基于GIS的亚热带稻区旱灾恢复力评价——以衡阳盆地为例

陈圣子，刘兰芳，肖志成，周松秀

（1.贵州师范大学喀斯特研究院，贵州贵阳 55000；2.贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地，贵州贵阳 550001；3.衡阳师范学院城市与旅游学院，湖南衡阳 421002）

基于GIS的亚热带稻区旱灾恢复力评价
——以衡阳盆地为例

陈圣子1，2，刘兰芳3，肖志成3，周松秀3

（1.贵州师范大学喀斯特研究院，贵州贵阳 55000；2.贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地，贵州贵阳 550001；3.衡阳师范学院城市与旅游学院，湖南衡阳 421002）

灾害恢复力是灾害综合风险管理的重要组成部分，如何评价区域旱灾恢复力已成为学术界的重要课题。以衡阳盆地为例，利用RS和GIS技术，结合社会调查数据，从自然生态环境、生产系统恢复力、生活系统恢复力和外界支撑4个方面构建旱灾恢复力评价指标体系。运用层次分析法计算指标权重，建立旱灾恢复力评价模型，对亚热带稻区旱灾恢复力进行综合评价与分析，并提出了提高旱灾恢复力的优化与调控措施。结果表明：衡阳盆地旱灾恢复力属于中等水平，呈现由四周向中心，由南向北递减的空间变化规律，与衡阳盆地降水的空间分布基本一致。

旱灾恢复力；评价指标；RS和GIS；亚热带稻区

旱灾是引起中国农业经济损失最严重的气象灾害之一［1-2］。衡阳盆地是湖南省旱灾最严重的地区之一。据衡阳市防灾办和农业局统计，2011年全市农作物种植面积28.696×104hm2，农作物干旱受灾面积18.22×104hm2，成灾面积7.345×104hm2，绝收面积1.42×104hm2，耕地缺水面积14.01 ×104hm2，其中因缺水影响晚稻移栽面积1.4×104hm2。巨大的农业旱灾损失严重地制约了衡阳盆地农业经济的发展，已成为了农村生活水平提高的“瓶颈”。因此，研究衡阳盆地旱灾恢复力具有重要意义。

随着全球对灾害关注的日益增加，越来越多的专家、学者关注灾害恢复力研究，灾害恢复力由初期研究主要集中于自然环境或社会经济的单一方面转变到自然环境与社会经济在灾害响应中的综合作用研究上。近年来，灾害恢复力主要涉及防灾减灾［3-5］、灾害的经济恢复力［4-6］、灾害心理学恢复［5-9］等研究。目前，灾害恢复力研究尚未形成一套完整的理论体系和成熟可行的评价方法。在研究区域上，旱灾恢复力研究主要集中在干旱和半干旱地区，对亚热带稻区干旱研究甚少。在实际研究过程中，如何根据区域灾害的形成原因及自身生态环境条件，建立适合当地实际的旱灾恢复力评价指标体系与模型成为目前区域灾害恢复力研究的一个重要问题。

1　研究区概况

衡阳盆地属于南方湿热丘岗地易侵蚀退化脆弱区，是典型的红色丘陵盆地［10］，地处111°32′16″～113°16′32″E，26°07′05″～27°28′24″N，辖衡南、衡阳、衡东、衡山、祁东、常宁、耒阳7个县（市）和南岳、珠晖、雁峰、石鼓、蒸湘5区，全市共有186个乡镇，总人口718.95万人，总面积15310 km2。地貌类型以岗、丘为主，坡度大于15°的土地面积占国土面积的50%。衡阳盆地为典型的大陆性亚热带湿润季风气候，年平均气温17.2～18.1℃，最热月7月平均气温29.4～30.1℃，全年雨量丰沛，多年平均降水量为1223.4～1421 mm，其中7～9月降雨较少，仅占全年降水量20%，在此期间蒸散量远远超过降水量，由于其独特的盆地地形，形成了规律性的干旱，为著名的“衡邵干旱走廊”。

