摘要:本研究采用基于云模型的方法,對某縣域的洪澇災害風險進行全面評價與分析。通過對自然和社會經濟因素的詳細調查和數據收集,利用云模型對數據進行處理和分析,計算權重、生成評價云圖等方法,對該縣域的洪澇災害風險進行綜合評價。研究結果表明,該縣域洪澇災害風險整體處于較低水平。針對評價結果,本研究提出了一系列風險管理建議,包括加強防洪設施建設、提高預警系統(tǒng)的準確性、加強救援隊伍的培訓和演練等。
關鍵詞:洪澇災害;風險評價;云模型;防洪設施建設
中圖分類號:X43""""""""" 文獻標志碼:A
目前,全球氣候變化趨勢明顯,極端氣候事件頻發(fā),洪澇災害尤為突出,給國家造成了巨大的經濟損失和人員傷亡[1]。城市化進程的加快使城市防洪排澇壓力不斷增加,防洪安全成為關乎國家安全、經濟發(fā)展、社會穩(wěn)定和人民生命財產安全的重要問題[2]。因此,洪澇災害風險評價與風險管理研究,對提高防洪減災能力、保障人民群眾生命財產安全具有重要意義[3]。
學者們從不同角度對灌區(qū)水資源的優(yōu)化方案進行深入研究和探索。劉源[4]采用指標體系法,分析了城市暴雨災害的成災機理過程,并提出了基于“孕災-致災-成災-治災”的城市洪澇災害風險評價體系。劉徽等[5]以黃石大冶湖生態(tài)新區(qū)核心區(qū)為研究對象,構建了城市洪澇災害風險評估模型,并借助GIS繪制了大冶湖生態(tài)新區(qū)核心區(qū)洪澇災害風險等級圖。周佳麒[6]以汕頭市濠江區(qū)為例,采用神經網絡改進權重的層次分析法,構建了汕頭市濠江區(qū)內澇災害風險評價體系。
本研究基于云模型,對某縣域洪澇災害風險進行評價,分析洪澇災害發(fā)生的可能性、影響范圍和損失程度,為當地政府制定防洪減災策略提供科學依據。
1研究區(qū)概況
本文將山東省青島市某水文站作為研究對象,對其進行洪澇災害風險評價與風險管理研究。青島市某水文站位于河流中游,負責監(jiān)測水文情況,包括水位、流量、降雨量等關鍵指標。水文站發(fā)源于石門山南側的臥龍溝,自東向西穿越李滄區(qū)、市北區(qū),最終與張村河匯流后注入膠州灣。河流全長16.7km,流域總面積達到127km2。該水文站所處的黃河流域,由于淤泥導致河床不斷升高,雨季汛期時防洪險情頻發(fā),因此對該地區(qū)洪澇災害風險進行評價具有重要意義。
2數據來源
本研究的數據來源主要是青島市某水文站,收集的數據包括水位、流量、降雨量等關鍵指標,獲得流域的雨情信息、汛期特征以及暴雨情況。除此之外,利用當地水利局公開數據,包括流域地理信息系統(tǒng)(GIS)數據、土地利用數據、河道管網數據等。對流域的地形地貌、土地利用狀況、河道管網布局等進行詳細解釋。為更準確地評估洪澇災害風險,須進行專家訪談,訪談對象包括水利部門的相關專家、從事洪澇災害研究的學者以及該流域周邊的居民,以獲取該流域洪澇災害風險管理策略的建議。最終,根據收集的相關信息形成縣域洪澇災害風險綜合評價體系,見表1。
3模型配置
3.1模型計算
通過熵權法確定云模型指標權重,再利用云圖進行評價。計算步驟如下。
3.1.1由熵權法計算權重
首先,利用熵權法計算各指標的權重。熵權法是一種客觀賦權方法,通過計算各指標的熵值來確定權重。熵值越小,指標權重越大,表明這個指標在洪澇災害風險評價中的重要性越高。
計算第j個評價指標的熵值:熵值反映了指標的變異程度,熵值越小,指標的變異程度越大,提供的信息越多,其計算過程如公式(1)所示。
式中:k=1/ln(m),pij=rij/sum(rij)。
計算第j個評價指標的差異性系數:這個系數可以度量指標區(qū)分評價對象的能力,計算過程如公式(2)所示。
Dj=1-Hj(2)
確定第j個評價指標的權重:差異性系數表示指標的信息效用值,它反映了各指標之間的差異程度,計算過程如公式(3)所示。
wj=Dj/sum(Dj)(3)
3.1.2數學期望、熵值、超熵值
其次,計算各指標的數學期望、熵值和超熵值。數學期望表示指標的平均水平,熵值表示指標的不確定性,超熵值表示熵值的不確定性。這些參數可以生成評價云圖。表達式如公式(4)~公式(6)所示。
(4)
式中:xi為第i個評價數據;n為專家人數;Ex為期望值。
(5)
式中:En為指標的熵值。
(6)
式中:He為超熵值。
3.1.3生成評價云圖
最后,根據計算得到的權重、數學期望、熵值和超熵值,生成評價云圖。評價云圖可以直觀地展示洪澇災害風險的空間分布和等級劃分,為防洪減災決策提供依據,其表達式如公式(7)所示。
yi=exp[-(x-Ex)2/(2En2)](7)
通過以上步驟,可以計算各評價對象的水資源安全健康狀況,并對其進行排序和比較。
