（1.衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，湖南衡陽(yáng) 421101；2.衡陽(yáng)市氣象局，湖南衡陽(yáng) 421001）

依托GIS技術(shù)，采用自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的理論和方法，建立早稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，研究了衡陽(yáng)市早稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。結(jié)果表明：綜合分析早稻洪澇災(zāi)害的致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力，繪制了衡陽(yáng)市早稻洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖，并分析了衡陽(yáng)市早稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的空間分布規(guī)律和特點(diǎn)。衡東縣早稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高，祁東縣早稻洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最低。

衡陽(yáng)；早稻洪澇災(zāi)害；風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃；GIS

0 引言

農(nóng)業(yè)洪澇災(zāi)害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中僅次于旱災(zāi)的主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，通常指由于降水量大、過(guò)于集中或持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，農(nóng)田積水無(wú)法及時(shí)排出，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)或其他財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡的一種災(zāi)害。衡陽(yáng)市位于湖南省中南部凹形面的軸帶部分，湘江中游，農(nóng)業(yè)地位十分重要，是國(guó)家重要的商品糧基地。衡陽(yáng)農(nóng)業(yè)洪澇每年發(fā)生的頻率為44%［1］，是影響衡陽(yáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃開(kāi)展了一系列的研究。減災(zāi)能力［2］、人口與GDP［3］、DEM［4］和承災(zāi)體易損性［5］等因素逐漸應(yīng)用到洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究中；GIS技術(shù)也已廣泛應(yīng)用于洪澇災(zāi)害風(fēng)評(píng)估與區(qū)劃研究之中［6-8］；國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)始建立了早稻［9］、晚稻［10］、一季稻［11］生育期的洪澇災(zāi)害等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并進(jìn)行了洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及時(shí)空變化差異性分析。在進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體易損性、抗災(zāi)減災(zāi)能力諸因素綜合影響［12-14］。國(guó)內(nèi)在水稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃的研究中僅考慮了氣象致災(zāi)因子的分析，在孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體易損性和抗災(zāi)減災(zāi)能力方面的考慮不足。

本文擬通過(guò)對(duì)影響衡陽(yáng)地區(qū)早稻洪澇災(zāi)害的致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體易損性、抗災(zāi)減災(zāi)能力諸因素進(jìn)行綜合分析，并依托GIS技術(shù)進(jìn)行早稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，以期為評(píng)估早稻洪澇災(zāi)害地域性發(fā)生率，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局和結(jié)構(gòu)調(diào)整，以及為農(nóng)田水利設(shè)施的建設(shè)、防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃和政策制定提供科學(xué)依據(jù)和資料參考。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

衡陽(yáng)盆地是中國(guó)南方典型的亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，土壤以地帶性紅壤和紫色土占主導(dǎo)地位。衡陽(yáng)市年平均氣溫 18.0℃左右，年降水量在1300mm以上，4～9月降水量約占全年的65%～70%，其中雨水多集中在4～6月，7～9月多為高溫少雨季節(jié)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

早稻生育期日期來(lái)源于衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站1994～2015年早稻發(fā)育期觀測(cè)資料；氣象資料采用衡陽(yáng)市8個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站1981～2010年的逐日降水量；縣（市）邊界矢量數(shù)據(jù)采用國(guó)家測(cè)繪局1：400萬(wàn)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)；DEM數(shù)字高程為SRTM分辨率90 m數(shù)據(jù)，土地利用和覆蓋為ESA GlobCover分辨率300 m數(shù)據(jù)，來(lái)源于中國(guó)地理空間數(shù)據(jù)云（http：／／www.gscloud.cn／）；水系數(shù)據(jù)來(lái)源于 DIVA?GIS（http：／／www.diva?gis.org／gdata）網(wǎng)站。各縣（市、區(qū)）的行政面積、耕地面積、人口、GDP等社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息，從衡陽(yáng)市2012統(tǒng)計(jì)年鑒中獲取。

1.3 研究方法

早稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)由致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境的敏感性、承災(zāi)體的易損性、防災(zāi)減災(zāi)能力等4個(gè)部分組成，以此建立早稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，早稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)＝f（致災(zāi)因子危險(xiǎn)性，孕災(zāi)環(huán)境敏感性，承災(zāi)體易損性，防災(zāi)減災(zāi)能力）。采用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)、歸一化等方法對(duì)早稻洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃和評(píng)估進(jìn)行研究（圖1）。

