周燕蓮 董銘 劉維明 李豪

摘要：受暴雨的影響，河流流域常會(huì)發(fā)生大型洪澇災(zāi)害事件，給沿河流域的人們帶來災(zāi)難，嚴(yán)重阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在岷江流域暴雨分布基礎(chǔ)上，將層次分析法與GIS技術(shù)相結(jié)合，選取了2000，2005，2010年和2015年共4期數(shù)據(jù)，從致災(zāi)危險(xiǎn)性、孕災(zāi)敏感性和承災(zāi)易損性3個(gè)方面構(gòu)建了洪澇災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和模型，并通過ArcGIS得到了岷江流域洪災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性空間分布圖。結(jié)果表明：① 在空間尺度上，洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性結(jié)果的變化趨勢(shì)與致災(zāi)因子變化趨勢(shì)趨于一致，暴雨空間分布與洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果關(guān)系密切，較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在岷江流域東南部平原地區(qū)，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在西北部地區(qū)。② 在時(shí)間尺度上，總體以中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)為主，面積占比第二高的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)由較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)發(fā)展到了較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，整體風(fēng)險(xiǎn)性在上升。研究成果揭示了暴雨分布特征與洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系，既有效指示了岷江流域洪澇災(zāi)害空間分布的狀況，又反映了洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性動(dòng)態(tài)變化狀況，可為流域防災(zāi)減災(zāi)和社會(huì)穩(wěn)定提供參考。

關(guān) 鍵 詞：洪澇災(zāi)害; 暴雨分布; 動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià); GIS; 層次分析法; 岷江流域

中圖法分類號(hào)： TV87

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.05.004

0 引 言

近百年來，全球氣候發(fā)生了重大變化，極端天氣事件頻發(fā)，其中由極端降水引發(fā)的暴雨洪澇災(zāi)害給人類生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來了巨大損失，嚴(yán)重阻礙了社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年各類自然災(zāi)害所造成的損失中，洪澇災(zāi)害占到40%[1]。岷江流域位于中國西南山地地區(qū)，天然落差達(dá)3 560 m，由東南季風(fēng)、西南季風(fēng)及太平洋副熱帶高壓進(jìn)退所控制，降雨季節(jié)變化明顯，汛期暴雨頻發(fā)，尤其集中在6～9月[2]，為洪澇災(zāi)害的發(fā)生創(chuàng)造了條件。例如，在1998年和2010年岷江流域均因暴雨發(fā)生了重大洪澇災(zāi)害事件，人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失十分慘重[3]。

目前，國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)與區(qū)劃的研究方法已經(jīng)相當(dāng)成熟，大致可以歸為3類[4]：歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)分析法[5-6]、水文動(dòng)力學(xué)模擬分析法[7-8]和指標(biāo)體系評(píng)估法[9-11]。歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)分析法應(yīng)用簡單，僅通過對(duì)特定區(qū)域歷史上發(fā)生過的洪澇災(zāi)情進(jìn)行分析;水文動(dòng)力學(xué)模擬分析方法應(yīng)用較為常見，包括數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型、集總式水文模型和分布式水文模型3種[7];指標(biāo)體系評(píng)估法基于模糊綜合評(píng)價(jià)方法，考慮自然和社會(huì)屬性，在區(qū)域洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中已逐步得到推廣。但在以上方法中，結(jié)合暴雨分布特征的洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性分析技術(shù)仍比較少見，且暴雨分布特征是評(píng)估洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性的重要參考，同時(shí)洪災(zāi)本身具有系統(tǒng)性和復(fù)雜性[12-13]，再加上岷江流域的洪澇災(zāi)害主要由暴雨所致[14]，因此，在對(duì)該研究區(qū)進(jìn)行洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估時(shí)，應(yīng)將這兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的過程共同分析。

本文從自然和社會(huì)屬性出發(fā)，在岷江流域暴雨分布基礎(chǔ)上，將GIS技術(shù)與洪澇致災(zāi)、孕災(zāi)、承災(zāi)因子相結(jié)合，運(yùn)用層次分析方法確定各指標(biāo)權(quán)重，并在空間尺度和時(shí)間尺度上構(gòu)建較為全面的洪災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)體系和模型，系統(tǒng)開展對(duì)岷江流域動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的定量研究，以期為該流域的生態(tài)環(huán)境和人類生命財(cái)產(chǎn)安全保護(hù)工作提供參考，并為全國其他流域的洪災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究提供借鑒。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

