孫桂麗，王 立,陸海燕，李 路，滕彭麗

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與園藝學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.干旱區(qū)林業(yè)生態(tài)與產(chǎn)業(yè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830052)

氣候變暖加速了水汽循環(huán)，極易引發(fā)極端干旱和洪澇災(zāi)害，影響了人們的生產(chǎn)、生活，且損失越來越大，嚴(yán)重制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平的提高[1-4]，國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究日趨增多[2,5-7]。張會(huì)等[8]采用空間信息統(tǒng)計(jì)的方法，分析了遼河中下游蕩地區(qū)洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃情況；韓平[9]構(gòu)建了基于GIS和RS的巢湖流域地區(qū)的洪澇災(zāi)害損失的總體思路框架，確立了洪澇淹沒范圍的模擬方法、社會(huì)經(jīng)濟(jì)空間化方法以及洪澇災(zāi)害損失評(píng)估的模型。劉蘭芳等運(yùn)用GIS空間插值法對(duì)湖南省農(nóng)業(yè)洪澇災(zāi)害易損性進(jìn)行了分析，但由于洪水災(zāi)害發(fā)生具有極強(qiáng)地域性，相同強(qiáng)度的洪水發(fā)生在地勢(shì)、氣候、經(jīng)濟(jì)以及承災(zāi)體不同的地區(qū)危險(xiǎn)性和易損性會(huì)有很大差別，所以需要分地區(qū)監(jiān)測(cè)、評(píng)估[2,10-12]。新疆地處西北內(nèi)陸干旱區(qū)，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，抵御自然災(zāi)害能力低[13-15]，是全球氣候變暖的敏感區(qū)和強(qiáng)烈影響區(qū)。尤其是南疆的阿克蘇地區(qū)，雖深居內(nèi)陸，但由于其獨(dú)特的地理位置和地形條件，地勢(shì)西高東低，加上受季風(fēng)影響，降雨量年內(nèi)、時(shí)空分布不均，為洪水災(zāi)害的發(fā)生提供了條件，人民生命財(cái)產(chǎn)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)面臨嚴(yán)重威脅[13,15-18]。因此，了解阿克蘇地區(qū)洪水災(zāi)害的特性，分析其洪水災(zāi)害的危險(xiǎn)性和易損性分布情況，以期為新疆阿克蘇地區(qū)洪水災(zāi)害評(píng)估和防災(zāi)減災(zāi)工作提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料收集

洪水災(zāi)害數(shù)據(jù)：主要選取阿克蘇地區(qū)1807～2015年的災(zāi)害數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于《新疆災(zāi)荒史》、《新疆通志》、《新疆減災(zāi)四十年》、《農(nóng)一師志》、《新疆自然災(zāi)害研究》、《新疆年鑒》以及新疆防汛抗旱指揮部、國家減災(zāi)網(wǎng)站、新疆防汛抗旱指揮部等。1949年以前以史料記載為準(zhǔn)；1949年以后，以統(tǒng)計(jì)結(jié)果為準(zhǔn)，然后以縣市為單位錄入，建立數(shù)據(jù)庫，經(jīng)反復(fù)核對(duì)校訂，整理出新疆1807～2015年阿克蘇地區(qū)的水文災(zāi)害資料。

易損性指標(biāo)數(shù)據(jù)：1995年之前有些年份的社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料不全，只統(tǒng)計(jì)了1995～2015年的阿克蘇地區(qū)易損性指標(biāo)，包括阿克蘇地區(qū)8縣1市的土地面積、耕地面積、人口密度、農(nóng)村居民人均純收入、地區(qū)生產(chǎn)總值以及農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值，以及糧食棉花產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，主要來源于《新疆年鑒》(1995～2015)和《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》(1995～2015)。

本文所用數(shù)據(jù)均以上述數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，并用Excel 2003和SPSS 19.0軟件進(jìn)行處理分析，進(jìn)行危險(xiǎn)性分析的數(shù)據(jù)為1807～2015年數(shù)據(jù)，進(jìn)行易損性分析所用的數(shù)據(jù)為1995～2015年的數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)的無量綱化處理 由于易損性指標(biāo)體系中的各指標(biāo)單位不同，數(shù)值大小也存在著很大差別，不便進(jìn)行易損性分析，因此對(duì)各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。無量綱化處理即借助某種評(píng)價(jià)函數(shù)，消除指標(biāo)量綱的影響，并將指標(biāo)特征值轉(zhuǎn)化為無量綱值[19-20]。本文無量綱化處理所采用公式為：

Xi′=(Xi-Ximin)/(Ximax-Ximin)

(1)

其中，Xi表示經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的實(shí)際值，Xi′表示無量綱化處理后的值，Ximax、Ximin表示Xi的最大值和最小值。為了便于計(jì)算，將社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)量化成0～1之間的無向量指標(biāo)。

