歐陽千林，占承德

（1.江西省鄱陽湖水文局，江西 廬山，332800；2.江西省九江市水文局，江西 九江，332000）

0 引言

自然災(zāi)害是一個(gè)全球性的問題，而暴雨洪水災(zāi)害又是最主要最頻繁發(fā)生的災(zāi)害之一[1]。我國的洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次高、影響范圍廣、造成損失大和突發(fā)性強(qiáng)[2，3]。洪災(zāi)損失往往包括成災(zāi)面積大小、傷亡人口多少、倒塌房屋數(shù)量和直接經(jīng)濟(jì)損失等，不同類型的洪水以及主要發(fā)生地點(diǎn)的不同都會(huì)造成不一樣的洪災(zāi)損失，如何快速評(píng)價(jià)洪災(zāi)損失程度是防洪減災(zāi)措施的理論基礎(chǔ)和前提，也是當(dāng)今社會(huì)研究的熱點(diǎn)之一[4]。

江西地處長(zhǎng)江中下游南岸，位于東經(jīng)113°35’～118°29’，北緯 24°29’～30°05’之間，屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)。適宜的氣候水文條件造成江西河流眾多，水系發(fā)達(dá)，洪澇災(zāi)害也十分頻繁，自東晉太元六年（公元381年）至中華人民共和國成立的1 568年間，江西省共發(fā)生較大洪水521年次，1998年鄱陽湖又發(fā)生全流域性大洪水，造成江西省極大的經(jīng)濟(jì)損失[5]。目前，對(duì)江西省歷史洪災(zāi)損失的評(píng)估鮮見報(bào)道，本文基于近30年江西省洪澇災(zāi)害損失統(tǒng)計(jì)成果，運(yùn)用物元分析方法，對(duì)江西省洪澇災(zāi)害進(jìn)行評(píng)估，并定性分析降雨量對(duì)洪澇災(zāi)害損失的影響程度。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

洪災(zāi)損失數(shù)據(jù)主要包括1991～2016年共26年的逐年洪災(zāi)損失值，其指標(biāo)包括成災(zāi)面積、死亡人口、受災(zāi)人口、倒塌房屋、直接經(jīng)濟(jì)損失等5項(xiàng)。洪災(zāi)損失數(shù)據(jù)主要來自于江西省水利廳統(tǒng)計(jì)成果。同時(shí)，考慮隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，即使同樣頻率的致災(zāi)洪水也會(huì)在不同時(shí)期、不同地區(qū)造成不一樣的損失，特別會(huì)影響直接經(jīng)濟(jì)損失指標(biāo)的精度。故以每年洪災(zāi)造成直接經(jīng)濟(jì)損失和當(dāng)年國民生產(chǎn)總值的比值評(píng)估當(dāng)年經(jīng)濟(jì)損失情況，并以2016年作為基準(zhǔn)年來調(diào)整每年的直接經(jīng)濟(jì)損失。國民生產(chǎn)總值數(shù)據(jù)來自于《江西省統(tǒng)計(jì)年鑒》。

降雨量數(shù)據(jù)主要包括1991～2016年江西省各市逐月降雨量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來自于《江西省水文局統(tǒng)計(jì)年鑒》。

1.2 分析方法

物元分析是研究解決不相容問題的規(guī)律和方法的新興學(xué)科，其邏輯基礎(chǔ)是形式邏輯與辯證邏輯的結(jié)合[6]。目前該方法也已大量應(yīng)用于各行各業(yè)的總體評(píng)價(jià)和評(píng)估中[7～9]，主要的原理是對(duì)于研究的事物N，其特征C的值為V，即可用有序三元R=（N，C，V）作為基本元描述為物元[8]。若研究事物具有多個(gè)特征，可用 C1、C2、C3…Cn分別描述它的n個(gè)特征，用U1、U2、U3…Un分別對(duì)應(yīng)n個(gè)特征的量值，可用矩陣表示為：

隨后計(jì)算各災(zāi)級(jí)的關(guān)聯(lián)函數(shù)：

式中，Kj（Gi）為關(guān)聯(lián)函數(shù)；j為洪災(zāi)指標(biāo)；ρ（j，X0i）及D（j，X0i，X）為距。

對(duì)每項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)，按照文獻(xiàn)[9]方法設(shè)計(jì)隸屬函數(shù)為：

