某县域洪涝灾害风险评价与风险管理研究

2024-12-06孙璐李海宁

中国新技术新产品 2024年13期

摘要：本研究采用基于云模型的方法，对某县域的洪涝灾害风险进行全面评价与分析。通过对自然和社会经济因素的详细调查和数据收集，利用云模型对数据进行处理和分析，计算权重、生成评价云图等方法，对该县域的洪涝灾害风险进行综合评价。研究结果表明，该县域洪涝灾害风险整体处于较低水平。针对评价结果，本研究提出了一系列风险管理建议，包括加强防洪设施建设、提高预警系统的准确性、加强救援队伍的培训和演练等。

关键词：洪涝灾害；风险评价；云模型；防洪设施建设

中图分类号：X43""""""""" 文献标志码：A

目前，全球气候变化趋势明显，极端气候事件频发，洪涝灾害尤为突出，给国家造成了巨大的经济损失和人员伤亡[1]。城市化进程的加快使城市防洪排涝压力不断增加，防洪安全成为关乎国家安全、经济发展、社会稳定和人民生命财产安全的重要问题[2]。因此，洪涝灾害风险评价与风险管理研究，对提高防洪减灾能力、保障人民群众生命财产安全具有重要意义[3]。

学者们从不同角度对灌区水资源的优化方案进行深入研究和探索。刘源[4]采用指标体系法，分析了城市暴雨灾害的成灾机理过程，并提出了基于“孕灾-致灾-成灾-治灾”的城市洪涝灾害风险评价体系。刘徽等[5]以黄石大冶湖生态新区核心区为研究对象，构建了城市洪涝灾害风险评估模型，并借助GIS绘制了大冶湖生态新区核心区洪涝灾害风险等级图。周佳麒[6]以汕头市濠江区为例，采用神经网络改进权重的层次分析法，构建了汕头市濠江区内涝灾害风险评价体系。

本研究基于云模型，对某县域洪涝灾害风险进行评价，分析洪涝灾害发生的可能性、影响范围和损失程度，为当地政府制定防洪减灾策略提供科学依据。

1研究区概况

本文将山东省青岛市某水文站作为研究对象，对其进行洪涝灾害风险评价与风险管理研究。青岛市某水文站位于河流中游，负责监测水文情况，包括水位、流量、降雨量等关键指标。水文站发源于石门山南侧的卧龙沟，自东向西穿越李沧区、市北区，最终与张村河汇流后注入胶州湾。河流全长16.7km，流域总面积达到127km2。该水文站所处的黄河流域，由于淤泥导致河床不断升高，雨季汛期时防洪险情频发，因此对该地区洪涝灾害风险进行评价具有重要意义。

2数据来源

本研究的数据来源主要是青岛市某水文站，收集的数据包括水位、流量、降雨量等关键指标，获得流域的雨情信息、汛期特征以及暴雨情况。除此之外，利用当地水利局公开数据，包括流域地理信息系统（GIS）数据、土地利用数据、河道管网数据等。对流域的地形地貌、土地利用状况、河道管网布局等进行详细解释。为更准确地评估洪涝灾害风险，须进行专家访谈，访谈对象包括水利部门的相关专家、从事洪涝灾害研究的学者以及该流域周边的居民，以获取该流域洪涝灾害风险管理策略的建议。最终，根据收集的相关信息形成县域洪涝灾害风险综合评价体系，见表1。

3模型配置

3.1模型计算

通过熵权法确定云模型指标权重，再利用云图进行评价。计算步骤如下。

3.1.1由熵权法计算权重

首先，利用熵权法计算各指标的权重。熵权法是一种客观赋权方法，通过计算各指标的熵值来确定权重。熵值越小，指标权重越大，表明这个指标在洪涝灾害风险评价中的重要性越高。

计算第j个评价指标的熵值：熵值反映了指标的变异程度，熵值越小，指标的变异程度越大，提供的信息越多，其计算过程如公式（1）所示。

式中：k=1/ln（m），pij=rij/sum（rij）。

计算第j个评价指标的差异性系数：这个系数可以度量指标区分评价对象的能力，计算过程如公式（2）所示。

Dj=1-Hj（2）

确定第j个评价指标的权重：差异性系数表示指标的信息效用值，它反映了各指标之间的差异程度，计算过程如公式（3）所示。

wj=Dj/sum（Dj）（3）

3.1.2数学期望、熵值、超熵值

其次，计算各指标的数学期望、熵值和超熵值。数学期望表示指标的平均水平，熵值表示指标的不确定性，超熵值表示熵值的不确定性。这些参数可以生成评价云图。表达式如公式（4）～公式（6）所示。

（4）

式中：xi为第i个评价数据；n为专家人数；Ex为期望值。

（5）

式中：En为指标的熵值。

（6）

式中：He为超熵值。

3.1.3生成评价云图

最后，根据计算得到的权重、数学期望、熵值和超熵值，生成评价云图。评价云图可以直观地展示洪涝灾害风险的空间分布和等级划分，为防洪减灾决策提供依据，其表达式如公式（7）所示。

yi=exp[-（x-Ex）2/（2En2）]（7）

通过以上步骤，可以计算各评价对象的水资源安全健康状况，并对其进行排序和比较。

3.2评价区间设定

在洪涝灾害风险评价中，设定评价区间对准确评估风险等级至关重要。为保证评价结果的科学性和实用性，须根据专家访谈的结果，对整体评价区间进行设定。根据专家访谈的结果，将洪涝灾害风险分为5个等级，分别为极低、低、中等、高和极高。每个等级对应一定的风险程度和可能造成的损失。表2为设定的评价区间及其对应的风险等级。

