基于GIS的汉中市气象灾害风险评估

杨 幸，王 平*，任宾宾,2

(1.云南师范大学 旅游与地理科学学院，云南 昆明 650500；2.呼伦贝尔学院 旅游管理与地理科学学院，内蒙古 呼伦贝尔 021008)

0 引言

近62年来，全球气温以0.12 ℃/10 a的速率快速上升，随着全球变暖速率加快，暴雨、洪涝、干旱、低温冷害等极端天气事件频繁发生，强度也越来越大，不仅对全球的自然生态系统及社会经济系统产生了深远的影响，而且已经严重威胁到人类的生存和社会的可持续发展[1-2]。我国是世界上受气象灾害影响最为严重的国家之一，加之城市化、老龄化、社会财富集聚和防灾减灾基础薄弱，使各类气象灾害的承载体脆弱性趋于增大，如何积极有效地应对气象灾害成为了迫切需要解决的问题。

气象灾害的形成必须满足2个条件：致灾因子以及各因子所处的环境，即孕灾环境。而气象灾害风险则由气象灾害发生的可能性以及发生后可能造成的损失组成，气象灾害风险评估的气象因素主要包括孕灾环境的敏感性、致灾因子的危险性、承载体易损性以及防灾减灾能力[3]。目前，中国学者在气象灾害风险评估的理论与方法方面，由于起步较晚，研究模型还不够完善，发展精细化和实用化成为气象灾害风险评估的主要趋势，气象灾害风险评估应用领域也逐渐向大区域、大范围发展。汉中市作为陕西省的农业大市，受地形和季风气候的影响，气温和降水时空上分布很不均匀，由此引发的暴雨、洪涝、旱灾及次生地质灾害等屡见不鲜。本文通过研究汉中市气象灾害的空间分布特征并对其进行风险评估，为该区域采取因地制宜的灾害风险管理提供依据，对于汉中市农业经济发展具有十分重要的意义。

1 研究区概况

汉中市位于陕西省西南部，秦岭之南，大巴山之北的汉江上游，东接安康地区，西连甘肃省陇南地区，南部和四川省达县、绵阳两地区为邻，北部与宝鸡、西安两市接壤。地处东经105°29′～108°17′，北纬32°09′～33°53′，东西长261 km，南北宽192 km，总面积27246 km2，占全省总面积的13.8%，现辖10县1区，人口368.9万人。以平坝、丘陵和山地3种地貌为主，平均海拔1200 m。研究区地处暖温带和亚热带气候的过渡带，形成了夏无酷暑、冬无严寒的独特气候条件，年均气温14 ℃，年降水量800～1000 mm。

2 数据来源及研究方法

2.1 数据来源

本文中数据来源于中国气象科学数据共享服务网和汉中市统计局2009年出版的统计年鉴，主要包括1971～2010年40 a各县区逐日降水、气温数据，耕地面积、总人口和农业人口、GDP数据等；汉中市DEM数据，来源于国家空间云数据。

2.2 研究方法

本文以汉中市为例，分别研究其暴雨洪涝灾害、干旱、连阴雨、低温冻害风险指数，并根据专家打分法，综合分析汉中市的风险指数、风险区划。

2.2.1 风险指数

2.2.1.1 FDRI(暴雨洪涝灾害风险指数)

FDRI=(Vewe)(Vhwh)(Vsws)(10-Vrwr)

(1)

式中，Ve、Vh、Vs、Vr依次表示敏感性、危险性、易损性、防灾减灾能力的量化值。we、wh、ws、wr分别表示各因子的权重。

2.2.1.2 DI(干旱灾害风险指数)

DI=(Dheh)(Dses)(10-Drer)

(2)

式中，Dh、Ds、Dr分别表示危险性、易损性、防灾减灾能力的量化值。eh、es、er分别表示各因子的权重。

2.2.1.3 ARI(连阴雨灾害风险指数)

ARI=(ARhrh)(ARere)(ARsrs)

(3)

式中，ARh、ARe、ARs分别表示危险性、敏感性、易损性各评价因子指数。rh、re、rs分别表示各因子的权重。

2.2.1.4 LTI(低温冻害灾害风险指数)

LTI=(LThth)(LTete)(LTsts)(10-LTrtr)

(4)

式中，LTh、LTe、LTs、LTr分别表示危险性、敏感性、易损性、防灾减灾能力各评价因子。th、te、ts、tr分别表示各因子的权重。

2.2.1.5 CMI(气象灾害综合风险指数)

CMI=0.45×NFDRI+0.3×NDI+0.15×NARI+0.1×NLTI

(5)