岷江系長江上游重要的支流，又被稱為汶江、都江和岷江河，位于東經(jīng)99°42′～104°40′，北緯28°20′～33°38′之間，流經(jīng)四川省的阿壩州、成都、眉山、雅安、樂山、內(nèi)江等地。岷江發(fā)源于川西北松潘境內(nèi)的弓杠嶺和郎架嶺，上游包括都江堰市以上河段，中游包括都江堰市至樂山河段，下游包括樂山至宜賓河段，較大支流有320條，包括大渡河、白沙河、雜谷腦河、黑水河、馬邊河等。干流全長735 km，天然落差3 560 m，總流域面積135 881 km2，流域內(nèi)水力資源豐富，水能蘊(yùn)藏量820萬kW。岷江泥沙含量相對(duì)較少，以大渡河為主要產(chǎn)沙區(qū)。上游屬高原氣候區(qū)，位于岷山邛崍山高山區(qū)，地勢(shì)高聳，嶺谷相間，地形地質(zhì)復(fù)雜，有幾個(gè)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的褶皺帶，森林、水能、礦產(chǎn)資源十分豐富。中下游屬亞熱帶氣候區(qū)，降水充沛，位于四川盆地中部丘陵區(qū)，地勢(shì)低平，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)（見圖1）。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文選取2000，2005，2010年和2015年共4期岷江流域數(shù)據(jù)，包括DEM（Digital Elevation Model）數(shù)據(jù)、土地利用類型數(shù)據(jù)、空間化GDP數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)和水文數(shù)據(jù)。

（1） DEM數(shù)據(jù)為SRTM90第二代數(shù)據(jù)產(chǎn)品，來源于中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http：∥www.gscloud.cn），空間分辨率為90 m。本文共使用4景數(shù)據(jù)，名稱分別為srtm_56_06、srtm_56_07、srtm_57_06和srtm_57_07。

（2） 土地利用類型數(shù)據(jù)來源于Landcover歐航局300 m分辨率數(shù)據(jù)（http：∥maps.elie.ucl.ac.be/CCI/viewer/），具有繪制迅速和精確的特點(diǎn)，共被分為36種土地利用類型。

（3） 空間化GDP數(shù)據(jù)和人口數(shù)據(jù)來源于資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http：∥www.resdc.cn/Default.aspx）。

（4） 水文數(shù)據(jù)來源于中國氣象局氣象數(shù)據(jù)中心（http：∥data.cma.cn/）的中國地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集，本文從中篩選出了需要用到的53個(gè)氣象站點(diǎn)降水?dāng)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為文本格式。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)一致性與標(biāo)準(zhǔn)歸一化

由于各數(shù)據(jù)的來源與格式等均不統(tǒng)一，需對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性與標(biāo)準(zhǔn)歸一化處理。運(yùn)用ArcGIS的空間處理功能對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行定量化處理，并在處理過程中把所有的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到相同的坐標(biāo)系統(tǒng)中。為方便下一步空間分析計(jì)算，需把數(shù)據(jù)的柵格大小進(jìn)行統(tǒng)一，本文將柵格的單元大小統(tǒng)一設(shè)置為1 000 m×1 000 m。因各數(shù)據(jù)的量綱不統(tǒng)一，需采用標(biāo)準(zhǔn)歸一化的方法將所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一到[0，1]區(qū)間，轉(zhuǎn)化為無量綱數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)歸一化公式[15]如下所示：DEE15B9D-D559-4832-BDA5-284562D459EE

X′=X-XminXmax-Xmin（1）

式中：X′與X分別為像元的量化值和原始值;Xmax與Xmin分別為像元的最大值和最小值。

2.2 洪災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

暴雨成洪主要是由短時(shí)間內(nèi)雷暴雨、臺(tái)風(fēng)和鋒面暴雨所致，對(duì)暴雨分布特征的分析可以從時(shí)間和空間兩個(gè)角度進(jìn)行[12]，因此在構(gòu)建洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)也應(yīng)同時(shí)考慮這兩個(gè)方面。通過對(duì)文獻(xiàn)資料的收集和整理發(fā)現(xiàn)，大多學(xué)者對(duì)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要針對(duì)特定區(qū)域和特定時(shí)間。本文在岷江流域特定研究區(qū)域上，選取汛期（6～9月）暴雨分布數(shù)據(jù)和靜態(tài)本底因子，并以5 a年際變化為動(dòng)態(tài)變化時(shí)間尺度，結(jié)合不同年份動(dòng)態(tài)變化相關(guān)的其他社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子[16]綜合計(jì)算，對(duì)岷江流域進(jìn)行洪災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。因此，在參考已有研究成果和考慮指標(biāo)因子的可獲得性上[17]，本文自上而下構(gòu)建了洪災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（見圖2），其中目標(biāo)層為岷江流域洪災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，在充分考慮自然屬性和社會(huì)屬性基礎(chǔ)上，結(jié)合洪澇災(zāi)害發(fā)生過程;準(zhǔn)則層主要包括致災(zāi)危險(xiǎn)性、孕災(zāi)敏感性和承災(zāi)易損性3個(gè)方面;指標(biāo)層包括暴雨動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)、本底因子和社會(huì)經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)變化因子。

