康雪瓊

（撫順市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 撫順 113006）

調(diào)查顯示，我國超過一半以上的財(cái)產(chǎn)和人口位于洪水威脅區(qū)，洪水每年都會(huì)帶來巨大的損失。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是科學(xué)實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管控以及制定防洪措施、規(guī)劃的可靠依據(jù)，有利于增強(qiáng)區(qū)域抗洪能力，有效降低洪災(zāi)帶來的損失[1-3]。針對(duì)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與分析國內(nèi)外學(xué)者開展了廣泛研究，許多學(xué)者認(rèn)為洪災(zāi)系統(tǒng)主要是由孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體和致災(zāi)因子構(gòu)成，從而綜合社會(huì)和自然屬性來評(píng)價(jià)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性[4-7]。目前，主要有統(tǒng)計(jì)分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊綜合、指標(biāo)體系評(píng)估等洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，如王兆禮等將熵權(quán)法與AHP 法相結(jié)合計(jì)算組合權(quán)重，有效避免了人為因素對(duì)權(quán)重的干擾；賴成光等考慮洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析的復(fù)雜關(guān)系和BP 網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)構(gòu)建了適用性較好的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；黃民生等認(rèn)為對(duì)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)尚未形成統(tǒng)一絕對(duì)的定量指標(biāo)，其等級(jí)劃分存在一定模糊性與相對(duì)性，模糊數(shù)學(xué)法比較適用于洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估[8-10]。其中，從洪水災(zāi)害易損性和危險(xiǎn)性視角上構(gòu)建模型的指標(biāo)體系評(píng)估法比較成熟[11-12]。鑒于此，文章以撫順市新賓縣為例，從承災(zāi)體的社會(huì)屬性和孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子的自然屬性出發(fā)選擇影響因子，將洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)劃分成洪災(zāi)易損性和危險(xiǎn)性兩部分，并綜合利用現(xiàn)代GIS 技術(shù)與傳統(tǒng)的洪災(zāi)研究方法評(píng)價(jià)了新賓縣洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)狀況。

1 區(qū)域概況

新賓縣位于撫順市東南部，共劃分為15 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總面積4 287.38km2。研究區(qū)屬于北溫帶濕潤氣候區(qū)，年均氣溫4.7℃，年均降水量785.7mm，多集中于7～8 月份，蒸發(fā)量474.7mm。該區(qū)域是富爾江、蘇子河和太子河的發(fā)源地，在三大水系中共有大小河流1750 多條，多年平均徑流量13.4 億m3。由于夏季降水集中，境內(nèi)河流眾多，洪水陡漲陡落極易形成洪水災(zāi)害，對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活構(gòu)成較大威脅。

新賓縣山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是全面考慮了山洪損失的嚴(yán)重程度、發(fā)生頻率、防災(zāi)輕重緩急程度以及當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)化、企事業(yè)單位、旅游業(yè)發(fā)展和土地利用等規(guī)劃需求，并結(jié)合山洪測(cè)量與調(diào)查成果對(duì)擬定的山丘區(qū)沿河村落、集鎮(zhèn)、城鎮(zhèn)等山洪災(zāi)害分析評(píng)價(jià)對(duì)象，分析其預(yù)警指標(biāo)、危險(xiǎn)區(qū)等級(jí)區(qū)劃和現(xiàn)狀防洪能力等，為新賓縣縣級(jí)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)以及村級(jí)的山洪災(zāi)害預(yù)警、預(yù)案編制、轉(zhuǎn)移路線、臨時(shí)安置、防災(zāi)意識(shí)普及、群測(cè)群防等工作進(jìn)一步提供科學(xué)、全面、詳細(xì)的信息支撐。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究所用降水量、降水變率等數(shù)據(jù)來源于新賓縣發(fā)展規(guī)劃和水資源公報(bào)等資料，高程、坡度等來源于DEM 數(shù)字高程模型(分辨率90m)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于新賓縣統(tǒng)計(jì)年鑒和有關(guān)部門公布的數(shù)據(jù)。

2.2 理論依據(jù)

洪水災(zāi)害是由孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體、致災(zāi)因子相互作用和聯(lián)系構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，這3 種因素缺一不可，只是在不同時(shí)空環(huán)境下對(duì)災(zāi)情的貢獻(xiàn)不同[13]。3 種因素反映了災(zāi)害的社會(huì)與自然屬性，構(gòu)成洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的易損性和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，通過評(píng)價(jià)分析可以獲取各因子的危險(xiǎn)性及洪災(zāi)易損性分布，并利用下式計(jì)算洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)R，即：

