李 影

(營口市防汛抗旱保障中心，遼寧 營口 115000）

洪澇災(zāi)害是我國最常見的自然災(zāi)害之一，在引起經(jīng)濟損失、受人口影響數(shù)及人員傷亡數(shù)的災(zāi)害排名中位居首位。城市尤其是沿海城市的土地利用空間格局隨著城市化進程的加快發(fā)生顯著變化，自然災(zāi)害脆弱性及暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險逐漸增強，暴雨洪澇頻發(fā)越來越引起廣大媒體和公眾的關(guān)注[1]?！胺瓯┯瓯貪场闭鎸嵎从沉水?dāng)前城市的現(xiàn)狀，對城市發(fā)展和正常運行產(chǎn)生極大地限制，暴雨洪澇災(zāi)害所帶來的經(jīng)濟問題逐漸成為束縛城市發(fā)展的重要因素[2-3]。

營口市位于渤海之濱，地處大遼河下游出口感潮河段，由于地勢低洼，又是大遼河入海的必經(jīng)之路，沿河岸線長，城市受洪水、暴雨、臺風(fēng)暴潮影響比較嚴重，加上穿過市區(qū)的內(nèi)河較多，發(fā)生洪水的頻率多，每到汛期上游來水較大時,由于大遼河受潮水頂托，境內(nèi)虎莊河、老邊河易發(fā)生河水倒灌，致使水位抬高，造成內(nèi)澇災(zāi)害。近年來，由于營口市城區(qū)所處的特殊地理位置、地形特點以及資金、技術(shù)和時間等各種因素的制約，建國后至今的50多年間營口地區(qū)共發(fā)生1949、1959、1951、1953、1960、1964、1971、1985、1995、2012 年等10 次較大洪水，給整個城市造成了嚴重的災(zāi)害，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國民經(jīng)濟帶來諸多不利影響。因此，為有效管理區(qū)域洪水災(zāi)害，降低災(zāi)害發(fā)生時的影響及預(yù)防洪水災(zāi)害的發(fā)生，有必要研究評價和區(qū)劃洪水災(zāi)害風(fēng)險[4]。本研究通過對營口市洪災(zāi)成因的全面分析，從承載體易損性和洪災(zāi)危險性的角度上選取關(guān)鍵致災(zāi)因子，采用Arc GIS 的空間疊加與分析功能進行洪災(zāi)風(fēng)險評價與區(qū)劃，只在為營口市洪災(zāi)應(yīng)對、防洪減災(zāi)規(guī)劃及洪災(zāi)風(fēng)險管理提供參考，為該市社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃、土地資源綜合利用及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供支持。

1 研究區(qū)概況

營口市位于遼河下游、松遼平原南端，地處N40°65′6″～ 40°66′7″，E122°23′5″～122°17′1″，總面積5402km2，下轄鲅魚圈區(qū)、蓋州市、大石橋市、沿海新區(qū)、老邊區(qū)、西市區(qū)和站前區(qū)。截至2020年，營口市總?cè)丝?42.85萬人，全年GDP1325.5億元，糧食作物播種面積9.33萬hm2。

境內(nèi)共有205 條河流， 其中134 條超過10km2，14 條超過100km2，人工河網(wǎng)主要集中于西北部，獨流入海河流均受潮汐影響。各河流按地理位置和流域分區(qū)可劃分為三個水系，即遼河水系(大遼河)、遼東灣東部沿渤海諸河水系(包括大旱河、大清河、沙河、熊岳河、浮渡河)及遼東沿黃海諸河水系(碧流河)，河流特征如表1 所示。

表1 主要河流特征

營口市屬大陸性季風(fēng)氣候，六月份進入雨季，7～8 月屬于降雨全盛時期，年均降水量693.5mm。從空間分布上，由東南向西北降水量遞減，東南部山區(qū)雨量充沛，降水量最高達730.2mm，西北沿海平原區(qū)雨量較少，降水量僅640.4mm，極值比相差近1.2 倍。土壤類型主要有棕壤土、草甸土、水稻土、鹽土、沼澤土和沙土6 種類型，植物群落從東到西具有明顯的更替規(guī)律，現(xiàn)有林地面積23.8 萬hm2，森林覆蓋率為45%。

