康雪瓊

（撫順市水利勘測設計研究院有限公司，遼寧 撫順 113006）

調(diào)查顯示，我國超過一半以上的財產(chǎn)和人口位于洪水威脅區(qū)，洪水每年都會帶來巨大的損失。風險評價是科學實施風險管控以及制定防洪措施、規(guī)劃的可靠依據(jù)，有利于增強區(qū)域抗洪能力，有效降低洪災帶來的損失[1-3]。針對洪災風險評價與分析國內(nèi)外學者開展了廣泛研究，許多學者認為洪災系統(tǒng)主要是由孕災環(huán)境、承災體和致災因子構(gòu)成，從而綜合社會和自然屬性來評價洪災風險性[4-7]。目前，主要有統(tǒng)計分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊綜合、指標體系評估等洪災風險評價方法，如王兆禮等將熵權(quán)法與AHP 法相結(jié)合計算組合權(quán)重，有效避免了人為因素對權(quán)重的干擾；賴成光等考慮洪災風險分析的復雜關(guān)系和BP 網(wǎng)絡的應用優(yōu)勢構(gòu)建了適用性較好的風險評估模型；黃民生等認為對洪災風險尚未形成統(tǒng)一絕對的定量指標，其等級劃分存在一定模糊性與相對性，模糊數(shù)學法比較適用于洪災風險等級評估[8-10]。其中，從洪水災害易損性和危險性視角上構(gòu)建模型的指標體系評估法比較成熟[11-12]。鑒于此，文章以撫順市新賓縣為例，從承災體的社會屬性和孕災環(huán)境、致災因子的自然屬性出發(fā)選擇影響因子，將洪災風險劃分成洪災易損性和危險性兩部分，并綜合利用現(xiàn)代GIS 技術(shù)與傳統(tǒng)的洪災研究方法評價了新賓縣洪水災害風險狀況。

1 區(qū)域概況

新賓縣位于撫順市東南部，共劃分為15 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總面積4 287.38km2。研究區(qū)屬于北溫帶濕潤氣候區(qū)，年均氣溫4.7℃，年均降水量785.7mm，多集中于7～8 月份，蒸發(fā)量474.7mm。該區(qū)域是富爾江、蘇子河和太子河的發(fā)源地，在三大水系中共有大小河流1750 多條，多年平均徑流量13.4 億m3。由于夏季降水集中，境內(nèi)河流眾多，洪水陡漲陡落極易形成洪水災害，對當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展和居民生活構(gòu)成較大威脅。

新賓縣山洪災害風險評價是全面考慮了山洪損失的嚴重程度、發(fā)生頻率、防災輕重緩急程度以及當?shù)爻擎?zhèn)化、企事業(yè)單位、旅游業(yè)發(fā)展和土地利用等規(guī)劃需求，并結(jié)合山洪測量與調(diào)查成果對擬定的山丘區(qū)沿河村落、集鎮(zhèn)、城鎮(zhèn)等山洪災害分析評價對象，分析其預警指標、危險區(qū)等級區(qū)劃和現(xiàn)狀防洪能力等，為新賓縣縣級、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級以及村級的山洪災害預警、預案編制、轉(zhuǎn)移路線、臨時安置、防災意識普及、群測群防等工作進一步提供科學、全面、詳細的信息支撐。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究所用降水量、降水變率等數(shù)據(jù)來源于新賓縣發(fā)展規(guī)劃和水資源公報等資料，高程、坡度等來源于DEM 數(shù)字高程模型(分辨率90m)，社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于新賓縣統(tǒng)計年鑒和有關(guān)部門公布的數(shù)據(jù)。

2.2 理論依據(jù)

洪水災害是由孕災環(huán)境、承災體、致災因子相互作用和聯(lián)系構(gòu)成的復雜系統(tǒng)，這3 種因素缺一不可，只是在不同時空環(huán)境下對災情的貢獻不同[13]。3 種因素反映了災害的社會與自然屬性，構(gòu)成洪災風險的易損性和危險性評價，通過評價分析可以獲取各因子的危險性及洪災易損性分布，并利用下式計算洪水災害風險R，即：

