岱岳区洪涝风险评价及区划分析

邹俊丽,王 文,崔兆韵

1.南京信息工程大学公共管理学院,江苏南京 210044

2.南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室,江苏南京 210044

3.泰安农业气象试验站,山东泰安 271000

洪涝是一种典型的气象灾害，指由于大雨、暴雨引起河流泛滥、山洪爆发淹没农田，毁坏农业设施或因雨量过于集中，农田积水造成的洪灾和涝灾。主要危害农作物生长，造成作物减产或绝收，破坏农业生产以及其他产业的正常发展，还会危及人的生命财产安全[1-3]。灾害风险往往是天、地、人综合作用的结果[4-5],气象灾害风险既具有自然属性，也具有社会属性，无论自然变异还是人类活动都可能导致气象灾害发生[6-9]。气象灾害风险区划是灾害研究领域的一个重要方面，其研究取得了丰硕的成果[10-13]。本文主要依托村镇调查资料，以乡镇为基础，进行县一级的洪涝灾害风险区划,旨在为当地洪涝灾害防御提供科学的指导依据，更好地为该区域的防灾减灾事业服务。

1 岳区概况

泰安市岱岳区地处山东省中部，北依省会泉城济南，南临孔子故里曲阜。总面积1750 km2，总人口达97万人。该区属于温带大陆性半湿润季风气候，四季分明，寒暑适宜，光温同步，雨热同季；春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季晴和气爽，冬季寒冷少雪。全年平均日照2536.2 h，气温年平均值13.0℃，年平均降水量688.3 mm。

岱岳区辖山口镇、祝阳镇、范镇、角峪镇、徂徕镇、满庄镇、夏张镇、道朗镇、黄前镇、大汶口镇、马庄镇、房村镇、良庄镇、下港乡、化马湾乡15个乡镇，粥店、天平两个街道办事处。

2 资料来源

气象原始数据采用岱岳区气象局1981～2010年30 a和10个乡镇区域气象站2006～2010年5 a观测值，各乡镇月降水量数据、日最高温度、最低温度数据以30年气象资料为基础，通过插值和年代外推法加以应用；灾害调查资料系各乡镇气象信息员深入农户走访调查所得。研究中所选用的其他分析指标如耕地比例、人口密度、人均GDP等数据来自2009年岱岳区统计年鉴。本研究仅基于岱岳区进行分析，而岱岳区气象站处于泰山区中心位置，考虑到灾害风险区划的完整性，所以将岱岳区气象站资料赋予泰山区。

3 研究方法

3.1 灾害风险评估原理

一般而言,自然灾害风险是危险性、暴露性和脆弱性综合作用的结果,防灾减灾能力对于自然灾害风险度的作用较大，因此，在灾害风险评价过程中，危险性、暴露性、脆弱性、防灾减灾能力四个因子缺一不可，每个因子又是由一系列子因子组成。表达式为：灾害风险=f（危险性、暴露性、脆弱性、防灾减灾能力）。

危险性是指造成气象灾害的自然变异因素和程度；暴露性是指可能受到危险因素威胁的所有人和财产,如人员、牲畜、房屋和农作物等；脆弱性指在给定危险地区存在的所有可能受到致灾因子威胁的对象由于潜在的危险因素而造成的危害或损失程度；防灾减灾能力是指各种用于防御和减轻气象灾害的各种管理措施和对策，包括管理能力、减灾投入等[14]。

3.2 分析方法

3.2.1 因子标准化 研究中，由于所选因子的量纲不同，所以，要将因子进行标准化。本研究根据具体情况，采用极大值标准化和极差标准化方法。表示式为:

式中，Xij为第i个因子的第j项指标；X，ij为去量纲后的第i个因子的第j项指标；Xmin、Xmax为该指标的最小值和最大值。

3.2.2 加权综合评价法 加权综合评价法综合考虑了各个因子对总体对象的影响程度，是把各个具体的指标的优劣综合起来，用一个数值化指标加以集中，表示整个评价对象的优劣。表达式为：

