周小梅，杜清運(yùn),2,3,4，彭 瑞

（1.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079； 2.武漢大學(xué) 地理信息系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430079；3.武漢大學(xué) 數(shù)字制圖與國(guó)土信息應(yīng)用工程國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430079；4.武漢大學(xué) 地球空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)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(zāi)害已經(jīng)成為科學(xué)家、政府和公眾廣泛關(guān)注的全球性問題[1]。自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理是災(zāi)害學(xué)科的重要研究領(lǐng)域[2]，而臺(tái)風(fēng)災(zāi)害是影響我國(guó)沿海地區(qū)的主要自然災(zāi)害之一。在臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理過程中，臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃是臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)管理的重要依據(jù)，是防御臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的基礎(chǔ)[3]。

臺(tái)風(fēng)災(zāi)害往往是多因素驅(qū)動(dòng)結(jié)果，臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估常用的方法主要包括基于歷史數(shù)據(jù)的資料分析法、基于指標(biāo)體系的評(píng)估模型法、基于數(shù)值模擬的危險(xiǎn)性分析法和情景分析法等[4]。總體而言，數(shù)學(xué)方法應(yīng)用及風(fēng)險(xiǎn)定量化表達(dá)已成災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估趨勢(shì)[5]。從自然災(zāi)害系統(tǒng)的角度出發(fā)，考慮到致災(zāi)因子危險(xiǎn)性，孕災(zāi)環(huán)境脆弱性和承災(zāi)體暴露度的求解綜合風(fēng)險(xiǎn)度指標(biāo)的研究數(shù)量逐年上升[6]，這表明，基于指標(biāo)體系的模型評(píng)估法在臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究中占主導(dǎo)地位。

對(duì)于處于我國(guó)東部沿海的浙江省來說，臺(tái)風(fēng)災(zāi)害是造成經(jīng)濟(jì)損失和制約社會(huì)發(fā)展的主要自然災(zāi)害之一。本文根據(jù)災(zāi)害理論建立評(píng)價(jià)模型對(duì)浙江省臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，評(píng)價(jià)因子覆蓋時(shí)序臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度、較短時(shí)間內(nèi)無明顯變化空間環(huán)境以及人文社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素，其全面性使得評(píng)價(jià)結(jié)果更能符合災(zāi)害管理的需要，更能為浙江省臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃提供參考。

1 資料和方法

1.1 資料來源

本文中臺(tái)風(fēng)（1949～2002年進(jìn)入20°N以北，128°E以西范圍或者在海南登陸的臺(tái)風(fēng)）、河網(wǎng)、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)生程度、植被覆蓋度與耕地面積、防汛物資倉(cāng)庫(kù)、堤防、海塘以及浙江省行政區(qū)劃等數(shù)據(jù)來源于浙江省地理信息中心； DEM數(shù)據(jù)來源于STRM（http://srtm.csi.cgiar.org）（由美國(guó)太空總署（NASA）和國(guó)防部國(guó)家測(cè)繪局（NIMA）聯(lián)合測(cè)量）；人口、GDP等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（2012）來源于浙江省統(tǒng)計(jì)局。

1.2 研究方法

1.2.1 災(zāi)害研究理論

史培軍[7]等的災(zāi)害理論仍是當(dāng)今臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的主要理論。結(jié)合該理論，將臺(tái)風(fēng)災(zāi)害系統(tǒng)劃分為致災(zāi)因子，孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體三大子系統(tǒng)。災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)表示如下[8]：

式中，Rist表示災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)；E表示孕災(zāi)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)性；H表示致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)性；V表示承災(zāi)體脆弱性。

據(jù)此，本文中致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)性、承災(zāi)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(tái)風(fēng)災(zāi)害評(píng)估結(jié)構(gòu)

1.2.2 權(quán)重確定方法

本文中各指標(biāo)對(duì)于臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)程度不同，用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重。層次分析法（AHP， Analytic Hierarchy Process）被廣泛運(yùn)用于決策分析中[9]，能夠解決將定性風(fēng)險(xiǎn)因素定量化的問題，在自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別研究中具有重要的理論意義和廣泛的應(yīng)用價(jià)值[10]。

利用層次分析法計(jì)算圖1中各指標(biāo)權(quán)重，得出上層評(píng)價(jià)指標(biāo)（致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)性、地形風(fēng)險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)性、內(nèi)在脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力、承災(zāi)體脆弱性、臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)）的隨機(jī)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(yàn)，對(duì)應(yīng)的權(quán)重分別如表1所示。

表1 指標(biāo)權(quán)重（指標(biāo)/權(quán)重）

2 浙江省臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.1 致災(zāi)因子各因子影響指數(shù)

以臺(tái)風(fēng)中心附近的最大風(fēng)速來表示臺(tái)風(fēng)大風(fēng)的強(qiáng)度，并用路徑寬度來表示其相對(duì)大?。▓D2a）。計(jì)算臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑面在區(qū)域內(nèi)所占的面積比率，歸一化后得出臺(tái)風(fēng)大風(fēng)指數(shù)（圖2b）。利用同時(shí)間段內(nèi)歸一化的臺(tái)風(fēng)過境時(shí)的降雨量與臺(tái)風(fēng)影響時(shí)長(zhǎng)（單位：d）的乘積之和表示臺(tái)風(fēng)暴雨的強(qiáng)度指數(shù)（圖2c）。

圖2 致災(zāi)因子各因子及其影響指數(shù)

2.2 孕災(zāi)環(huán)境各因子影響指數(shù)