2.3 層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重

層次分析法[18]（Analytic Hierarchy Process，AHP）是一種簡單實(shí)用的用于確定指標(biāo)權(quán)重的方法。近年來，層次分析法已成為洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)領(lǐng)域常用的一種方法。本文運(yùn)用yaahp軟件，從已建立的風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)體系出發(fā)，逐層建立判斷矩陣，最終計(jì)算得到洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重結(jié)果，如表1所列。一致性比例均小于0.1，通過一致性檢驗(yàn)。

2.4 模型構(gòu)建

結(jié)合以上分析，根據(jù)加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法[19]和洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系[20]，本文選用致災(zāi)危險(xiǎn)性、孕災(zāi)敏感性、承災(zāi)易損性3個(gè)因子來構(gòu)建岷江流域洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)定量化評(píng)價(jià)岷江流域不同地區(qū)、5 a年際動(dòng)態(tài)變化的洪澇災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性大小。

對(duì)準(zhǔn)則層3個(gè)因子的計(jì)算，本文采用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法[19]，公式如下：

G=ni=1Wi×Di（2）

式中：G為綜合評(píng)價(jià)值;n為指標(biāo)個(gè)數(shù);Wi為影響綜合評(píng)價(jià)值的各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重;Di為影響綜合評(píng)價(jià)值的各個(gè)指標(biāo)的歸一化值。

再根據(jù)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系[20]，利用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法[19]，建立岷江流域洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型：

FDRI=WH×H+WS×S+WV×V（3）

式中：FDRI為洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性值;H，S，V分別代表根據(jù)式（2）計(jì)算得到的致災(zāi)危險(xiǎn)性、孕災(zāi)敏感性和承災(zāi)易損性值;WH，WS，WV分別是3種影響因子的權(quán)重，其值越大，表示洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性越大。

3 洪災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

3.1 洪災(zāi)致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

岷江流域氣候溫和，降水充沛，陰雨天氣頻繁。長時(shí)間連續(xù)降雨和隨后而至的暴雨是形成洪澇災(zāi)害的重要因素[21]。本文將暴雨分布特征歸入致災(zāi)危險(xiǎn)性中，滿足洪災(zāi)的系統(tǒng)性要求。而衡量致災(zāi)危險(xiǎn)性需要考慮概率和強(qiáng)度（或規(guī)模）2個(gè)要素[22]，因此，在洪災(zāi)致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方面，本文充分考慮了暴雨連續(xù)性和高強(qiáng)度的特征，參考王復(fù)生等[17]在對(duì)南水北調(diào)東線工程山東段洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃中定義的汛期暴雨日數(shù)和汛期暴雨強(qiáng)度，選取這兩個(gè)指標(biāo)為致災(zāi)危險(xiǎn)性指標(biāo)，進(jìn)行危險(xiǎn)性區(qū)劃研究。其中，汛期暴雨日數(shù)主要通過計(jì)算每年6～9月降雨量大于50 mm的天數(shù)累積值得到，汛期暴雨強(qiáng)度由每年6～9月汛期的暴雨量除以暴雨日數(shù)得到。本文通過收集研究區(qū)內(nèi)及附近共53個(gè)氣象站點(diǎn)汛期降雨日值數(shù)據(jù)，計(jì)算得到各氣象站點(diǎn)的汛期暴雨日數(shù)和汛期暴雨強(qiáng)度值，將其站點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為矢量點(diǎn)，添加投影信息后以研究區(qū)為掩膜，運(yùn)用ArcGIS中的反距離權(quán)重（Inverse Distance Weight，IDW）插值法[23]分別將汛期暴雨日數(shù)值和汛期暴雨強(qiáng)度值插值轉(zhuǎn)換成空間分布數(shù)據(jù)。在插值前需將不滿足正態(tài)分布的異常值進(jìn)行剔除。

針對(duì)降雨量觀測(cè)點(diǎn)數(shù)量少的區(qū)域，解恒燕等[24]基于ArcGIS的4種空間插值方法進(jìn)行了插值計(jì)算，發(fā)現(xiàn)反距離權(quán)重法優(yōu)于其他3種空間插值方法。而在該研究區(qū)內(nèi)，收集到的氣象站點(diǎn)只有9個(gè)，因此本文采用反距離權(quán)重法進(jìn)行插值計(jì)算，另外為了提高插值精度本文還擴(kuò)展了研究區(qū)邊界附近的部分氣象站點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算。反距離權(quán)重插值法的具體公式[23]如下：

