阿克苏地区洪水灾害危险性及易损性分析

孙桂丽，王 立,陆海燕，李 路，滕彭丽

(1.新疆农业大学 林学与园艺学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.干旱区林业生态与产业技术重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830052)

气候变暖加速了水汽循环，极易引发极端干旱和洪涝灾害，影响了人们的生产、生活，且损失越来越大，严重制约了社会经济发展和人们生活水平的提高[1-4]，国内外学者针对洪涝灾害风险评估方面的研究日趋增多[2,5-7]。张会等[8]采用空间信息统计的方法，分析了辽河中下游荡地区洪涝灾害风险评估与区划情况；韩平[9]构建了基于GIS和RS的巢湖流域地区的洪涝灾害损失的总体思路框架，确立了洪涝淹没范围的模拟方法、社会经济空间化方法以及洪涝灾害损失评估的模型。刘兰芳等运用GIS空间插值法对湖南省农业洪涝灾害易损性进行了分析，但由于洪水灾害发生具有极强地域性，相同强度的洪水发生在地势、气候、经济以及承灾体不同的地区危险性和易损性会有很大差别，所以需要分地区监测、评估[2,10-12]。新疆地处西北内陆干旱区，生态环境极其脆弱，抵御自然灾害能力低[13-15]，是全球气候变暖的敏感区和强烈影响区。尤其是南疆的阿克苏地区，虽深居内陆，但由于其独特的地理位置和地形条件，地势西高东低，加上受季风影响，降雨量年内、时空分布不均，为洪水灾害的发生提供了条件，人民生命财产以及社会经济面临严重威胁[13,15-18]。因此，了解阿克苏地区洪水灾害的特性，分析其洪水灾害的危险性和易损性分布情况，以期为新疆阿克苏地区洪水灾害评估和防灾减灾工作提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料收集

洪水灾害数据：主要选取阿克苏地区1807～2015年的灾害数据，数据来源于《新疆灾荒史》、《新疆通志》、《新疆减灾四十年》、《农一师志》、《新疆自然灾害研究》、《新疆年鉴》以及新疆防汛抗旱指挥部、国家减灾网站、新疆防汛抗旱指挥部等。1949年以前以史料记载为准；1949年以后，以统计结果为准，然后以县市为单位录入，建立数据库，经反复核对校订，整理出新疆1807～2015年阿克苏地区的水文灾害资料。

易损性指标数据：1995年之前有些年份的社会经济资料不全，只统计了1995～2015年的阿克苏地区易损性指标，包括阿克苏地区8县1市的土地面积、耕地面积、人口密度、农村居民人均纯收入、地区生产总值以及农林牧渔业总产值，以及粮食棉花产量等数据，主要来源于《新疆年鉴》(1995～2015)和《新疆统计年鉴》(1995～2015)。

本文所用数据均以上述数据库为基础，并用Excel 2003和SPSS 19.0软件进行处理分析，进行危险性分析的数据为1807～2015年数据，进行易损性分析所用的数据为1995～2015年的数据。

1.2 研究方法

1.2.1 数据的无量纲化处理 由于易损性指标体系中的各指标单位不同，数值大小也存在着很大差别，不便进行易损性分析，因此对各指标数据进行无量纲化处理。无量纲化处理即借助某种评价函数，消除指标量纲的影响，并将指标特征值转化为无量纲值[19-20]。本文无量纲化处理所采用公式为：

Xi′=(Xi-Ximin)/(Ximax-Ximin)

(1)

其中，Xi表示经济指标的实际值，Xi′表示无量纲化处理后的值，Ximax、Ximin表示Xi的最大值和最小值。为了便于计算，将社会经济指标量化成0～1之间的无向量指标。

1.2.2 指标权重的确定 本文指标权重的确定采用熵权法，熵权法的基本思路是根据指标变异性的大小来确定客观权重[19,21]。一般来说，若某个指标的信息熵越小，表明指标值的变异程度越大，提供的信息量越多，在综合评价中所能起到的作用也越大，其权重也就越大。相反，某个指标的信息熵越大，表明指标值的变异程度越小，提供的信息量也越少，在综合评价中所起到的作用也越小，其权重也就越小。

(2)

1.2.3 空间数据内插 由于客观条件限制，选择研究点个数有限，研究点分布不规则，不能布满整个研究区域，不能满足研究分析需求，需要根据已知研究点对研究区内未知点进行预测。这种方法就称为空间内插法，简称内插法[22-23]。本研究采用了反距离权重内插，即：相近点的实测高程值要比较远点实测高程值有更大的权重。公式如下所示：

(3)

其中，Z(x0)是点X0处的预测值，n是预测点周围实测点的数目，λi是分配给每个实测点的权重，这些权重随着距离的增大而减小，Z(Xi)是点i处的实测值。

2 结果与分析

2.1 危险性评估

一般情况下，降水频次越高，洪水灾害致灾因子的危险性也就越大[24-25]。为了分析暴雨洪水灾害的危险程度，本研究选取降水频次作为危险性评估指标。根据阿克苏地区各县市洪水灾害每年发生的次数、每月发生的次数、各类型洪水发生次数和各个县市洪水灾害次数等指标，评价阿克苏地区洪水灾害致灾因子的危险性。

