傅永超，朱宇蓉，馬俊卿

1.青海省祁連縣氣象局，青海祁連 812200；2青海省同仁市氣象局，青海同仁811300

祁連縣因地處祁連山中段腹地而得名，當(dāng)?shù)爻Ｄ隁鉁睾洹駶?rùn)，高原性氣候特點(diǎn)顯著。祁連縣坐落于青海省的東北部，是海北州西北一帶的縣城，該縣北部毗鄰河西走廊，被稱作青海的“北大門”。近幾年，因?yàn)槿蛐缘臍夂蜃兣F(xiàn)象嚴(yán)重，造成局部地區(qū)頻繁出現(xiàn)極端惡劣天氣，頻降強(qiáng)暴雨，加之祁連縣地處“牛心山”低洼地帶，因頻發(fā)的暴雨造成嚴(yán)重的衍生災(zāi)害給祁連縣帶來(lái)了極為嚴(yán)重的損失。與其他氣象災(zāi)害相比，暴雨對(duì)人們生活造成的危害尤為嚴(yán)重，加之發(fā)生頻率高、強(qiáng)度大，直接造成人員大量傷亡，經(jīng)濟(jì)損失慘重。

現(xiàn)階段，有關(guān)專家已經(jīng)著手針對(duì)暴雨災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估展開專業(yè)調(diào)研，鐘東良等[1]堅(jiān)持認(rèn)為，判斷暴雨災(zāi)害對(duì)人類造成影響程度，不能單憑暴雨量的大小，關(guān)鍵是要根據(jù)政府和社會(huì)的支持力度，預(yù)警信息的準(zhǔn)確接收度，以及民眾在面對(duì)暴雨災(zāi)害時(shí)采取的避災(zāi)行為是否有效等綜合因素而定；巨克英等[2]致力于黃河上游的青海段暴雨洪澇氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研討與探求；李萬(wàn)志等[3]則立足風(fēng)險(xiǎn)度基準(zhǔn)，著重對(duì)青海省暴雨洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行客觀性評(píng)估；楊昭明等[4]針對(duì)汛期內(nèi)青海省發(fā)生暴雨洪澇和次生災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行專業(yè)評(píng)估；鄭德鳳等[5]根據(jù)GIS大連市發(fā)生暴雨洪澇災(zāi)害，綜合運(yùn)用各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)暴雨洪澇災(zāi)害進(jìn)行系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。但有關(guān)祁連縣暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究暫未見文獻(xiàn)介紹，本研究結(jié)合3個(gè)國(guó)家基本站點(diǎn)1978—2020年的年降水基本特征、暴雨過程特征，結(jié)合災(zāi)害的多重致災(zāi)因子和不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)已經(jīng)發(fā)生災(zāi)情的次數(shù)等，對(duì)祁連縣形成的暴雨風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害區(qū)劃進(jìn)行系統(tǒng)分析，為當(dāng)?shù)卣罏?zāi)減災(zāi)決策等提供科學(xué)的依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

氣象數(shù)據(jù)主要涉及祁連縣3個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站（祁連、托勒、野牛溝）1978—2020年的降水資料：通過收集計(jì)算得出祁連縣降水變化特征、暴雨及大暴雨日數(shù)、不同日數(shù)累計(jì)最大降水量及重現(xiàn)期和單站暴雨過程；結(jié)合自1978—2020年間記載的歷史暴雨洪澇災(zāi)情信息數(shù)據(jù)，甚至借鑒《祁連災(zāi)害年鑒》等資料；一些詳實(shí)的地理信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)全部取自青海省氣象信息中心提供的包括縣行政邊界、地理環(huán)境、水系和水網(wǎng)密度。

1.2 分析方法

研究選用的主要統(tǒng)計(jì)方法以無(wú)量綱化與專家打分法為主，采用自然斷點(diǎn)與線性趨勢(shì)法、層次分析法（AHP）以及信息熵賦權(quán)法等完成統(tǒng)計(jì)分析[6]。

為最大限度地減少各指標(biāo)存在的量綱差異，使各指標(biāo)值完成歸一處理。計(jì)算公式為：

加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法以二級(jí)指標(biāo)為基礎(chǔ)，遵循暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成原理，參照評(píng)價(jià)指標(biāo)體系標(biāo)準(zhǔn)，建立災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的整體評(píng)估模型如下：