式中，xk為洪災(zāi)損失的第k項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)；xkmax為洪災(zāi)損失的第k項(xiàng)指標(biāo)的最大值；xkmin為洪災(zāi)損失的第k項(xiàng)指標(biāo)的最小值；ak，bk，kk為第k項(xiàng)指標(biāo)的特定參數(shù)，其值應(yīng)滿足：

對(duì)于第k項(xiàng)指標(biāo)，取定以下的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)：

將洪災(zāi)損失按照損失程度的大小分為4類，分別為 I類（小災(zāi)）、II類（中災(zāi)）、III類（大災(zāi)）、IV類（重災(zāi)），劃分標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果見表1。

2 分析與結(jié)果

2.1 近30年江西洪災(zāi)損失評(píng)估

根據(jù)物元分析評(píng)估原理構(gòu)建物元分析經(jīng)典域和節(jié)域：

表1 江西省洪災(zāi)損失各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表2 各項(xiàng)指標(biāo)歸一化權(quán)值

隨后計(jì)算各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)類別的關(guān)聯(lián)函數(shù)，加權(quán)計(jì)算出綜合成災(zāi)面積、死亡人口、受災(zāi)人口、倒塌房屋和直接經(jīng)濟(jì)損失的關(guān)聯(lián)函數(shù)，并根據(jù)評(píng)定準(zhǔn)則，對(duì)各年洪災(zāi)損失樣本做出屬于哪類損失等級(jí)的判定，判定結(jié)果見表3。從表中可以看出，江西每年都會(huì)因洪澇災(zāi)害而發(fā)生洪災(zāi)損失。其中，損失等級(jí)為小災(zāi)的有17年，占總年數(shù)的65%；損失等級(jí)為大災(zāi)的有5年，占總年數(shù)的19%；損失等級(jí)為重災(zāi)的有4年，占總年數(shù)的16%。

表3 江西省歷年洪災(zāi)損失等級(jí)評(píng)估成果

同時(shí)，還可以看出大災(zāi)及以上等級(jí)洪災(zāi)損失主要集中在20世紀(jì)90年代，特別是重災(zāi)均發(fā)生在20世紀(jì)90年代，且具有連續(xù)性的特點(diǎn)。

2.2 降雨量對(duì)洪災(zāi)損失影響

2.2.1 降雨量與洪災(zāi)損失指標(biāo)關(guān)系分析

降雨量指標(biāo)既需用年降雨量表示，也應(yīng)考慮到降雨時(shí)間分布不均、空間分布不均對(duì)洪澇災(zāi)害損失的影響。分析年降雨量 P、4～6 月份（主汛期）降雨量 P4～6、4～9月份（汛期）降雨量 P4～9、月降雨量變異系數(shù) CVM、年降雨量空間變異系數(shù)CVS等5項(xiàng)雨量指標(biāo)與成災(zāi)面積、死亡人口、受災(zāi)人口、倒塌房屋、直接經(jīng)濟(jì)損失等5項(xiàng)洪災(zāi)損失指標(biāo)的Spearman相關(guān)系數(shù)，見表4。

從表4可以看出，各雨量指標(biāo)與各洪災(zāi)損失指標(biāo)之間Spearman相關(guān)系數(shù)較小，但各指標(biāo)之間又存在一定的關(guān)系。例如：月降雨量變異系數(shù)與各洪災(zāi)損失指標(biāo)均存在較為顯著的正相關(guān)關(guān)系，變異系數(shù)越大，洪災(zāi)損失程度越大；年降雨量大小與成災(zāi)面積和受災(zāi)人口之間存在一定的顯著關(guān)系，年降雨量越大，成災(zāi)面積和受災(zāi)人口就越多；汛期降雨量大小，特別是主汛期降雨量的大小與成災(zāi)面積、受災(zāi)人口和倒塌房屋之間存在較為顯著的關(guān)系，表明洪災(zāi)損失的關(guān)鍵在于汛期降雨量的大小，這一方面取決于年降雨總量的大小，另一方面又取決于月降雨變異系數(shù)的大小。

表4 雨量指標(biāo)與洪災(zāi)損失指標(biāo)的Spearman相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)