2　数据来源与方法

2.1数据来源

本次研究调查单元为衡阳盆地7个县域，衡阳市城区不在研究区范围之内。数据指标中，其中水库水塘密度数据借助以往统计资料和现场调查获取；多年平均降水量、7-9月干旱指数来源于衡阳市气象局统计资料；森林覆盖率数据从湖南省国土资源厅统计数据得到；有效灌溉率、人均耕地面积、农业人均纯收入、非农业收入比例、人口密度、劳动力文化素质、灾后政府补贴和粮食储备率等社会经济数据来源于《衡阳市志》《衡阳六十年》和衡阳市统计信息网。

2.2旱灾恢复力评价方法

2.2.1旱灾恢复力层次结构模型建立

灾害恢复力是灾害环境研究的重要部分。旱灾恢复力是自然因素与人为因素相互作用、彼此叠加的结果，旱灾恢复力层次结构模型的建立因根据旱灾恢复力的研究需求、亚热带稻区的旱灾特点、数据的可获取性等情况来构建。模型建立依据整体性、代表性、可操作性和针对性强的原则，将模型建成3个层次，分别是：目标层：表示亚热带稻区旱灾恢复力综合指数；准则层：由自然生态环境、生产系统恢复力、生活系统恢复力和外部支柱组成；指标层：表示旱灾恢复力的具体评价指标（图1），在层次模型下，进行同一层次指标间两两相对重要性判断。

2.2.2分级标准

旱灾恢复力评价涉及到自然、生产生活、外部支柱等三个方面。每个方面又由多个指标构成，各指标对子系统和总系统的贡献率有所不同，所以很难统一的标准进行量化处理。本文参考高丽龙［11-12］和杨小慧［13-14］等对旱灾恢复力的研究成果。根据衡阳盆地自然状况、生态环境和人类活动状况，结合专家建议，经过综合分析，以各因子对旱灾恢复力的影响方式和作用程度对其进行分级，将单个因子的恢复力程度分为3个等级，并给与不同的评分标准，即Ⅰ（高恢复力）Ⅱ（中恢复力）Ⅲ（低恢复力）的分数为6分、4分、2分（表1）。根据各因子对农业生产的影响来确定等级的临界值。如降水量在800 mm以下，稻区就极易出现干旱，或者根据衡阳市各县诊断因子值的聚类分布特征，采用内插等分得方法进行处理。

图1　亚热带稻区旱灾恢复力评价指标体系

表1　亚热带稻区旱灾恢复力评价分级标准及指标权重

2.2.3权重的确定

权重是衡量评价指标相对重要性的量值。权重的准确性影响着评价的科学性，目前，以层次分析法应用最成熟，因此，在旱灾恢复力评价中采用层次分析法，结合专家咨询来确定指标权重（表1），并通过一致性检验（表2），得出最终评价指标的权重。

表2　亚热带稻区旱灾恢复力层次结构模型一致性检查结果

2.3 旱灾恢复力评价模型

为进一步获得研究区旱灾恢复力评价结果，需要选择合适的评估方法对其进行综合计算。文章借鉴已有的研究成果［15］，构建旱灾恢复力指数（R）的计算模型如公式（1）。

模型（1）中，R为评价区域恢复力的综合得分，Xij代表第i个指标在第j个县的单项得分；本文评价不包括衡阳城区，其评价的县、县级市为7个，Wi表示第i个指标的权重值，它反映了指标在评价农业旱灾恢复力中的相对重要性的量值。m表示评价指标个数，由所建立的恢复力评价指标体系中指标数为12个，因此取m=12。

3　旱灾恢复力综合评价结果

3.1综合分级评价标准

对旱灾恢复力指数进行综合诊断。其中主要诊断对象为高恢复力和中恢复力，通过计算高恢复力和中恢复力面积和与区域总面积之比，表示旱灾恢复力的综合水平值。采用聚类分析和自然断裂法将7个县（县级市）的旱灾恢复力指数划分为3个等级。将各县（县级市）与0.48和0.45进行比较。此值大于0.48的属于高恢复力，在0.48到0.45之间的属于中恢复力水平，低于0.45的属于低恢复水平。将各县的恢复力指数大小与之比较，即可确定该县农业旱灾恢复力指数的等级。此分值越大表示现实恢复力越高，分值越小表示现实恢复力越低。