式（2）中，MDRI是對(duì)暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)程度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，公式中用TI、EI、VI，則分別代表暴雨造成人員身體受到危險(xiǎn)性、人口暴露度、人口脆弱性指數(shù)。we、wh、ws是致災(zāi)危險(xiǎn)性、人口暴露度和脆弱性指數(shù)的權(quán)重，權(quán)重的大小依據(jù)專家打分法確定。由于缺少鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)的暴雨過程災(zāi)情，本研究不考慮人口脆弱性，僅將致災(zāi)危險(xiǎn)性和承災(zāi)體暴露度進(jìn)行加權(quán)求積，得到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果。根據(jù)暴雨災(zāi)害造成的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，利用自然斷點(diǎn)的分級(jí)方法，共劃分5個(gè)等級(jí)，并將該等級(jí)劃分體現(xiàn)在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖內(nèi)。

2 致災(zāi)因子的特征分析

2.1 降水量

由1978—2020年祁連縣平均降水年際變化趨勢(shì)和多年平均降水月際變化趨勢(shì)分析可以了解到，祁連縣年降水量在289.9（1997年）～526.6 mm（1998年）之間，平均每年393.5 mm，長(zhǎng)期線性變化呈上升趨勢(shì)，傾斜率為19.149 mm/10年，即平均每10年降水量大約增加19.1 mm，且該趨勢(shì)達(dá)到了顯著性檢驗(yàn)水平，這意味著祁連縣近43年的年平均降水量上升趨勢(shì)較為顯著。4—10月為祁連縣降水集中期，累計(jì)降水量386.0 mm，占全年降水量的98.1%；各月降水量在13.1～102.7 mm之間，以7月降水最多、10月最少。

2.2 暴雨及大暴雨日數(shù)

通過1978—2020年祁連縣年暴雨日數(shù)變化趨勢(shì)和多年平均月暴雨日數(shù)變化趨勢(shì)可以了解到，祁連縣年暴雨日數(shù)在0～7 d之間，平均每年1.9 d，長(zhǎng)期變化呈上升趨勢(shì)，增長(zhǎng)率為0.442 d/10年。4—10月暴雨日數(shù)占年暴雨日數(shù)的100%，平均每年0.6 d。其中，4—10月暴雨日數(shù)最多的年份為2016年，達(dá)7 d，1980年、1982—1984年、1987年、2006年、2012年4—10月未出現(xiàn)暴雨。從多年平均情況來(lái)看，4—10月各月暴雨日數(shù)在0～0.3 d之間，呈單峰分布，7月降水量最多，8月的降水量?jī)H次于7月，7—8月的降水量與歷年月均降水量變化持平。在這43年內(nèi)，祁連縣內(nèi)未出現(xiàn)大暴雨日。

2.3 不同日數(shù)累計(jì)最大降水量及其重現(xiàn)期

祁連縣近43年的最大日降水量為35.6 mm；3、5 d內(nèi)的累計(jì)最大降水量分別為60.9和72.5 mm；10 d累計(jì)最大降水量為94.9 mm，都出現(xiàn)在2016年。從長(zhǎng)期變化來(lái)看，1、3、5、10 d內(nèi)累計(jì)最大降水量均呈增大趨勢(shì)，其增長(zhǎng)率分別為1.48、1.58、2.052、2.398 mm/10年。

由此計(jì)算得到祁連縣不同重現(xiàn)期不同日數(shù)最大降水量見表1。

表1 祁連縣不同重現(xiàn)期的不同日數(shù)最大降水量 mm

3 基于GIS暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

3.1 暴雨雨澇指數(shù)等級(jí)

雨澇指數(shù)可反映當(dāng)?shù)夭煌燃?jí)下的暴雨過程頻次、過程雨強(qiáng)等暴雨災(zāi)害特征。通過百分位數(shù)法將縣域內(nèi)所有暴雨過程的強(qiáng)度指數(shù)由小至大劃分4個(gè)不同等級(jí)，降雨強(qiáng)度最高則認(rèn)定其為高級(jí)別，最低則定為低級(jí)，中間有較高與較低2個(gè)不同等級(jí)劃分，統(tǒng)計(jì)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴雨強(qiáng)度等級(jí)過程的發(fā)生頻率，加權(quán)相加后可以了解到，祁連縣暴雨雨澇指數(shù)高值區(qū)主要位于東部，峨堡鎮(zhèn)、默勒鎮(zhèn)的雨澇指數(shù)最高，表明暴雨過程發(fā)生的頻次相對(duì)最高、強(qiáng)度最強(qiáng)；阿柔鄉(xiāng)次之，雨澇指數(shù)較高，表明暴雨過程發(fā)生的頻次相對(duì)較高、強(qiáng)度較強(qiáng)；八寶鎮(zhèn)、扎麻什鄉(xiāng)、野牛溝鄉(xiāng)的雨澇指數(shù)較低，表明暴雨過程的頻次相對(duì)較低、強(qiáng)度較弱；央隆鄉(xiāng)的雨澇指數(shù)相對(duì)最低，暴雨頻次和強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其他地區(qū)（圖1）。

