李雙 杜建括 張志偉 邢海虹

摘要：

基于陜南地區(qū)28縣區(qū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，應(yīng)用熵權(quán)和灰靶評(píng)價(jià)模型方法，構(gòu)建陜南地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，結(jié)合GIS空間分析技術(shù)對(duì)陜南地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了區(qū)劃。結(jié)果表明：① 陜南地區(qū)致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)性整體較高，10個(gè)縣區(qū)為中等或以上風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，尤其是以中低山地形為主的柞水縣、鎮(zhèn)巴縣和鎮(zhèn)坪縣風(fēng)險(xiǎn)最高;② 承災(zāi)體暴露性以輕風(fēng)險(xiǎn)為主，規(guī)模以上工業(yè)產(chǎn)值高的城固縣、人口密度大的漢臺(tái)區(qū)風(fēng)險(xiǎn)較高;③ 孕災(zāi)環(huán)境高脆弱性區(qū)分布在漢濱區(qū)，其余縣區(qū)脆弱性危險(xiǎn)等級(jí)處于中等以下水平;④ 本區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力整體偏弱，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好的漢臺(tái)區(qū)、漢濱區(qū)其防災(zāi)減災(zāi)能力等級(jí)為強(qiáng)和較強(qiáng)。綜合風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃結(jié)果顯示，陜南地區(qū)暴雨洪澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高，28個(gè)縣區(qū)中處于中等及以上風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的縣區(qū)有9個(gè)。

關(guān) 鍵 詞：

暴雨洪澇災(zāi)害; 風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃; 灰靶模型; GIS; 陜南地區(qū)

中圖法分類號(hào)： TV122

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.07.003

在氣候變暖背景下，氣象災(zāi)害日益增多，造成的損失和影響呈明顯上升趨勢(shì)。其中洪澇災(zāi)害是我國(guó)最常見(jiàn)、危害最嚴(yán)重的氣候?yàn)?zāi)害之一，對(duì)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定造成嚴(yán)重影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，暴雨洪澇災(zāi)害占全球各種自然災(zāi)害損失的比重約為40%。隨著極端氣候發(fā)生頻率增加，危害增大，區(qū)域性暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃研究受到關(guān)注。

目前，基于數(shù)學(xué)模型評(píng)價(jià)洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的研究成果較多[1-6]，即從影響洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體暴露性、孕災(zāi)環(huán)境脆弱性和防災(zāi)減災(zāi)能力4個(gè)方面選取多項(xiàng)自然和社會(huì)屬性因子建立綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，并利用評(píng)估模型進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。隨著GIS強(qiáng)大的空間分析能力與可視化功能被研究者所重視，GIS在不同空間尺度的洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與區(qū)劃方面的應(yīng)用效果也十分顯著[7-11]，大到全國(guó)范圍的洪澇災(zāi)害區(qū)劃，小到鄉(xiāng)鎮(zhèn)/縣區(qū)尺度，均獲得了良好的區(qū)劃結(jié)果。

陜南地處陜西省西南部的秦巴山區(qū)，屬北亞熱帶季風(fēng)氣候，濕潤(rùn)多雨，山地與盆地交錯(cuò)分布，地形起伏較大，河網(wǎng)縱橫交錯(cuò)，自然災(zāi)害頻發(fā)，其中洪澇災(zāi)害尤為嚴(yán)重，造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡慘重。作為南水北調(diào)中線工程的水源保護(hù)區(qū)，陜南地區(qū)的洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃對(duì)保障區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及水源區(qū)穩(wěn)定供水具有重大意義。目前針對(duì)陜南地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害的研究多是將其作為一個(gè)區(qū)域整體進(jìn)行分析[12-15]，趙景波等[16]和殷淑燕等[17]研究了陜南地區(qū)歷史時(shí)期洪澇災(zāi)害發(fā)生的頻次、等級(jí)及原因，但關(guān)于陜南地區(qū)洪澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究甚少。為此，本文運(yùn)用氣象與氣候?qū)W、災(zāi)害學(xué)風(fēng)險(xiǎn)管理等基本理論，利用陜南縣級(jí)暴雨洪澇災(zāi)害統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、國(guó)家氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)，應(yīng)用熵權(quán)法、灰靶模型構(gòu)建陜南地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，結(jié)合GIS空間分析技術(shù)，對(duì)陜南暴雨洪澇災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)劃，以期為陜南區(qū)域暴雨洪澇防災(zāi)減災(zāi)提供技術(shù)支持與決策建議。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