其中，Cvj为评价因子的总值，Qvij是对于因子j的指标i（Qij≥0），Wci是指标i的权重值（0≤Wci≤1），通过层次分析法（AHP）计算得出，m是评价指标个数。

对于综合风险指数，表达式为：

其中，Cv为综合风险指数，Cvj是为危险性、暴露性和脆弱性风险因子，Cvk是防灾减灾能力。

3.2.3 层次分析法 层次分析法是对一些较为复杂、较为模糊的问题做出决策的简易方法，他特别适用于那些难于完全定量分析的问题，通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素，在各因素之间进行简单的比较和计算，就可以得出不同方案重要性程度的权重，为最佳方案的选择提供依据。

3.2.4 气象资料插值方法 本研究根据实际情况，分别采用线性回归方法、趋势面拟合方法。

4 岱岳区洪涝灾害风险评价与区划

4.1 岱岳区洪涝灾害风险评价与区划因子选择与权重确定

洪涝灾害风险区划危险性、暴露性、脆弱性、防灾减灾能力四个指标选取及权重值见图1所示，其权重值通过层次分析法（AHP）确定。

图1 岱岳区洪涝灾害风险评价指标系统及权重值Fig.1 Risk evaluation index system and weighted value of flood disaster of Daiyue District

危险性主要取决于气象要素及地理环境。洪涝频率越高，其危险性也越大，而海拔高度越高，其危险性反而越小。由水库个数替代河网密度，其个数越多的地区，对洪水的调蓄能力越强，危险性也就越小。暴露性主要是受灾体，人口密度、房屋密度越大的地方，其暴露性也大，而地均GDP越高的地方，暴露性反而小。脆弱性为承载体中一些人文、自然要素受致灾因子的影像程度，干旱灾害对农业影响较大，所以农业指标比例越大的，其脆弱性也越大。防灾减灾能力主要为灾害恢复能力，人均收入越高，恢复能力越强，旱涝保收面积则可以减轻其防灾减灾投入，路网密度决定减灾过程中的强度。

4.2 岱岳区洪涝灾害危险性因子评价与区划

岱岳区洪涝灾害危险性指数计算结果如表1，危险性等级划分标准见表2（等级划分标准采用相似聚类法进行自动分级）。

表1 岱岳区洪涝灾害危险性指数值Table 1 Risk index value of flood disaster in Daiyue District

表2 岱岳区危险性等级划分标准Table 2 Risk grading standards of Daiyue District

山东省泰安市岱岳区洪涝灾害危险性区划见图2。

由图2可知，岱岳区洪涝灾害轻危险性分布在黄前镇、山口镇、良庄镇、满庄镇；低危险性分布在泰山区、夏张镇、马庄镇、房村镇、范镇；中危险性分布在下港乡、祝阳镇、角峪乡、化马湾乡、道朗镇、粥店街道、大汶口镇；天平街道、徂徕镇为洪涝灾害高危险区。

4.3 岱岳区洪涝灾害暴露性因子评价与区划

岱岳区洪涝灾害暴露性指数计算结果如表3，暴露性等级划分标准见表4。

表3 岱岳区洪涝灾害暴露性指数值Table 3 Exposure index value of flood disaster in Daiyue District

表4 岱岳区暴露性等级划分标准Table 4 Exposure grading standard of Daiyue District

山东省泰安市岱岳区洪涝灾害暴露性区划结果见图3。

图3 岱岳区洪涝灾害暴露性风险区划图Fig.3 Risk division diagram of exposure of flood disaster in Daiyue District