Z=ni=1Zi（Di）Pni=11（Di）P（4）

式中：Z為插值點(diǎn)的估計(jì)值;Zi為實(shí)測(cè)樣本值;n為參與計(jì)算的實(shí)測(cè)樣本數(shù);Di為插值點(diǎn)與第i個(gè)站點(diǎn)之間的距離;P為距離的冪。

在計(jì)算得到汛期暴雨日數(shù)和汛期暴雨強(qiáng)度的空間分布數(shù)據(jù)后，本文利用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法[19]，根據(jù)公式（2） 得到計(jì)算公式（5），指標(biāo)權(quán)重由上文中層次分析法計(jì)算得到。

致災(zāi)危險(xiǎn)性=0.667×汛期暴雨日數(shù)+0.333×汛期暴雨強(qiáng)度（5）

對(duì)岷江流域2000，2005，2010年和2015年4期數(shù)據(jù)分別按上式利用ArcGIS柵格計(jì)算器進(jìn)行疊加計(jì)算，然后將計(jì)算結(jié)果歸一化處理，采用自然斷點(diǎn)法將其重新分為5類：低危險(xiǎn)區(qū)（0～0.2）、較低危險(xiǎn)區(qū)（0.2～0.4）、中等危險(xiǎn)區(qū)（0.4～0.6）、較高危險(xiǎn)區(qū)（0.6～0.8）和高危險(xiǎn)區(qū)（0.8～1.0），得到岷江流域洪災(zāi)致災(zāi)危險(xiǎn)性空間分布圖（見圖3）。

由汛期暴雨日數(shù)和汛期暴雨強(qiáng)度得到的岷江流域洪災(zāi)致災(zāi)危險(xiǎn)性空間分布圖，指示了岷江流域在不同時(shí)期的暴雨空間分布狀況。單從某一年來看，整體空間分布不均，各危險(xiǎn)性成片分布;從4期分布圖來看，除了西南部均具有較高的危險(xiǎn)性外，其他地區(qū)危險(xiǎn)性分布具有一定的隨機(jī)性，也反映了該研究區(qū)氣候的復(fù)雜狀況。

3.2 洪災(zāi)孕災(zāi)敏感性評(píng)價(jià)

孕災(zāi)體的敏感性程度與洪澇災(zāi)害的發(fā)生有著密切的聯(lián)系，對(duì)于孕災(zāi)體的選擇主要考慮地形和水系兩個(gè)因素[18，20]。岷江流域整體地勢(shì)西北高東南低，地形起伏較大，且流域內(nèi)降水充足，水資源充沛。當(dāng)暴雨發(fā)生時(shí)，上游極快的匯水速度迅速將大量泥沙沖刷下來，到達(dá)地勢(shì)低平區(qū)域，流速減緩，大量泥沙在此沉積，河床抬高、洪水溢出，給上游被沖刷嚴(yán)重的人口聚集地區(qū)和下游人口聚集地區(qū)帶來洪澇災(zāi)害。而地形起伏度和河流比降能較好地反映整體地勢(shì)變化狀況和河流落差狀況;同時(shí)，子流域面積的大小指示了所在子流域?qū)樗拿舾行猿潭?。因此，本文基于地形和水系兩個(gè)孕災(zāi)體選取地形起伏度、河流比降和子流域面積作為孕災(zāi)敏感性的評(píng)價(jià)因子。DEE15B9D-D559-4832-BDA5-284562D459EE

基于DEM數(shù)據(jù)，結(jié)合ArcGIS焦點(diǎn)統(tǒng)計(jì)功能和地圖代數(shù)功能運(yùn)算得到岷江流域地形起伏度空間分布數(shù)據(jù)。河流比降是反映流域高差變化和流速快慢的重要指標(biāo)，以小數(shù)或千分?jǐn)?shù)表示。同時(shí)，采用ArcGIS中的水文分析模型工具基于DEM數(shù)據(jù)對(duì)子流域和河網(wǎng)進(jìn)行提取，為提高精度，共提取出2 493個(gè)子流域，并以子流域?yàn)閱挝?，?jì)算每一個(gè)子流域的面積，得到子流域面積空間分布數(shù)據(jù)。利用ArcGIS字段計(jì)算器功能計(jì)算每一個(gè)子流域中的河流高差和河流長度，再進(jìn)行比值處理得到河流比降空間分布數(shù)據(jù)。