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

本研究充分考慮形成洪水的社會(huì)和自然因素，從洪災(zāi)危險(xiǎn)性與易損性的角度來評(píng)定洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。其中，危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)主要涉及河網(wǎng)分布、地形及降水等因素，這些孕災(zāi)環(huán)境和致災(zāi)因子在一定程度上決定著區(qū)域洪水的形成，新賓縣夏季降水偏豐，且大多為暴雨洪水，所以天氣因素主要考慮降水量與變率；此外，研究區(qū)境內(nèi)河網(wǎng)水系復(fù)雜，地形起伏較大，洪水的形成還與地形、河網(wǎng)有關(guān)，故主要考慮河流和水庫的高程、分布及地形變化條件。易損性評(píng)價(jià)一般考慮GDP、耕地面積以及人口等承災(zāi)體的經(jīng)濟(jì)狀況。人類對(duì)環(huán)境資源的壓力直接取決于區(qū)域人口密度，而當(dāng)?shù)毓潭ɑA(chǔ)財(cái)富集中體現(xiàn)在單位面積年糧食產(chǎn)量上，洪災(zāi)可能帶來的社會(huì)損失一般體現(xiàn)在人均GDP上，故承災(zāi)體主要考慮糧食摻量、單位面積GDP和人口密度。

根據(jù)撫順市新賓縣實(shí)際情況和洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論，遵循研究的可行性、數(shù)據(jù)的可獲取性和可操作性等原則，從易損性和危險(xiǎn)性選擇指標(biāo)構(gòu)建洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，如表1 所示。

表1 新賓縣洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系

3 結(jié)果與分析

3.1 洪災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

1）降水的影響。研究區(qū)洪災(zāi)危險(xiǎn)程度主要受降水的時(shí)空分布特征的影響，在危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中重點(diǎn)考慮2011—2020 年6～9 月降水量及變率。根據(jù)數(shù)值越大則越易形成洪災(zāi)的原則確定其影響度標(biāo)準(zhǔn)如表2 所示，將降水量和變率圖層相疊加來分析新賓縣降水因子特征。

表2 降水因子影響度

2）地形的影響。洪災(zāi)危險(xiǎn)程度在很大程度上取決于地形條件，新賓縣境內(nèi)山丘起伏，地勢(shì)由東北向西南傾斜，特殊的地形條件使其存在一定的洪災(zāi)隱患。地形因素對(duì)洪災(zāi)危險(xiǎn)性的影響主要通過地形變化程度和高程來實(shí)現(xiàn)，地形變化越小且高程越低則其影響越大。

根據(jù)高程分布圖導(dǎo)出TIN，經(jīng)格柵化處理生成分辨率30m×30m 的新賓縣DEM 模型，經(jīng)分類獲取地形高程。采用坡度來衡量地形變化情況，坡度用高程相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差(由Arc Map 中的鄰域分析模塊提供)來表征，將地形標(biāo)準(zhǔn)差按照＜9.45、9.46～32.14、＞32.15 劃分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)。

根據(jù)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差和絕對(duì)高程越小則危險(xiǎn)性越高的原則確定兩者的關(guān)系如表3 所示，在Arc Map 系統(tǒng)中進(jìn)行圖層的疊加以分析新賓縣地形因子特征。

表3 地形因子影響度

3）水系的影響。洪水侵襲評(píng)價(jià)區(qū)域的難易程度在一定程度上取決于水系的分布狀況，按照等級(jí)越高則范圍越廣的原則合理劃定河網(wǎng)緩沖區(qū)。文章充分考慮河流的級(jí)別和地形條件設(shè)立兩級(jí)緩沖區(qū)，相應(yīng)寬度如表4 所示。首先，按照不同的地形高程和干支流將河流矢量圖在Arc GIS 系統(tǒng)中建立緩沖區(qū)，并按照距離河流越近則危險(xiǎn)性越高的原則來確定相應(yīng)影響度，一級(jí)、二級(jí)及非緩沖區(qū)分別為0.9、0.8、0.5，在此基礎(chǔ)上分析新賓縣水系影響因子特征。

表4 河流緩沖區(qū)寬度值

4）水庫分布的影響。水庫通過水量條件發(fā)揮一定的減災(zāi)作用，新賓縣主要有防洪堤、水庫等工程措施，由于劉家河、蘇子河木奇鎮(zhèn)段、嘉禾河、二道河等河流的防洪標(biāo)準(zhǔn)不相同，且缺乏防洪堤長度數(shù)據(jù)，所以對(duì)洪災(zāi)危險(xiǎn)程度的減輕作用只選取了六道水庫、下房子水庫、紅升水庫進(jìn)行分析。依據(jù)水系緩沖區(qū)分布的獲取方法和距離水庫越近越安全的原則，確定新賓縣各水庫緩沖區(qū)寬度及水庫影響因子特征，如表5 所示。