2.2.1 地形風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

地形風(fēng)險(xiǎn)利用高程和相對(duì)高程差（度量一個(gè)地區(qū)相鄰范圍內(nèi)的地形起伏的指標(biāo)）來描述。高程和相對(duì)高程差越小則遭受臺(tái)風(fēng)暴雨的影響越大。對(duì)DEM數(shù)據(jù)運(yùn)算得出平均高程（圖3a1）與平均相對(duì)高程差（圖3b1），并分區(qū)計(jì)算平均值，歸一化后分別得出風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（圖 3a2、3b2）。

2.2.2 河網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

洪水是臺(tái)風(fēng)暴雨帶來的主要次生災(zāi)害之一，離河道越近一般遭受洪水災(zāi)害的可能性越大。用河網(wǎng)密度來描述一個(gè)地區(qū)的河網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。分區(qū)統(tǒng)計(jì)各地河網(wǎng)（圖3c1）密度，歸一化后得出河網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（圖 3c2）。

2.2.3 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度指數(shù)

將地質(zhì)災(zāi)害相對(duì)易發(fā)生程度分布（圖3d1）分區(qū)統(tǒng)計(jì)，計(jì)算相對(duì)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)生程度（圖3e1），即各地區(qū)歸一化的不同級(jí)別地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)生程度的區(qū)域面積與權(quán)重乘積之和，其中，0～4級(jí)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)生程度的區(qū)域的權(quán)重分別為5、4、3、2、1。

2.2.4 植被覆蓋程度指數(shù)

根據(jù)土地利用情況（圖3e1）計(jì)算各地區(qū)植被覆蓋程度，歸一化后得到植被覆蓋程度指數(shù)（圖3e2）。

圖3 孕災(zāi)環(huán)境各因子指數(shù)

2.3 承災(zāi)體各指標(biāo)影響指數(shù)

2.3.1 承災(zāi)體內(nèi)在脆弱性指標(biāo)

人口密度越大、經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)、農(nóng)業(yè)發(fā)展水平越高的地區(qū)在臺(tái)風(fēng)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(nóng)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占比等因素描述承災(zāi)體內(nèi)在脆弱性，分別歸一化后得出各因素相關(guān)指數(shù)，如圖4所示。

圖4 承災(zāi)體內(nèi)在脆弱性各因子影響指數(shù)

2.3.2 防災(zāi)救災(zāi)能力指標(biāo)

防災(zāi)救災(zāi)能力即地區(qū)對(duì)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的抵抗能力，用防汛物資倉(cāng)庫(kù)密度、海塘、堤防等進(jìn)行描述。對(duì)防汛物資倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行核密度分析，并計(jì)算平均防汛物資倉(cāng)庫(kù)密度（圖5a），歸一化后得出防汛物資倉(cāng)庫(kù)密度指數(shù)（圖5b）；海塘和堤防指數(shù)（圖5c、5d）用各地區(qū)歸一化的不同級(jí)別海塘或堤防長(zhǎng)度與權(quán)重乘積之和來表示，其中，1～5級(jí)海塘或堤防的權(quán)重分別為5、4、3、2、1。

圖5 防災(zāi)救災(zāi)能力各因子及其影響指數(shù)

2.4 浙江省臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

根據(jù)1.2.2中計(jì)算得出的權(quán)重以及2.2中計(jì)算得出的各指標(biāo)影響指數(shù)，得出致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)性、承災(zāi)體脆弱性以及浙江省臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃如圖6所示。

圖6 臺(tái)風(fēng)災(zāi)害子系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)性/脆弱性與浙江省臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

3 結(jié) 語

本文以災(zāi)害研究理論為基礎(chǔ)，綜合歷史臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)和自然地理因素以及人文社會(huì)因素，對(duì)浙江省臺(tái)風(fēng)災(zāi)害進(jìn)行了全面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，得出了更具有決策支持意義的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃結(jié)果，可為臺(tái)風(fēng)災(zāi)害管理提供參考。從結(jié)果中得出：

1）浙江省臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性存在地域性差異，總體上，從沿海到內(nèi)陸變化趨勢(shì)為逐漸遞減。

2）從致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體3個(gè)方面來看，臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性等級(jí)相同的地區(qū)，其災(zāi)害子系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)性的相對(duì)大小對(duì)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害總風(fēng)險(xiǎn)性的貢獻(xiàn)不一。

以上結(jié)果可以作為臺(tái)風(fēng)災(zāi)害管理的依據(jù)。臺(tái)風(fēng)災(zāi)害存在地域性差異，為減少臺(tái)風(fēng)災(zāi)害造成的損失，宜根據(jù)地域風(fēng)險(xiǎn)性大小來合理分配災(zāi)害管理資源，以節(jié)約災(zāi)害管理成本。由于臺(tái)風(fēng)災(zāi)害是多因素共同作用下的結(jié)果，宜從災(zāi)害成因的角度制定合理的災(zāi)害管理方案，例如，承災(zāi)體脆弱性較強(qiáng)導(dǎo)致的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)較大的地區(qū)，可以通過增加防災(zāi)減災(zāi)設(shè)施投資來預(yù)防和減少臺(tái)風(fēng)災(zāi)害；由于致災(zāi)因子和孕災(zāi)環(huán)境往往是自然形成的，致災(zāi)因子和孕災(zāi)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)性較大的地區(qū)，宜采取措施增加防范，同時(shí)在未來區(qū)域規(guī)劃時(shí)考慮自然環(huán)境可能帶來的災(zāi)害影響等。