相較于致災(zāi)因子的時(shí)變性，孕災(zāi)體的變化相對(duì)遲緩。特別注意的是考慮到地形起伏度和河流比降與洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性結(jié)果呈負(fù)相關(guān)，需要在計(jì)算前對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)因子值取反。本文在對(duì)岷江流域洪災(zāi)孕災(zāi)敏感性評(píng)價(jià)中，同樣利用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法[19]，得到以下計(jì)算公式：

孕災(zāi)敏感性=0.198×地形起伏+0.312×

河流比降+0.490×子流域面積（6）

本文將取反得到的岷江流域地形起伏度、河流比降空間分布數(shù)據(jù)和計(jì)算得到的子流域面積空間分布數(shù)據(jù)采用3.1節(jié)同樣的方法，得到岷江流域洪災(zāi)孕災(zāi)敏感性空間分布圖（見圖4）。

3.3 洪災(zāi)承災(zāi)易損性評(píng)價(jià)

易損性作為反映洪水災(zāi)害的社會(huì)屬性，其大小與研究區(qū)的人口密度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r等有著密切的聯(lián)系[25]。首先，嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害會(huì)帶來大量的人員傷亡，人口越密集，帶來的人口傷亡威脅也越大;其次，土地環(huán)境的變化是人類活動(dòng)不斷作用的結(jié)果，不同的土地利用類型對(duì)洪水的承受能力不同，易損性也不同，該指標(biāo)對(duì)流域的洪澇災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究具有重要作用;最后，不同的經(jīng)濟(jì)實(shí)力受洪澇災(zāi)害影響的損失程度不同，同時(shí)為洪澇災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)工作提供保障的能力也大不相同。

通過收集到的中國空間化人口數(shù)據(jù)和GDP數(shù)據(jù)，結(jié)合ArcGIS掩膜提取功能得到岷江流域空間化人口分布數(shù)據(jù)和空間化GDP分布數(shù)據(jù)。但面對(duì)洪水侵襲，不同的土地利用類型承受能力大不相同，本文采用陳萍等[26]在對(duì)鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)洪災(zāi)脆弱性評(píng)價(jià)中定義的土地利用/覆蓋敏感性指數(shù)（LS）來表征不同土地利用類型對(duì)洪澇災(zāi)害的易損性程度。公式如下：

LS=7i=1Ri×ωi（7）

式中：Ri為第i種土地利用/覆蓋類型的敏感性賦值;ωi為1 km×1 km的柵格內(nèi)第i種土地利用/覆蓋類型的面積比重。LS值的大小與其對(duì)洪水的敏感程度成正比。

將研究區(qū)的土地利用類型歸為7類，如表2所列，并進(jìn)行敏感性賦值。然后利用ArcGIS創(chuàng)建1 km×1 km的格網(wǎng)并與土地利用類型數(shù)據(jù)進(jìn)行相交處理，通過ArcGIS空間分析工具，計(jì)算得到岷江流域土地利用類型動(dòng)態(tài)易損性結(jié)果。

本文在對(duì)岷江流域洪災(zāi)承災(zāi)易損性評(píng)價(jià)中，同樣利用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法[19]，得到以下計(jì)算公式：

承災(zāi)易損性=0.297×人口分布+0.164×GDP+

0.539×土地利用類型（8）

對(duì)岷江流域2000，2005，2010年和2015年4期數(shù)據(jù)采用3.1節(jié)同樣的方法，得到岷江流域洪災(zāi)承災(zāi)易損性空間分布圖（見圖5）。

3.4 流域洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

流域洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性是致災(zāi)危險(xiǎn)性、孕災(zāi)敏感性和承災(zāi)易損性相互作用的結(jié)果，暴雨分布特征也作為其中因子歸入了致災(zāi)危險(xiǎn)性中。本文在對(duì)岷江流域洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中，根據(jù)式（3）提出的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型，將致災(zāi)危險(xiǎn)性、孕災(zāi)敏感性和承災(zāi)易損性結(jié)果用于計(jì)算洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性：

洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性=0.411×致災(zāi)危險(xiǎn)性+0.328×

孕災(zāi)敏感性+0.261×承災(zāi)易損性（9）

對(duì)岷江流域2000，2005，2010年和2015年4期數(shù)據(jù)采用同樣的方法，得到岷江流域洪災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性空間分布圖（見圖6），不同年份不同風(fēng)險(xiǎn)程度的區(qū)域統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所列。