2 研究方法

2.1 洪災(zāi)風(fēng)險因子

從系統(tǒng)的層面上，洪水成災(zāi)必須包含承災(zāi)體、致災(zāi)因子和孕災(zāi)環(huán)境3 個基本條件，其中承災(zāi)體是指環(huán)境、資源、經(jīng)濟及人口等承受災(zāi)害的對象，致災(zāi)因子是指河流水情、降水歷時及降水量等觸發(fā)洪災(zāi)發(fā)生的因素，孕災(zāi)環(huán)境是指河流湖泊、土壤植被、水文氣候及地形地貌等形成洪災(zāi)的自然因素[5-6]。所以，應(yīng)考慮承災(zāi)體的易損性和洪災(zāi)的危險性兩部分內(nèi)容評價洪災(zāi)風(fēng)險。

本研究結(jié)合營口市歷史洪災(zāi)的數(shù)據(jù)資料、成災(zāi)特點和孕災(zāi)環(huán)境，從承災(zāi)體易損性和洪災(zāi)危險性的角度選擇坡度、年均降水量、人口密度、絕對高程、河網(wǎng)分布和GDP 密度等指標(biāo)建立多因子風(fēng)險評價體系。

2.2 數(shù)據(jù)來源

研究所用高程、坡度數(shù)據(jù)來源于2020 年營口市DEM 數(shù)據(jù)集(分辨率10m)，其行政區(qū)劃和水系數(shù)據(jù)來源于1:10000 地理信息系統(tǒng)，多年平均降雨量、人口密度和地均GDP 數(shù)據(jù)來源于2020 年營口市水資源公報、洪水災(zāi)害隱患調(diào)查報告(210810)及統(tǒng)計年鑒等資料。

2.3 數(shù)據(jù)處理

考慮到不同數(shù)據(jù)來源的地理坐標(biāo)系統(tǒng)和投影不盡相同，為了便于空間疊加分析必須對其進行統(tǒng)一。將以上指標(biāo)數(shù)據(jù)采用Arc/Info 軟件統(tǒng)一轉(zhuǎn)化成1km格網(wǎng)空間數(shù)據(jù)、WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)和Lat/Lan 投影格式。

由于所選指標(biāo)的取值區(qū)間變化較大，計量單位也存在一定差異，必須標(biāo)準化處理各初始數(shù)據(jù)。根據(jù)各因子屬性將預(yù)處理后的數(shù)值劃分成相應(yīng)的洪水危害等級，其中低、較低、中等、較高、高5 個危險程度等級分別用數(shù)值1、2、3、4、5 來表示。本研究使用了專家打分法、Erdas9.2 平臺的圖像處理功能、Arc GIS 軟件的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化和空間疊加及分析功能等方法[7]。

3 結(jié)果域分析

3.1 洪災(zāi)危險性

1）降水對洪災(zāi)的影響。一般體現(xiàn)在降水強度與年降水量上，可以用年均暴雨日數(shù)反映降水強度。受季風(fēng)氣候和地理位置影響，營口地區(qū)降水量時空分布不均，6～9 月為509.5mm，占年降水量的73.5%，年內(nèi)降水分配不均逐漸成為營口市洪災(zāi)發(fā)生的重要因素。研究認為[8]，汛期相當(dāng)暴雨日數(shù)與降水總量之間存在極顯著的正相關(guān)性，兩者的相關(guān)系數(shù)達到0.97?？紤]數(shù)據(jù)可獲取性，選用營口市1976—2020 年6～9 月(汛期)降水量分析洪災(zāi)受降水的影響，遵循降水量越大則洪水危害性越高原則，充分考慮區(qū)域降水實際情況確定對洪災(zāi)形成響應(yīng)度劃分標(biāo)準，如表2 所示。以表2 中賦值和劃分標(biāo)準為基礎(chǔ)，通過重分類可以確定降水對洪災(zāi)的影響度分布特征。

