洪泽县主要气象灾害风险区划分析

2015-12-22王正科汤如茂徐梦颖顾冬玫

安徽农业科学 2015年14期

陈翔，许波，唐鹏，王正科，汤如茂，徐梦颖，顾冬玫

我国是世界气象灾害最严重的国家之一，气象灾害带来的损失占所有自然灾害总损失的70%以上［1］。气象灾害种类多、分布广、发生频率高、损失重。随着全球气候持续变暖，各类极端气候天气事件发生愈来愈频繁，气象灾害造成的损失更加严重，引起了政府和社会各界广泛关注，许多气象工作者开始从事气象灾害风险评估与区划研究［2－6］。周兆基等依据各省(市、自治区)1986～2011年的粮食产量、受灾面积和播种面积等数据，构造出气象灾害的综合风险评价指数模型，利用GIS平台对省(市、自治区)的气象灾害风险进行评估与区划［5］;孙光东等根据徐州市历年各种气象灾害对农业造成影响的资料，应用信息扩散模糊数学理论模型，对徐州地区洪涝、干旱、风雹和霜冻等气象灾害进行风险评估［6］;于飞等以县为基本评价单元，基于信息扩散理论、不确定性理论以及风险矩阵法，对贵州省8种主要农业气象灾害风险进行综合评价与区划［7］。然而这些研究多以理论技术为主，或以县基本单元进行灾害风险区划［8］。该研究与李喜平等采用相同方法［9］，以乡镇为基础，依托灾害调查资料进行风险区划，再利用ArcGIS空间分析绘制农业气象灾害风险区划图，为科学制定气象灾害防御规划、防灾减灾、降低灾害损失提供技术参考。

1 资料与方法

1．1 研究区概况洪泽县地处江苏省西北部(118°28＇～119°9＇E、33°02＇～34°24＇N)，西依洪泽湖，与泗洪、泗阳隔湖相看，东挽白马湖，与宝应、金湖水陆相依，南临淮河进江水道，与盱眙毗邻，北濒苏北浇灌总渠，与淮安市交界。辖12镇及江苏洪泽经济开发区，总人口38．80万人。洪泽县属北亚热带和暖温带过渡性地带，具有明显季风环流特征，气候温和，四季分明，雨量较丰沛，光照充足，无霜期较长。但冬季寒冷干燥，易受极地大陆气团影响，夏季又在热带暖气流控制之下，南北冷暖空气常在当地交汇，常见的气象灾害有暴雨洪涝、干旱、高温、大风、雷电、低温冰冻等灾害。

1．2 资料选取所用气象资料为洪泽、淮安区、淮安、泗洪、盱眙和金湖6个台站的1981～2010年逐日气象要素资料和洪泽地区12个自动站及周边地区自动站近2年逐日气象要素资料。

1．3 分析方法依托气象灾害普查工作，全面开展洪泽县主要气象灾害调查，查阅各乡镇和民政、水利、农委、水产、气象等部门灾情记录。气象人员还通过走访乡村农户，获得了大量宝贵的第一手资料。对原始数据分类整理，统计各种灾害发生强度、范围和发生频率，建立洪泽县暴雨洪涝、干旱、高温、大风、雷电、低温冻害等6种主要气象灾害资料库。综合考虑致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力等4个方面［10］，建立基于ArcGIS应用技术的灾害风险指数评估模型，即DRI=WHH+WEE+WVV+WRR、H=∑WHkXHk、E= ∑WEkXEk、V= ∑WVkXVk、R= ∑WRkXRk，式中，DRI是各灾种灾害风险指数;H、E、V、R分别表示致灾因子危险性、孕灾环境、承灾体脆弱性和防御能力因子指数;WH、WE、WV、WR相应的表示其权重;Xk是指标 k 量化后的值;Wk为指标k的权重，表示各指标对气象灾害风险的主要因子的相对重要性。接着再找出各评价因子的影响程度，计算各灾种的风险系数。根据当地实际情况，在ArcGIS应用技术的支持下，按高风险区、中等风险区、低风险区3个等级，绘制各气象灾害的风险区划图。

2 结果与分析

2．1 暴雨洪涝风险区划暴雨洪涝灾害是暴雨造成的洪灾和涝灾的总称，它是由短时强降水如突发性暴雨或连续性强降水导致的江河洪水泛滥、淹没农田和城乡，或因长期降雨等产生积水或径流、淹没低洼土地，造成农业或其他财产损失和人员伤亡的一种灾害。因洪泽县地处淮河下游，地势西高东低，成坡形倾斜，再加之雨量年内分布不均，主要集中在汛期，故干湿较为明显，暴雨洪涝比较频繁，因此暴雨洪涝是洪泽县主要自然灾害，对农业生产影响很大。