從空間尺度來看，岷江流域洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性空間分布整體分布不均。其中，2000年低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在樂山市西北角;較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在樂山市周圍;中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)遍布于整個(gè)岷江流域;較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在馬爾康縣和成都市北部;高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在岷江流域東北部和成都市中部。2005年低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在樂山市西北角;較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在岷江流域西北部、中部和東南角;中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)遍布于整個(gè)岷江流域;較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在岷江流域西南邊緣和成都市。2010年低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在岷江流域西北部;較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)平行分布于低風(fēng)險(xiǎn)區(qū);中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)遍布于整個(gè)岷江流域;較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在成都市、樂山市中部和馬爾康縣南部;高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在成都市北部和樂山市中部。2015年低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布較少，主要分布在瑪沁縣東部;較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在岷江流域北部邊緣地區(qū)和康定縣中部;中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)遍布于整個(gè)岷江流域;較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在岷江流域南部;高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在成都市和樂山市中心。

對(duì)比4個(gè)不同年份洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性空間分布圖可以發(fā)現(xiàn)，岷江流域西南邊緣地區(qū)均處于較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，該地區(qū)位于大崗山的西側(cè)，受西南季風(fēng)影響，在地形抬升作用下易形成降水，故充沛的降雨量是導(dǎo)致該地區(qū)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性較高的主要原因。同時(shí)，洪災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性的空間分布與致災(zāi)動(dòng)態(tài)危險(xiǎn)性空間分布具有相似性，不同年份危險(xiǎn)性較高的地區(qū)其洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性也相對(duì)較高，說明了暴雨空間分布與洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)性具有密切聯(lián)系。另外，人口較為集中、GDP較高的成都市洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性在不斷增加，且一直處于較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。一方面在人口密度的增加和GDP增加態(tài)勢(shì)下，受洪災(zāi)的威脅性也隨之增加;另外一方面與該地區(qū)以居民地和水田為主要植被類型有關(guān)，面對(duì)洪水侵襲，其抵抗能力相對(duì)較弱且容易被淹沒。

從時(shí)間尺度來看，岷江流域較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在4個(gè)年份出現(xiàn)了明顯的變化，中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)變化不大。其中，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在4個(gè)不同年份中占比均較小，較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)呈下降趨勢(shì)，而較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)呈上升趨勢(shì)，中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比均最大。總體而言，岷江流域的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性總體上以中等風(fēng)險(xiǎn)為主，占比第二高的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)由2000，2005年的較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)發(fā)展到了2010年和2015年的較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，整體風(fēng)險(xiǎn)性在不斷上升，說明岷江流域的風(fēng)險(xiǎn)性是隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的，且該流域今后的洪澇災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)工作形勢(shì)依然嚴(yán)峻。DEE15B9D-D559-4832-BDA5-284562D459EE

為進(jìn)一步分析結(jié)果的可靠性，本文分別將岷江流域2000～2015年各因子計(jì)算后的歸一化結(jié)果和最終的風(fēng)險(xiǎn)性歸一化結(jié)果求平均，得到的結(jié)果如表4所列。其中，相較于其他因子，地形起伏度、河流比降和子流域面積的變化沒有改變，這是因?yàn)橛脕碛?jì)算的DEM數(shù)據(jù)只有一期，不是動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)。通過分析可知：4 a中致災(zāi)因子的平均值和權(quán)重值均最大，其次是孕災(zāi)因子，而承災(zāi)因子的平均值和權(quán)重值均最小。因此，在與最終的風(fēng)險(xiǎn)性結(jié)果進(jìn)行比較后可以發(fā)現(xiàn)：岷江流域洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性結(jié)果的變化趨勢(shì)與致災(zāi)因子變化趨勢(shì)趨于一致，其中對(duì)結(jié)果影響最大的是汛期暴雨日數(shù)，與前面從空間尺度角度分析后得到的洪災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性的空間分布與致災(zāi)動(dòng)態(tài)危險(xiǎn)性空間分布具有相似性的結(jié)論，也在一定程度上證明了暴雨空間分布特征與洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性結(jié)果關(guān)系密切。通過分析還發(fā)現(xiàn)：2005年的汛期暴雨日數(shù)雖然較2000年有所減少，但其汛期暴雨強(qiáng)度卻比2000年高，因此在最終的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性結(jié)果中，2005年較2000年略微降低。單從岷江流域洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性結(jié)果來看，總體上呈增加趨勢(shì)。

同時(shí)，本文以各縣市為統(tǒng)計(jì)單元，計(jì)算了岷江流域2000～2015年各縣市洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性歸一化后的平均值，得到如圖7所示的柱狀圖。從圖中可以看出：樂山市、雅安市和仁壽縣的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性均呈階梯上升趨勢(shì)，西昌市、宜賓市、自貢市、內(nèi)江市和成都市雖然中間有所降低，但總體還是呈上升趨勢(shì)，并且成都市的風(fēng)險(xiǎn)值一直相對(duì)較高。以上提到的這些縣市均分布在岷江流域的東南部地區(qū)，與之相對(duì)分布在西北部地區(qū)的康定縣、瑪沁縣和馬爾康縣整體上洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)值呈下降趨勢(shì)。

