辽阳市洪水灾害风险评估

(辽宁省辽阳水文局，辽宁 辽阳 111000)

生态文明战略下，人类与自然的矛盾逐渐显现。传统发展观已经难以满足新形势下的人类社会及自然、经济可持续发展需求，由此促使人类开始思考如何总结历史经验，采取科学、有效手段进行防灾和减灾。随着辽阳市城市化进程推进，人地矛盾制约了经济、社会可持续发展。在现代减灾理念指引下，不得不调整人与水的关系，由被动防御洪水转为积极主动预测和管理洪水[1-3]。

1 模糊综合评判方法介绍

洪水灾害评估是区域生态文明发展战略中的重要组成部分，基于模糊综合评判法，通过对洪水灾害进行定性描述和定量分析，有助于水利部门科学确定防洪方案及相关标准，加强水利设施建设。通过土地规划、城镇建设等，可为各个行业的发展提供防洪减灾、避灾技术指导与服务，也有助于决策管理部门在防汛工作中进行合理决策，避免管理盲目，提高风险防洪及管理效率，减少损失[4-6]。

1.1 方法简介

本文采用的定量、定性分析方法——“模糊综合评判法”是一种以模糊推理为主，基于模糊数学原理对事物进行系统分析与模糊性评判的精确与非精确、定性与定量相结合的研究方法。

1.2 原理与步骤

基于“模糊综合评判法”对区域洪水灾害风险进行分析时，需遵循如下原理及步骤：

a.根据实际情况，选定模糊综合评判因素集“U”，然后结合模糊综合评判因素集的某些属性特点，将其划分为能够满足如下条件的m个子集：

(1)

由此可得基于模糊综合评判的第2级评价因素集合：

U/c={U1，U2，…，U3}

(2)

b.根据指标因素权重，基于数学模型对每一个单层次模型子集中的评判因素进行评判。若每一个子集Ui中诸因素权数和评判矩阵分别为Ai和Ri，则第i个综合模糊子集Ui的综合评判结果可用如下表达式表示：

Bi=AiRi={bi1,bi2,……,bin}

(3)

c.确定U/c中m个评判因素子集U并进行模糊综合评判，其决策矩阵模型可表示为

(4)

然后根据模糊综合评判因素集“U”的权重集A，得出第2级综合决策向量B=AB=[b1,b2……bm]。据此，根据最大隶属度原则判断风险。

当bi=max{b1,b2,…,bm}时，所要评价对象的模糊综合评价风险等级G=i。

2 模糊综合评判方法的应用

2.1 区域概况

辽阳市2010—2015年水资源供需关系大致持平，但自2013年其供水量逐渐表现出降低趋势，并以地表水供应量降低趋势最为明显，而对地下水的开采和利用有一定程度的上升，生态自然用水量增长缓慢。2015年辽阳市水资源总储蓄量约10.35亿m3，人均占有量为310m3，不足我国平均水平的1/4，并远远低于辽宁省的1/6，该区域属于水资源极度匮乏区域。每年的7—8月，辽阳市暴雨集中，年降水量达622.5mm，境内相互独立而互相影响的水系格局，加上当地气候的不稳定性，一到夏季容易引发洪涝等自然灾害。当遭遇10～15天的长时间连续暴雨时，会形成特大洪灾。从近年来辽阳市发生的暴雨灾害来看，波及范围广，历时长，影响严重，因此，采用模糊综合评判法对辽阳市洪水灾害风险进行评估，有助于科学防灾、减灾[7]。

2.2 洪水灾害风险评估指标分析

洪水灾害评价是一项系统而复杂的工程，涉及经济、社会、生态等多方面的因素，因此，在采用模糊综合评判法对辽阳市洪水灾害进行定量分析与评价前，需要选择关键风险指标因素[8-11]。

根据风险框架概念，本文基于科学性、系统性以及实用性、目的性原则，结合辽阳市实际情况，综合不同评价指标因素的难易获取程度，将研究区洪水灾害风险划分为三层，即“目标层”“一级评价因素层”和“二级评价因素指标层”，然后，根据不同指标因素特点，从“防灾减灾能力”“易损性”“暴露性”和“危险性”等视角，对自然生态层面、社会发展层面、经济层面、人口文化层面、防灾减灾措施和灾害恢复能力等6个宏观维度体系内的相关指标进行分析，将其细分为27个微观的不同灾害风险因素指标(见表1)。