洪泽县暴雨一年四季均有出现，但主要集中在7～8月。根据洪泽1981～2010年气象资料统计，平均每年3．1次，最多的年份有7次暴雨。从暴雨日数的年代际变化来看，20世纪80年代前期暴雨日数异常偏多的年份相对较多;而80年代中后期～90年代前期，暴雨日数总体上偏多，且每年的变化相对稳定;90年代中期～2010年，年平均暴雨日数有所减少，但年际间相差较大。一些强度大、来势猛、时间短的强对流性暴雨以及持续降雨过程导致的暴雨，由于降水量过于集中，往往容易引发洪涝和地质灾害。

暴雨洪涝致灾因子危险性主要考虑气象灾害造成的影响程度，影响因子主要包括暴雨日数、极端日最大降水量和暴雨灾情记录。暴雨洪涝防御能力影响因子是沟渠是否畅通和暴雨洪涝排洪能力。经分析，各致灾因子灾害风险指数权重系数分别为 0．3、0．4、0．2、0．1，计算得到危险性等级。由图1可见，白马湖西岸岔河、仁和和洪泽湖西岸高良涧镇为暴雨洪涝高危险区，而洪泽湖南、北岸老子山、蒋坝、西顺河镇为低危险区，其余各镇为中等危险区。

2．2 干旱风险区划干旱是洪泽县危害重、出现频繁、影响范围大的农业气象灾害之一。干旱是长时间降水偏少或无雨，造成河流流量减少，空气干燥，土壤缺水引起农作物和人畜饮水不足的一种灾害现象。对洪泽县而言，引发干旱的原因主要有:一是梅雨量偏少，夏季是洪泽降水集中的季节，梅雨期的降水通常占夏季降水的50%以上，入梅偏迟、梅雨期短均是造成洪泽县干旱灾害的直接原因;二是热带气旋暴雨少，在热带气旋影响少的年份，洪泽县出现伏旱和秋旱几率也会加大，因为热带气旋通常会带来充沛的降水，当然降水太多就会形成涝灾;三是降雨时空分布不均，降雨时空分布的异常是导致阶段性干旱主要原因之一;四是上游来水不足，由于上游降雨稀少，导致洪泽湖水位持续下降而影响灌溉，使春播、水稻插栽和秋播时节农田用水出现严重短缺。

干旱致灾因子危险性主要考虑干旱灾害造成的影响程度，影响因子主要包括干旱日数和降水日数。承灾体易损性主要考虑与干旱密切相关的农业种植面积比例和人口密度，干旱灾害对农业生产造成的影响是最为严重的，农业生产面积比较大的镇干旱易损性级别较高;此外，干旱灾害对人民生活也会造成影响，人口密度较大的地区干旱易损性级别较高。影响农田干旱程度还有一个是灌溉水综合利用系数和灌溉保证率。综述以上因素，4个指数分别以权重为0．4、0．2、0．1、0．3 计算得到干旱灾害风险区划。从图 2 可看出，洪泽县干旱风险度总体上不高。高良涧地势高，为高风险区域，岔河镇虽靠白马湖，但因水利设施不到位，也为高风险区域;老子山、蒋坝、西顺河地处洪泽湖域，灌溉方便，明显为干旱低风险区域;其余各镇为干旱中等风险区。

2．3 高温灾害风险区划气象上将最高气温≥35℃的定义为高温。高温由于生物体不能适应这种环境而引发各种灾害，持续性高温会引起中暑、伤寒等疾病，给人们的健康造成危害，甚至危及生命。持续高温会造成干旱，引发旱灾。

高温致灾因子危险性主要考虑高温灾害造成的影响程度，高温的影响因子主要考虑高温日数和极端最高气温。孕灾环境敏感性主要考虑洪泽地区的城镇化规模和地形特征。一般来讲，城市化规模越大，热岛效应越强，高温影响相对较大，因此洪泽地区城镇化规模较大的地区，其敏感性等级较高。承灾体易损性主要考虑与高温密切相关的人口密度和经济密度。人口越密集，高温灾害易造成较大影响;此外，高温灾害对社会经济发展也会造成重大影响，因此经济密度较大的地区，其高温易损性等级较高。最后将以上4个方面分别以权重为0．4、0．3、0．2 和0．1 计算得到高温灾害风险区划等级，在洪泽中部的高良涧、万集和仁和地区为高风险区，而洪泽湖周边的老子山、蒋坝和西顺河为低风险区，其余大部地区为中等风险区(图3)。

