衡阳市早稻洪涝灾害风险区划研究

李涵茂，方 丽，戴 平，肖 健，戴鹏飞，贺红志，李 宇

（1.衡阳市农业气象试验站，湖南衡阳 421101；2.衡阳市气象局，湖南衡阳 421001）

衡阳市早稻洪涝灾害风险区划研究

李涵茂1，方 丽1，戴 平1，肖 健2，戴鹏飞2，贺红志1，李 宇1

（1.衡阳市农业气象试验站，湖南衡阳 421101；2.衡阳市气象局，湖南衡阳 421001）

依托GIS技术，采用自然灾害风险评价的理论和方法，建立早稻洪涝灾害风险评价模型，研究了衡阳市早稻洪涝灾害风险等级。结果表明：综合分析早稻洪涝灾害的致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力，绘制了衡阳市早稻洪涝灾害综合风险区划图，并分析了衡阳市早稻洪涝灾害风险区划的空间分布规律和特点。衡东县早稻洪涝灾害风险等级最高，祁东县早稻洪涝灾害综合风险等级最低。

衡阳；早稻洪涝灾害；风险区划；GIS

0 引言

农业洪涝灾害是农业生产中仅次于旱灾的主要农业气象灾害，通常指由于降水量大、过于集中或持续时间过长，农田积水无法及时排出，导致农业或其他财产损失和人员伤亡的一种灾害。衡阳市位于湖南省中南部凹形面的轴带部分，湘江中游，农业地位十分重要，是国家重要的商品粮基地。衡阳农业洪涝每年发生的频率为44%［1］，是影响衡阳农业生产的主要农业气象灾害之一。

近年来，国内学者对洪涝灾害的风险评估与区划开展了一系列的研究。减灾能力［2］、人口与GDP［3］、DEM［4］和承灾体易损性［5］等因素逐渐应用到洪涝灾害的风险区划研究中；GIS技术也已广泛应用于洪涝灾害风评估与区划研究之中［6-8］；国内学者开始建立了早稻［9］、晚稻［10］、一季稻［11］生育期的洪涝灾害等级评价指标，并进行了洪涝风险评价及时空变化差异性分析。在进行灾害风险分析时，应同时考虑致灾因子、孕灾环境、承灾体易损性、抗灾减灾能力诸因素综合影响［12-14］。国内在水稻洪涝灾害风险评估与区划的研究中仅考虑了气象致灾因子的分析，在孕灾环境、承灾体易损性和抗灾减灾能力方面的考虑不足。

本文拟通过对影响衡阳地区早稻洪涝灾害的致灾因子、孕灾环境、承灾体易损性、抗灾减灾能力诸因素进行综合分析，并依托GIS技术进行早稻洪涝灾害风险区划，以期为评估早稻洪涝灾害地域性发生率，农业生产布局和结构调整，以及为农田水利设施的建设、防灾减灾规划和政策制定提供科学依据和资料参考。

1 资料与方法

1.1 研究区域概况

衡阳盆地是中国南方典型的亚热带季风湿润气候，土壤以地带性红壤和紫色土占主导地位。衡阳市年平均气温 18.0℃左右，年降水量在1300mm以上，4～9月降水量约占全年的65%～70%，其中雨水多集中在4～6月，7～9月多为高温少雨季节。

1.2 数据来源

早稻生育期日期来源于衡阳市农业气象试验站1994～2015年早稻发育期观测资料；气象资料采用衡阳市8个国家气象观测站1981～2010年的逐日降水量；县（市）边界矢量数据采用国家测绘局1：400万基础地理数据；DEM数字高程为SRTM分辨率90 m数据，土地利用和覆盖为ESA GlobCover分辨率300 m数据，来源于中国地理空间数据云（http：／／www.gscloud.cn／）；水系数据来源于 DIVA⁃GIS（http：／／www.diva⁃gis.org／gdata）网站。各县（市、区）的行政面积、耕地面积、人口、GDP等社会经济信息，从衡阳市2012统计年鉴中获取。

