基于GIS的南充市暴雨洪涝农业气象灾害风险区划与评估

2018-02-18鲜铁军

现代农业科技 2018年23期

鲜铁军

摘要为对南充市防御暴雨洪涝灾害提供科学的理论参考依据，本文利用南充市及周边市（县）共17个国家气象观测站1961—2016年的逐日降水数据、南充市基础地理信息数据等其他相关数据，通过层次分析法、加权综合法、规范化法等方法对南充市暴雨洪涝农业气象灾害风险四大评价因子进行分析并建模计算，再通过GIS工具完成南充市暴雨洪涝农业气象灾害区划图并进行分析评估。结果表明，南充暴雨洪涝农业气象灾害高风险整体呈现南高北低的特点，其中顺庆区、高坪区、嘉陵区和西充的大部分乡镇都处于高风险区，南充各地靠近嘉陵江及其支流河道沿岸或靠近水库的部分乡镇也处于高风险区。

关键词暴雨洪涝;农业气象灾害;风险区划;评估;GIS;四川南充

中图分类号 P429;S162.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）23-0199-04

中国是多暴雨的国家，每年大约有2/3的国土面积存在不同程度和类型的洪涝灾害，暴雨洪涝灾害成为影响人们生命、财产和生产生活最严重的气象灾害之一。长期以来，许多专家和学者对我国暴雨洪涝灾害的成因、特征及影响进行了大量的研究[1-6]，如卿清涛等[7]指出了四川暴雨洪涝损失基本变化呈线性增加趋势。为科学防御暴雨洪涝灾害，近年来全国各地专家和学者[8-20]开展了大量暴雨洪涝灾害风险区划及评估方面的研究工作，张菡等[21]对四川省暴雨洪涝灾害风险区划研究，指出四川盆地东北部部分地区暴雨洪涝灾害风险等级较高。

南充市位于四川盆地东北部，境内长度在10 km以上的河流约100条，流域面积在100 km2以上河流约20条，同时南充市也是川西暴雨的引洪河道，长期以来南充市暴雨洪涝灾害损失十分严重。目前，对南充市暴雨洪涝的研究多以成因分析、特征分析或预测预报方面的内容为主，南充市周边如遂宁[22]、巴中及广安等地已经开展了暴雨洪涝风险区划及评估方面的研究工作，但南充市在这块的研究尚处于空白。本文以南充市的暴雨洪涝为研究对象，利用现有的数据资料和GIS空间分析技术对南充市暴雨洪涝农业气象灾害风险进行区划并评估，以期为南充市科学应对暴雨洪涝农业气象灾害提供理论参考依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

气象资料为南充市及周边市（县）17个国家气象观测站1961—2016年共56年的逐日降水数据;地理信息数据为南充市DEM数据、河流水系1∶50 000数据;灾情数据为南充市1984—2016年的洪涝灾情数据，尤其是近5年的典型暴雨洪涝灾情数据，由南充市民政局提供;社会经济数据来自《2016年南充市统计年鉴》，包括南充市行政区划面积、耕地面积、农业人口、农业生产总值、农村居民年可支配性收入等数据。

2 暴雨洪涝灾害风险区划及评估

2.1 评价因子指标及权重确定

暴雨洪涝灾害风险区划评估四大评价因子指标：致灾因子危险性主要考虑降水强度和降水频次2个指标;承灾体易损性主要考虑承灾体的农业人口、农业GDP密度及耕地比重3个指标;孕灾环境敏感性主要考虑地形影响指数和河流水系密度2个指标;防灾减灾能力主要考虑农业人口密度及人均可支配性收入2个指标。本文采用层次分析法及加权综合评价法来确定南充市暴雨洪涝灾害四大评价因子及各指标的权重，评价模型见表1。

2.2 致灾因子危险性区划

按四川省气象暴雨定义，以连续降水日数且至少1 d降水量≥50 mm划分为一个降水过程，当无降水出现时则认为该过程结束，并将过程降水量进行计和。本文对南充市及周边市（县）17个国家气象观测站1961—2016年的逐日降水资料进行暴雨过程统计，再利用百分位法确定南充市各级暴雨洪涝临界致灾雨量，并利用不同百分位数对应的临界致灾雨量把不同时间序列的暴雨强度分为5个等级（表2）。然后，对各级暴雨频次累加数据进行规范化法处理并建模计算，最后用GIS技术绘制致灾因子危险性区划图（图1）。