同時(shí)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的提高，各類減災(zāi)的工程措施和非工程措施的運(yùn)用，不同年代背景下降雨量與洪災(zāi)損失指標(biāo)之間的緊密程度又會(huì)發(fā)生變化。分別分析1991～1999、2000～2009年共2個(gè)年代下降雨量指標(biāo)與洪災(zāi)損失指標(biāo)之間的Spearman相關(guān)系數(shù)，見表5；2010～2016年各雨量指標(biāo)和洪災(zāi)損失指標(biāo)相關(guān)關(guān)系均不顯著，年降雨量與各洪災(zāi)損失指標(biāo)相關(guān)關(guān)系均不顯著，故未列入。

從表5中可以看出，1991～1999年汛期降雨量、月降雨量變異系數(shù)和年降雨量空間變異系數(shù)大部分與洪災(zāi)損失指標(biāo)之間存在顯著的關(guān)系，且關(guān)系較為緊密，特別是4～6月份降雨量與倒塌房屋和直接經(jīng)濟(jì)損失之間相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.80；2000～2009年，汛期降雨量與死亡人口和受災(zāi)人口存在顯著的關(guān)系。

從影響機(jī)理上分析，降雨量指標(biāo)與成災(zāi)面積關(guān)系應(yīng)最為密切。運(yùn)用逐步回歸法分析降雨量指標(biāo)與成災(zāi)面積關(guān)系得知，成災(zāi)面積與年降雨量、4～9月降雨量、月降雨變異系數(shù)之間關(guān)系最為密切。因各指標(biāo)之間單位不一致，故對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并建立多元回歸模型。繪制歷年成災(zāi)面積模擬值和實(shí)測(cè)值過程線，見圖1。模擬值過程線與實(shí)測(cè)值過程線變化基本一致，20世紀(jì)90年代擬合程度最好，2010年以后擬合程度偏差較大。

圖1 江西省歷年成災(zāi)面積（標(biāo)準(zhǔn)化）統(tǒng)計(jì)值與模擬值過程線

綜上所述，影響洪災(zāi)損失指標(biāo)的主要降雨指標(biāo)為年降雨量、汛期降雨量、月降雨變異系數(shù)，年降雨量越大、汛期降水量越集中、月降雨變異系數(shù)越大，洪災(zāi)損失程度越大；20世紀(jì)90年代各降雨量指標(biāo)與洪災(zāi)損失關(guān)系最為緊密，隨著社會(huì)的發(fā)展，特別是2010年以后，降雨量指標(biāo)與洪災(zāi)損失之間的緊密程度逐漸減小。

表5 不同年代雨量指標(biāo)與洪災(zāi)損失指標(biāo)的Spearman相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)

2.2.2 降雨量與洪災(zāi)損失等級(jí)關(guān)系分析

圖2 各降雨指標(biāo)與損失等級(jí)灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)過程圖

灰色關(guān)聯(lián)度分析是一種多因素統(tǒng)計(jì)分析的方法，通過分析研究對(duì)象與各因子之間的貼近度，計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)，從而判斷各因子與研究對(duì)象影響程度大小。計(jì)算各降雨指標(biāo)與洪災(zāi)損失等級(jí)之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)，具體計(jì)算方法不再贅述，可參考文獻(xiàn)[11]。計(jì)算結(jié)果見圖2，各降雨指標(biāo)與洪災(zāi)損失等級(jí)關(guān)系相差不大。1996年以前，各降雨指標(biāo)系數(shù)均偏小，省內(nèi)降雨過程與洪災(zāi)損失等級(jí)之間關(guān)系并不密切。例如發(fā)生重災(zāi)的1993年、1994年、1995年降雨總量在26年內(nèi)分別排在第10、7、9位；4～6月降雨總量分別排在第7、3、1位；4～9月降雨總量分別排在第9、11、4位。值得關(guān)注的是1993年年降雨總量、4～6 月降雨量、4～9 月降雨量分別排在序列第 10、7、9位（見圖3，三角形為發(fā)生重災(zāi)年份，菱形為發(fā)生大災(zāi)年份），卻釀成巨災(zāi)，表明遭成洪災(zāi)損失的不僅僅與這5個(gè)降雨指標(biāo)有關(guān)。

