阿克苏地区洪水灾害危险性及易损性分析

2018-09-18孙桂丽陆海燕滕彭丽

江西农业学报 2018年9期

孙桂丽，王立,陆海燕，李路，滕彭丽

(1.新疆农业大学林学与园艺学院，新疆乌鲁木齐 830052；2.干旱区林业生态与产业技术重点实验室，新疆乌鲁木齐 830052)

气候变暖加速了水汽循环，极易引发极端干旱和洪涝灾害，影响了人们的生产、生活，且损失越来越大，严重制约了社会经济发展和人们生活水平的提高[1-4]，国内外学者针对洪涝灾害风险评估方面的研究日趋增多[2,5-7]。张会等[8]采用空间信息统计的方法，分析了辽河中下游荡地区洪涝灾害风险评估与区划情况；韩平[9]构建了基于GIS和RS的巢湖流域地区的洪涝灾害损失的总体思路框架，确立了洪涝淹没范围的模拟方法、社会经济空间化方法以及洪涝灾害损失评估的模型。刘兰芳等运用GIS空间插值法对湖南省农业洪涝灾害易损性进行了分析，但由于洪水灾害发生具有极强地域性，相同强度的洪水发生在地势、气候、经济以及承灾体不同的地区危险性和易损性会有很大差别，所以需要分地区监测、评估[2,10-12]。新疆地处西北内陆干旱区，生态环境极其脆弱，抵御自然灾害能力低[13-15]，是全球气候变暖的敏感区和强烈影响区。尤其是南疆的阿克苏地区，虽深居内陆，但由于其独特的地理位置和地形条件，地势西高东低，加上受季风影响，降雨量年内、时空分布不均，为洪水灾害的发生提供了条件，人民生命财产以及社会经济面临严重威胁[13,15-18]。因此，了解阿克苏地区洪水灾害的特性，分析其洪水灾害的危险性和易损性分布情况，以期为新疆阿克苏地区洪水灾害评估和防灾减灾工作提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料收集

洪水灾害数据：主要选取阿克苏地区1807～2015年的灾害数据，数据来源于《新疆灾荒史》、《新疆通志》、《新疆减灾四十年》、《农一师志》、《新疆自然灾害研究》、《新疆年鉴》以及新疆防汛抗旱指挥部、国家减灾网站、新疆防汛抗旱指挥部等。1949年以前以史料记载为准；1949年以后，以统计结果为准，然后以县市为单位录入，建立数据库，经反复核对校订，整理出新疆1807～2015年阿克苏地区的水文灾害资料。

易损性指标数据：1995年之前有些年份的社会经济资料不全，只统计了1995～2015年的阿克苏地区易损性指标，包括阿克苏地区8县1市的土地面积、耕地面积、人口密度、农村居民人均纯收入、地区生产总值以及农林牧渔业总产值，以及粮食棉花产量等数据，主要来源于《新疆年鉴》(1995～2015)和《新疆统计年鉴》(1995～2015)。

本文所用数据均以上述数据库为基础，并用Excel 2003和SPSS 19.0软件进行处理分析，进行危险性分析的数据为1807～2015年数据，进行易损性分析所用的数据为1995～2015年的数据。

1.2 研究方法

1.2.1 数据的无量纲化处理由于易损性指标体系中的各指标单位不同，数值大小也存在着很大差别，不便进行易损性分析，因此对各指标数据进行无量纲化处理。无量纲化处理即借助某种评价函数，消除指标量纲的影响，并将指标特征值转化为无量纲值[19-20]。本文无量纲化处理所采用公式为：

Xi′=(Xi-Ximin)/(Ximax-Ximin)

(1)

其中，Xi表示经济指标的实际值，Xi′表示无量纲化处理后的值，Ximax、Ximin表示Xi的最大值和最小值。为了便于计算，将社会经济指标量化成0～1之间的无向量指标。

1.2.2 指标权重的确定本文指标权重的确定采用熵权法，熵权法的基本思路是根据指标变异性的大小来确定客观权重[19,21]。一般来说，若某个指标的信息熵越小，表明指标值的变异程度越大，提供的信息量越多，在综合评价中所能起到的作用也越大，其权重也就越大。相反，某个指标的信息熵越大，表明指标值的变异程度越小，提供的信息量也越少，在综合评价中所起到的作用也越小，其权重也就越小。

(2)

1.2.3 空间数据内插由于客观条件限制，选择研究点个数有限，研究点分布不规则，不能布满整个研究区域，不能满足研究分析需求，需要根据已知研究点对研究区内未知点进行预测。这种方法就称为空间内插法，简称内插法[22-23]。本研究采用了反距离权重内插，即：相近点的实测高程值要比较远点实测高程值有更大的权重。公式如下所示：