2.3 承灾体易损性区划

一般来说，经济越发达、人口越密集、耕地比重越大，承灾体遭受暴雨洪涝灾害所受的损失就越大。本文从《2016年南充市统计年鉴》选取地均农业GDP密度、地均农业人口密度、耕地面积比重作为承灾体易损性评价指标，并对这3个指标进行规范化处理，按表1分别赋权重0.3、0.4、0.3，然后用GIS工具进行栅格计算、重分类、空间插值并建模计算，最后绘制出承灾体易损性区划图，如图2所示。

2.4 孕灾环境敏感性区划

本文孕災环境敏感性因子主要考虑地形和水系2个指标。

2.4.1 地形影响指数指标。利用南充市1∶50 000 DEM高程数据，计算出DEM高程数据标准差，并根据南充市的地形地貌对南充地形高程及高程标准差进行组合赋值。最后利用GIS技术绘制出南充市地形影响指数分布图。

2.4.2 河流水系密度指标。利用南充市1∶50 000河流水系数据，计算出南充市河流水系密度，然后利用GIS技术绘制出南充市河流水系密度分布图。

综合考虑孕灾环境中地形和水系对暴雨洪涝灾害的影响程度，分别赋权重值0.6、0.4，最后利用GIS技术绘制出孕灾环境敏感性区划图，如图3所示。

2.5 防灾减灾能力区划

本文从《2016年南充市统计年鉴》选取人均可支配性收入和地均人口密度作为防灾减灾能力评价指标。首先对这2个易损性指标进行规范法处理并分别赋权重0.6、0.4，然后用GIS工具进行栅格计算、重分类、空间插值并建模计算，最后利用GIS技术绘制出防灾减灾能力区划图，如图4所示。

2.6 暴雨洪涝农业气象灾害综合风险区划

暴雨洪涝灾害风险一般表达式为F（风险）=f（致灾因子，孕灾环境，承灾体，防灾减灾能力）[26]。参照上述表达式，建立南充市农业气象灾害综合风险指数模型：

FDRI=（VH）wh（VE）we（VS）ws（10-VR）wr（3）

式（3）中，FDRI为暴雨洪涝灾害风险指数，VH、VE、VS、VR分别表示致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力;wh、we、ws、wr是上述评价因子对应的权重，根据表1分别赋予权重0.5、0.3、0.1、0.1并进行建模计算，然后利用GIS工具的自然断点法将综合风险指数分为低、次低、中等、次高、高5个等级，最后绘制出南充市暴雨洪涝农业气象灾害风险区划图，如图5所示。

3 结论与讨论

本文利用GIS空间分析技术等方法对南充市暴雨洪涝农业气象灾害风险进行了区划评估，其评价因子主要选用致灾因子危险性、承灾体易损性、孕灾环境敏感性和防灾减灾能力四大评价因子。评价结果表明，南充地区暴雨洪涝灾害危险性最高的区域是阆中及靠近南部、仪陇靠近的大部分地区;南充地区暴雨洪涝灾害最易受损的区域是顺庆区、高坪区及嘉陵区;南充地区暴雨洪涝灾害高敏感区主要是靠近嘉陵江及其支流河道沿岸或靠近水库的地区;南充地区暴雨洪涝灾害防灾减灾能力最高的是顺庆区、高坪区及嘉陵区。南充各地都存在暴雨洪涝农业气象灾害高风险区，但整体呈现南高北低的特点，其中顺庆区、高坪区、嘉陵区和西充的大部分乡镇都处于高风险区，这些地方遭受暴雨洪涝灾害后最易受损;其次是南充各地靠近嘉陵江及其支流河道沿岸或靠近水库的部分乡镇也处于高风险区，这些地区遭遇暴雨后容易发生山洪地质灾害而造成农业财产损失。

结合近5年的典型暴雨洪涝灾情普查数据来分析，本区划中的高风险区确实更易遭受暴雨洪涝农业气象灾害，说明本研究结果具备一定的参考价值。但由于国家气象观测站点分布不足且不均匀等其他客观因素，本研究对南充地区暴雨洪涝农业气象灾害风险区划与评估工作只处于探索阶段。在今后的工作中，还需要加强对指标体系以及客观评估模型的研究，以使区划结果更贴近实际情况。

4 参考文献

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