侯麗麗,都瓦拉,銀 山,玉 山

1 內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,呼和浩特 010022 2 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所,呼和浩特 010010

草原是我國陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體,是國民經(jīng)濟(jì)的重要陣地,也是促進(jìn)牧區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。隨著生態(tài)工程的實(shí)施,草地植被得到很好的恢復(fù),而近年來全球氣候變暖,火險(xiǎn)等級(jí)也不斷升高,草原火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)越來越顯露出來[2]。草原火災(zāi)頻發(fā)給牧區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)及牧區(qū)生境帶來了巨大威脅,嚴(yán)重制約著我國畜牧業(yè)的發(fā)展,牧戶自身缺乏對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的思想和物質(zhì)準(zhǔn)備,導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)無所適從。因此,開展草原火災(zāi)前期的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估將變得尤為重要。

目前,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)草原火進(jìn)行了大量的研究,多數(shù)都是關(guān)于草原火險(xiǎn)的研究,主要包括草原火險(xiǎn)與氣候因子的響應(yīng)、可燃物條件的模型估算、遙感監(jiān)測(cè)與預(yù)警方法研究等,而對(duì)于草原火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究還不多[3]。在國外起初是以影響草原火災(zāi)的單一因子進(jìn)行評(píng)價(jià),例如Verbesselt等利用可燃物的濕度單一因子進(jìn)行野火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[4]；Snyder等利用可燃物的干燥度這一因素進(jìn)行草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[5]；Yebra等根據(jù)衛(wèi)星圖像估算地中海草地、灌木叢的可燃物含水率(Fuel moisture content,FMC)因素來進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[6]?，F(xiàn)階段,草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究多借助多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)結(jié)合多個(gè)火險(xiǎn)因子進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),比如Adab等應(yīng)用混合火災(zāi)指數(shù)結(jié)合植被的濕度、坡度、縱橫比、高程、道路距離以及居民點(diǎn)附近的距離等綜合因素來描述的伊朗東北部地區(qū)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)[7]；Argaaraz等利用MODIS圖像估算活可燃物含水率(Live fuel moisture content, LFMC)與衛(wèi)星圖像光譜指數(shù)進(jìn)行建模分析格蘭查科南部火災(zāi)危險(xiǎn)評(píng)估[8]；Hess等收集Landsat影像土地覆蓋變化圖并且建立數(shù)字高程模型(Digital elevation model, DEM)等對(duì)整個(gè)阿拉斯加基奈半島的野火危險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)[9]。而我國對(duì)于草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)起步較晚,僅僅只限于大尺度的角度進(jìn)行草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),例如張繼權(quán)等首次提出草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)這一概念,給出草原火災(zāi)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)管理的基本程式[10]；劉興朋利用自然災(zāi)害指數(shù)法、層次分析法、加權(quán)綜合平均法定量地評(píng)價(jià)了吉林省西部草原的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)[11],佟志軍基于層次分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和3S技術(shù)建立了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系,分析了錫林郭勒盟草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的系列圖譜[12]；都瓦拉等將格雷厄姆-金尼法和層次分析法等技術(shù)方法引入草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中,計(jì)算了內(nèi)蒙古各盟市的草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)[13]；崔亮借助Logistic回歸模型確定影響草原火災(zāi)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因素并基于格網(wǎng)來評(píng)估呼倫貝爾草原火災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[14]；Ying等借助MODIS影像分析了呼倫貝爾地區(qū)降雪深度、地表溫度、地表濕度對(duì)春季野火的影響[15]……對(duì)于微觀小尺度為單元,針對(duì)草原牧戶實(shí)際的草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究還鮮有報(bào)道。

牧戶作為牧區(qū)畜牧業(yè)開展的基本單元,也是草原資源的直接使用者和管理者[16],這一微觀主體的生產(chǎn)生活行為對(duì)準(zhǔn)確判斷草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)與防患有重要的意義[17]。東烏珠穆沁旗是錫林郭勒草原中火災(zāi)發(fā)生最頻繁的區(qū)域。烏珠穆沁草原是我國畜牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要基地,地廣人稀,單位面積可燃物量多,春秋兩季干燥、多風(fēng)、日照強(qiáng)等氣候原因,烏珠穆沁草原成為內(nèi)蒙古甚至我國草原火災(zāi)情況最為嚴(yán)重的地區(qū)之一[18]。例如2012年3月28日東烏珠穆沁旗發(fā)生草原火災(zāi),燒毀草場66.7km2；2013年9月30日汗敖包嘎查打草期間不慎引發(fā)火災(zāi),9.87km2草場燒毀,給牧戶帶來了嚴(yán)重的損失(摘自搜狐網(wǎng)新聞,新華網(wǎng)新聞)。