表2 影響度賦值與劃分標(biāo)準

2）地形特征對洪災(zāi)的影響。洪水的危險程度與地形特征關(guān)系密切，一般體現(xiàn)在地形變化程度和海拔高度上，可以利用坡度來反映地形變化程度，研究所用坡度和高程來源于2020 年營口市DEM 數(shù)據(jù)集(分辨率10m)。根據(jù)營口市實際情況，遵循坡度越小、高程越低則洪水危險越高的原則明確地形因子劃分標(biāo)準見表1。以表1 中賦值和劃分標(biāo)準為基礎(chǔ)，通過疊加坡度和高程格柵數(shù)據(jù)層及重分類確定地形特征對洪災(zāi)的影響度分布特征。

3）水系分布對洪災(zāi)的影響。區(qū)域洪水發(fā)生概率災(zāi)一定程度上取決于區(qū)域水系的分布狀況，水系所處地形、水系自身級別和距離水系的遠近共同影響著區(qū)域洪水的危險程度，一般地地勢越平坦、地勢越低、水系級別越高、距離越近則危險程度越高。根據(jù)相關(guān)文獻資料和歷史水情數(shù)據(jù)，營口市洪水主要來源于境內(nèi)遼河、遼東灣東部沿渤海諸河及遼東沿黃海諸河3 大水系的干支流。由于已單獨研究洪災(zāi)受地形因素的影響，故災(zāi)分析過程中僅考慮洪災(zāi)受距離和河流級別的影響。

通過創(chuàng)建河流緩沖區(qū)研究洪災(zāi)受河流距離的影響，不同地段的洪災(zāi)發(fā)生概率利用緩沖區(qū)寬度的大小來衡量。本研究結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況創(chuàng)建3 級緩沖區(qū)，將主要河流1 干流作為一級河流，其它河流及支流作為二級河流，不同緩沖區(qū)賦值與劃分標(biāo)準如表3 所示。根據(jù)河流緩沖區(qū)賦值與劃分標(biāo)準及1 級、2 級河流緩沖區(qū)格柵數(shù)據(jù)層疊加數(shù)據(jù)，經(jīng)重分類確定洪災(zāi)受河流分布影響度分布特征。

3.2 洪災(zāi)承載體易損性

致災(zāi)因子和承災(zāi)體是形成災(zāi)害的充分條件以及擴大或減小災(zāi)害的必要條件，不同地區(qū)發(fā)生相同級別洪水所造成的損失也不同[9]。所以，必須考慮承載體易損性保證洪災(zāi)風(fēng)險評價的科學(xué)合理性。在忽略防災(zāi)減災(zāi)能力差異的情況下，對區(qū)域遭受洪災(zāi)的潛在損失程度可以利用區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和人口密度來衡量。因此，文章利用地均GDP 和人口密度評定洪災(zāi)承災(zāi)體的易損性。

1）人口密度因子。人員傷亡是人類社會受洪災(zāi)影響的重要體現(xiàn)，一般洪水相同情況下，受影響人口越多或人口密度越大則影響程度越高。結(jié)合相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，營口人口密度處于0～3920 人/km2，人口密度處于＜300 人/km2、＜500 人/km2、＜1500 人/km2的面積占比依次為27.1%、51.8%和96.2%。結(jié)合標(biāo)準差與均差計算結(jié)果，遵循人口密度越大則影響越大的原則確定人口密度對洪災(zāi)影響程度賦值與劃分標(biāo)準如表1 所示，通過重分類賦值和標(biāo)準確定洪災(zāi)受人口密度的影響度分布特征。