由图3可知，岱岳区洪涝灾害暴露性，黄前镇、化马湾乡、大汶口镇为轻风险区；道朗镇、天平街道、徂徕镇、角峪乡、下港乡为低风险区；中风险区为粥店街道、满庄镇、夏张镇、良庄镇、祝阳镇；高风险分布在泰山区、山口镇、范镇、马庄镇、房村镇。综合而言，岱岳区洪涝灾害暴露性轻、低风险区分布范围小，较零散，而中、高风险区分布比较集中，且范围大。

4.4 岱岳区洪涝灾害脆弱性因子评价与区划

岱岳区洪涝灾害脆弱性指数计算结果如表5，脆弱性等级划分标准见表6。

表5 岱岳区洪涝灾害脆弱性指数值Table 5 Vulnerability value of flood disaster in Daiyue District

表6 岱岳区脆弱性等级划分标准Table 6 Vulnerability grading standards of Daiyue District

山东省泰安市岱岳区洪涝灾害脆弱性区划结果见图4。

图4 岱岳区洪涝灾害脆弱性风险区划图Fig.4 Risk division diagram of vulnerability of flood disaster in Daiyue District

如图4所示，岱岳区洪涝灾害脆弱性风险，轻风险区仅有粥店街道和天平街道；低风险区从西部的夏张镇沿边缘乡镇至东部的祝阳镇，呈带状分布；中风险分布在道朗镇、满庄镇、徂徕镇、黄前镇、下港乡；高风险区分布在泰山区中心及山口镇。总体而言，洪涝灾害脆弱性风险，轻、低风险分布范围较大，中、高风险较分散，中部风险高于周边风险。

4.5 岱岳区洪涝灾害防灾减灾能力评价与区划

岱岳区洪涝灾害防灾减灾能力计算结果如表7，危险性等级划分标准见表8。

表7 岱岳区洪涝灾害防灾减灾能力指数值Table 7 Disaster prevention and reduction value of flood disaster in Daiyue District

表8 岱岳区防灾减灾等级划分标准Table 8 Disaster prevention and reduction grading standards of Daiyue District

山东省泰安市岱岳区洪涝灾害防灾减灾能力区划结果见图5。

图5 岱岳区洪涝灾害防灾减灾能力风险区划图Fig.5 Risk division diagram of disaster prevention and reduction of flood disaster in Daiyue District

由图5可知，岱岳区洪涝防灾减灾能力，总体而言，以泰山区中心、岱岳区南部较强，东部下港等7个乡镇及西部道朗等4个乡镇防灾减灾能力较弱。

4.6 岱岳区洪涝灾害综合风险评价与区划

岱岳区洪涝灾害综合风险指数为危险性、暴露性、脆弱性、防灾减灾能力的综合，其表达式为：

其中，UDRI、DH、DE、DV、DC分别为洪涝灾害的综合风险指数、危险性、暴露性、脆弱性和防灾减灾能力。

岱岳区洪涝灾害综合风险指数值见表9，灾害风险等级划分标准见表10。

表9 岱岳区洪涝灾害综合风险指数值Table 9 Comprehensive risk index value of flood disaster in Daiyue District

表10 岱岳区综合风险等级划分标准Table 10 Comprehensive risk grading standards of Daiyue District

山东省泰安市岱岳区洪涝灾害综合风险区划结果见图6。

图6 岱岳区洪涝灾害综合风险指数风险区划图Fig.6 Risk rivision diagram of integrated risk index of flood disaster in Daiyue District

由图6可知，岱岳区洪涝灾害综合风险，轻风险分布在天平街道、大汶口镇、徂徕镇；低风险区分布在黄前镇、泰山区、夏张镇等9个乡镇；中风险区位于下港乡、道朗镇、马庄镇、房村镇；高风险区分布在山口镇、粥店街道。综合而言，洪涝灾害轻、低风险分布范围大，主要集中于中部、东南部，这些乡镇洪涝灾害多为低、中度危险性、低度脆弱性，且防灾减灾能力较强。中、高度风险区分布较零散，范围小，这些乡镇洪涝灾害多为中危险性、中脆弱性，防灾减灾能力较弱。

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