同樣的，降雨指標(biāo)與洪災(zāi)損失關(guān)系不十分密切的年份還有1998年、2003年、2006年和2010年，這幾年均是大災(zāi)以上的年份，分析影響洪災(zāi)損失程度的降雨指標(biāo)不能僅僅依靠江西境內(nèi)降雨時(shí)空變化特征，2003年各項(xiàng)降雨指標(biāo)排列均靠后，年降雨總量、4～6月降雨總量、4～9月降雨總量分別排名在第24、15、22位，但其卻造成18人死亡和828萬人受災(zāi)，這主要由于降雨空間分布極其不均，贛州、吉安、撫州等地受強(qiáng)降雨而造成局地洪水，而其他江西大部并未產(chǎn)生較大洪水。

從頻率角度定性分析，1991～1999年2～5年一遇降雨共7年，10年、20年一遇降雨分別有1年；2000～2009年2～5年一遇降雨共9年，10年一遇降雨1年；2010～2016年 2～5年一遇降雨共 3年，10年、20年、30年一遇降雨分別有1年。對(duì)比洪災(zāi)損失等級(jí)，可發(fā)現(xiàn)同等頻率降雨條件下，2000年以后，特別是2010年以后洪災(zāi)損失程度較20世紀(jì)90年代大大減小。至于造成同頻率降雨情況下洪澇災(zāi)害損失程度減小的原因，一是由于水利工程投入大幅度增加。改革開放，特別是“98長(zhǎng)江流域大洪水”過后，江西水利建設(shè)投入大幅增加，1998年以前年均投入4.7億元，1998年以后水利投入突破兩位數(shù)，2010年以后每年水利投入更是增加到百億元[12]。二是由于各項(xiàng)水利工程大量建設(shè)。至2018年江西共加固整治堤防115座，累計(jì)達(dá)3 071km；新建水庫718座，除險(xiǎn)加固水庫9 259座；中小河流治理866條共6 520km；水土流失面積治理達(dá)6 000多萬畝[12]。三是由于水利科學(xué)技術(shù)水平的大幅提升。受人類社會(huì)科技水平快速發(fā)展裨益，水利這一古老技術(shù)也迎來蓬勃發(fā)展，各種防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)手段得以拓展，防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)能力得以提升。四是由于公眾防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)得以增強(qiáng)。通過科普宣傳、公眾參與等各種手段，社會(huì)公眾防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)得到大步提升，但農(nóng)村居民的防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)和自救互救能力相對(duì)較為薄弱[13]。

圖3 江西省歷年特征降雨變化過程

綜而述之，在一般情況下，6～10年一遇的暴雨就能對(duì)江西造成較大的洪災(zāi)損失，降雨量越大，降雨越集中，造成的損失就越大，但也不排除在降雨總量較小的情況下也能造成較大的洪澇災(zāi)害損失。同時(shí)，受水利投入大幅增加影響，江西各類工程和非工程措施得到大幅提高，防災(zāi)減災(zāi)能力得到極大提升，同等頻率降雨條件下，2000年以后，特別是2010年以后洪災(zāi)損失程度較20世紀(jì)90年代大大減小。

3 結(jié)論

本文基于1991～2016年洪澇災(zāi)害損失指標(biāo)統(tǒng)計(jì)成果，運(yùn)用物元分析法對(duì)洪澇災(zāi)害損失進(jìn)行評(píng)估分級(jí)，并定性分析降雨量對(duì)洪澇災(zāi)害損失的影響程度，得出以下結(jié)論：

（1）江西年年都會(huì)因洪澇災(zāi)害而發(fā)生洪災(zāi)損失，主要是小災(zāi)，占總年份的65%，大災(zāi)、重災(zāi)分別占總年份的19%、16%，且重災(zāi)主要集中在20世紀(jì)90年代。

（2）影響洪災(zāi)損失指標(biāo)的主要降雨指標(biāo)為年降雨量、汛期降雨量、月降雨變異系數(shù)，年降雨量越大、汛期降水量越集中、月降雨變異系數(shù)越大，洪災(zāi)損失程度越大。

（3）受各種工程措施和非工程措施提升影響，同等頻率降雨條件下，2000年以后，特別是2010年以后洪災(zāi)損失程度較20世紀(jì)90年代大大減小。

但因大部分洪災(zāi)損失具有局部性特點(diǎn)，全省平均降雨難以定量反應(yīng)降雨對(duì)洪澇災(zāi)害損失的影響，后期需繼續(xù)收集資料，分析典型流域下極端降水對(duì)洪澇災(zāi)害損失的影響。