陜南各縣區(qū)災(zāi)害統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于《陜西救災(zāi)年鑒》（1995～2015年），1995～2015年降水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)，高程數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云，常住人口、城鎮(zhèn)人口、人均GDP、地方財(cái)政、農(nóng)村居民收入等數(shù)據(jù)來(lái)源于陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒（1995～2015年）、中國(guó)地情網(wǎng)、陜西省地情網(wǎng)，醫(yī)療衛(wèi)生人數(shù)等數(shù)據(jù)來(lái)源于各縣區(qū)地方志，陜南區(qū)域行政區(qū)劃圖來(lái)源于全國(guó)1∶400萬(wàn)矢量地圖集。陜南地區(qū)氣象站點(diǎn)分布與高程信息如圖1所示。

1.2 研究方法

1.2.1 熵權(quán)法

熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)法，其主要依據(jù)指標(biāo)信息熵確定權(quán)重，即信息熵愈大，反映的信息愈少，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響愈小，故熵權(quán)就愈小;反之，信息熵愈小，熵權(quán)愈大。影響暴雨洪澇災(zāi)害的因素多種多樣，本文依據(jù)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承載體暴露性、孕災(zāi)環(huán)境脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力4個(gè)準(zhǔn)則層細(xì)化選取了18個(gè)評(píng)價(jià)層指標(biāo)，構(gòu)建指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，運(yùn)用熵權(quán)法確定權(quán)重。本文參照文獻(xiàn)[18]進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重計(jì)算，權(quán)重結(jié)果如表1所列。

1.2.2 灰靶評(píng)價(jià)模型

灰靶理論是處理模式序列的灰關(guān)聯(lián)分析理論，無(wú)標(biāo)準(zhǔn)參考模式條件下，通過(guò)設(shè)定一個(gè)灰靶并找到靶心的方式，將待評(píng)模式與標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行比較[19]，評(píng)價(jià)過(guò)程具體如下。

（1） 構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)模式Y(jié)0。

在構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)模式時(shí)，對(duì)正向功效性指標(biāo)，選最大值;對(duì)負(fù)向功效性指標(biāo)，選最小值，即標(biāo)準(zhǔn)模式由各指標(biāo)極值構(gòu)成。

式中：C為暴雨洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)靶心度，W為致災(zāi)因子危險(xiǎn)性靶心度，B為承災(zāi)體暴露性靶心度，D為孕災(zāi)環(huán)境脆弱性靶心度，F(xiàn)為防災(zāi)減災(zāi)能力靶心度。

2 結(jié)果分析

根據(jù)公式（1）～（7）得到目標(biāo)層的靶心度，致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體暴露性、孕災(zāi)環(huán)境脆弱性及防災(zāi)減災(zāi)能力4個(gè)準(zhǔn)則層的靶心度且綜合評(píng)價(jià)靶心度也依據(jù)上述過(guò)程計(jì)算得到，具體結(jié)果如表2所列。

本文根據(jù)目標(biāo)層靶心度的取值范圍，依據(jù)表2中靶心度的取值范圍，基于分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)等分取整原則[20-21]對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)進(jìn)行劃分，劃分結(jié)果如表3所列。

依據(jù)表3對(duì)表2結(jié)果進(jìn)行等級(jí)劃分，基于GIS軟件對(duì)其結(jié)果進(jìn)行區(qū)劃分析。

2.1 致災(zāi)因子危險(xiǎn)性風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

致災(zāi)因子危險(xiǎn)性是指超過(guò)某強(qiáng)度發(fā)生的概率，是自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的基礎(chǔ)，區(qū)劃結(jié)果如圖2所示。據(jù)圖1～2可以看出：陜南地區(qū)致災(zāi)因子高、較高及中等危險(xiǎn)性等級(jí)主要分布在以中低山為主的山地地區(qū);較輕、輕危險(xiǎn)區(qū)主要分布于盆地及盆地邊緣區(qū)。柞水縣河網(wǎng)密度高，降水較豐沛，洪澇頻次大，危險(xiǎn)性最高;致災(zāi)因子危險(xiǎn)性等級(jí)較高的有鎮(zhèn)巴縣與鎮(zhèn)坪縣，地勢(shì)險(xiǎn)要、暴雨頻發(fā)是鎮(zhèn)巴縣致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)性較高的主要影響因素;致災(zāi)因子輕/較輕危險(xiǎn)性區(qū)域有漢臺(tái)區(qū)、漢濱區(qū)、洛南縣、嵐皋縣等，漢臺(tái)區(qū)、漢濱區(qū)等地，其地形以盆地為主，海拔相對(duì)較低，地表起伏度較小，洪澇頻次相對(duì)較低。