4 結(jié) 論

本文根據(jù)災(zāi)害學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估原理，從岷江流域的自然屬性和社會(huì)屬性出發(fā)，在岷江流域暴雨分布基礎(chǔ)上，采用了一套基于GIS技術(shù)與洪澇致災(zāi)、孕災(zāi)、承災(zāi)因子相結(jié)合的流域洪澇災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法，討論了洪災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建過程，并運(yùn)用構(gòu)建的模型得到了岷江流域洪災(zāi)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性空間分布圖。得到如下研究結(jié)論。

（1） 洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果是多種因子綜合作用下產(chǎn)生的。岷江流域2000～2015年洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性結(jié)果的變化趨勢(shì)與致災(zāi)因子變化趨勢(shì)趨于一致，暴雨空間分布特征與洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果關(guān)系密切。其洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性較高區(qū)域主要分布在岷江流域東南部平原地區(qū)，該地區(qū)地勢(shì)低平、人口集中、經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，且洪災(zāi)孕災(zāi)敏感性和承災(zāi)易損性相對(duì)較高，再加上洪災(zāi)致災(zāi)因子的主導(dǎo)作用，導(dǎo)致該地區(qū)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性相對(duì)較高，與之相對(duì)的西北地區(qū)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性則較低，從而有效指示了岷江流域洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性空間分布狀況，可為相關(guān)部門對(duì)該流域提出針對(duì)性的治理政策提供有力證據(jù)。

（2） 研究區(qū)的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性總體上以中等風(fēng)險(xiǎn)為主，占比第二高的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)由2000年和2005年的較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)發(fā)展到了2010年和2015年的較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，整體風(fēng)險(xiǎn)性在不斷上升，有效反映了岷江流域洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性動(dòng)態(tài)變化狀況，可為該流域的管理和治理，以及即時(shí)制定相應(yīng)防災(zāi)減災(zāi)政策提供有效依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 薛曉萍，馬俊，李鴻怡.基于GIS的鄉(xiāng)鎮(zhèn)洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃技術(shù)：以山東省淄博市臨淄區(qū)為例[J].災(zāi)害學(xué)，2012，27（4）：71-74.

[2] 吳垠，王玲.2010年“7·18”岷江暴雨洪水淺析及預(yù)報(bào)實(shí)踐[J].人民長江，2011，42（6）：18-20，52.

[3] 鄒紅梅，陳新國.2010年與1998年長江流域洪水對(duì)比分析[J].水利水電快報(bào)，2011，32（5）：15-17，27.

[4] 謝清霞，谷曉平，劉彥華，等.夏半年西南暴雨洪澇災(zāi)害變化特征及其與大氣環(huán)流的關(guān)系[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，41（增1）：58-64.

[5] 李衛(wèi)朋，伏潤得，梁七丹，等.基于碑刻記錄的嘉陵江清代洪水發(fā)生規(guī)律及成因研究[J].地球環(huán)境學(xué)報(bào)，2017，8（5）：384-396.

[6] 王東升，袁樹堂.云南省1980-2017年洪澇災(zāi)害分析及模擬[J].山地學(xué)報(bào)，2018，36（6）：898-906.

[7] 涂華偉，彭濤，彭虹，等.基于洪水過程的山區(qū)小流域洪水預(yù)警研究：以四川省白沙河流域?yàn)槔齕J].人民長江，2020，51（6）：11-16.

[8] KNIGHTON J，STEINSCHNEIDER S，WALTER M T.A vulnerability-based，bottom-up assessment of future riverine flood risk using a modified peaks-over-threshold approach and a physically based hydrologic model[J].Water Resources Research，2017，53（12）：10043-10064.

[9] 梁翔，朱積軍，羅優(yōu)，等.基于改進(jìn)AHP法的蓄滯洪區(qū)可持續(xù)發(fā)展模糊評(píng)價(jià)[J].人民長江，2020，51（5）：17-21.

[10] WAND Y，LI A，TANG Z，et al.A GIS-based spatial multi-criteria approach for flood risk assessment in the Dongting Lake Region，Hunan，Central China[J].Water Resources Management，2011，25：3465-3484.

[11] 潘安定，劉會(huì)平，陳碧珊，等.廣州市洪水災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)初步研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2010，19，（4）：23-28.