本文以內(nèi)蒙古東烏珠穆沁旗道特淖爾鎮(zhèn)汗敖包嘎查的牧戶為研究對(duì)象,通過牧戶調(diào)研數(shù)據(jù)結(jié)合GIS方法,并采用主成分分析法和加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法對(duì)構(gòu)建的牧戶微觀尺度草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化評(píng)價(jià),獲取了汗敖包嘎查的草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖,從微觀尺度為草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供新的思路。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟東烏珠穆沁旗道特淖爾鎮(zhèn)汗敖包嘎查(圖1),是以畜牧業(yè)為主要產(chǎn)業(yè)的地區(qū),地理位置為45.68°—46.02°N,117.63°—118.06°E,屬于溫帶大陸性氣候,年平均氣溫為1.6℃,海拔800—1300m；年降水量300mm左右,主要集中在6—8月份,占年降水量70%；年蒸發(fā)量在3000mm以上,是降水量的7.5倍；太陽輻射強(qiáng)烈,大風(fēng)日數(shù)多[11]。主要的植被類型有禾本科植被、羊草、叢生草、針茅屬、錦雞屬等,土壤類型為草甸土、黑鈣土、和栗鈣土等[19]。嘎查草場總面積426.67 km2,人均草場面積0.87 km2,屬于純牧業(yè)嘎查。近年來發(fā)生多起草原火災(zāi)事故,給牧民的生產(chǎn)生活帶來巨大的損失。

圖1 汗敖包嘎查研究區(qū)示意圖Fig.1 Location of Khan Obo village research area

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

氣象數(shù)據(jù)來自中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http://cdc.cma.gov.cn)提供的2000—2018年內(nèi)蒙古境內(nèi)4個(gè)氣象站點(diǎn)(烏拉蓋50913、東烏旗50915、西烏旗54012、錫林浩特54102)的月最大風(fēng)速、月累計(jì)降水量、月最高氣溫和干雷暴數(shù)數(shù)據(jù)。對(duì)氣象數(shù)據(jù)采用克里金插值法進(jìn)行空間插值,并進(jìn)行數(shù)據(jù)重采樣、掩膜為50m分辨率的柵格數(shù)據(jù)。

遙感數(shù)據(jù)來自NASA對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)(http://modis.gsfc.nasa.gov/)共享平臺(tái)。本文運(yùn)用了涵蓋汗敖包嘎查2000—2018年MCD64A1產(chǎn)品數(shù)據(jù)提取研究區(qū)火燒跡地面積,用于表達(dá)歷史火情要素。2018年Landsat OLI數(shù)據(jù)8月覆蓋研究區(qū)的12328序列影像獲取30m的植被覆蓋度數(shù)據(jù)。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)采用調(diào)查問卷的方式,對(duì)汗敖包嘎查內(nèi)的110戶牧民進(jìn)行數(shù)據(jù)收集,GPS定位,共發(fā)放問卷110份,刪除無效樣本后,最終獲得92份有效問卷,有效率達(dá)83.5%[17]。調(diào)查內(nèi)容如下:(1)草場:草場總面積、集體草場面積、草庫倫面積和打草量。(2)牲畜:家畜的數(shù)量和幼畜數(shù)量(大、小牲畜分別調(diào)查)。(3)房屋:房屋面積、棚圈面積和蒙古包數(shù)量。(4)經(jīng)濟(jì):家庭總收入以及收入來源,牧業(yè)收入、非牧業(yè)收入。(5)人口:家庭人口總數(shù)、勞動(dòng)力數(shù)、學(xué)生人數(shù)、小于14歲和大于65歲的老幼人口數(shù)。(6)基礎(chǔ)設(shè)施:各牧戶擁有的水井、機(jī)電井?dāng)?shù)量,農(nóng)牧業(yè)機(jī)械車輛數(shù),各戶農(nóng)村道路通達(dá)情況。