2.2 承災(zāi)體暴露性風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

承災(zāi)體暴露性反映的是承受暴雨洪澇災(zāi)害的載體在災(zāi)害發(fā)生時(shí)的損失程度。如圖3所示：陜南地區(qū)承災(zāi)體暴露危險(xiǎn)性處于高等級(jí)的只有城固縣，其規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值及農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值較高是主因;較大的人口分布密度是漢臺(tái)區(qū)承災(zāi)體密度較高的主因;漢濱區(qū)與旬陽(yáng)縣規(guī)模產(chǎn)值較高，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值及人口分布密度適中，其處于中等暴露危險(xiǎn)性等級(jí);勉縣與南鄭區(qū)，人口分布密度、規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值及農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值均在陜南地區(qū)處于中等偏上水平，其暴露危險(xiǎn)性等級(jí)較輕。與以上縣區(qū)相比，其余縣區(qū)各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)較平均，處于中等或中等偏下水平，暴露危險(xiǎn)性等級(jí)為輕。

2.3 孕災(zāi)環(huán)境脆弱性風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

孕災(zāi)環(huán)境脆弱性指暴雨洪澇災(zāi)害發(fā)生時(shí)承災(zāi)體的潛在受災(zāi)程度。基于GIS的區(qū)劃結(jié)果如圖4所示，漢濱區(qū)孕災(zāi)環(huán)境處于高脆弱性等級(jí)，南鄭區(qū)與漢臺(tái)區(qū)孕災(zāi)環(huán)境處于較輕脆弱性等級(jí)外，其他縣區(qū)均處于輕脆弱性等級(jí)。漢濱區(qū)耕地面積、城鎮(zhèn)人口數(shù)量及糧食總產(chǎn)量與其他縣區(qū)相比，尤為突出，這也是導(dǎo)致其孕災(zāi)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)等級(jí)為高的主要原因。

2.4 防災(zāi)減災(zāi)能力風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

防災(zāi)減災(zāi)能力是反映區(qū)域在面對(duì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)的應(yīng)對(duì)能力。如圖5所示，陜南地區(qū)洪澇災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力主要以弱和較弱為主，弱防災(zāi)減災(zāi)能力分布面積最大，較弱防災(zāi)能力次之。強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)能力分布最少，僅有漢臺(tái)區(qū)，較強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)能力包括城固縣、漢濱區(qū)和商州區(qū)，表明其應(yīng)對(duì)洪澇災(zāi)害的恢復(fù)能力較強(qiáng)。南鄭區(qū)、鎮(zhèn)安縣、山陽(yáng)縣、商南縣、丹鳳縣和洛南縣為較弱防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)，其余縣區(qū)為弱防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)，表明其應(yīng)對(duì)洪澇災(zāi)害恢復(fù)的能力較差，風(fēng)險(xiǎn)較大。

2.5 暴雨洪澇災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃結(jié)果

洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是危險(xiǎn)性、暴露性、脆弱性和防災(zāi)減災(zāi)能力4個(gè)因子綜合作用的結(jié)果，災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)與危險(xiǎn)性、暴露性、脆弱性成正相關(guān)關(guān)系，防災(zāi)減災(zāi)能力與災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)成負(fù)相關(guān)關(guān)系。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果能更全面反映區(qū)域暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的總體狀況。如圖6所示，高綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)分布于柞水縣;勉縣、城固縣、洛南縣及漢濱區(qū)處于較高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí);南鄭區(qū)、鎮(zhèn)巴縣、旬陽(yáng)縣及鎮(zhèn)坪縣處于中等風(fēng)險(xiǎn)等級(jí);漢臺(tái)區(qū)、略陽(yáng)縣、寧強(qiáng)縣、洋縣、寧陜縣、漢陰縣、紫陽(yáng)縣、商州區(qū)及丹鳳縣處于較輕風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，其余縣區(qū)處于輕風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

綜合評(píng)價(jià)中，致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)性等級(jí)為高或較高的柞水縣、洛南縣、鎮(zhèn)巴縣和鎮(zhèn)坪縣地形以中低山地為主，暴露性不強(qiáng)，脆弱性等級(jí)為輕;但由于致災(zāi)因子權(quán)重較大，且這些區(qū)域自身防災(zāi)減災(zāi)能力弱或較弱，在綜合評(píng)價(jià)中其發(fā)生洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)處于中等水平或以上。城固縣和漢濱區(qū)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性為輕，防災(zāi)減災(zāi)能力在中等以上，但城固縣承災(zāi)體強(qiáng)暴露性、漢濱區(qū)孕災(zāi)環(huán)境的高脆弱性決定了其綜合評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)也較高。勉縣防災(zāi)減災(zāi)能力弱，致災(zāi)因子及承災(zāi)體暴露危險(xiǎn)性處于較輕等級(jí)，綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為較高。南鄭區(qū)和旬陽(yáng)縣準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)指標(biāo)較平均，綜合評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)也為中等。漢臺(tái)區(qū)承災(zāi)體暴露危險(xiǎn)性性等級(jí)較高，孕災(zāi)環(huán)境脆弱性處于較輕等級(jí)，但其防災(zāi)減災(zāi)能力強(qiáng)，其綜合評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)為較輕。其他綜合評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為輕或較輕的縣區(qū)，其準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)等級(jí)以輕（弱）及較輕（較弱）為主。