表5 水庫緩沖區(qū)寬度值

5）綜合影響分析。洪水危險(xiǎn)性與河網(wǎng)、水庫分布及降水、地形因子相關(guān)，通過疊加各因子影響作用全面分析洪災(zāi)危險(xiǎn)性，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中：R、WS、T、P、H代表水庫、水系、地形、降水影響度和洪災(zāi)危險(xiǎn)性影響度；Wi代表對(duì)應(yīng)因子的權(quán)重，可利用層次分析法計(jì)算確定，詳細(xì)流程見文獻(xiàn)[14]。經(jīng)一致性檢驗(yàn)確定W1～W4各因子權(quán)重分別為0.220、0.265、0.372、0.143。通過洪災(zāi)危險(xiǎn)性影響疊加模型和Arc GIS 的Grid 模塊格柵疊加處理，可以確定研究區(qū)洪災(zāi)危險(xiǎn)性影響等級(jí)。

總體上，從干流向兩邊新賓縣洪災(zāi)危險(xiǎn)性總體呈遞減趨勢(shì)，距離干流越近則風(fēng)險(xiǎn)越高。其中，渾河南雜木段、二道河、劉家河下游干流地勢(shì)低且降水多，其中一級(jí)緩沖區(qū)危險(xiǎn)性最高，其次為二級(jí)緩沖區(qū)；新賓縣東北部地勢(shì)較高且河流較少，雖然降水相對(duì)較多但其危險(xiǎn)性較低。

3.2 洪災(zāi)易損性評(píng)價(jià)

承災(zāi)體是由工礦企業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施、森林、農(nóng)田、房屋、居民、城鎮(zhèn)等環(huán)境構(gòu)成的財(cái)富聚集體，這也是評(píng)定易損性的關(guān)鍵?？紤]到不同區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在差異，同等級(jí)洪水帶來的損失也不盡相同[15-17]。所以，結(jié)合數(shù)據(jù)可獲取性和新賓縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)狀況，選擇2019 年GDP 與人口密度、糧食摻量作為易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)，如表6 所示。

根據(jù)單位面積糧食產(chǎn)量、GDP 和人口密度空間分布圖及其均值、標(biāo)準(zhǔn)差，將其劃分成5 個(gè)區(qū)間并賦予影響度如表7 所示，經(jīng)等權(quán)重疊加計(jì)算分析新賓縣洪災(zāi)易損性影響度特征。

3.3 洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)

通過將易損性和危險(xiǎn)性影響度疊加即可綜合評(píng)價(jià)區(qū)域洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，采用公式（1）疊加計(jì)算洪災(zāi)易損性和危險(xiǎn)性影響度，并進(jìn)一步綜合評(píng)價(jià)新賓縣洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

結(jié)果表明，新賓縣西南部地區(qū)的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性較大，該區(qū)域的降水量較多，地形坡度和高程較小，這里耕地面積廣且人口密度大，屬于主要河流流經(jīng)區(qū)，具有較強(qiáng)的易損性，其中以二道河中上游地區(qū)和劉家河下游干流附近的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高。新賓縣西北部、中部地勢(shì)較平坦，由于有河流經(jīng)過，故該區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)次之；雖然東北部有河流，但較高的地勢(shì)和較低易損性使得該區(qū)域洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)最低[18]。

4 結(jié) 論

1）文章從承災(zāi)體、孕災(zāi)環(huán)境和致災(zāi)因素的屬性特征，綜合考慮各種形成因素建立評(píng)價(jià)體系，采用GIS 技術(shù)和傳統(tǒng)的洪災(zāi)研究方法評(píng)價(jià)了新賓縣洪災(zāi)危險(xiǎn)性、易損性及其綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)[19-21]。

2）新賓縣境內(nèi)河流干流沿線地區(qū)的危險(xiǎn)性等級(jí)較高，尤其是地勢(shì)平緩、降水量較多且夏季降水易匯集，位于3 大河流中下游的西南部地區(qū)的洪災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)最高。由于西南部經(jīng)濟(jì)、人口密度較大，其易損性整體高于東北部地區(qū)?？傮w上，新賓縣西南部屬于洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)高值區(qū)，該區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)易損性和洪災(zāi)危險(xiǎn)性均達(dá)到較高水平。