式中，NFDRI表示暴雨洪涝灾害风险指数归一化值，NDI表示干旱灾害风险指数归一化值，NARI表示连阴雨灾害风险指数归一化值，NLTI表示低温冻害灾害风险指数归一化值。

2.2.2 数据归一化处理 对各气象灾害因子进行消除数量级差异处理。处理公式如下：

(6)

式中，Dab是b区第a个指标的归一化值，Xab是b区第a个指标的值，mina和maxa分别是第a个指标中的最小值和最大值。

2.2.3 加权综合评价法 加权综合评价法是对各因子赋以权重，综合表示某一指标的量化值。计算公式为：

(7)

式中，V是评价因子的值，Wi是指标i的权重，Di是指标i的归一化值，n是评价指标的个数。权重Wi的值可表示各评价指标对所属评价因子的影响程度。

2.2.4 百分位数法 百分位数是一种位置指标，常用于描述一组样本值在某百分位置上的水平，多个百分位结合使用，可以更全面地描述资料的分布特征。计算公式如下：

(8)

(9)

(10)

3 汉中市气象灾害因子风险指数区划

3.1 暴雨洪涝灾害各因子风险指数区划

汉中市地处北亚热带，四周环山，气候湿润多雨。其中，区中暴雨频次较多，容易造成山体滑坡、泥石流等灾害。因此研究汉中市气象灾害，暴雨因子是最主要的因子之一。暴雨洪涝灾害风险指数主要从Ve、Vh、Vs、Vr四个因子进行分析，Ve是对汉中市的地形与水系因子对暴雨洪涝的影响程度进行分析；Vh是对暴雨过程中的频次和强度因子进行分析；Vs是对汉中市的人口密度、人均GDP、耕地比重3个因子进行分析评价；Vr是考虑汉中市人均GDP和排水除涝面积2个因子进行分析评价。

3.1.1 孕灾环境敏感性区划 暴雨过程造成的损害大小与其所处的环境有关。如果暴雨降水区域越有利于暴雨降水聚集，那么暴雨所造成的损失就越大。相反，如果暴雨降水区域排水通畅且土壤吸水性强，那么暴雨灾害的损失就相对较小。因此，暴雨孕灾环境对暴雨的敏感程度影响着暴雨灾害的影响力。其中，孕灾环境敏感性包括地形和水系两大因子。

(1)地形因子：地势低、地形平坦的地区不利于泄洪，容易形成内涝。这里分别选取高程值和高程标准差表示地势和地形。其各自赋值情况如表1所示。高程及高程标准差越大，对其赋值越小；地势越低洼，高程标准差越小，越有利于雨水集聚，其内涝发生的可能性越大，对其赋值越大。

汉中市中部地区地势低洼，地形高程普遍在400 m左右，地形相对平坦，不易于泄洪。汉中市区在暴雨发生时，由于排水系统不完善，很容易造成内涝灾害。四周皆为山区，高程大，雨水很容易形成汇流，泥石流、滑坡等灾害频发。

表1 地形因子赋值

(2)水系因子：汉中市境内分布着汉江、嘉陵江两大水系，其大小支流错综繁杂，水系密度相对较大。暴雨发生时，水系密度大、距离水系越近的地区，河流决堤形成洪灾的可能性越大。因此选取河网密度和距离水体的远近作为水系因子的2个指标。利用GIS水文分析工具及河网密度公式ΣL/S(其中L为河流长度，S为研究地区总面积)，对汉中市河网密度进行量化。河网密度越大、越集中，越容易发生洪涝灾害。距离水体的远近则用缓冲区表示。各级河流缓冲区赋值见表2；对河网密度和河流缓冲区分别取权重0.5，计算并绘制出水系影响指数分布图。

表2 河流、水库缓冲区等级和宽度划分标准

对地形影响指数和水系影响指数各赋权重0.5，计算孕灾环境敏感性指数，将汉中市孕灾环境敏感指数分为5个等级，得到汉中市暴雨敏感性的空间分布情况。靠近汉江、嘉陵江两大水系的地区，暴雨发生时，具有较大的洪涝灾害风险。