1.3 研究方法

早稻洪涝灾害风险由致灾因子的危险性、孕灾环境的敏感性、承灾体的易损性、防灾减灾能力等4个部分组成，以此建立早稻洪涝灾害风险评估模型，早稻洪涝灾害风险＝f（致灾因子危险性，孕灾环境敏感性，承灾体易损性，防灾减灾能力）。采用加权综合评价、归一化等方法对早稻洪涝灾害的风险区划和评估进行研究（图1）。

1.4 归一化处理

由于各评价指标具有不同的量纲，为便于分析，将指标进行归一化处理：

1.5 加权综合评价法

加权综合评价法综合考虑各个指标对综合评价因子的影响程度，把各个具体指标的作用大小综合起来［15］。根据标准自然灾害风险评价理论，利用加权综合评价法，来计算灾害风险指数：

式中V是评价因子的总值，Wi是第i个指标的权重，Di是第i个指标的无量纲值，n为评价指标个数。权重Wi可由各评价指标对所属评价因子影响程度的重要性来表示，通过查阅其他学者在相关灾害领域的研究成果［16］和征询有关专家的意见，对研究成果及专家意见进行统计分析，综合多方意见最终确定各评价因子的权重系数。

1.6 数据分析

应用Excel 2013和Arcgis 10.0软件完成数据处理和制图。

2 结果与分析

2.1 早稻生育进程

基于衡阳市农业气象试验站1994～2015年早稻发育期观测资料，对不同生育期发育始期和普遍期的时间进行平均处理，以平均开始日期对不同生育期起止日期的划分（表1）。衡阳早稻平均移栽时间为5月5日，6月9日进入孕穗期，7月3日进入乳熟期。

2.2 早稻洪涝灾害致灾因子

早稻不同生育期对洪涝灾害的敏感性不同，各生育期的洪涝灾害等级指标存在一定的差异。参考国内学者对湖南早稻洪涝不同生育期的洪涝灾害指标研究成果，结合衡阳不同生育期的起止日期，罗列出衡阳早稻洪涝灾害等级指标［9］（表2）。

基于衡阳早稻洪涝灾害等级指标，对早稻生育时段内的过程降水量进行统计，确定早稻移栽—成熟期内发生洪涝灾害的频次，进而计算早稻生育时段内的洪涝灾害风险指数。

早稻洪涝风险指数＝（1级频次∗1／6＋2级频次∗2／6＋3级频次∗3／6）∗100／年份。

根据早稻洪涝风险指数，利用GIS自然断点分级法，按照5个致灾因子危险性等级，绘制了衡阳早稻洪涝致灾因子危险性区划图（图2）。分析可见，衡阳市早稻洪涝致灾因子危险性空间分布差异性明显，东部地区早稻洪涝致灾因子危险性要高于中西部地区。

表1 衡阳市双季早稻生育期进程Tab.1 Growth period of double⁃season early rice in Hengyang City

表2 衡阳早稻洪涝灾害等级指标Tab.2 Level indicators of early rice flood disaster in Hengyang City

2.3 洪涝孕灾环境敏感性

从洪涝的角度来看，孕灾环境主要考虑地形、水系、土地利用和覆盖类型等因子的综合影响。地形主要包括高程和高程标准差，高程直接从DEM（Digital Elevation Model）数据中读取，高程标准差应用GIS高程标准差处理计算获得。根据表3对地形高程和高程标准差的标准值进行综合赋值。水系包括线、面水系，主要考虑距离水体的远近指标，应用GIS的缓冲区功能计算获得。文中的线、面水体分别进行了距离为2km和4km的缓冲分析处理，将水系缓冲区敏感系数设为0.5，其他区域为0。早稻的种植区域为农田，土地利用与覆盖类型中主要考虑耕地对早稻洪涝的敏感性，其他土地类型对早稻洪涝的敏感性忽略不计。本文根据土地利用现状分类标准（GB／T 21010—2007）对原土地利用和覆盖类型重新进行了归纳分类（图5），共分为5大类：居民地、水域、草地、林地和耕地，敏感系数分别设为0、0、0、0、0.9。