2.2 研究方法

2.2.1自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法

在區(qū)域自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成過程中,危險(xiǎn)性、暴露性、脆弱性和防災(zāi)減災(zāi)能力是缺一不可的,是四者綜合作用的結(jié)果[20],自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的其數(shù)學(xué)計(jì)算公式如下:

自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)=危險(xiǎn)性(H)×暴露性(E)×脆弱性(V)×防災(zāi)減災(zāi)能力(R)

(1)

2.2.2風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃指標(biāo)體系的構(gòu)建

草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)與引發(fā)災(zāi)害的致災(zāi)因子危險(xiǎn)性和承災(zāi)體脆弱性密切相關(guān),危險(xiǎn)性考慮致災(zāi)因子和孕災(zāi)環(huán)境,承災(zāi)體主要是指人類的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.2.3主成分分析法

基于牧戶點(diǎn)進(jìn)行指標(biāo)量化,考慮到?jīng)]有研究學(xué)者做過關(guān)于牧戶尺度研究的權(quán)重評(píng)價(jià),為避免主觀賦值權(quán)重誤差,本文采用主成分分析法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重。主成分分析法確定權(quán)重,首先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,建立相關(guān)系數(shù)矩陣和主成分模型,求出各指標(biāo)主成分的特征值,由此得出各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重[21]。

2.2.4加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法

考慮各個(gè)具體指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)因子的影響程度,將各個(gè)指標(biāo)的因子?xùn)鸥駥优c其對(duì)應(yīng)的權(quán)重相乘計(jì)算[22],加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法主要適用于四大災(zāi)害因子二級(jí)指標(biāo)計(jì)算,公式如下:。

(2)

Xi為第i個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后值,Wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值,V為指標(biāo)得分值。

2.2.4自然斷點(diǎn)法

自然斷點(diǎn)法是一種根據(jù)數(shù)值統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律分級(jí)和分類的統(tǒng)計(jì)方法。運(yùn)用了聚類的思維,使每一組內(nèi)部相似性最大,兼顧每組間要素的范圍和個(gè)數(shù)盡量相近[22]。

3 結(jié)果與分析

3.1 草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

3.1.1指標(biāo)體系構(gòu)建的原則

草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取要考慮多方面的因素,不僅是整個(gè)評(píng)價(jià)體系的完整性和有效性,還要考慮指標(biāo)具有代表性和易獲取性,本文從微觀尺度視角進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),氣候因素指標(biāo)數(shù)據(jù)所占比例較小。另外,小尺度火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素占很大比例[23],嘎查內(nèi)各牧戶提供的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的精度越高,對(duì)于火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果就越具有科學(xué)性。

3.1.2建立指標(biāo)體系

草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)是草原火災(zāi)危險(xiǎn)性及其后果變成現(xiàn)實(shí)的可能性的定量特性。根據(jù)張繼權(quán)提出的災(zāi)害四因子學(xué)說[1],本文將危險(xiǎn)性,暴露性,脆弱性和防災(zāi)減災(zāi)能力四個(gè)要素作為評(píng)價(jià)的一級(jí)指標(biāo),基于這四個(gè)方面,針對(duì)性地設(shè)計(jì)調(diào)查問卷進(jìn)行實(shí)地調(diào)研,收集牧戶社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)對(duì)草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(1)危險(xiǎn)性指標(biāo)

危險(xiǎn)性主要是由風(fēng)險(xiǎn)源的變異強(qiáng)度和活動(dòng)頻次(可能性)決定的[20],風(fēng)險(xiǎn)源與孕災(zāi)環(huán)境和致災(zāi)因子有關(guān)系,孕災(zāi)環(huán)境是形成災(zāi)害的自然環(huán)境,致災(zāi)因子是誘發(fā)災(zāi)害發(fā)生的主要因素如降雨、高溫、風(fēng)速和干雷暴數(shù)等[24]。本文選取了7個(gè)二級(jí)指標(biāo),具體指標(biāo)選擇如下:

歷史火情面積:表明該地區(qū)曾經(jīng)發(fā)生過火災(zāi),火情面積的大小也是火險(xiǎn)評(píng)估的一個(gè)因子。

可燃物載量:草地可燃物屬于易燃、蔓延快的可燃物類型,是草原火發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ),本文選用30m分辨率的OLI數(shù)據(jù)反演NDVI來估算可燃物載量。參考劉興朋等2015年建立的錫林郭勒盟NDVI與地表可燃物承載量之間的關(guān)系表達(dá)式(式3)[25]:

y=536.9×x1.209

(3)

y代表地表可燃物的量，x代表植被NDVI值。

2009年8月在錫林郭勒盟全草原類型內(nèi)設(shè)定了874個(gè)采樣點(diǎn),進(jìn)行野外鮮草采樣,參考《中國草地資源》草地類型干草折算系數(shù),根據(jù)同時(shí)期MODIS影像獲取的NDVI值和地表采樣數(shù)據(jù)建立了地表可燃物承載量表達(dá)式,統(tǒng)計(jì)結(jié)果均方誤差為33.06,統(tǒng)計(jì)結(jié)果較為可靠。然后重采樣為50m×50m的可燃物載量分布柵格圖。

月最高氣溫:直接影響相對(duì)濕度的變化,促使草原表面枯落植物水分的迅速蒸發(fā),枯落物的干燥,提高了可燃物自身溫度,能夠影響草原火災(zāi)的發(fā)生。

降水:直接影響可燃物的含水量,增加枯落可燃物的含水率,增強(qiáng)空氣濕度,單次降水量大于5mm一般不易發(fā)生火災(zāi)。

雷暴:雷電會(huì)引起雷擊火險(xiǎn),雷暴的能量很大,0.1s釋放的電量可以達(dá)到1×1011W,干雷暴也是草原火災(zāi)發(fā)生不可忽略的一個(gè)因素。

最大風(fēng)速:風(fēng)力可以促進(jìn)可燃物水分的蒸發(fā)并且增加可燃物枯落物層氧氣的含量,使燃燒加快,一旦發(fā)生草原火,草原上沒有外物阻擋,風(fēng)加速火勢(shì)的蔓延。

常住人口:牧區(qū)常住人口越多,生產(chǎn)活動(dòng)越頻繁,增加草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),包括抽煙、燒火做飯,上墳燒紙、農(nóng)牧業(yè)機(jī)械機(jī)動(dòng)車引擎噴火等等。

將所選7個(gè)危險(xiǎn)性指標(biāo)進(jìn)行插值量化,掩膜為50m分辨率的柵格圖層,得到各指標(biāo)的空間分布圖,為消除各指標(biāo)的量綱差異,對(duì)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理,研究區(qū)危險(xiǎn)性指標(biāo)分布見圖2。

圖2 草原火災(zāi)危險(xiǎn)性指標(biāo)分布圖Fig.2 Distribution of grassland fire hazard indicators

由圖2可知,歷史火情面積分布在研究區(qū)的北部和東部草場,可燃物的量高值區(qū)集中分布在研究區(qū)的北部地區(qū),研究區(qū)的降水、雷暴、風(fēng)速三個(gè)指標(biāo)的空間分布趨勢(shì)相同,從東部到西部逐漸降低,研究區(qū)氣溫高值區(qū)分布在西部地區(qū),常住人口高值區(qū)主要在汗敖包嘎查的西南部區(qū)域。

(2)暴露性指標(biāo)

暴露性是指可能受到草原火災(zāi)威脅的所有人和財(cái)產(chǎn),如人員、牲畜、房屋、農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)收入等[26]。本文選取了5個(gè)指標(biāo),具體指標(biāo)如下:

房屋面積:是牧民固定財(cái)產(chǎn)的一部分,具有不可移動(dòng)性,一旦發(fā)生草原火災(zāi),對(duì)牧戶房屋有直接的威脅。

家庭總?cè)丝?是受草原火災(zāi)威脅的直接暴露性指標(biāo),家庭人口越多,面臨的風(fēng)險(xiǎn)性越大。

家庭收入:直接反映了牧戶家庭的生活水平,是受草原火災(zāi)的直接影響因素,家庭收入越高者,面臨的風(fēng)險(xiǎn)性也越大。

牲畜數(shù)量:是牧戶家庭牧業(yè)經(jīng)濟(jì)收入的直接影響因素,牲畜數(shù)量越多,牧戶的經(jīng)濟(jì)收入越高,本文將牲畜數(shù)量折合成標(biāo)準(zhǔn)羊單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

打草量:是牧民維持畜牧業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ),也是牲畜過冬的必備物質(zhì),一旦發(fā)生草原火,草料將直接被燒毀,給牧民帶來巨大的損失。