3.1.2 致灾因子危险性区划 暴雨在空间上表现为暴雨强度和发生频次，暴雨强度越大，频次越高，其危险性越大。而汉中市暴雨频发，暴雨造成的灾难事故几乎每年都有发生。因此选取暴雨过程强度和频次作为汉中市暴雨洪灾灾害的致灾因子。汉中市十县一区共计11个站点。分别统计1971～2010年各站点1～10 d的暴雨过程降水量，并建立对应的降水量序列(表3)。分别计算第98、95、90、80、60分位数的降水量，利用不同百分位数将暴雨过程分为5个等级：60%～80%的降水量为1级；80%～90%的降水量为2级；90%～95%的降水量为3级；95%～98%的降水量为4级；大于98%分位的降水量为5级[4]。

汉中市1级暴雨强度频次从南部向北部逐渐减弱，其中宁强县、镇巴县、西乡县中部地区及汉中市区的暴雨频次4.13～4.75次/10 a，南郑县和城固县、西乡县东西部地区暴雨频次3.67～4.10次/10 a，略阳县、洋县、佛坪、城固县北部地区暴雨频次3.05～3.35次/10 a，留坝县和勉县大部分地区暴雨频次2.25～3.05次/10 a。汉中市2级暴雨强度频次分布呈南多北少，东西部多中部少。其中镇巴县暴雨频次达7.88～8.05次/10 a，宁强北部、南郑县及西乡县南部暴雨频次达2.88～4.10次/10 a，其余各县区暴雨频次在1.50～2.88次/10 a。汉中市3级暴雨频次以镇巴县、宁强县居前2位，达5.98～8.25次/10 a，宁强县北部及勉县西南部暴雨频次达3.03～4.30次/10 a，略阳县、勉县东部、南郑县、汉中市区及西乡县南部暴雨频次达1.88～3.03次/10 a，其余各县暴雨频次0～1.88次/10 a。汉中市4级暴雨频次分布呈东多西少，东南镇巴县暴雨频次最大，达8.05～11.00次/10 a，西乡县南部、洋县东部及佛坪暴雨频次达2.05～3.48次/10 a，其余各县区暴雨频次0～2.05次/10 a。汉中市5级暴雨频次分布呈西多东少、南多北少的趋势。镇巴县暴雨频次达9.52～13.75次/10 a，宁强县暴雨频次达3.28～5.92次/10 a，略阳县、留坝县暴雨频次达1.82～3.28次/10 a，其余各县区暴雨频次0～1.82次/10 a(表4)。

表3 不同等级暴雨强度范围

表4 不同等级暴雨频次

对暴雨等级赋以权重，暴雨5、4、3、2、1级的赋值权重分别为5/15、4/15、3/15、2/15、1/15，计算其致灾因子指数，利用自然断点法将致灾因子危险性分为5个等级，分级情况见表5。从东南和西南向中北部逐渐为高、次高、中等危、次低和低危险区。

表5 暴雨致灾因子分级

3.1.3 承载体易损性区划 承载体易损性主要考虑灾情发生时，哪些因素容易引起灾情的扩散。人口比较集中的低收入人群，以农村为主，农村地区以种植农作物作为主要的经济来源，气候变化容易造成经济作物减产和农民的经济损失。因此在这里主要选取汉中市人均GDP、人口密度、耕地比重(耕地面积/土地面积)3个因子进行易损性加权分析。

汉中市人均GDP南郑县最多，达2.0万～13.3万元/人；其次是汉中市区、略阳县、留坝县、勉县、城固县、宁强县、洋县、佛坪县；最低的是西乡县和镇巴县，人均GDP为0.86万～0.87万元。

人口密度以汉中市区最高，为300～1000人/km2；其次是城固县、洋县等周边地区；最低是留坝县、南郑县和佛坪县小于30人/km2。

耕地比重以汉中市区最大，达10.8%～28%；其次是勉县、南郑县等周边地区；留坝县和佛坪县最小，为1.4%～1.5%。

根据汉中市实际情况，对人口密度、人均GDP和耕地比重分别赋权重0.4、0.2、0.4，计算其承载体易损性指数，利用自然断点法分为5个等级(表6)。以汉中市区和南郑县为中心，向外易损性递减。

3.1.4 防灾减灾能力区划 防灾减灾能力主要反映了受灾地区应对灾害的能力。这里通过对汉中市人均GDP和排水除涝面积比重进行加权分析，得出汉中市暴雨洪涝灾害防灾减灾区划。

从人均GDP来看，南郑县最多，达2.0万～13.3万元/人；其次是汉中市区、略阳县、留坝县、勉县、城固县、宁强县、洋县、佛坪县；最低是西乡县和镇巴县，人均GDP为0.86万～0.87万元。