(3)

其中，Z(x0)是点X0处的预测值，n是预测点周围实测点的数目，λi是分配给每个实测点的权重，这些权重随着距离的增大而减小，Z(Xi)是点i处的实测值。

2 结果与分析

2.1 危险性评估

一般情况下，降水频次越高，洪水灾害致灾因子的危险性也就越大[24-25]。为了分析暴雨洪水灾害的危险程度，本研究选取降水频次作为危险性评估指标。根据阿克苏地区各县市洪水灾害每年发生的次数、每月发生的次数、各类型洪水发生次数和各个县市洪水灾害次数等指标，评价阿克苏地区洪水灾害致灾因子的危险性。

阿克苏地区1807～2015年里的洪水灾害发生情况如图1所示。由图1可看出，1958、1966、1987、1989、1990、1998、1999、2001、2006、2008这10年每年的洪水灾害都发生5次以上，其中1987～1990年连续4年里共发生了27次。说明洪水灾害发生的频率越来越多，发生间隔也越来越短。

为了解阿克苏地区年内危险性分布情况(图2)，统计分析了1807～2015年阿克苏地区洪水灾害年内发生情况(没有具体月份的没有统计)，发现7月份发生频次最多，其次是6月和8月，可见洪水灾害主要发生于6～8月，是洪水危险性较大的时段，应重点防范。虽然4、5月发生的次数少，但是也不容忽视。10月至次年3月洪水危险性相对较低。

为了解影响阿克苏地区最大的洪水类型，危险性最大的洪水类型，统计分析了阿克苏地区各类型洪水灾害发生情况(图3)。可以发现阿克苏地区的洪水灾害中，发生次数最多，危险性也最高的洪水类型为暴雨洪水，混合型洪水、融雪洪水和突发性洪水的次数少，危险性相对较低。图4进一步分析了暴雨洪水灾害在年内的分布情况。

图1 阿克苏地区洪水灾害年度频率统计

图2 1807～2015年阿克苏地区洪水灾害年内频次统计

图3 1807～2015年阿克苏地区洪水灾害类型

从图4可以看出，暴雨洪水主要发生在5、6、7、8这4个月里，虽然4月和9月也有发生，但是发生的频率相对来说较小，所以5～8月为洪水灾害高发期，在这个时期，应提高防洪意识，加强防洪措施。

为分析评估阿克苏地区各县市的洪水灾害危险性高低，统计分析了阿克苏地区各县市洪水灾害的发生频次(图5)，由图5可以看出：阿克苏市、乌什县和温宿县较多，危险性最高，柯坪县、拜城县、沙雅县次之，为中危险性县市。柯坪县、新和县和阿瓦提县为洪水一般危险性县市，库车县最少，为低危险性县市。因此，阿克苏地区在防洪抗洪过程中应重点关注阿克苏市、乌什县、温宿县、拜城县高危和中高危县市，提前做好防灾应急对策及防范措施。

图4 1807～2015年阿克苏地区暴雨洪水年内频次统计

图5 1807～2015年阿克苏地区各县市洪水灾害频次统计

2.2 易损性分析

所谓易损性是指人类、社会、经济财产易受或敏感于自然灾变破坏和伤害的状态[9,26]；洪水灾害易损性是指在一定社会经济条件下，特定区域各类承载体在遭受不同强度洪水后可能造成的损失程度[10,26]。

洪水灾害对农业造成的危害程度一般取决于研究区的农业经济程度、人口的密集程度和耕种的方式等因素[10,27]。农业经济越发达，人口密度越大，环境遭受到破坏、生态恶化的可能性就越大，承灾体所遭受的潜在灾害损失的风险也就越大[10,12,27]。本研究根据阿克苏地区实际情况和数据的可获取性，参考前人的研究成果，采用人口密度、耕地面积比重、农作物播种面积比重、农林牧渔业总产值、粮食产量、棉花产量、牲畜年末存栏数作为易损性评估指标。采用无量纲化方法消除各指标的量纲影响，指标权重的确定采用熵权法，熵权法的基本思路是根据指标变异性的大小来确定客观权重，各指标权重见表1。将所得的无量纲值与权重相乘即得到承灾体易损性指数，然后运用ArcGIS软件并用反距离权重内插法处理，得出阿克苏地区易损性分布图(图6)，以此来反映阿克苏地区洪水灾害承灾体易损性的区域空间分布差异。