3.2评价结果

根据建立的亚热带稻区旱灾恢复力评价指标系统及评价模型，得出衡阳盆地7个县（县级市）的旱灾恢复力指数（表4），整体上看，衡阳盆地旱灾恢复力属于中等水平，高等恢复力分布在常宁市、衡东县；中恢复力主要分布在祁东县、耒阳市和衡山县；而低恢复力主要分布在衡阳县和衡南县。常宁市的旱灾恢复力最强，高达0.51；耒阳市次之，为0.49；衡阳县最小，仅0.37。衡阳市旱灾高恢复力面积占衡阳市国土面积的28.5%；旱灾中恢复力面积占衡阳市国土面积的43%；旱灾低恢复力面积占绥阳县国土面积的28.5%（表4）。为了直观地反映衡阳盆地旱灾恢复力的地理规律，利用Arc GIS软件将诊断结果表现在图上，结果如图1所示。由图1可以看出：衡阳盆地旱灾恢复力存在明显的地域差异，盆地中部旱灾恢复力最低，北部的旱灾恢复力低于南部旱灾恢复力，呈现出由四周向中心，由南向北递减的空间变化规律，与衡阳市降水的空间分布基本一致。因此，盆地中部和北部防旱抗旱任务艰巨。

表3　衡阳盆地7个县（县级市）旱灾恢复力评价结果

表4　衡阳市农业旱灾恢复力指数等级划分标准

图2　亚热带稻区旱灾恢复力空间分布

4　结论与讨论

旱灾恢复力评价是防旱抗旱的基础工作，是一个复杂的系统工程，需要许多学者不断进行理论探讨。本文以衡阳盆地为案例，对旱灾恢复力进行了初步探讨。研究结果表明衡阳盆地旱灾恢复力处于中等水平。

亚热带稻区旱灾恢复力优化与调控措施，应根据亚热带稻区环境特征，将开源节流与生态修复同步发展。应不断完善农田水利设施灌溉工程，强化水土保持治理措施。同时通过加快发展现代农业，提高基础支撑能力。特别是应大力发展工程措施、生物措施促进区域生态安全、经济安全和粮食安全协调发展。

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Drought Resilience Diagnosis and Regulation in Subtropical Rice Area Based on GIS——A Case Study in Hengyang Basin

CHEN Sheng-zi1，2，LIU Lan-fang3，XIAO Zhi-cheng3，ZHOU Song-xiu3
（1.School of Karst Science，Guizhou Normal University，Guiyang Guizhou 550001，China；2.The State Key Laboratory Incubation Base for Karst Mountain Ecology Environment of Guizhou Province，Guiyang Guizhou 550001，China；3.College of City and Tourism，Hengyang Normal University，Hengyang Hunan 421002，China）

Disaster resilience is an important part of integrated disaster risk management.Drought is the main disturbance factor for economic development in the subtropical rice area especially the agriculture production and ecological environmental construction.Taking Hengyang basin as an example，the drought resilience evaluation index system is constructed from 4 aspects of the natural ecological environment，production system resilience，life system resilience and external support，which using RS and GIS technology and combined with social investigation data.By using the analytic hierarchy process to calculate the weight，the model of drought resilience diagnosis is established and the comprehensive diagnosis for drought resilience in subtropical rice area is carried out and the integrated optimization and control measures are put forward.The results showed that：（1）On the whole，the drought resilience of the Hengyang basin belongs to the medium level，it showed from the periphery to the center，the spatial variation law of diminishing from the south to the north and it is consistent with the spatial distribution of precipitation in Hengyang city；（2）The drought resilience in Changning city is the strongest，it is 0.51 and Leiyang city is after Changning city，it is 0.49；Hengyang county is the least，it is only 0.37.This research has provided a theoretical guidance for the disaster prevention and post disaster reconstruction of Hengyang city.

drought resilience；diagnosis；RS and GIS；subtropical rice area

X43

A

1673-0313（2015）06-0076-04

2015-05-15

国家自然科学基金资助项目（41171075）

陈圣子（1991-），女，湖南祁阳人，硕士研究生，从事生态系统评价研究。