3.2評價區(qū)間設定
在洪澇災害風險評價中,設定評價區(qū)間對準確評估風險等級至關重要。為保證評價結果的科學性和實用性,須根據專家訪談的結果,對整體評價區(qū)間進行設定。根據專家訪談的結果,將洪澇災害風險分為5個等級,分別為極低、低、中等、高和極高。每個等級對應一定的風險程度和可能造成的損失。表2為設定的評價區(qū)間及其對應的風險等級。
通過設定評價區(qū)間,將云模型輸出的洪澇災害風險發(fā)生的概率映射到具體的風險等級,提高風險評價結果的可解釋性和實用性。
4數據分析
基于基礎數據的云模型的計算結果(Ex,En,He)見表3。
將表3的云模型結果輸入到正態(tài)云圖生成器中,生成圖1~圖4,并根據圖片進行分析。
4.1致災性綜合評價
由圖1可知:流域的單日降水量風險接近較高風險等級。這說明在短時間內,流域內可能發(fā)生大量降水,從而導致洪澇災害。年暴雨天數接近中等風險等級,這表明該地區(qū)在一年中經歷暴雨的頻率較高。年均降水量接近較低風險等級,這說明在全年尺度上,該地區(qū)的總降水量并不是特別高。然而,由于洪澇災害通常與短時強降水相關,因此年均降水量是低風險并不能完全排除洪澇災害的可能性。由于暴雨天數偏多且單日降水量風險較高,因此結合年均降水量分析,可以推斷這個地區(qū)的洪澇災害具有較強的季節(jié)性。這說明在特定的季節(jié),例如夏季,洪澇災害的風險會提高。
該流域的洪澇災害風險主要由強降水事件驅動,尤其是在暴雨頻發(fā)的季節(jié)。因此,針對強降水事件進行監(jiān)測和預警是降低洪澇災害風險的關鍵。同時,考慮到洪澇災害的季節(jié)性特征,應在高風險季節(jié)采取更加嚴格的防洪措施,以保護人民生命財產安全。
4.2易損性綜合評價
由圖2可知:該地區(qū)的GDP風險處于中等水平。這表明當地的經濟規(guī)模較大,但同時也說明,當發(fā)生洪澇災害時,可能會有較大的經濟損失。GDP中等風險反映了該地區(qū)的經濟發(fā)展水平和經濟活動的重要性,從而提高洪澇災害對經濟的影響度。人口密度風險也處于中等水平,這說明該地區(qū)的人口較為密集,人口數量較多。當洪澇災害發(fā)生時,人口密度較高可能會對人員的生命安全和財產安全構成較大威脅。因此,保護人民群眾的生命安全是防洪減災工作的重要任務。耕地面積風險處于較低水平,這表明該地區(qū)的耕地治理情況相對較好,農業(yè)活動對該地區(qū)的影響較小。雖然耕地面積風險較低,但農業(yè)生產仍可能受到洪澇災害的影響,對糧食安全和農民的收入產生負面影響。
該流域的社會經濟因素對洪澇災害風險的影響處于中等水平。這表明在防洪減災工作中,除了需要關注自然因素外,還需要重視社會經濟因素的影響。當制定風險管理策略時,應綜合考慮減少經濟損失、保護人民群眾的生命安全和保障農業(yè)生產等多方面的需求。同時,應加強監(jiān)測和完善預警系統(tǒng),提高應對洪澇災害的能力,最大程度減少洪澇災害對當地社會經濟的負面影響。
4.3承災性綜合評價
由圖3可知:該地區(qū)的抗災能力處于較低風險。這說明該地區(qū)具備一定的防洪設施和預防措施,能夠在一定程度上減少洪澇災害的影響。救災能力也處于較低風險區(qū)域,這表明在洪澇災害發(fā)生后,該地區(qū)能夠迅速有效地進行救援和恢復工作。這項工作可能涉及緊急救援隊伍的快速響應、救援物資及時調配以及災后重建工作的有序進行。
4.4綜合評價
由圖4可知:該縣域洪澇災害風險綜合評價位于較低風險和中等風險區(qū)間,并接近較低風險等級。表明雖然該地區(qū)有洪澇災害出現的可能性,但風險管理措施非常有效以及抗災救災能力較強,因此實際風險水平相對較低。綜合風險評價結果顯示該地區(qū)的洪澇災害風險較低,但后續(xù)仍須持續(xù)關注和改進風險管理策略。
5結論
本研究基于云模型對某縣域洪澇災害風險進行綜合評價,分析了自然因素、社會經濟因素以及抗災救災能力等多個方面的影響。研究結果表明,該縣域在防洪設施建設、預警系統(tǒng)準確性、救援隊伍能力、公眾防災減災意識以及跨部門協(xié)作等方面存在不足。
通過定量評估洪澇災害風險,揭示了該縣域在不同情景下的風險程度,并指出了風險管理的重點領域。這些成果有助于相關部門和決策者更好地理解洪澇災害風險,為制定有效的防災減災策略提供支持。未來的研究可以進一步探索風險管理措施的實施效果以及優(yōu)化資源配置,最大程度地減少洪澇災害的影響。
參考文獻
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