圖1 青海省海北州祁連縣暴雨雨澇指數(shù)等級(jí)區(qū)劃圖

3.2 暴雨孕災(zāi)環(huán)境等級(jí)

祁連縣域內(nèi)只有黑河與默勒河兩條較大河流，但支流較多達(dá)247條，集水面積大，極易發(fā)生暴雨災(zāi)害，從而引發(fā)大面積的山體滑坡、泥石流等次生災(zāi)害。孕災(zāi)環(huán)境主要指外部環(huán)境對(duì)暴雨致災(zāi)的作用，其中地形、水系和水網(wǎng)密度等是主要決定因素，所以分析孕災(zāi)環(huán)境顯得極為重要。利用相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到了祁連縣暴雨孕災(zāi)環(huán)境等級(jí)區(qū)劃圖。結(jié)果表明，祁連暴雨孕災(zāi)環(huán)境影響系數(shù)高值區(qū)位于八寶鎮(zhèn)、野牛溝鄉(xiāng)、央隆鄉(xiāng)等祁連三鎮(zhèn)四鄉(xiāng)靠近黑河、大通河等流域的部分，當(dāng)?shù)靥厥獾牡乩憝h(huán)境為高山地形偏多，遠(yuǎn)觀縣城南北兩側(cè)的起伏相對(duì)較大，與東西為河谷的地形有關(guān)（圖2）。

圖2 青海省海北州祁連縣暴雨孕災(zāi)環(huán)境等級(jí)區(qū)劃圖

3.3 暴雨致災(zāi)危險(xiǎn)性區(qū)劃結(jié)果

通過以上分析結(jié)果，將祁連縣暴雨和大暴雨日數(shù)作為致災(zāi)因子，搜集1978—2020年期間祁連縣7—8月間發(fā)生的主要強(qiáng)降水等信息，甚至包括因此引發(fā)的次生災(zāi)害頻次等指標(biāo)，對(duì)各指標(biāo)值完成歸一化處理。利用ArcGis軟件的自然斷點(diǎn)法作出祁連縣暴雨災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)區(qū)劃圖，并依據(jù)危險(xiǎn)性從高至低，共依次劃分為高級(jí)、較高級(jí)、較低級(jí)、低等級(jí)4個(gè)等級(jí)。

從圖3可以看出，峨堡鎮(zhèn)、默勒鎮(zhèn)、阿柔鄉(xiāng)、八寶鎮(zhèn)、扎麻什鄉(xiāng)等為祁連縣暴雨洪澇及其引發(fā)次生災(zāi)害的高致災(zāi)危險(xiǎn)性區(qū)；其他地區(qū)連年降水量偏少，加之人口密度小和地形等原因，多年來(lái)極少發(fā)生災(zāi)情，可視其為低致災(zāi)危險(xiǎn)性區(qū)域。

圖3 青海省海北州祁連縣暴雨災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)區(qū)劃圖

4 結(jié)論

（1）1978—2020年，祁連縣年降水量 在289.9～526.6 mm之 間，平 均 每年393.5 mm，長(zhǎng)期線性變化呈上升趨勢(shì)。4—10月為祁連縣降水集中期，累計(jì)降水量386.0 mm，占全年降水量的98.1%，其中7月降水最多。

（2）祁連縣年暴雨日數(shù)最多為7 d，平均每年1.9 d，未出現(xiàn)大暴雨日數(shù)。祁連縣最大日降水量為35.6 mm；3、5 d內(nèi)累計(jì)最大降水量分別為60.9和72.5 mm；10 d累計(jì)最大降水量為94.9 mm，都出現(xiàn)在2016年。從長(zhǎng)期變化來(lái)看，1、3、5、10 d累計(jì)最大降水量均呈增大趨勢(shì)。

（3）在這43年間，祁連共發(fā)生78次暴雨過程，年均1.8次，2016年最多有6次；暴雨過程發(fā)生頻次的月際變化明顯，峰值出現(xiàn)在7月，為34次，占全年的43.6%；祁連暴雨過程持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)為4 d，累計(jì)降水量為82.1 mm。

(4)祁連縣暴雨致災(zāi)危險(xiǎn)性較高的地區(qū)主要位于中東部地區(qū)，其中峨堡鎮(zhèn)、默勒鎮(zhèn)、阿柔鄉(xiāng)、八寶鎮(zhèn)、扎麻什鄉(xiāng)等地區(qū)為高危險(xiǎn)性集中區(qū)，野牛溝鄉(xiāng)、央隆鄉(xiāng)等地區(qū)為低致災(zāi)危險(xiǎn)性區(qū)。