2）GDP 密度影響因子。經(jīng)濟財產(chǎn)損失是人類社會受洪災(zāi)影響的另一體現(xiàn)，GDP 作為地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展評價的重要指標(biāo)，故社會經(jīng)濟因素可以選用地均GDP，依據(jù)GDP 空間話數(shù)據(jù)確定營口市GDP 密度范圍。依據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，營口市GDP 密度處于1～27145 萬元/km2，GDP 密度＜200 萬元/km2、＜300 萬元/km2、＜500 萬元/km2的面積占比依次為60.2%、72.5%和84.2%。根據(jù)標(biāo)準差與均差計算結(jié)果，遵循GDP 密度越大則損失越大的原則確定地均GDP 對洪災(zāi)影響度賦值與劃分標(biāo)準如表1，通過重分類賦值和標(biāo)準確定洪災(zāi)受GDP 密度的影響度分布特征。

3.3 洪災(zāi)風(fēng)險評價

通過對各影響因素的綜合分析，應(yīng)用Arc GIS軟件的空間分析與疊加功能生成營口市洪災(zāi)易損性、危險性及風(fēng)險評價結(jié)果[10]。首先，通過疊加河網(wǎng)、地形與降水因子確定洪水危險性評價分布情況，通過疊加地均GDP 與人口密度因子確定洪災(zāi)易損性分布情況，通過疊加洪災(zāi)易損性與洪水危險性分布情況確定營口市洪災(zāi)風(fēng)險結(jié)果?？紤]到洪災(zāi)形成受各評價因子影響的差異，采用加權(quán)疊加法進行計算，采用專家打分法確定各因子權(quán)重，結(jié)合洪災(zāi)實際情況和相關(guān)研究成果確定地均GDP、人口密度、河網(wǎng)、地形、降水各因子權(quán)重依次為0.1、0.1、0.2、0.2 和0.4。

結(jié)果表明，營口市洪水風(fēng)險表現(xiàn)出顯著地帶性，降水是導(dǎo)致洪災(zāi)的重要影響因素，洪災(zāi)風(fēng)險自南向北表現(xiàn)出下降趨勢。從行政區(qū)劃上，蓋州市中南部和鲅魚圈區(qū)大部分地區(qū)屬于洪災(zāi)高風(fēng)險區(qū)，大石橋市屬于低風(fēng)險區(qū)，其它地區(qū)均屬于洪災(zāi)中風(fēng)險區(qū)[11-13]。從全市總面積中不同洪水危險區(qū)所占比例上，營口市處于較低、低、中等、較高、高危險區(qū)的面積占比依次為7.5%、24.8%、25.0%、22.7%和20.0%。洪水危險性、洪災(zāi)易損性與洪災(zāi)風(fēng)險變化趨勢基本相同，不同等級所占面積比例也相差不大。

4 結(jié) 論

文章全面探討營口市主要洪水致災(zāi)影響因素，通過選取年均降水量、GDP 密度、人口密度、河網(wǎng)分布、坡度、絕對高程等指標(biāo)建立多因子風(fēng)險評價體系，利用Arc GIS 空間疊加與分析功能評價營口市洪災(zāi)風(fēng)險。評價結(jié)果能夠客觀準確地反映區(qū)域洪災(zāi)實際情況，可以為營口市洪災(zāi)應(yīng)對、防洪減災(zāi)規(guī)劃及洪災(zāi)風(fēng)險管理提供一定參考。

實際上，評價模型的有效性和所用數(shù)據(jù)的完備性決定了評價結(jié)果的準確度。從評價模型上，應(yīng)合理選擇評價指標(biāo)和計算指標(biāo)權(quán)重。未來仍需進一步結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況建立更加完善的評價體系，考慮不同影響因子對成災(zāi)貢獻率的差異，未來應(yīng)將參評指標(biāo)權(quán)重合理計算作為洪災(zāi)風(fēng)險評價的重點；從數(shù)據(jù)分析上，應(yīng)提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享效率、擴大共享范圍、加快更新周期以及完善共享平臺。