2.3 評價指標

本研究充分考慮形成洪水的社會和自然因素，從洪災危險性與易損性的角度來評定洪災風險。其中，危險性評價主要涉及河網(wǎng)分布、地形及降水等因素，這些孕災環(huán)境和致災因子在一定程度上決定著區(qū)域洪水的形成，新賓縣夏季降水偏豐，且大多為暴雨洪水，所以天氣因素主要考慮降水量與變率；此外，研究區(qū)境內(nèi)河網(wǎng)水系復雜，地形起伏較大，洪水的形成還與地形、河網(wǎng)有關(guān)，故主要考慮河流和水庫的高程、分布及地形變化條件。易損性評價一般考慮GDP、耕地面積以及人口等承災體的經(jīng)濟狀況。人類對環(huán)境資源的壓力直接取決于區(qū)域人口密度，而當?shù)毓潭ɑA財富集中體現(xiàn)在單位面積年糧食產(chǎn)量上，洪災可能帶來的社會損失一般體現(xiàn)在人均GDP上，故承災體主要考慮糧食摻量、單位面積GDP和人口密度。

根據(jù)撫順市新賓縣實際情況和洪災風險評價理論，遵循研究的可行性、數(shù)據(jù)的可獲取性和可操作性等原則，從易損性和危險性選擇指標構(gòu)建洪災風險評估體系，如表1 所示。

表1 新賓縣洪水災害風險評價體系

3 結(jié)果與分析

3.1 洪災危險性評價

1）降水的影響。研究區(qū)洪災危險程度主要受降水的時空分布特征的影響，在危險性評價中重點考慮2011—2020 年6～9 月降水量及變率。根據(jù)數(shù)值越大則越易形成洪災的原則確定其影響度標準如表2 所示，將降水量和變率圖層相疊加來分析新賓縣降水因子特征。

表2 降水因子影響度

2）地形的影響。洪災危險程度在很大程度上取決于地形條件，新賓縣境內(nèi)山丘起伏，地勢由東北向西南傾斜，特殊的地形條件使其存在一定的洪災隱患。地形因素對洪災危險性的影響主要通過地形變化程度和高程來實現(xiàn)，地形變化越小且高程越低則其影響越大。

根據(jù)高程分布圖導出TIN，經(jīng)格柵化處理生成分辨率30m×30m 的新賓縣DEM 模型，經(jīng)分類獲取地形高程。采用坡度來衡量地形變化情況，坡度用高程相對標準差(由Arc Map 中的鄰域分析模塊提供)來表征，將地形標準差按照＜9.45、9.46～32.14、＞32.15 劃分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。

根據(jù)相對標準差和絕對高程越小則危險性越高的原則確定兩者的關(guān)系如表3 所示，在Arc Map 系統(tǒng)中進行圖層的疊加以分析新賓縣地形因子特征。

表3 地形因子影響度

3）水系的影響。洪水侵襲評價區(qū)域的難易程度在一定程度上取決于水系的分布狀況，按照等級越高則范圍越廣的原則合理劃定河網(wǎng)緩沖區(qū)。文章充分考慮河流的級別和地形條件設立兩級緩沖區(qū)，相應寬度如表4 所示。首先，按照不同的地形高程和干支流將河流矢量圖在Arc GIS 系統(tǒng)中建立緩沖區(qū)，并按照距離河流越近則危險性越高的原則來確定相應影響度，一級、二級及非緩沖區(qū)分別為0.9、0.8、0.5，在此基礎上分析新賓縣水系影響因子特征。