將所選5個(gè)暴露性指標(biāo)進(jìn)行插值量化,掩膜為50m分辨率的柵格圖層,得到各指標(biāo)的空間分布圖,為消除各指標(biāo)的量綱差異,對(duì)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理,研究區(qū)危險(xiǎn)性指標(biāo)分布見圖3。

圖3 草原火災(zāi)暴露性指標(biāo)分布圖Fig.3 Distribution of grassland fire exposure indicators

由圖3可知,汗敖包嘎查房屋面積、牲畜數(shù)量高值區(qū)位于西側(cè)草場區(qū),家庭人數(shù)在汗敖包嘎查的北部和西部偏高,家庭總收入在研究區(qū) 南部和中部,而打草量高值區(qū)位于西北部草場區(qū)。

(3)脆弱性指標(biāo)

脆弱性綜合反映了自然災(zāi)害的損失程度[20]。本文選取了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)下容易受到影響的5個(gè)承災(zāi)體,具體指標(biāo)如下:

老幼人口數(shù):指小于14歲和大于65歲的人數(shù),由于身體方面的原因他們往往在體力、機(jī)會(huì)等方面處于不利地位,抗災(zāi)能力較弱。

幼畜數(shù)量:應(yīng)對(duì)災(zāi)害能力較差,反應(yīng)時(shí)間慢,也是草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的弱勢(shì)群體。

棚圈面積:牲畜棚圈多為木制或者簡易合成芯板材料,一旦發(fā)生火災(zāi),棚圈極易引燃,直接威脅牲畜的生命安全。

牧業(yè)收入:衡量家庭的牧業(yè)收入可以反映這個(gè)家庭的對(duì)牧區(qū)災(zāi)害的損失程度。

蒙古包數(shù)量:蒙古包主要材質(zhì)是木材和毛氈,發(fā)生火災(zāi)容易引燃。

幼畜數(shù)量:應(yīng)對(duì)災(zāi)害能力較差,反應(yīng)時(shí)間慢,也是草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的弱勢(shì)群體。

將所選5個(gè)脆弱性指標(biāo)進(jìn)行插值量化,掩膜為50m分辨率的柵格圖層,得到各指標(biāo)的空間分布圖,為消除各指標(biāo)的量綱差異,對(duì)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理,研究區(qū)危險(xiǎn)性指標(biāo)分布見圖4。

圖4 草原火災(zāi)脆弱性指標(biāo)分布圖Fig.4 Distribution of grassland fire vulnerability indicators

由圖4可知,汗敖包嘎查老幼人口數(shù)高值區(qū)在北部和西部地區(qū),棚圈面積高值區(qū)在汗敖包嘎查的中部草場,牧業(yè)收入高值區(qū)分布在南部和東北部的草場圖層,蒙古包在研究區(qū)的東部和南部分布較多,幼畜數(shù)量與牲畜數(shù)量分布基本一致,集中在汗敖包嘎查的西部草場區(qū)。

(4)防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo)

防災(zāi)減災(zāi)能力是指災(zāi)害危害區(qū)域應(yīng)對(duì)災(zāi)害的抵御力和恢復(fù)力,包括應(yīng)急管理能力、減災(zāi)投人、資源準(zhǔn)備等[26]。本文選取了6個(gè)指標(biāo)來衡量,具體指標(biāo)如下:

距道路的距離:農(nóng)村道路是連接分散的村莊、居民點(diǎn)、農(nóng)田草場等的主要紐帶,牧點(diǎn)距道路越近,交通方便,防災(zāi)能力增強(qiáng)。

家庭勞動(dòng)力:牧戶尺度對(duì)防火人員數(shù)量與救災(zāi)設(shè)備無法具體統(tǒng)計(jì),故選擇牧戶內(nèi)勞動(dòng)力,在應(yīng)對(duì)草原災(zāi)害時(shí),勞動(dòng)力可以作為救災(zāi)的必備人力資源。

農(nóng)牧機(jī)械車輛:是救災(zāi)輸送物資的必備基礎(chǔ)設(shè)施。

非牧業(yè)收入:包括政府補(bǔ)貼和工資性收入,不會(huì)因草原火災(zāi)受到影響。

機(jī)電井:機(jī)井作為救援火災(zāi)的水源,數(shù)量越多,有利于近地取水。

參加醫(yī)保人數(shù):醫(yī)保作為牧戶家庭應(yīng)對(duì)意外的保障,參加醫(yī)保人數(shù)越多,家庭的抗災(zāi)能力越強(qiáng)。