从排水除涝面积比重来看，汉中市比重最大，达9.16%～28.04%；其次是南镇县、城固县等中部地区；比重最低是略阳县、留坝县，比重达0.43%～0.5.0%。

根据汉中市实际情况，将人均GDP和排水除涝比重分别赋权重0.5、0.5，计算承载体防灾减灾能力指数，利用自然断点法分为5个等级(表7)。防灾减灾能力以汉中市区和南郑县为中心，向外依次递减。

表6 暴雨易损性因子分级

表7 暴雨防灾减灾能力分级

3.2 干旱灾害各因子风险指数区划

干旱灾害的风险区划主要从Vh、Vs、Vr三个方面进行综合分析。Vh主要考虑不同等级干旱的加权影响；Vs主要考虑汉中市的人口密度和耕地比重；Vr主要考虑汉中市的人均GDP、有效灌溉面积比重和水系指数3个因子。

3.2.1 致灾因子危险性 汉中市降雨主要集中在夏秋季，雨水比较集中。个别月份降雨相对较少甚至无降水，容易发生旱情。加之汉中市农作物以水稻为主，对水资源较为依赖。因此统计汉中市冬季、春季、初夏、盛夏、早秋、晚秋等农事季节的降水量(表3)，并分为轻旱、中旱、重旱、特旱或极度干旱4个等级，并统计不同干旱等级频次(表8)。利用反距离权重插值法和归一化处理，得到不同等级干旱频次的空间分布。

汉中市轻旱主要集中的中部地区，以勉县等市区周边县频次最大，达10.3～12.5次/10 a；其次是宁强县等山区地区；频次最低是留坝县，为5.5～7.1次/10 a。

汉中市中度干旱分布呈东南、西北向中部逐渐较小。其中，宁强县、佛坪县中旱频次最大，达5.3～6.0次/10 a；其次是勉县、城固县，频次4.5～4.7次/10 a；再次是略阳县、南郑县、西乡县、洋县，频次4.1～4.4次/10 a；频次最小是留坝县、镇巴县，为3.3～4.0次/10 a。

汉中市严重干旱分布，以洋县和城固县部分地区为中心，向东南和西北方向逐渐减小。洋县、城固县部分地区频次最大，达2.7～3.5次/10 a；其次是留坝县、城固县和西乡县北部地区，频次达2.2～2.6次/10 a；再次是汉中市区、南郑县、西乡县南部地区、佛坪县，频次达1.9～2.1次/10 a，勉县和镇巴县为1.5～1.8次/10 a；频次最小的是略阳县和宁强县，频次0.8～1.4/10 a。

汉中市特旱频次分布呈西多东少的整体趋势。频次最大为略阳县、留坝县、西乡县中部，达1.0～1.2次/10 a；其次是勉县，频次为0.8～0.9次/10 a；再次是市区周边，频次为0.4～0.5次/10 a；频次最小为镇巴县和佛坪县，为0～0.3次/10 a。

表8不同等级干旱频次次/10 a

站名轻旱中旱重旱特旱汉中市7.503.501.500.50镇巴县5.503.501.250.00宁强县9.256.000.750.50西乡县10.504.002.001.00南郑县12.504.252.000.50勉县10.504.751.500.75城固县11.504.752.750.50洋县9.754.253.500.25略阳县8.754.251.251.00佛坪县9.255.752.000.25留坝县9.253.252.501.25

分别赋以各因子不同的权重，轻旱、中旱、重旱、特旱分别赋权重0.6、1.2、1.8、2.4，计算得到汉中市干旱综合致灾因子危险性，利用自然断点法分为5级(表9)。其中汉中市干旱致灾因子危险性自北向南逐渐减弱。其中，北部地区为高危险性区，西北部地区为中等危险性区，西南至东北部地区为次低危险性区，东南部地区为低危险性区。

3.2.2 承载体易损性区划 承载体易损性主要考虑汉中市的人口密度和耕地比重。依次赋以两个因子权重0.5，计算其易损性，利用自然断点法分为5个等级(表10)。易损性呈以汉中市区和南郑县为中心向东西两边递减的趋势。其中，中部地区为高易损性区，中、西部地区为中等易损性区，东南部地区为次低易损性区，南北部山区为低易损性区。

表9 干旱致灾因子危险性分级

表10 干旱易损性分级

3.2.3 防灾减灾能力区划 防灾减灾能力主要考虑汉中市的人均GDP、有效灌溉面积比重和水系指数3个因子。汉中市有效灌溉面积比重呈中部多，东西两部少的趋势。中部以南郑县和城固县比重最大，达70%～100%；其次是汉中市区和洋县，达54%～69%；再次是略阳县、留坝县和镇巴县，比重为29%～40%；比重最小的是宁强县、勉县、西乡县、佛坪县，为0～28%。