2.3 模糊综合评判因素集划分

根据表1辽宁省辽阳市洪水灾害风险评估指标，将其分为宏观与微观两个层次的因素集。

a.一级宏观指标：

U={U1,U2,U3,U4,U5,U6}

式中U1——自然生态层面；

U2——社会发展层面；

U3——经济层面；

U4——人口文化层面；

U5——防灾减灾措施；

U6——灾害恢复能力。

b.二级微观指标：

U1={u1,u2,u3,u4,u5,u6}

式中u1——降雨强度；

u2——地形相对坡度及高程；

u3——河网密度；

u4——植被森林覆盖率；

u5——地表冲刷程度；

u6——水土流失。

U2={u1,u2,u3,u4,u5}

式中u1——人口密度；

u2——居民生命财产；

u3——工业生产；

u4——农业生产；

u5——社会发展水平。

U3={u1,u2,u3,u4}

式中u1——经济发展速度；

u2——城市化进程；

u3——工业化水平；

u4——国民生产总值。

U4={u1,u2,u3,u4,u5,u6}

式中u1——健康程度；

u2——人口结构；

u3——受教育情况；

u4——抵御风险能力；

u5——受灾情况；

u6——风险防范意识。

U5={u1,u2}

式中u1——工程措施；

u2——生物措施。

U6={u1,u2,u3,u4}

式中u1——抗灾水平；

u2——应急预案制定；

u3——突发紧急事故处置；

u4——灾后重建。

2.4 确定模糊综合评判因素权重及风险等级

在确定模糊综合评判因素权重及风险等级前，现场组织相关学者、专家进行调研并对单因素评语集v={v1,v2,v3,v4,v5}打分，风险等级分为高(>95分)、较高(80～95分)、中(65～80分)、较低(45～60分)、低(30～45分)5级，据此确定风险级别(见表2)。

表2 得分与风险等级

在具体权重分配中，U集合中各因素权重A作以下分配：

A=(a1,a2,a3,a4,a5,a6)=(0.15，0.15，0.1，0.2，0.25，0.25)

辽宁省辽阳市洪水灾害风险评价因素子因素Ai权重分别作如下分配：

A1=(a11,a12,a13,a14,a15,a16)=(0.3,0.2,0.1,0.1,0.1,0.2)

A2=(a21,a22,a23,a24,a25)=(0.25,0.25,0.1,0.2,0.2)

A3=(a31,a32,a33,a34)=(0.2,0.3,0.2,0.3)

A4=(a41,a42,a43,a44,a45,a46)=(0.25,0.1,0.1,0.25,0.2,0.1)

A5=(a51,a52)=(0.6,0.4)

A6=(a61,a62,a63,a64)=(0.2,0.2,0.3,0.3)

具体见表3。

表3 辽宁省辽阳市洪水灾害风险评估指标权重

续表

据此构建辽宁省辽阳市洪水灾害风险评价模糊矩阵Ri：

根据以下公式，计算辽宁省辽阳市洪水灾害风险模糊评价矩阵值：Bi=AiRi结果为

=(0.3,0.3,0.3,0.1,0.1)

=(0.25,0.2,0.2,0.1,0.0)

=(0.2,0.2,0.3,0.2,0.1)

=(0.25,0.25,0.2,0.0,0.0)

=(0.6,0.3,0.1,0.0,0.0)

=(0.3,0.3,0.2,0.0,0.0)

再根据以下公式对辽宁省辽阳市洪水灾害风险模糊评价矩阵值进行归一化处理：

(5)

结果为

进而由公式B=AR得到所示辽宁省辽阳市洪水灾害风险模糊评价总矩阵R和综合因素评价矩阵B：

=(0.25,0.25,0.25,0.133,0.1)

对辽宁省辽阳市洪水灾害风险模糊评价综合因素矩阵B作归一化处理，则

B=(0.25/0983 0.25/0.983 0.25/0.983 0.133/

0.983 0.1/0.983)

=(0.254 0.254 0.254 0.135 0.102)

由此可得辽宁省辽阳市洪水灾害风险模糊评价综合得分等级：

针对以上计算结果，通过对照表2等级关系可知，辽宁省辽阳市洪水灾害指标体系中的“自然生态层面”“社会发展层面”与“经济层面”三项评价指标的洪水灾害风险评价结果为“中”，而遇到洪水灾害时，辽宁省采取的“防灾减灾措施”评价指标的风险性总体评价结果为“较好”，灾害恢复能力评价指标的评价结果为“好”。总评价得分为

由此说明，当前辽宁省辽阳市洪水灾害风险安全等级状况属于“中”等。

3 结 论

综上分析，根据最终的模糊综合评价结果可以看出，洪水灾害风险会对辽宁省辽阳市自然生态层面、社会发展层面、经济层面、人口文化层面、防灾减灾措施和灾害恢复能力六个层面的27个具体指标构成影响和威胁，但从目前防灾减灾措施及灾后恢复能力情况来看，虽然辽阳市在洪水等自然灾害应急处理方面已经积累了一定经验，且防灾减灾措施较为得当，灾害发生后能够迅速通过救灾、减灾实现灾后恢复重建，但是依然存在一定的洪水灾害风险隐患，尤其是在工程措施领域及生物措施领域，需要加强对先进技术设备、设施的运用，提前采用信息化手段加强洪水灾害预测与评估，针对风险发生的可能性及可能造成的具体危害进行定量分析与定性描述，从而做好应急防范准备，特别是在每年的7—8月汛期来临之际，要提前做好安全防范宣传工作，提高民众的自我风险防范意识，提升自我风险防范和抵抗能力，以减少洪水等突发自然灾害的影响和破坏。