[12] 劉光旭，王小軍，徐新創(chuàng)，等.低山丘陵區(qū)暴雨洪水特征與洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：以贛江上游為例[J].水土保持通報(bào)，2019，39（5）：236-241，289，345.DEE15B9D-D559-4832-BDA5-284562D459EE

[13] 熊康寧.喀斯特石漠化的遙感-GIS典型研究：以貴州省為例[Z].貴陽：貴州省水土保持監(jiān)測(cè)站，2001.

[14] 肖天國，趙坤云.岷江洪水[J].水利水電快報(bào)，2002，23（2）：29-30.

[15] 陳建平，李金柱，王雪冬，等.改進(jìn)脆弱性指數(shù)法在煤礦底板突水評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2019，30（3）：67-74.

[16] 徐瑞池，李秀珍，胡凱衡，等.橫斷山區(qū)山地災(zāi)害的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J].山地學(xué)報(bào)，2020，38（2）：222-230.

[17] 王復(fù)生，李傳奇，張焱煒，等.基于GIS的南水北調(diào)東線山東段區(qū)域洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃[J].南水北調(diào)與水利科技，2019，17（6）：45-53.

[18] TALEAI M，SHARIFI A，SLIUZAS R，et al.Evaluating the compatibility of multi-functional and intensive urban land uses[J].International Journal of Applied Earth Observations and Geoinformation，2006，9（4）：375-391.

[19] 石濤，謝五三，張麗，等.暴雨洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的GIS和空間化應(yīng)用：以蕪湖市為例[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2015，24（5）：169-176.

[20] 付意成，魏傳江，王啟猛，等.區(qū)域洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系研究[J].災(zāi)害學(xué)，2009，24（3）：27-32.

[21] 謝洪，鐘敦倫，王士革，等.1995年康定城區(qū)洪災(zāi)成因分析[J].山地研究，1997，15（2）：129-131.

[22] 馬保成.自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)定義及其表征方法[J].災(zāi)害學(xué)，2015，30（3）：16-20.

[23] 張恒，黃鶯，劉明宏，等.基于空間插值法的遵義煙區(qū)植煙土壤養(yǎng)分時(shí)空變化[J].中國煙草科學(xué)，2020，41（3）：36-43.

[24] 解恒燕，張深遠(yuǎn)，侯善策，等.降水量空間插值方法在小樣本區(qū)域的比較研究[J].水土保持研究，2018，25（3）：117-121.

[25] 張杰，吳明業(yè).基于GIS的皖南地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃[J].中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2017，38（6）：121-129.

[26] 陳萍，王興玲，陳曉玲.基于柵格的鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)洪災(zāi)脆弱性評(píng)價(jià)[J].地理科學(xué)，2012，32（8）：958-964.

（編輯：謝玲嫻）

Research on dynamic risk assessment of flood disaster in Minjiang River Basin based on GIS

ZHOU Yanlian1，2，3，DONG Ming1，LIU Weiming2，LI Hao2，3

（1.Faculty of Geography，Yunnan Normal University，Kunming 650500，China; 2.Key Laboratory of Mountain Hazards and Earth Surface Process，Institute of Mountain Hazards and Environment，Chinese Academy of Sciences，Chengdu 610041，China; 3.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China）

Abstract：

Heavy rains often lead to large-scale floods disasters in river basins，which are disastrous to people living along the river basins and seriously hinder social progress and development.Based on the distribution of heavy rainfall，this paper selected four periods （2000，2005，2010，and 2015） of rainfall data in the Minjiang River Basin，and combining the analytic hierarchy process and geographic information system （GIS），a dynamic risk-evaluation index system and model was constructed from three aspects：disaster risk，disaster pregnancy sensitivity，and disaster-bearing vulnerability.The spatial distribution map of the dynamic risk of floods in the Minjiang River Basin was thereby obtained by ArcGIS.The results showed that：① on the spatial scale，the variation of flood disaster risk results was consistent with the variation of disaster factors，and the spatial distribution of rainstorms was closely related to flood risk results.The high-risk areas were mainly in the southeastern plain of the Minjiang River Basin，and the low-risk areas were mainly in the northwestern region.② On the given time scale，medium-risk areas dominated，and secondary-risk areas evolved from the lower-risk area to the higher-risk area，and the overall risk increased over time.These results reveal the relationship between the distribution characteristics of heavy rain and flood risk，which can not only effectively indicate the spatial distribution of flood disasters in the Minjiang River Basin，but also reflect the dynamic variations of flood risk，and provide a reference for disaster prevention and mitigation in the basin and thereby increasing social stability.

Key words：

flood disaster;distribution of heavy rain;dynamic risk assessment;GIS;analytic hierarchy process;Minjiang River BasinDEE15B9D-D559-4832-BDA5-284562D459EE