分别赋以人均GDP、有效灌溉面积、水系指数权重分别为0.2、0.4、0.4，得到汉中市干旱灾害防灾减灾能力指数，利用自然断点法分为5级(表11)。其中，汉中市干旱灾害防灾减灾能力呈以南郑县、汉中市区、城固县为中心，向两边逐渐递减的趋势。其中，中部地区为高防灾减灾能力区，而高海拔山区为低防灾减灾能力区。

表11 干旱防灾减灾能力分级

3.3 连阴雨各因子风险指数区划

3.3.1 致灾因子危险性区划 连阴雨主要表现为长时间持续降雨，几天到十几天不等，且降雨强度较小。选取1971～2010年汉中市11个县区气象站逐日降水资料[5]。连阴雨过程：>6 d且总降水量>40 mm。其中连续降水6～8 d为短期连阴雨；连续降水9～16 d为中期连阴雨；连续降水≥17 d为长期连阴雨[5]。各强度连阴雨频次统计结果见表12。

表12各强度连阴雨频次次/10 a

站点短连阴雨中连阴雨长连阴雨汉中市28.5015.501.25镇巴县27.2526.752.50宁强县29.5027.003.00西乡县24.5019.252.00南郑县27.7520.752.25勉县25.2516.001.50城固县25.5019.001.75洋县22.7516.751.50略阳县21.5021.501.25佛坪县25.7527.252.75留坝县27.2521.502.25

利用GIS中的反距离权重内插法，得到各强度连阴雨频次的空间分布特征。

汉中市短连阴雨频次分布，以留坝县、勉县中心地区、城固县中部地区频次最大，达27.3～29.5次/10 a；其次是勉县大部分地区、城固县南北部地区、南郑县东部地区，频次26.2～27.2次/10 a；再次是略阳县、南郑县大部、洋县，频次25.2～26.1次/10 a；频次最小为宁强县和佛坪县，达21.5～23.9次/10 a。

汉中市中连阴雨频次分布呈南大北小、东强西弱的趋势。其中，汉中市区、城固县、西乡县频次最大，达23.5～27.2次/10 a；其次是镇巴县和南郑县东部，频次21.2～23.4次/10 a；再次是宁强县、勉县、洋县，频次20.1～23.4次/10 a；以略阳、留坝、佛坪的频次最小，为15.5～18.2次/10 a。

汉中市长连阴雨与中连阴雨分布趋势大体相同，以汉中市区、城固县、西乡县频次最大，达2.5～3.0次/10 a；其次是南郑县东部、西乡县大部、镇巴县，频次2.2～2.4次/10 a；再次是勉县大部及洋县大部，频次2.0～2.1次/10 a；宁强县、略阳县、留坝县、佛坪县频次最小，为1.3～1.6次/10 a。

根据各强度连阴雨影响强度不同，分别赋以短连阴雨、中连阴雨、长连阴雨权重0.2、0.3、0.5，计算其风险指数，利用自然断点法分为5个等级(表13)。其中，汉中市致灾因子危险性大致呈南大北小、西强东弱的趋势。其中汉中市中心地区为高危险性区，勉县等西部地区为次高危险性区，洋县等东部地区为中等危险性区，而山区为低危险性区。

表13 连阴雨致灾因子危险性分级

3.3.2 孕灾环境敏感性区划 由于连阴雨也受地形和水系影响，容易发生内涝，因此连阴雨敏感性参考3.1汉中市暴雨洪涝灾害孕灾环境敏感性区划。

3.3.3 承载体易损性区划 承载体易损性考虑农业人口比重和耕地比重。其中，东部地区农业人口比重较大，但耕地比重较小；其次是汉中市区、南郑县、略阳县农业人口比重较小，而耕地比重较大；留坝县和宁强县农业人口比重最小，耕地比重也最小。

将耕地比重和农业人口比重分别赋以权重0.7、0.3，加权综合计算得出汉中市连阴雨易损性指数，利用自然断点法将易损性分为5个等级(表14)。留坝县为高易损性区，略阳县、勉县为次高易损性区，汉中中部平原为中等易损性区，汉中南部山区为低易损性区。