表3 地形标准化值Tab.3 Standardized value of terrain

图3为衡阳市地形分布图。可以看出，衡阳市呈现四周高、中间低的特点。境内最高点为衡山祝融峰，海拔1300.2m；最低点为衡东的彭陂港，海拔仅39.2m。衡阳水系分布（图4）较为均匀，湘江分散支流由西面向贯穿南北的湘江干流汇集。

根据洪涝孕灾敏感性评估模型，将地形标准值、水系标准化值、土地利用与覆盖标准化值的空间分布图（图5）进行加权处理，得到衡阳市干旱孕灾环境敏感性区划图（图6）。由图6可见，衡阳市洪涝孕灾环境敏感性的空间分布不均匀。近水源且海拔较低地段耕地的敏感性较高，远离水源且海拔较高地段耕地的敏感性相对较低。

2.4 承灾体易损性

洪涝承灾体易损性主要由洪涝发生地区的经济发展状况、灾害可能发生的面积等决定。本文中洪涝的承灾体为早稻，易损性选择地均GDP、早稻种植面积比和早稻单产水平来构成，其评价指标权重分别赋值为1／3。图7为衡阳市早稻洪涝承灾体易损性区划图，衡阳市市辖区和衡山县的易损性较高，与这两个地区GDP相对较高、早稻种植面积比重大以及早稻单产水平高有很大关系。南岳区和常宁县的地均GDP不高，早稻种植面积比重小，早稻单产水平低，故其承灾体的易损性相对较低。

2.5 防灾减灾能力

洪涝防灾减灾能力不仅与当地的经济有关，还与当地水利设施条件有关。本文采用人均GDP和旱涝保收面积作为干旱防灾减灾能力的评价指标，权重系数分别为0.5、0.5。图8为衡阳市洪涝防灾减灾能力区划图。由图7可见，衡阳市市辖区、衡阳县和衡东县的防灾减灾能力相对较高，与这3个地区的高人均GDP和良好的水利设施有关。南岳区、常宁市和耒阳市的防灾减灾能力相对较弱。

2.6 早稻洪涝灾害综合风险区划

综合早稻洪涝致灾因子危险性、洪涝孕灾环境敏感性、洪涝承灾体易损性和洪涝防灾减灾能力4个因子，应用GIS加权叠加分析，生成衡阳市早稻洪涝灾害综合风险区划图。从图9可以发现，早稻洪涝灾害高风险集中在衡东县、衡阳市辖区以及衡南县东南部、常宁市和耒阳市的部分地区，其他地区处于中低等风险等级。

3 结论与讨论

（1）本文通过早稻洪涝灾害风险的致灾因子、孕灾环境、承灾体、防灾减灾能力等4个方面条件，对衡阳市早稻洪涝灾害的风险等级进行了区划研究。研究过程中对影响早稻洪涝灾害的因素进行了科学的筛选和合理的权重设定，使得对早稻洪涝灾害的风险评估具有科学性、合理性，以及更贴合实际，具有一定的实际应用价值。

（2）基于公共地理信息数据库，应用GIS强大的数据管理和空间分析功能，依托高分辨的地理信息数据，使得衡阳市早稻洪涝灾害风险区划的空间分辨率达到了90m×90m。

（3）结合早稻洪涝灾害风险指数可以看出，衡东县、衡阳市辖区以及衡南县东南部、常宁市和耒阳市的部分地区是早稻洪涝易发高发区，祁东县的早稻洪涝灾害风险最低。本研究绘制的早稻洪涝灾害风险区划图能较好地反映衡阳市早稻洪涝实际发生发展区域，能够为全市的农业生产布局和结构调整，以及为农田水利设施的建设、防灾减灾规划和政策制定提供科学依据和资料参考。

本研究中也存在一定的不足，如早稻洪涝指数有待完善，水系分布情况不够精确，可采用空间分辨率更高的地理信息数据，承灾体易损性和防灾减灾能力数据的空间分布和分辨率有待进一步优化和提高，以便获取更为详尽和精确的洪涝灾害风险区划图。

［1］ 刘兰芳，肖志成，谭青山.衡阳市农业旱涝灾害发生规律及大灾预测［J］.中国农业气象，2009，30（1）：118-120，124.