1.4 歸一化處理

由于各評(píng)價(jià)指標(biāo)具有不同的量綱，為便于分析，將指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理：

1.5 加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法

加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法綜合考慮各個(gè)指標(biāo)對(duì)綜合評(píng)價(jià)因子的影響程度，把各個(gè)具體指標(biāo)的作用大小綜合起來(lái)［15］。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論，利用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法，來(lái)計(jì)算災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)：

式中V是評(píng)價(jià)因子的總值，Wi是第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，Di是第i個(gè)指標(biāo)的無(wú)量綱值，n為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。權(quán)重Wi可由各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)所屬評(píng)價(jià)因子影響程度的重要性來(lái)表示，通過(guò)查閱其他學(xué)者在相關(guān)災(zāi)害領(lǐng)域的研究成果［16］和征詢(xún)有關(guān)專(zhuān)家的意見(jiàn)，對(duì)研究成果及專(zhuān)家意見(jiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，綜合多方意見(jiàn)最終確定各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重系數(shù)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用Excel 2013和Arcgis 10.0軟件完成數(shù)據(jù)處理和制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 早稻生育進(jìn)程

基于衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站1994～2015年早稻發(fā)育期觀測(cè)資料，對(duì)不同生育期發(fā)育始期和普遍期的時(shí)間進(jìn)行平均處理，以平均開(kāi)始日期對(duì)不同生育期起止日期的劃分（表1）。衡陽(yáng)早稻平均移栽時(shí)間為5月5日，6月9日進(jìn)入孕穗期，7月3日進(jìn)入乳熟期。

2.2 早稻洪澇災(zāi)害致災(zāi)因子

早稻不同生育期對(duì)洪澇災(zāi)害的敏感性不同，各生育期的洪澇災(zāi)害等級(jí)指標(biāo)存在一定的差異。參考國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)湖南早稻洪澇不同生育期的洪澇災(zāi)害指標(biāo)研究成果，結(jié)合衡陽(yáng)不同生育期的起止日期，羅列出衡陽(yáng)早稻洪澇災(zāi)害等級(jí)指標(biāo)［9］（表2）。

基于衡陽(yáng)早稻洪澇災(zāi)害等級(jí)指標(biāo)，對(duì)早稻生育時(shí)段內(nèi)的過(guò)程降水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，確定早稻移栽—成熟期內(nèi)發(fā)生洪澇災(zāi)害的頻次，進(jìn)而計(jì)算早稻生育時(shí)段內(nèi)的洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。

早稻洪澇風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)＝（1級(jí)頻次?1／6＋2級(jí)頻次?2／6＋3級(jí)頻次?3／6）?100／年份。

根據(jù)早稻洪澇風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，利用GIS自然斷點(diǎn)分級(jí)法，按照5個(gè)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性等級(jí)，繪制了衡陽(yáng)早稻洪澇致災(zāi)因子危險(xiǎn)性區(qū)劃圖（圖2）。分析可見(jiàn)，衡陽(yáng)市早稻洪澇致災(zāi)因子危險(xiǎn)性空間分布差異性明顯，東部地區(qū)早稻洪澇致災(zāi)因子危險(xiǎn)性要高于中西部地區(qū)。

表1 衡陽(yáng)市雙季早稻生育期進(jìn)程Tab.1 Growth period of double?season early rice in Hengyang City

表2 衡陽(yáng)早稻洪澇災(zāi)害等級(jí)指標(biāo)Tab.2 Level indicators of early rice flood disaster in Hengyang City