表14 连阴雨致灾因子易损性分级

3.4 低温冻害各因子风险指数区划

汉中市低温一般出现在初春及早秋季节。其中，春季低温对农作物影响最大，此时正处在农作物开花授粉季节。一旦寒流侵袭，农作物被大量冻伤、授粉失败等都会导致农作物减产，造成不可估计的经济损失。不同类型的作物，其抵御冻害的能力不同。人口密度及经济条件等因素等影响着人们对灾害的应对能力。因此这里主要选取Vh、Ve、Vs、Vr等因子进行低温灾害分析。其中，Vh主要考虑春寒和秋寒各强度及频次分布，Ve主要考虑高程和土地利用类型2个因子，Vs主要考虑人口密度和地均GDP，Vr主要考虑人均GDP和耕地比重。

3.4.1 致灾因子危险性区划 根据多年生产实践，汉中市春季低温是指3月下旬到4月下旬日平均气温低于10 ℃，持续≥3 d或者是日平均气温连续2 d低于7 ℃的不利天气，算作一次春季低温过程[6]。早秋低温指8月中下旬日平均气温低于20 ℃且持续≥3 d的低温冷害天气过程，开始日期作为该年的“秋封”日。将低温过程的持续时间分≤5 d(较重)、6～8 d(重)、≥9 d(严重)3个等级[6]。统计11个站点各强度低温的频次分布(表15)。

表15 汉中市春季低温和秋季低温各强度发生频次

分别计算较重春寒、重春寒、严重春寒发生频次，得到各频次分布图。然后对各强度春寒分别赋以0.2、0.3、0.5的权重，利用加权综合分析法得到春寒危险性区划。

留坝县和佛坪县等北部山区为春寒高危险区，镇巴县等南部山区为次高到中等危险性区，略阳县为次低危险区，其余各县区为低危险区。

分别计算较重秋寒、重秋寒、严重秋寒发生频次，得到各频次分布图。然后对各强度秋寒分别赋以0.2、0.3、0.5的权重，利用加权综合分析法得到秋寒危险性区划。其变化趋势同春寒基本相同。

利用加权综合分析法，对春寒危险性和秋寒危险性均赋权重0.5，计算得到汉中低温冻寒危险性区划，利用自然断点法分为5级(表16)。其中，总体趋势与春寒和秋寒趋势基本一致，留坝县和佛坪县等北部山区为春寒高危险区，镇巴县等南部山区为次高到中等危险性区，略阳县为次低危险区，其余各县区为低危险区。

表16 低温致灾因子危险性分级

3.4.2 孕灾环境敏感性区划 孕灾环境敏感性主要考虑高程和土地利用类型2个因子。高程因子主要反映在温度变化对农作物的影响上，海拔差异越大，对农作物影响差异越大；土地利用方式可以反映孕灾环境的敏感性，同样在低温的影响下，农业用地比城市用地更加敏感，更容易遭受低温灾害。

对汉中市DEM数据归一化处理后进行分级显示，分为5级，并重新进行赋值。根据高程值越大，对农作物影响越大，对其赋值也越大。

汉中盆地，海拔400 m左右，对其赋值最低，为0～0.2；而留坝县、佛坪县等高山地区，海拔在1000 m左右，对其赋值最大，为0.8～1.0。

利用GIS或ENVI软件中监督分类，对汉中市进行土地利用分类，分为耕地、草地、林地、建筑用地、河流5类，并运用GIS中重分类对各类型进行赋值。耕地容易受低温影响，因此赋值最大，为0.85～0.94。

对汉中市高程归一化和土地利用分别赋权重0.4、0.6，计算得到汉中市低温灾害敏感性区划，利用自然断点法分为5级(表17)。其中，勉县、南郑县、汉中市区等中部平原地区为低敏感区。留坝县、佛坪县等部分山区，由于海拔较高，容易受低温冻害影响，为高敏感性区。

表17 低温敏感性分级

3.4.3 承载体易损性区划 承载体易损性主要考虑人口密度和地均GDP。地均GDP与人均GDP相似，指单位面积产值，单位：万元/km2。

地均GDP以汉中市区最大，达342.31万～1996.58万元/km2；其次是南郑县、勉县、城固县，达153.56万～342.30万元/km2；留坝县和佛坪县地均GDP最小，25.29万～29.34万元/km2。

将汉中市人口密度和地均GDP分别赋权重0.6、0.4，计算低温灾害易损性指数，利用自然断点法分为5个等级(表18)。其中，汉中市区为高易损性区，留坝县为次高易损性区，勉县、南郑县、城固县为中等易损性区，略阳县、洋县为次低易损性区，西乡县、镇巴县等山区县为低易损性区。