［2］ 胡俊锋，杨月巧，杨佩国.基于减灾能力评价的洪涝灾害综合风险研究［J］.资源科学，2014，36（1）：94-102.

［3］ 金有杰，曾燕，邱新法，等.人口与GDP空间化技术支持下的暴雨洪涝灾害承灾体脆弱性分析［J］.气象科学，2014，34（5）：522-529.

［4］ 莫建飞，钟仕全，李莉，等.基于DEM的洪涝灾害监测模型与应用［J］.安徽农业科学，2010，38（8）：4169-4171.

［5］ 葛鹏，岳贤平.洪涝灾害承灾体易损性的时空变异——以南京市为例［J］.灾害学，2013，28（1）：107-111.

［6］ 李军玲，刘忠阳，邹春辉.基于GIS的河南省洪涝灾害风险评估与区划研究［J］.气象，2010，36（2）：87-92.

［7］ 高霞霞，苏伟，谢佰承，等.基于GIS的湖南洪涝灾害农业风险评估［J］.安徽农业科学，2011，39（2）：1122-1123，1147.

［8］ 张游，王绍强，葛全胜，等.基于GIS的江西省洪涝灾害风险评估［J］.长江流域资源与环境，2011，（S1）：166-172.

［9］ 汪天颖，霍治国，李旭辉，等.基于生育时段的湖南省早稻洪涝等级指标及时空变化特征［J］.生态学杂志，2016，35（3）：709-718.

［10］ 段海来，王春林，唐力生，等.华南地区晚稻洪涝灾害风险评估［J］.生态学杂志，2014，33（5）：1368-1373.

［11］ 杨建莹，霍治国，吴立，等.西南地区水稻洪涝等级评价指标构建及风险分析［J］.农业工程学报，2015，31（16）：135-144.

［12］ 史培军.三论灾害研究的理论与实践［J］.自然灾害学报，2002，11（3）：1-9.

［13］ 殷杰，尹占娥，许世远，等.灾害风险理论与风险管理方法研究［J］.灾害学，2009，24（2）：7-15.

［14］ 李魁明，帅红.基于GIS的长沙市洪涝灾害风险动态评估［J］.防灾科技学院学报，2014，16（1）：48-56.

［15］ 刘德义，傅宁，李明财，等.基于3S技术的天津市洪涝灾害风险区划与分析［J］.中国农学通报，2010，26（9）：377-381.

［16］ 杨丰政.基于GIS的徐水县气象灾害风险评估研究［D］.南京：南京信息工程大学，2012.

Research on Risk Division of Early Rice Flood Disaster in Hengyang City

Li Hanmao1，Fang Li1，Dai ping1，Xiao Jian2，Dai Pengfei2，He Hongzhi1，Li Yu1

（1．Hengyang Agro⁃meteorological Experiment Station，Hengyang 421101，China；（2．Hengyang Meteorological Office，Hengyang 421001，China）

Relying on GIS technology，a risk assessment model of early rice flood disaster was established to study the early rice flood disaster risk grade in Hengyang city by adopting the theory and the method of natural disaster risk assessment.On this basis，a comprehensive risk division map of early rice flood disaster in Hengyang was drawn through a comprehensive analysis on the risk of flood hazard factors，sensitivity of disaster⁃formative environment，vulnerability of hazard bearing bodies，and ability to prevent and mitigate disasters.Further，the spatial distribution regularity and characteristics of early rice flood risk division in Hengyang was also analyzed.The results indicates that Hengdong county has the highest early rice flood disaster grade while Qidong county has the lowest.

Hengyang city；early rice flood disaster；risk division；GIS

P426.616

1673-8047（2016）04-0037-07

2016-09-07

2015年度湖南省气象局科研项目（XQKJ15B064）

李涵茂（1983—），男，工程师，硕士，主要研究方向为全球变化与生态农业气象。