將所選6個(gè)防災(zāi)減災(zāi)指標(biāo)進(jìn)行插值量化,掩膜為50m分辨率的柵格圖層,得到各指標(biāo)的空間分布圖,為消除各指標(biāo)的量綱差異,對(duì)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理,研究區(qū)防災(zāi)減災(zāi)指標(biāo)分布見圖5。

圖5 草原火災(zāi)防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo)分布圖Fig.5 Distribution of grassland fire disaster prevention and mitigation capacity indicator indicators

由圖5可知,汗敖包嘎查中部草場區(qū)牧戶距道路距離近,道路通達(dá)度好,家庭勞動(dòng)力、農(nóng)牧機(jī)械車輛都集中在中南部地區(qū)的牧戶,非牧業(yè)收入高值區(qū)在研究區(qū)的西北部和南部地區(qū),機(jī)電井在嘎查西部和北部分布較多,牧戶參加醫(yī)保人數(shù)高值區(qū)分布在西部和東部地區(qū)。

3.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

本文采用主成分分析法來確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。通過GIS分區(qū)統(tǒng)計(jì)功能計(jì)算汗敖包嘎查92個(gè)草場圖層分區(qū)各指標(biāo)的平均值,23個(gè)指標(biāo)共生成2116個(gè)數(shù)據(jù)樣本,作為主成分分析的原始數(shù)據(jù)[27]。在SPSS軟件中,通過“分析-降維-因子分析”得到主成分的特征根、貢獻(xiàn)率、載荷矩陣,最后計(jì)算各因子權(quán)重值。

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析,前6個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到 83.467%,超過80%。因此前6個(gè)主成分基本可以反映全部指標(biāo)的信息,運(yùn)用特征值和因子載荷矩陣來計(jì)算綜合得分模型,然后對(duì)各指標(biāo)綜合得分值取絕對(duì)值后進(jìn)行歸一化,即可得到各指標(biāo)權(quán)重,見表1。

表1 草原火災(zāi)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重

由表1可知,四個(gè)一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重分別為危險(xiǎn)性22.62%,暴露性29.4%,脆弱性21.45%,防災(zāi)減災(zāi)能力26.53%,權(quán)重分布情況與其他研究學(xué)者指標(biāo)權(quán)重結(jié)果基本一致[10—13]。

3.3 牧戶尺度草原火災(zāi)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

3.3.1危險(xiǎn)性分析

本文對(duì)選取7個(gè)危險(xiǎn)性指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)疊加,得到草原火災(zāi)危險(xiǎn)性柵格圖層,通過GIS軟件自然斷點(diǎn)法得出不同等級(jí)的汗敖包嘎查草原火災(zāi)危險(xiǎn)性分布圖[21—22],并且分為5個(gè)等級(jí),分別是低危險(xiǎn)區(qū)、次低危險(xiǎn)區(qū)、中危險(xiǎn)區(qū)、次高危險(xiǎn)區(qū)和高危險(xiǎn)區(qū)[22](圖6)。

由圖6可知,汗敖包嘎查草原火災(zāi)危險(xiǎn)性分布從中部區(qū)域向兩側(cè)逐漸遞減。高危險(xiǎn)區(qū)主要分布在汗敖包嘎查的東北部和中西部地區(qū),占研究區(qū)總面積的17.92%,次高危險(xiǎn)區(qū)分布在汗敖包嘎查的中西部地區(qū),占比為18.28%,中危險(xiǎn)區(qū)并且由北向南均有零散分布,占總面積的33.66%,次低危險(xiǎn)區(qū)分布在汗敖包嘎查的西北和東部區(qū)域,占比為19.74%,低危險(xiǎn)區(qū)主要分布在研究區(qū)的西北部和東部,占比為10.26%。

3.3.2暴露性分析

本文對(duì)選取5個(gè)暴露性指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)疊加,得到草原火災(zāi)暴露性柵格圖層,通過GIS軟件自然斷點(diǎn)法得出不同等級(jí)的汗敖包嘎查草原火災(zāi)的暴露性分布圖,并且分為5個(gè)等級(jí),分別是低暴露區(qū)、次低暴露區(qū)、中暴露區(qū)、次高暴露區(qū)和高暴露區(qū)(圖7)。