表18 低温易损性分级

3.4.4 防灾减灾能力区划 防灾减灾能力主要考虑人均GDP和耕地比重。分别赋以权重0.5，计算得到汉中市低温灾害防灾减灾能力指数，利用自然断点法分为5级(表19)。其中，南郑县为高防灾减灾能力区，汉中市区为中等防灾减灾能力区，略阳县、勉县、城固县为次低防灾减灾能力区，宁强县、留坝县等山区县为低防灾减灾能力区。

表19 低温防灾减灾能力分级

4 气象灾害风险评估

4.1 暴雨洪涝灾害

综合考虑Ve、Vh、Vs、Vr各因子指数，利用公式(1)计算其风险指数。赋以权重分别为0.4、0.4、0.1、0.1，计算其风险指数，并将其依次分5个等级(图1)。

其中，高风险区面积为3104 km2，约占汉中市总面积的11.4%；次高风险区总面积为325 km2，约占汉中市总面积的1.2%；中等风险区面积为726 km2，约占汉中市总面积的2.7%；次低风险区总面积为15863 km2，占58.2%；其余为低风险区，约占汉中市总面积的26.5%。其中，高风险区及次高风险区位于山区，其降雨强度大且频次多，山区灾害的敏感性、危险性大，山区人们的经济来源比较单一，主要依靠农业，因此山区自身的防灾减灾能力较市区县偏低。南部山区成为汉中市暴雨灾害的高发地区。而次低及低风险区位于平原地区，其区内经济相对发达，人均收入高于山区，防灾减灾能力强，灾害影响较小。

图1 汉中市暴雨洪涝灾害风险区划

4.2 干旱灾害

综合考虑Vh、Vs、Vr三个因子，利用公式(2)，计算汉中市干旱灾害风险指数，分别赋以各因子权重0.6、0.2、0.2。并将其风险指数分为5个等级，得到汉中市干旱灾害风险区划图(图2)。

其中，高风险区面积17563 km2，约占汉中市总面积的64.5%，集中在中部地区。该区地势平坦，耕地面积比重较大，且均为农业大县，以种植水稻等喜水作物为主。因此对干旱灾害最为敏感，一旦发生干旱，对经济作物的影响最为显著。因此，图2中高风险区的各县区为干旱治理的重点区域。次高风险区面积4562 km2，约占汉中市总面积的17%，主要集中在东、西部山区。中等、次低、低风险区总面积共占18.5%，集中在东南部地区，该地区降雨较多，干旱灾害不易发生。

图2 汉中市干旱灾害风险区划

4.3 连阴雨灾害

主要选取Vh、Ve、Vs三个因子进行综合分析。Vh主要考虑连阴雨强度和频次2个因子，Ve主要考虑水系指数和地形因子，Vs主要考虑农业人口比重和耕地比重2个因子[7]。

利用公式(3)计算汉中市连阴雨灾害风险指数，分别赋以各因子权重0.5、0.3、0.2，并将连阴雨风险指数分为5个等级，得到汉中市连阴雨灾害风险区划图(图3)。其中，高风险区面积5048 km2，占汉中市总面积的18.5%，主要集中在中部平原地区。平原地区耕地比重较大，因此连阴雨对农作物的影响较为突出。次高风险区面积13056 km2，约占总面积的48%，且集中在中、东部地区。中、东部主要为山区及部分平原地形，其主要受灾人群为农民，农作物减产，入不敷出；加之农民群体自身御灾能力较低，因此，其灾害风险相对较大。中等、次低及低风险区，共占汉中市总面积的33.5%，且集中在西部及北部山区。由于该地区人口密度较小，灾害造成的损失也相对较小。

4.4 低温灾害

汉中市低温灾害风险评估，综合考虑低温致灾因子危险性、低温孕灾环境敏感性、低温灾害承载体易损性以及防灾减灾能力4个方面，利用公式(4)计算汉中市低温灾害风险指数，分别赋以各因子权重0.5、0.3、0.1、0.1，并将其风险指数分为5个等级，得到汉中市低温灾害风险区划图(图4)。

其中，高风险区面积为6523 km2，占全市总面积的24%，主要集中在东南部山区。其主要由于山区春季回温晚，加之受寒流影响，农作物受低温冻害较为严重。中等风险区面积14589 km2，占全市总面积的53.5%，且主要集中在中、西部平原地区。次低及低风险区占全市总面积的22.5%，且主要集中在北部山区。由于北部山区人口稀少，耕地面积小，灾害影响也相对较小。因此，有必要加强对东南部地区的春秋气温检测，及时预报，提醒农业区农民对于低温灾害的防御。