3 結(jié)論與建議

本文基于陜南地區(qū)28個(gè)縣區(qū)統(tǒng)計(jì)資料，應(yīng)用熵權(quán)法和灰靶評(píng)價(jià)模型等方法，結(jié)合GIS空間分析技術(shù)，綜合考慮致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體暴露性、孕災(zāi)環(huán)境脆弱性和防災(zāi)減災(zāi)能力對(duì)陜南地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了綜合區(qū)劃。基于以上分析，得出以下主要結(jié)論。

（1） 致災(zāi)因子危險(xiǎn)性較高的區(qū)域主要集中在以中低山地為主的柞水縣、鎮(zhèn)巴縣、洛南縣和鎮(zhèn)坪縣，這些區(qū)域河流落差大、暴雨頻次高、匯水速度快，極易發(fā)生洪澇災(zāi)害。這些地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)行政監(jiān)督，推廣并落實(shí)河長(zhǎng)制度，加強(qiáng)河道疏通工作，以降低致災(zāi)因子危險(xiǎn)性。

（2） 承災(zāi)體高/較高暴露性區(qū)分布于規(guī)模以上工業(yè)產(chǎn)值高的城固縣、人口密度大的漢臺(tái)區(qū)。漢濱區(qū)與旬陽(yáng)縣規(guī)模產(chǎn)值較高，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值及人口分布密度適中，處于中等暴露危險(xiǎn)性等級(jí)。這些地區(qū)城鎮(zhèn)化水平高、規(guī)模以上工業(yè)產(chǎn)值高、人口密度大，城區(qū)內(nèi)澇問(wèn)題嚴(yán)重，新城區(qū)建設(shè)應(yīng)地上、地下同步開(kāi)展，老城區(qū)改造要將地下管網(wǎng)建設(shè)放在必要位置。

（3） 漢濱區(qū)孕災(zāi)環(huán)境脆弱性等級(jí)為高，其余縣區(qū)孕災(zāi)環(huán)境脆弱性等級(jí)為輕或較輕。因地制宜、合理規(guī)劃是改善孕災(zāi)環(huán)境脆弱性的前提。

（4） 陜南地區(qū)除漢臺(tái)區(qū)、漢濱區(qū)及商州區(qū)等行政中心及周邊縣區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力較強(qiáng)外，其余縣區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力普遍較弱。政府部門(mén)應(yīng)加大防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)體系建設(shè)的投入，加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)的預(yù)測(cè)預(yù)警能力建設(shè)，加快人才引進(jìn)的步伐，以提升防災(zāi)減災(zāi)能力。

（5） 從綜合區(qū)劃結(jié)果看，陜南地區(qū)暴雨洪澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高。處于中等及以上風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的縣區(qū)有以下幾個(gè)，分別為：高綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的柞水縣，較高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的勉縣、城固縣和漢濱區(qū)，以及中等風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的南鄭區(qū)、鎮(zhèn)巴縣、旬陽(yáng)縣及鎮(zhèn)坪縣。

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（編輯：劉 媛）

引用本文：

李雙，杜建括，張志偉，等.

基于灰靶模型和GIS的陜南暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

[J].人民長(zhǎng)江，2021，52（7）：17-21.

Risk regionalization for flood hazard in southern Shaanxi Province

based on grey target model and GIS

LI Shuang，DU Jiankuo，ZHANG Zhiwei，XING Haihong

（School of Humanities，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，China）

Abstract：

Based on the statistical data of 28 counties in southern Shaanxi Province，the entropy weight method and grey target model were used to establish a risk assessment model of flood hazard.GIS spatial analysis technology was used to evaluate the spatial difference of flood hazard in southern Shaanxi province.The results showed that：① the southern Shaanxi Province as a whole was in high risk of flood hazard，and there were 10 counties belonging to the high/higher risk regions，especially the Zhashui county，Zhenba county and Zhenping county;② most of the region had low exposure of flood hazard-bearing body，but Chenggu county with developed economy and Hantai district with dense population had relatively strong disaster exposure;③ the region with highly vulnerable hazard-formative environment was distributed in the Hanbin district，and other districts/counties were medium and low risk region;④ the whole southern Shaanxi Province had poor/worse disaster prevention and reduction ability，only Hantai district and Hanbin district with developed economy were higher disaster prevention and reduction region.The comprehensive evaluation indicated that flood hazard risk in southern Shaanxi Province was relatively high，and 9 of the 28 counties were in the middle or higher risk level.

Key words：

flood hazard;risk regionalization;grey target model;GIS;southern Shaanxi Province