1.2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定 本文指標(biāo)權(quán)重的確定采用熵權(quán)法，熵權(quán)法的基本思路是根據(jù)指標(biāo)變異性的大小來確定客觀權(quán)重[19,21]。一般來說，若某個(gè)指標(biāo)的信息熵越小，表明指標(biāo)值的變異程度越大，提供的信息量越多，在綜合評(píng)價(jià)中所能起到的作用也越大，其權(quán)重也就越大。相反，某個(gè)指標(biāo)的信息熵越大，表明指標(biāo)值的變異程度越小，提供的信息量也越少，在綜合評(píng)價(jià)中所起到的作用也越小，其權(quán)重也就越小。

(2)

1.2.3 空間數(shù)據(jù)內(nèi)插 由于客觀條件限制，選擇研究點(diǎn)個(gè)數(shù)有限，研究點(diǎn)分布不規(guī)則，不能布滿整個(gè)研究區(qū)域，不能滿足研究分析需求，需要根據(jù)已知研究點(diǎn)對(duì)研究區(qū)內(nèi)未知點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)。這種方法就稱為空間內(nèi)插法，簡稱內(nèi)插法[22-23]。本研究采用了反距離權(quán)重內(nèi)插，即：相近點(diǎn)的實(shí)測(cè)高程值要比較遠(yuǎn)點(diǎn)實(shí)測(cè)高程值有更大的權(quán)重。公式如下所示：

(3)

其中，Z(x0)是點(diǎn)X0處的預(yù)測(cè)值，n是預(yù)測(cè)點(diǎn)周圍實(shí)測(cè)點(diǎn)的數(shù)目，λi是分配給每個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)的權(quán)重，這些權(quán)重隨著距離的增大而減小，Z(Xi)是點(diǎn)i處的實(shí)測(cè)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 危險(xiǎn)性評(píng)估

一般情況下，降水頻次越高，洪水災(zāi)害致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性也就越大[24-25]。為了分析暴雨洪水災(zāi)害的危險(xiǎn)程度，本研究選取降水頻次作為危險(xiǎn)性評(píng)估指標(biāo)。根據(jù)阿克蘇地區(qū)各縣市洪水災(zāi)害每年發(fā)生的次數(shù)、每月發(fā)生的次數(shù)、各類型洪水發(fā)生次數(shù)和各個(gè)縣市洪水災(zāi)害次數(shù)等指標(biāo)，評(píng)價(jià)阿克蘇地區(qū)洪水災(zāi)害致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性。

阿克蘇地區(qū)1807～2015年里的洪水災(zāi)害發(fā)生情況如圖1所示。由圖1可看出，1958、1966、1987、1989、1990、1998、1999、2001、2006、2008這10年每年的洪水災(zāi)害都發(fā)生5次以上，其中1987～1990年連續(xù)4年里共發(fā)生了27次。說明洪水災(zāi)害發(fā)生的頻率越來越多，發(fā)生間隔也越來越短。

為了解阿克蘇地區(qū)年內(nèi)危險(xiǎn)性分布情況(圖2)，統(tǒng)計(jì)分析了1807～2015年阿克蘇地區(qū)洪水災(zāi)害年內(nèi)發(fā)生情況(沒有具體月份的沒有統(tǒng)計(jì))，發(fā)現(xiàn)7月份發(fā)生頻次最多，其次是6月和8月，可見洪水災(zāi)害主要發(fā)生于6～8月，是洪水危險(xiǎn)性較大的時(shí)段，應(yīng)重點(diǎn)防范。雖然4、5月發(fā)生的次數(shù)少，但是也不容忽視。10月至次年3月洪水危險(xiǎn)性相對(duì)較低。

為了解影響阿克蘇地區(qū)最大的洪水類型，危險(xiǎn)性最大的洪水類型，統(tǒng)計(jì)分析了阿克蘇地區(qū)各類型洪水災(zāi)害發(fā)生情況(圖3)?？梢园l(fā)現(xiàn)阿克蘇地區(qū)的洪水災(zāi)害中，發(fā)生次數(shù)最多，危險(xiǎn)性也最高的洪水類型為暴雨洪水，混合型洪水、融雪洪水和突發(fā)性洪水的次數(shù)少，危險(xiǎn)性相對(duì)較低。圖4進(jìn)一步分析了暴雨洪水災(zāi)害在年內(nèi)的分布情況。

圖1 阿克蘇地區(qū)洪水災(zāi)害年度頻率統(tǒng)計(jì)

圖2 1807～2015年阿克蘇地區(qū)洪水災(zāi)害年內(nèi)頻次統(tǒng)計(jì)

圖3 1807～2015年阿克蘇地區(qū)洪水災(zāi)害類型

從圖4可以看出，暴雨洪水主要發(fā)生在5、6、7、8這4個(gè)月里，雖然4月和9月也有發(fā)生，但是發(fā)生的頻率相對(duì)來說較小，所以5～8月為洪水災(zāi)害高發(fā)期，在這個(gè)時(shí)期，應(yīng)提高防洪意識(shí)，加強(qiáng)防洪措施。