2．4 大风风险灾害区划一般将当风力达8级以上(即风速＞17 m/s)者，称为大风。洪泽县西有洪泽湖、东有白马湖，每年均有多次8级及以上大风出现，据1981～2010年资料统计，出现最多的月份是7和5月，均为0．8次;最少为9月，平均出现不足0．1次;按年份平均，每年达4．6次;最多出现的年份是1995年，达10次，最少出现的年份是1989、2007、2008年，均仅1次。

大风致灾因子危险性主要考虑大风灾害造成的影响程度，主要的影响因子包括极大风速、最大风速、平均风速和风速灾情记录。大风风险区划主要从致灾因子危险性、孕灾环境敏感性和承灾体易损性3个方面综合分析得到。孕灾环境敏感性主要考虑洪泽地区的城镇化规模和地形特征。城镇化规模较大，各类建筑及大型建筑较多，对风速影响较大，因此城镇化规模较大的地区，对大风的敏感性相对较低。承灾体易损性主要考虑与大风密切相关的经济密度和人口密度。经济越发达，大风灾害造成的损失越大，因此经济密度较大的地区，其大风易损性等级较高;此外人口密集区，大风灾害也易造成重大损失。综合分析，最终将以上3个方面分别以权重为0．4、0．2和0．4计算得到大风灾害风险区划等级。从洪泽县大风风险区划(图4)可以看出，风险度较高的地区主要在洪泽湖地区和白马湖沿岸，而洪泽东南部共和、万集镇为低风险区，其余各镇为中等风险区。

2．5 雷电风险区划雷电在气象学上称为雷暴。据1981～2009年气象资料统计，洪泽年平均雷暴日27 d，年最多雷暴日出现在2005年，为38 d，年最少雷暴日出现在1989年，仅13 d。从雷暴日数的年代际变化来看，由二阶滑动平均趋势(图5)来分析，洪泽年强雷暴日数呈现先下降后上升趋势［11］，即1981～1989年是波动下降趋势，2000年开始呈现波动上升。每年的6～8月为洪泽雷暴的多发月份。

致灾因子危险性主要考虑雷暴日数和雷电灾情。孕灾环境敏感性主要考虑洪泽地区的地形特征。通常来讲，野外、农田等暴露地区为雷电灾害影响较重区域，洪泽地势平坦，大部分地区为雷电灾害较敏感区域。承灾体易损性主要考虑与雷电密切相关的人口密度和经济密度。人口越密集，雷电引起的伤亡可能性就大;此外，雷电灾害对经济发达地方造成的经济损失也越大。防灾减灾能力主要考虑洪泽地区城镇化指标，城镇化程度越高，社会应对雷电灾害能力也越强。最终将4 个方面指数分别以权重 0．5、0．1、0．2 和 0．2计算得到雷电灾害风险区划等级，由图6得知，高良涧镇和中北部化工业集中区朱坝、黄集镇为雷电灾害高危险区域，中南部的万集、仁和和共和镇为低危险区，其余地区为中等危险区。

2．6 低温冰冻风险区划低温冻害指越冬作物、果树林木及牲畜因遇到0℃以下(或剧烈变温，甚至在－20℃左右)或长期持续在0℃以下的温度，引起植株体冰冻或丧失一切生理活力，造成植株死亡或部分死亡等现象，分为冬季冻害和春秋季冻害2类。冬季冻害发生在严寒的冬季，作物经历深秋和初冬的耐寒锻炼，自身抗御低温能力增强，一般，此时气温降至－5℃以下，仅麦子、油菜叶片受冻，－7℃以下油菜冻害较重，－10℃以下麦子、油菜冻害重。春秋季冻害指在温暖的春秋季里，土壤表面(或植物表面)的温度下降到足以引起植物遭受伤害或死亡的短时间低温冻害，它与冬季冻害的主要区别在于春秋冻害发生在春、秋转换季节里。

低温冻害致灾因子危险性主要考虑低温日数、极端最低气温、结冰日数和积雪日数。承灾体易损性主要考虑与高温密切相关的农业密度、人口密度和经济密度。低温冻害对农业生产有直接影响，农业密度大的地区其易损性等级越高;人口越密集，低温冻害造成的生命财产损失也较重;此外，低温冻害对社会经济发展也会造成重大影响，经济密度较大的地区，其易损性等级较高。综述各方条件，最后将指数分别以权重0．4、0．2、0．3 和 0．1 计算得到低温冻害风险区划等级。从图7可以看出，高良涧、西顺河、黄集镇和岔河为高风险区，中、南部沿洪泽湖岸的东双沟、蒋坝、三河和老子山为低风险区，其余各镇为中等风险区。