通过设定评价区间，将云模型输出的洪涝灾害风险发生的概率映射到具体的风险等级，提高风险评价结果的可解释性和实用性。

4数据分析

基于基础数据的云模型的计算结果（Ex，En，He）见表3。

将表3的云模型结果输入到正态云图生成器中，生成图1～图4，并根据图片进行分析。

4.1致灾性综合评价

由图1可知：流域的单日降水量风险接近较高风险等级。这说明在短时间内，流域内可能发生大量降水，从而导致洪涝灾害。年暴雨天数接近中等风险等级，这表明该地区在一年中经历暴雨的频率较高。年均降水量接近较低风险等级，这说明在全年尺度上，该地区的总降水量并不是特别高。然而，由于洪涝灾害通常与短时强降水相关，因此年均降水量是低风险并不能完全排除洪涝灾害的可能性。由于暴雨天数偏多且单日降水量风险较高，因此结合年均降水量分析，可以推断这个地区的洪涝灾害具有较强的季节性。这说明在特定的季节，例如夏季，洪涝灾害的风险会提高。

该流域的洪涝灾害风险主要由强降水事件驱动，尤其是在暴雨频发的季节。因此，针对强降水事件进行监测和预警是降低洪涝灾害风险的关键。同时，考虑到洪涝灾害的季节性特征，应在高风险季节采取更加严格的防洪措施，以保护人民生命财产安全。

4.2易损性综合评价

由图2可知：该地区的GDP风险处于中等水平。这表明当地的经济规模较大，但同时也说明，当发生洪涝灾害时，可能会有较大的经济损失。GDP中等风险反映了该地区的经济发展水平和经济活动的重要性，从而提高洪涝灾害对经济的影响度。人口密度风险也处于中等水平，这说明该地区的人口较为密集，人口数量较多。当洪涝灾害发生时，人口密度较高可能会对人员的生命安全和财产安全构成较大威胁。因此，保护人民群众的生命安全是防洪减灾工作的重要任务。耕地面积风险处于较低水平，这表明该地区的耕地治理情况相对较好，农业活动对该地区的影响较小。虽然耕地面积风险较低，但农业生产仍可能受到洪涝灾害的影响，对粮食安全和农民的收入产生负面影响。

该流域的社会经济因素对洪涝灾害风险的影响处于中等水平。这表明在防洪减灾工作中，除了需要关注自然因素外，还需要重视社会经济因素的影响。当制定风险管理策略时，应综合考虑减少经济损失、保护人民群众的生命安全和保障农业生产等多方面的需求。同时，应加强监测和完善预警系统，提高应对洪涝灾害的能力，最大程度减少洪涝灾害对当地社会经济的负面影响。

4.3承灾性综合评价

由图3可知：该地区的抗灾能力处于较低风险。这说明该地区具备一定的防洪设施和预防措施，能够在一定程度上减少洪涝灾害的影响。救灾能力也处于较低风险区域，这表明在洪涝灾害发生后，该地区能够迅速有效地进行救援和恢复工作。这项工作可能涉及紧急救援队伍的快速响应、救援物资及时调配以及灾后重建工作的有序进行。

4.4综合评价

由图4可知：该县域洪涝灾害风险综合评价位于较低风险和中等风险区间，并接近较低风险等级。表明虽然该地区有洪涝灾害出现的可能性，但风险管理措施非常有效以及抗灾救灾能力较强，因此实际风险水平相对较低。综合风险评价结果显示该地区的洪涝灾害风险较低，但后续仍须持续关注和改进风险管理策略。

5结论

本研究基于云模型对某县域洪涝灾害风险进行综合评价，分析了自然因素、社会经济因素以及抗灾救灾能力等多个方面的影响。研究结果表明，该县域在防洪设施建设、预警系统准确性、救援队伍能力、公众防灾减灾意识以及跨部门协作等方面存在不足。

通过定量评估洪涝灾害风险，揭示了该县域在不同情景下的风险程度，并指出了风险管理的重点领域。这些成果有助于相关部门和决策者更好地理解洪涝灾害风险，为制定有效的防灾减灾策略提供支持。未来的研究可以进一步探索风险管理措施的实施效果以及优化资源配置，最大程度地减少洪涝灾害的影响。

参考文献

[1]荀佳常，聂聪，徐栋，等. 基于多源空间数据的市域洪涝灾害风险评价—以山西省临汾市为例[J]. 湖北农业科学，2023，62（8）：189-196.

[2]孙洋. 基于Sentinel-1A影像数据的鞍山市洪涝灾害风险评价研究[D]. 沈阳：沈阳农业大学，2023.

[3]陈雪，乔梁，刘艳华，等. 基于网格的暴雨洪涝灾害风险评价[J]. 水文，2023，43（1）：84-89.

[4]刘源. 基于“孕灾-致灾-成灾-治灾”的城市暴雨洪涝灾害风险评价研究[D]. 郑州：郑州大学，2022.