表4 河流緩沖區(qū)寬度值

4）水庫分布的影響。水庫通過水量條件發(fā)揮一定的減災作用，新賓縣主要有防洪堤、水庫等工程措施，由于劉家河、蘇子河木奇鎮(zhèn)段、嘉禾河、二道河等河流的防洪標準不相同，且缺乏防洪堤長度數(shù)據(jù)，所以對洪災危險程度的減輕作用只選取了六道水庫、下房子水庫、紅升水庫進行分析。依據(jù)水系緩沖區(qū)分布的獲取方法和距離水庫越近越安全的原則，確定新賓縣各水庫緩沖區(qū)寬度及水庫影響因子特征，如表5 所示。

表5 水庫緩沖區(qū)寬度值

5）綜合影響分析。洪水危險性與河網(wǎng)、水庫分布及降水、地形因子相關(guān)，通過疊加各因子影響作用全面分析洪災危險性，其數(shù)學表達式為：

式中：R、WS、T、P、H代表水庫、水系、地形、降水影響度和洪災危險性影響度；Wi代表對應因子的權(quán)重，可利用層次分析法計算確定，詳細流程見文獻[14]。經(jīng)一致性檢驗確定W1～W4各因子權(quán)重分別為0.220、0.265、0.372、0.143。通過洪災危險性影響疊加模型和Arc GIS 的Grid 模塊格柵疊加處理，可以確定研究區(qū)洪災危險性影響等級。

總體上，從干流向兩邊新賓縣洪災危險性總體呈遞減趨勢，距離干流越近則風險越高。其中，渾河南雜木段、二道河、劉家河下游干流地勢低且降水多，其中一級緩沖區(qū)危險性最高，其次為二級緩沖區(qū)；新賓縣東北部地勢較高且河流較少，雖然降水相對較多但其危險性較低。

3.2 洪災易損性評價

承災體是由工礦企業(yè)、基礎設施、森林、農(nóng)田、房屋、居民、城鎮(zhèn)等環(huán)境構(gòu)成的財富聚集體，這也是評定易損性的關(guān)鍵?？紤]到不同區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展存在差異，同等級洪水帶來的損失也不盡相同[15-17]。所以，結(jié)合數(shù)據(jù)可獲取性和新賓縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟狀況，選擇2019 年GDP 與人口密度、糧食摻量作為易損性評價指標，如表6 所示。

根據(jù)單位面積糧食產(chǎn)量、GDP 和人口密度空間分布圖及其均值、標準差，將其劃分成5 個區(qū)間并賦予影響度如表7 所示，經(jīng)等權(quán)重疊加計算分析新賓縣洪災易損性影響度特征。

3.3 洪災風險綜合評價

通過將易損性和危險性影響度疊加即可綜合評價區(qū)域洪災風險，采用公式（1）疊加計算洪災易損性和危險性影響度，并進一步綜合評價新賓縣洪災風險等級。

結(jié)果表明，新賓縣西南部地區(qū)的洪災風險性較大，該區(qū)域的降水量較多，地形坡度和高程較小，這里耕地面積廣且人口密度大，屬于主要河流流經(jīng)區(qū)，具有較強的易損性，其中以二道河中上游地區(qū)和劉家河下游干流附近的洪災風險等級最高。新賓縣西北部、中部地勢較平坦，由于有河流經(jīng)過，故該區(qū)域風險等級次之；雖然東北部有河流，但較高的地勢和較低易損性使得該區(qū)域洪災風險最低[18]。

4 結(jié) 論

1）文章從承災體、孕災環(huán)境和致災因素的屬性特征，綜合考慮各種形成因素建立評價體系，采用GIS 技術(shù)和傳統(tǒng)的洪災研究方法評價了新賓縣洪災危險性、易損性及其綜合風險等級[19-21]。

2）新賓縣境內(nèi)河流干流沿線地區(qū)的危險性等級較高，尤其是地勢平緩、降水量較多且夏季降水易匯集，位于3 大河流中下游的西南部地區(qū)的洪災危險性等級最高。由于西南部經(jīng)濟、人口密度較大，其易損性整體高于東北部地區(qū)?？傮w上，新賓縣西南部屬于洪災風險高值區(qū)，該區(qū)域的社會經(jīng)濟易損性和洪災危險性均達到較高水平。