圖6 汗敖包嘎查草原火災(zāi)危險(xiǎn)性分布圖Fig.6 Hazard distribution map of grassland fire in Khan Obo village

圖7 汗敖包嘎查草原火災(zāi)暴露性分布圖Fig.7 Exposure distribution map of grassland fires in Khan Obo village

由圖7可知,汗敖包嘎查草原火災(zāi)暴露性整體上由西部向東北部遞減。高暴露性區(qū)主要分布在汗敖包嘎查的西部區(qū)域,占研究區(qū)總面積的8.05%；次高暴露性區(qū)分布在研究區(qū)的南部、西部和中部的少許區(qū)域,占比為20.68%；中暴露性區(qū)分布在研究區(qū)的中部以及東北部的少許區(qū)域,占比為28.71%,低、次低暴露性區(qū)分布在研究區(qū)的北部地區(qū),占研究區(qū)總面積的42.55%。

3.3.3脆弱性分析

本文對(duì)選取的5個(gè)脆弱性指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)疊加,得到草原火災(zāi)脆弱性柵格圖層,通過GIS軟件自然斷點(diǎn)法得出不同等級(jí)的汗敖包嘎查草原火災(zāi)的脆弱性分布圖,并且分為5個(gè)等級(jí),分別是低脆弱區(qū)、次低脆弱區(qū)、中脆弱區(qū)、次 脆弱區(qū)和高脆弱區(qū)(圖8)。

由圖8可知:汗敖包嘎查草原火災(zāi)脆弱性分布從中部地區(qū)到外圍逐步減小。高脆弱區(qū)主要分布在汗敖包嘎查的中部地區(qū),占研究區(qū)總面積的1.21%；次高脆弱區(qū)主要分布在汗敖包嘎查的中部草場,占比為14.36%；中脆弱區(qū)主要分布在汗敖包嘎查的西部和西北部地區(qū),占比為32.37%；次低、低脆弱區(qū)主要分布在汗敖包嘎查的南部和東北部地區(qū),占比為52.07%。

3.3.4防災(zāi)減災(zāi)能力分析

本文對(duì)選取的6個(gè)防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)疊加,得到草原火災(zāi)防災(zāi)減災(zāi)能力柵格圖層,通過GIS軟件自然斷點(diǎn)法得出不同等級(jí)的汗敖包嘎查草原火災(zāi)防災(zāi)減災(zāi)能力分布圖并且分為5個(gè)等級(jí):低防災(zāi)減災(zāi)區(qū)、次低防災(zāi)減災(zāi)區(qū)、中防災(zāi)減災(zāi)區(qū)、次高防災(zāi)減災(zāi)區(qū)、高防災(zāi)減災(zāi)區(qū)(圖9)。

圖8 汗敖包嘎查草原火災(zāi)脆弱性分布圖Fig.8 Vulnerability distribution map of grassland in Khan Obo village

圖9 汗敖包嘎查草原火災(zāi)防災(zāi)減災(zāi)能力分布圖Fig.9 Distribution of fire prevention and mitigation capabilities of grassland fires in Khan Obo village

圖10 汗敖包嘎查草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分布圖Fig.10 Risk distribution map of grassland fire in Khan Obo village

由圖9可知:汗敖包嘎查草原火災(zāi)防災(zāi)減災(zāi)能力從中部向兩側(cè)地區(qū)遞減。高防災(zāi)減災(zāi)區(qū)分布在研究區(qū)的西部與中部地區(qū),占比為3.39%；次高防災(zāi)減災(zāi)區(qū)分布在研究區(qū)的中部以及東北部的少許區(qū)域,占比為20.41%；中防災(zāi)減災(zāi)區(qū)分布在研究區(qū)南北均有分布,占比為29.22%；次低、低防災(zāi)減災(zāi)區(qū)分布在研究區(qū)的西部和北部地區(qū),占比為47.07%。

3.3.5草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性分析

根據(jù)汗敖包嘎查4個(gè)一級(jí)指標(biāo)危險(xiǎn)性、暴露性、脆弱性、防災(zāi)減災(zāi)能力分布圖,采用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法得到草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性分布圖,并根據(jù)自然斷點(diǎn)法分為5個(gè)等級(jí):低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(圖10)。