阿克苏地区1807～2015年里的洪水灾害发生情况如图1所示。由图1可看出，1958、1966、1987、1989、1990、1998、1999、2001、2006、2008这10年每年的洪水灾害都发生5次以上，其中1987～1990年连续4年里共发生了27次。说明洪水灾害发生的频率越来越多，发生间隔也越来越短。

为了解阿克苏地区年内危险性分布情况(图2)，统计分析了1807～2015年阿克苏地区洪水灾害年内发生情况(没有具体月份的没有统计)，发现7月份发生频次最多，其次是6月和8月，可见洪水灾害主要发生于6～8月，是洪水危险性较大的时段，应重点防范。虽然4、5月发生的次数少，但是也不容忽视。10月至次年3月洪水危险性相对较低。

为了解影响阿克苏地区最大的洪水类型，危险性最大的洪水类型，统计分析了阿克苏地区各类型洪水灾害发生情况(图3)。可以发现阿克苏地区的洪水灾害中，发生次数最多，危险性也最高的洪水类型为暴雨洪水，混合型洪水、融雪洪水和突发性洪水的次数少，危险性相对较低。图4进一步分析了暴雨洪水灾害在年内的分布情况。

图1 阿克苏地区洪水灾害年度频率统计

图2 1807～2015年阿克苏地区洪水灾害年内频次统计

图3 1807～2015年阿克苏地区洪水灾害类型

从图4可以看出，暴雨洪水主要发生在5、6、7、8这4个月里，虽然4月和9月也有发生，但是发生的频率相对来说较小，所以5～8月为洪水灾害高发期，在这个时期，应提高防洪意识，加强防洪措施。

为分析评估阿克苏地区各县市的洪水灾害危险性高低，统计分析了阿克苏地区各县市洪水灾害的发生频次(图5)，由图5可以看出：阿克苏市、乌什县和温宿县较多，危险性最高，柯坪县、拜城县、沙雅县次之，为中危险性县市。柯坪县、新和县和阿瓦提县为洪水一般危险性县市，库车县最少，为低危险性县市。因此，阿克苏地区在防洪抗洪过程中应重点关注阿克苏市、乌什县、温宿县、拜城县高危和中高危县市，提前做好防灾应急对策及防范措施。

图4 1807～2015年阿克苏地区暴雨洪水年内频次统计

图5 1807～2015年阿克苏地区各县市洪水灾害频次统计

2.2 易损性分析

所谓易损性是指人类、社会、经济财产易受或敏感于自然灾变破坏和伤害的状态[9,26]；洪水灾害易损性是指在一定社会经济条件下，特定区域各类承载体在遭受不同强度洪水后可能造成的损失程度[10,26]。

洪水灾害对农业造成的危害程度一般取决于研究区的农业经济程度、人口的密集程度和耕种的方式等因素[10,27]。农业经济越发达，人口密度越大，环境遭受到破坏、生态恶化的可能性就越大，承灾体所遭受的潜在灾害损失的风险也就越大[10,12,27]。本研究根据阿克苏地区实际情况和数据的可获取性，参考前人的研究成果，采用人口密度、耕地面积比重、农作物播种面积比重、农林牧渔业总产值、粮食产量、棉花产量、牲畜年末存栏数作为易损性评估指标。采用无量纲化方法消除各指标的量纲影响，指标权重的确定采用熵权法，熵权法的基本思路是根据指标变异性的大小来确定客观权重，各指标权重见表1。将所得的无量纲值与权重相乘即得到承灾体易损性指数，然后运用ArcGIS软件并用反距离权重内插法处理，得出阿克苏地区易损性分布图(图6)，以此来反映阿克苏地区洪水灾害承灾体易损性的区域空间分布差异。

表1 阿克苏地区洪水灾害易损性指标权重

图6 阿克苏地区洪水灾害易损性评估

根据图6将阿克苏地区分为4个易损性等级，库车县、新和县和阿瓦提县的高易损性区，沙雅县、温宿县、阿克苏市是中易损性地区，拜城县、乌什县为较低易损性区，柯坪县为低易损性区，在洪水防治方面可参考各县市易损性的高低，再结合危险性大小，采取相应的防灾减灾措施。

3 结论

阿克苏地区洪水灾害发生频率呈现出上升趋势，发生周期呈缩短趋势，年内主要发生在6、7、8这3个月，且受灾县市比较多。

危险性：从洪水类型看，阿克苏地区暴雨洪水危险性最高，融雪洪水、混合型洪水和突发洪水危险性相差不大；从县市看，乌什县、阿克苏市和温宿县为高危险区，沙雅县、拜城县为中危险区，其余为低危险区。

易损性：库车县、新和县和阿瓦提县为洪水灾害高易损性区，沙雅县、温宿县、阿克苏市是中易损性区，拜城县、乌什县为较低易损性区，柯坪县为低易损性区。

今后洪水灾害的防治过程中应综合考虑阿克苏各县市洪水灾害的年内分布规律、年际变化趋势，危险性和易损性的分布情况，针对不同县市、不同时段采取有针对性、有重点的防灾减灾措施，以便更好地为当地农业服务，促进区域经济更快更好发展。