2.3 洪澇孕災(zāi)環(huán)境敏感性

從洪澇的角度來(lái)看，孕災(zāi)環(huán)境主要考慮地形、水系、土地利用和覆蓋類(lèi)型等因子的綜合影響。地形主要包括高程和高程標(biāo)準(zhǔn)差，高程直接從DEM（Digital Elevation Model）數(shù)據(jù)中讀取，高程標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)用GIS高程標(biāo)準(zhǔn)差處理計(jì)算獲得。根據(jù)表3對(duì)地形高程和高程標(biāo)準(zhǔn)差的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行綜合賦值。水系包括線(xiàn)、面水系，主要考慮距離水體的遠(yuǎn)近指標(biāo)，應(yīng)用GIS的緩沖區(qū)功能計(jì)算獲得。文中的線(xiàn)、面水體分別進(jìn)行了距離為2km和4km的緩沖分析處理，將水系緩沖區(qū)敏感系數(shù)設(shè)為0.5，其他區(qū)域?yàn)?。早稻的種植區(qū)域?yàn)檗r(nóng)田，土地利用與覆蓋類(lèi)型中主要考慮耕地對(duì)早稻洪澇的敏感性，其他土地類(lèi)型對(duì)早稻洪澇的敏感性忽略不計(jì)。本文根據(jù)土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)（GB／T 21010—2007）對(duì)原土地利用和覆蓋類(lèi)型重新進(jìn)行了歸納分類(lèi)（圖5），共分為5大類(lèi)：居民地、水域、草地、林地和耕地，敏感系數(shù)分別設(shè)為0、0、0、0、0.9。

表3 地形標(biāo)準(zhǔn)化值Tab.3 Standardized value of terrain

圖3為衡陽(yáng)市地形分布圖?？梢钥闯觯怅?yáng)市呈現(xiàn)四周高、中間低的特點(diǎn)。境內(nèi)最高點(diǎn)為衡山祝融峰，海拔1300.2m；最低點(diǎn)為衡東的彭陂港，海拔僅39.2m。衡陽(yáng)水系分布（圖4）較為均勻，湘江分散支流由西面向貫穿南北的湘江干流匯集。

根據(jù)洪澇孕災(zāi)敏感性評(píng)估模型，將地形標(biāo)準(zhǔn)值、水系標(biāo)準(zhǔn)化值、土地利用與覆蓋標(biāo)準(zhǔn)化值的空間分布圖（圖5）進(jìn)行加權(quán)處理，得到衡陽(yáng)市干旱孕災(zāi)環(huán)境敏感性區(qū)劃圖（圖6）。由圖6可見(jiàn)，衡陽(yáng)市洪澇孕災(zāi)環(huán)境敏感性的空間分布不均勻。近水源且海拔較低地段耕地的敏感性較高，遠(yuǎn)離水源且海拔較高地段耕地的敏感性相對(duì)較低。

2.4 承災(zāi)體易損性

洪澇承災(zāi)體易損性主要由洪澇發(fā)生地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、災(zāi)害可能發(fā)生的面積等決定。本文中洪澇的承災(zāi)體為早稻，易損性選擇地均GDP、早稻種植面積比和早稻單產(chǎn)水平來(lái)構(gòu)成，其評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重分別賦值為1／3。圖7為衡陽(yáng)市早稻洪澇承災(zāi)體易損性區(qū)劃圖，衡陽(yáng)市市轄區(qū)和衡山縣的易損性較高，與這兩個(gè)地區(qū)GDP相對(duì)較高、早稻種植面積比重大以及早稻單產(chǎn)水平高有很大關(guān)系。南岳區(qū)和常寧縣的地均GDP不高，早稻種植面積比重小，早稻單產(chǎn)水平低，故其承災(zāi)體的易損性相對(duì)較低。

2.5 防災(zāi)減災(zāi)能力

洪澇防災(zāi)減災(zāi)能力不僅與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)有關(guān)，還與當(dāng)?shù)厮O(shè)施條件有關(guān)。本文采用人均GDP和旱澇保收面積作為干旱防災(zāi)減災(zāi)能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)，權(quán)重系數(shù)分別為0.5、0.5。圖8為衡陽(yáng)市洪澇防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)劃圖。由圖7可見(jiàn)，衡陽(yáng)市市轄區(qū)、衡陽(yáng)縣和衡東縣的防災(zāi)減災(zāi)能力相對(duì)較高，與這3個(gè)地區(qū)的高人均GDP和良好的水利設(shè)施有關(guān)。南岳區(qū)、常寧市和耒陽(yáng)市的防災(zāi)減災(zāi)能力相對(duì)較弱。