图3 汉中市连阴雨灾害风险区划图

图4 汉中市低温灾害风险区划图

5 汉中市综合气象灾害风险评估

根据各气象灾害对汉中市总成的影响不同确定权值。暴雨洪涝灾害、干旱灾害、连阴雨灾害、低温灾害分别取权重0.45、0.30、0.15、0.10，利用公式(5)计算气象灾害综合风险指数，并分为5级(图5)，高风险区总面积为6235 km2，占全市总面积的23%，主要集中在海拔较高的山区，其海拔较汉中盆地高，温差大，冬季温度低，霜期长，农作物容易遭受低温冻害。汉中地区降雨充沛，雨季来临时，降雨过程持续时间长，山区土壤含水量极易饱和，山洪、泥石流等频发，加之山区交通不便，暴雨洪涝发生时不易及时撤离，对人民群众的生命财产安全造成极大的损失。山区农民以种植农作物为主，当严重灾害发生时，容易造成经济作物减产乃至绝收。因此汉中山区受其地形、气候、降水等诸多因素影响，是气象灾害发生的高风险区。次低及低风险区，总面积约占全市的70%，主要集中在中部地区的汉中市区及其周边区县，其地势平缓，远离山区，其主要受干旱、高温及暴雨的影响。其干旱、高温一般在极端天气条件下容易发生，发生频率较低。暴雨发生时，由于城市排水系统不足，容易在市区、县区内造成城市内涝，影响市民出行安全。因此，汉中中部地区是气象灾害发生的低风险区。

图5 汉中市综合气象灾害风险区划

6 结论

(1)汉中市处于亚热带季风带，夏季降水多，降雨过程强烈，11.4%的区域为暴雨灾害高风险区。其中，留坝县、佛坪县等都是高山地区，暴雨发生时，容易形成山洪；而汉中市区、勉县、南郑县等地处汉中盆地，地势低洼，容易形成城市内涝。加之汉中市是农业大市，许多群众开荒造田，破坏山区植被，也为山洪、泥石流等灾害提供了条件。因此暴雨灾害对汉中市的影响最为显著，佛坪县、镇巴县历史上都发生过由于暴雨而形成的较大的泥石流、滑坡等灾害。

(2)干旱灾害，汉中市水资源丰富，干旱灾害鲜为发生。但是，由于全球变暖，极端气候频发，干旱灾害对汉中市的影响也不容忽视，其中全市64.5%的区域为干旱灾害高风险区。汉中中部盆地，耕地比重相对于山区大得多，因此农作物需水量也相对较高。干旱发生时，中部农耕地因为缺水导致农作物减产，农民遭受不小的经济损失。因此中部地区为高风险区，而山区由于水汽充沛，干旱影响较小，为低风险区。汉中地处北亚热带地区，其降水相对充沛，干旱灾害的发生几率较小，但其灾害影响不容忽视。汉中市水田较多，一旦干旱发生，对农作物的影响以及对人们造成的经济损失极其严重。

(3)汉中市连阴雨的周期相对较长，每年会有1～2次9～16 d的连阴雨过程。连阴雨对人类的影响主要体现在2个方面：第一，长期连阴雨容易造成城市内涝以及山区土质松软，使得滑坡、泥石流频发；第二，连阴雨会降低土壤含氧量，影响作物根茎有氧呼吸，严重时会导致农作物根茎腐烂、植物死亡，造成农作物大量减产，造成巨大经济损失。

(4)汉中市低温灾害高风险区主要集中在东南山区，低风险区集中在北部山区。汉中市低温灾害常发生在初春或早秋，异常低温会造成农作物冻死冻伤，导致减产或绝收。在早秋，低温、连阴雨同时发生，对农作物的影响更大。

(5)确定了汉中市综合气象灾害风险区，可以为汉中市政府预防气象灾害提供正确的理论依据以及明确的防御方向，并且可以采取科学合理的防御措施，合理优化资源，防御不同种类的气象灾害，具有很强的指导意义。汉中市经济发展主要依托第一产业——农业、旅游业，农业和旅游业受天气影响较大，因此气象灾害的研究具有较高的经济效益。

(6)利用GIS方法，对汉中市的暴雨灾害、干旱灾害、连阴雨灾害以及低温灾害等灾害的风险指数进行综合分析，结果表明：暴雨及连阴雨灾害对汉中市的影响极为显著。因此，加强老城区改造，提高城区排水系统性能以及促进山区移民搬迁工程都能有效地减少气象灾害对人们造成的危害。