為分析評(píng)估阿克蘇地區(qū)各縣市的洪水災(zāi)害危險(xiǎn)性高低，統(tǒng)計(jì)分析了阿克蘇地區(qū)各縣市洪水災(zāi)害的發(fā)生頻次(圖5)，由圖5可以看出：阿克蘇市、烏什縣和溫宿縣較多，危險(xiǎn)性最高，柯坪縣、拜城縣、沙雅縣次之，為中危險(xiǎn)性縣市。柯坪縣、新和縣和阿瓦提縣為洪水一般危險(xiǎn)性縣市，庫車縣最少，為低危險(xiǎn)性縣市。因此，阿克蘇地區(qū)在防洪抗洪過程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注阿克蘇市、烏什縣、溫宿縣、拜城縣高危和中高?？h市，提前做好防災(zāi)應(yīng)急對(duì)策及防范措施。

圖4 1807～2015年阿克蘇地區(qū)暴雨洪水年內(nèi)頻次統(tǒng)計(jì)

圖5 1807～2015年阿克蘇地區(qū)各縣市洪水災(zāi)害頻次統(tǒng)計(jì)

2.2 易損性分析

所謂易損性是指人類、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)易受或敏感于自然災(zāi)變破壞和傷害的狀態(tài)[9,26]；洪水災(zāi)害易損性是指在一定社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件下，特定區(qū)域各類承載體在遭受不同強(qiáng)度洪水后可能造成的損失程度[10,26]。

洪水災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)造成的危害程度一般取決于研究區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)程度、人口的密集程度和耕種的方式等因素[10,27]。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，人口密度越大，環(huán)境遭受到破壞、生態(tài)惡化的可能性就越大，承災(zāi)體所遭受的潛在災(zāi)害損失的風(fēng)險(xiǎn)也就越大[10,12,27]。本研究根據(jù)阿克蘇地區(qū)實(shí)際情況和數(shù)據(jù)的可獲取性，參考前人的研究成果，采用人口密度、耕地面積比重、農(nóng)作物播種面積比重、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值、糧食產(chǎn)量、棉花產(chǎn)量、牲畜年末存欄數(shù)作為易損性評(píng)估指標(biāo)。采用無量綱化方法消除各指標(biāo)的量綱影響，指標(biāo)權(quán)重的確定采用熵權(quán)法，熵權(quán)法的基本思路是根據(jù)指標(biāo)變異性的大小來確定客觀權(quán)重，各指標(biāo)權(quán)重見表1。將所得的無量綱值與權(quán)重相乘即得到承災(zāi)體易損性指數(shù)，然后運(yùn)用ArcGIS軟件并用反距離權(quán)重內(nèi)插法處理，得出阿克蘇地區(qū)易損性分布圖(圖6)，以此來反映阿克蘇地區(qū)洪水災(zāi)害承災(zāi)體易損性的區(qū)域空間分布差異。

表1 阿克蘇地區(qū)洪水災(zāi)害易損性指標(biāo)權(quán)重

圖6 阿克蘇地區(qū)洪水災(zāi)害易損性評(píng)估

根據(jù)圖6將阿克蘇地區(qū)分為4個(gè)易損性等級(jí)，庫車縣、新和縣和阿瓦提縣的高易損性區(qū)，沙雅縣、溫宿縣、阿克蘇市是中易損性地區(qū)，拜城縣、烏什縣為較低易損性區(qū)，柯坪縣為低易損性區(qū)，在洪水防治方面可參考各縣市易損性的高低，再結(jié)合危險(xiǎn)性大小，采取相應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)措施。

3 結(jié)論

阿克蘇地區(qū)洪水災(zāi)害發(fā)生頻率呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，發(fā)生周期呈縮短趨勢(shì)，年內(nèi)主要發(fā)生在6、7、8這3個(gè)月，且受災(zāi)縣市比較多。

危險(xiǎn)性：從洪水類型看，阿克蘇地區(qū)暴雨洪水危險(xiǎn)性最高，融雪洪水、混合型洪水和突發(fā)洪水危險(xiǎn)性相差不大；從縣市看，烏什縣、阿克蘇市和溫宿縣為高危險(xiǎn)區(qū)，沙雅縣、拜城縣為中危險(xiǎn)區(qū)，其余為低危險(xiǎn)區(qū)。

易損性：庫車縣、新和縣和阿瓦提縣為洪水災(zāi)害高易損性區(qū)，沙雅縣、溫宿縣、阿克蘇市是中易損性區(qū)，拜城縣、烏什縣為較低易損性區(qū)，柯坪縣為低易損性區(qū)。

今后洪水災(zāi)害的防治過程中應(yīng)綜合考慮阿克蘇各縣市洪水災(zāi)害的年內(nèi)分布規(guī)律、年際變化趨勢(shì)，危險(xiǎn)性和易損性的分布情況，針對(duì)不同縣市、不同時(shí)段采取有針對(duì)性、有重點(diǎn)的防災(zāi)減災(zāi)措施，以便更好地為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)服務(wù)，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)更快更好發(fā)展。