2.6 早稻洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

綜合早稻洪澇致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、洪澇孕災(zāi)環(huán)境敏感性、洪澇承災(zāi)體易損性和洪澇防災(zāi)減災(zāi)能力4個(gè)因子，應(yīng)用GIS加權(quán)疊加分析，生成衡陽(yáng)市早稻洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖。從圖9可以發(fā)現(xiàn)，早稻洪澇災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)集中在衡東縣、衡陽(yáng)市轄區(qū)以及衡南縣東南部、常寧市和耒陽(yáng)市的部分地區(qū)，其他地區(qū)處于中低等風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

3 結(jié)論與討論

（1）本文通過(guò)早稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體、防災(zāi)減災(zāi)能力等4個(gè)方面條件，對(duì)衡陽(yáng)市早稻洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行了區(qū)劃研究。研究過(guò)程中對(duì)影響早稻洪澇災(zāi)害的因素進(jìn)行了科學(xué)的篩選和合理的權(quán)重設(shè)定，使得對(duì)早稻洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有科學(xué)性、合理性，以及更貼合實(shí)際，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

（2）基于公共地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理和空間分析功能，依托高分辨的地理信息數(shù)據(jù)，使得衡陽(yáng)市早稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的空間分辨率達(dá)到了90m×90m。

（3）結(jié)合早稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)可以看出，衡東縣、衡陽(yáng)市轄區(qū)以及衡南縣東南部、常寧市和耒陽(yáng)市的部分地區(qū)是早稻洪澇易發(fā)高發(fā)區(qū)，祁東縣的早稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)最低。本研究繪制的早稻洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖能較好地反映衡陽(yáng)市早稻洪澇實(shí)際發(fā)生發(fā)展區(qū)域，能夠?yàn)槿械霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局和結(jié)構(gòu)調(diào)整，以及為農(nóng)田水利設(shè)施的建設(shè)、防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃和政策制定提供科學(xué)依據(jù)和資料參考。

本研究中也存在一定的不足，如早稻洪澇指數(shù)有待完善，水系分布情況不夠精確，可采用空間分辨率更高的地理信息數(shù)據(jù)，承災(zāi)體易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力數(shù)據(jù)的空間分布和分辨率有待進(jìn)一步優(yōu)化和提高，以便獲取更為詳盡和精確的洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖。

［1］ 劉蘭芳，肖志成，譚青山.衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害發(fā)生規(guī)律及大災(zāi)預(yù)測(cè)［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2009，30（1）：118-120，124.

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［14］ 李魁明，帥紅.基于GIS的長(zhǎng)沙市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估［J］.防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，16（1）：48-56.

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［16］ 楊豐政.基于GIS的徐水縣氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究［D］.南京：南京信息工程大學(xué)，2012.

Research on Risk Division of Early Rice Flood Disaster in Hengyang City

Li Hanmao1，F(xiàn)ang Li1，Dai ping1，Xiao Jian2，Dai Pengfei2，He Hongzhi1，Li Yu1

（1．Hengyang Agro?meteorological Experiment Station，Hengyang 421101，China；（2．Hengyang Meteorological Office，Hengyang 421001，China）

Relying on GIS technology，a risk assessment model of early rice flood disaster was established to study the early rice flood disaster risk grade in Hengyang city by adopting the theory and the method of natural disaster risk assessment.On this basis，a comprehensive risk division map of early rice flood disaster in Hengyang was drawn through a comprehensive analysis on the risk of flood hazard factors，sensitivity of disaster?formative environment，vulnerability of hazard bearing bodies，and ability to prevent and mitigate disasters.Further，the spatial distribution regularity and characteristics of early rice flood risk division in Hengyang was also analyzed.The results indicates that Hengdong county has the highest early rice flood disaster grade while Qidong county has the lowest.

Hengyang city；early rice flood disaster；risk division；GIS

P426.616

1673-8047（2016）04-0037-07

2016-09-07

2015年度湖南省氣象局科研項(xiàng)目（XQKJ15B064）

李涵茂（1983—），男，工程師，碩士，主要研究方向?yàn)槿蜃兓c生態(tài)農(nóng)業(yè)氣象。