由圖10可知:高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在研究區(qū)的中部地區(qū),占比為3.19%；次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的外圍,占比為15.43%；中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布在研究區(qū)的西部和西北部區(qū)域,占比為31.25%；次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在東部區(qū)域和南部的少許區(qū)域,占比為24.21%；低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在研究區(qū)的東部條帶狀區(qū)域和南部地區(qū),占比為25.79%。綜上,汗敖包嘎查的草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)從中部地區(qū)向外圍遞減,西北部地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)高于東部、南部地區(qū),中西部草場區(qū)的牧戶應(yīng)該增強(qiáng)火災(zāi)防范意識(shí)和滅火基礎(chǔ)設(shè)施的配備。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

基于牧戶尺度對(duì)汗敖包嘎查進(jìn)行草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),根據(jù)加權(quán)綜合得分法計(jì)算嘎查內(nèi)的草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)值,結(jié)合GIS空間分析方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),得到汗敖包嘎查境內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃,主要結(jié)論如下:

(1)汗敖包嘎查草原火災(zāi)危險(xiǎn)性從中部區(qū)域向兩側(cè)逐漸遞減,次高、高危險(xiǎn)區(qū)占研究區(qū)總面積的36.2%；汗敖包嘎查草原火災(zāi)暴露性整體上由西部向東北部遞減,次高、高暴露區(qū)占研究區(qū)總面積的28.73%；汗敖包嘎查草原火災(zāi)脆弱性分布從中部地區(qū)到外圍逐步減小,次高、高脆弱區(qū)占研究區(qū)總面積的15.57%；汗敖包嘎查草原火災(zāi)防災(zāi)減災(zāi)能力從中部向兩側(cè)地區(qū)遞減,低、次低防災(zāi)減災(zāi)區(qū)占研究區(qū)總面積的50%。

(2)汗敖包嘎查草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)從中部地區(qū)向外圍遞減,北部地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)高于東部、南部地區(qū)。中、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占研究區(qū)總面積的49.85%,中西部草場區(qū)的牧戶應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)草原火災(zāi)的防范意識(shí)和防火能力。

4.2 討論

文章研究結(jié)果表明,草原火災(zāi)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)位于汗敖包嘎查中部草場區(qū),原因可能是中部草場牧戶的常住人口、房屋面積、棚圈面積、牲畜數(shù)量高值區(qū)多集中于此,處于承災(zāi)體高值分布區(qū),此外,溫度和雷暴等致災(zāi)氣象因子在中部草場也處于高值區(qū),降水量處于低值區(qū)使該地可燃物量含水量的降低,形成了高草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的孕災(zāi)環(huán)境[28]。次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)處于研究區(qū)的西北部這也與歷史發(fā)生火災(zāi)位置相接近。研究區(qū)草原火災(zāi)低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)處于東北部草場區(qū),原因是此地的牧戶分布較少,雖雷暴、風(fēng)速和蒙古包數(shù)量處于高值區(qū),但承災(zāi)體是災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的主要受體[29],所以此地草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性低。

本文牧戶尺度草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是結(jié)合汗敖包嘎查自身自然、經(jīng)濟(jì)因素并參考其他研究區(qū)的草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系基礎(chǔ)上形成的[11—12,14,24],考慮嘎查研究區(qū)的尺度,細(xì)化各牧戶的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),突出微觀尺度牧區(qū)草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的獨(dú)特性,因此,在這方面本研究有較高的創(chuàng)新性。

此外,牧戶調(diào)查對(duì)象對(duì)問卷的反饋存在一定的不確定性,牧戶對(duì)自身家庭實(shí)際經(jīng)濟(jì)狀況存在一定的保留,如牧戶的草場資源、人均收入、牲畜數(shù)量的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)等難以細(xì)致調(diào)查[30]。本文的研究結(jié)果存在一定的誤差,如氣象數(shù)據(jù)遙感數(shù)據(jù)、和問卷調(diào)查數(shù)據(jù)的獲取與處理過程中不可避免存在誤差。未來研究中需要進(jìn)一步對(duì)這些不確定性進(jìn)行深入研究,加強(qiáng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的全面性和準(zhǔn)確性,以便為災(zāi)害防治決策提供更可靠的數(shù)據(jù)支撐。