基于历史数据的小城市灾害演变特征研究——以西平县为例

王江波，陈 晨，苟爱萍

(1.南京工业大学，江苏 南京 210000；2.上海应用技术大学，上海 200000)

0 引言

至2017年年末，我国的城镇化率已达到58.52%[1]，城镇化开始进入“下半场”时期，进入经济、社会等多方面的深度改革阶段。在这一阶段，城市安全成为城市改革发展中的重点内容，成为多方面建设的安全保障。近年来，国内城市在不断发展的同时，也遭受了众多灾害的侵袭，造成的人员伤亡与财产损失严重影响了城市发展的脚步。如2018年澳门以及粤港澳地区遭受的“天鸽”台风的正面袭击，2017年湘西土家族苗族自治州泸溪县连续遭受暴雨和山洪灾害，2015年北京京丰台地区的突发大火等。城市面临的灾害种类愈发多样，仅2017年各类自然灾害造成的经济损失更是高达3018.7亿元[2]。

随着城市发展与城市安全建设的不协调日益突出，城市安全体系的建立成为重中之重，针对灾害隐患进行源头治理是城市安全建设的首要工作。因此，本文尝试从收集到的灾害记载数据入手，进行历史数据的长周期量化分析，从而总结出不同灾种、不同时期的灾害主要特征以及演变规律，以期识别出城乡区域范围内当下以及未来可能面对的主要风险类型，从而为城市综合防灾规划和安全建设提供依据。

1 文献回顾

1.1 灾害类型

城市灾害是指由于发生不可控制的或未加控制的因素而造成的对城市系统中的生命财产和社会物质财富造成重大危害的自然事件和社会事件[3]，其影响范围不仅仅局限于城区，也涵盖了周边乡镇区域。而对于其种类的划分，不同的划分依据形成了不同的灾害类型，本文主要参考《中华人民共和国突发事件应对法》对灾害种类进行划分(表1)。本文主要针对自然灾害以及公共卫生事件等有相关较长时间段的历史数据记录的传统灾害事件进行研究，研究对象为包含城区和乡村地区的小城市地区，以保证防灾决策的科学性。

表1 灾害分类表

1.2 灾害演变与特征的相关研究

关于灾害演变的研究，自20世纪90年代至今，已有众多学者针对不同的灾害种类展开了相关研究。(1)20世纪90年代，针对灾害演变的研究大多处于宏观层面，多研究的是省(市)或区域的多种灾害的整体性研究。如张震宇[4]针对河南省多发的自然灾害种类，主要是旱灾、洪涝灾害等进行研究，归纳其灾害特征和演变趋势，并提出了相关的防灾对策；汪铎[5]针对浙江金衢盆地的气象灾害进行研究，归纳其演变特征及区域内的差异性。(2)21世纪初(2001—2010)的10年中，针对灾害演变的研究开始细化，单类灾害的研究大量出现。如叶正伟[6]通过对江苏省中部地区河流如里下河、洪泽湖等流域引发的洪涝灾害进行研究，分析其演变特征和成灾机理。(3)2011年至今，针对单类灾种的研究增多，且多结合ArcGIS软件、SPSS等软件进行量化分析，研究愈发具备科学性和针对性。如徐小钰[7]等采用Z指数法、小波分析法等研究方法，在结合历史资料的基础上对中部平原地区的旱涝灾害进行时空演变特征的归纳总结，并进行了扩展研究。

1.3 文献述评

整体来说，国内的灾害演变研究日渐增多，愈发具备针对性。其中，旱灾与洪涝灾害的演变研究相对较多，时间跨度较长，数十年上百年的都有所呈现，多集中于长江沿岸流域。气象灾害演变的研究数量较旱涝稍少，但增幅较大，可能与近几年气象灾害多发有关，研究方法也多以小波分析法为主。地震灾害与地质灾害的研究相对较少，可能与这两类灾害偏地域性以及发生频率不高有关，且主要研究学科多为自然地理学类。其中虽然关于灾害演变的研究数量不少，但绝大部分都集中于如洪涝、干旱等，主要针对的是区域地区的单类灾害的预防应对，而从具体的城市综合防灾规划视角展开研究不多，能够为区域内不同的中小城市综合防灾的规划编制提供基础依据的更是有限。

另一方面，现有的城市综合防灾规划编制中对于城市灾害的应对，多是依托于Cardona、HEC-RAS等软件，结合城市的建筑、地形等现状条件进行模拟分析，固定的针对地震、洪涝、消防以及人防四个灾害应对方面进行灾害分析应对，从而进行综合防灾规划的编制。这种方法虽然较全面的考虑到了城市现状，但对于灾害的历史因子的考虑有所缺失，易造成模式化的城市综合防灾规划的编制。

本文以河南省西平县为例，归纳整理的历史灾害数据，设立4个指标因子:影响区域、频率、可能性以及易损性，分析不同灾害的演变特征，从而为主要风险类型识别提供基础，为城市综合防灾规划的编制提供依据。

2 数据与方法

2.1 数据来源与类别

一般的灾害演变特征的研究数据主要来源于政府部门提供的相关地方志、行业志以及防灾专项规划和灾害的历史文献资料。

(1)地方志一般包括省志、市志、县志、州府志、乡镇志、村志等，如河南省志、西平县志等。

(2)行业志则包括地震志、消防志、水利志、气象志、国土资源志、林业志、卫生防疫志等。

(3)防灾专项规划则涉及到抗震防灾规划、消防规划、防洪排涝规划、气象灾害防御规划、地质灾害防治规划、人防规划等。

(4)灾害的历史文献资料包括《中国历史强震目录》《中国古今地震灾情总汇》《地震文献愿录大全》《中国近五百年旱涝分布图集》《河南历代旱涝等水文气候资料》《中国火灾大典》等地方性和区域性的灾害统计文献。

以消防为例，在消防队未成立之前，相关火灾的记载有所缺失，出车救灾台账更是少见，能查询的主要还是各地的消防志以及地方志中的相关灾害部分，如成都最早可查消防志出版于1987年，贵阳最早出版的是1999年，而长沙消防志的出版时间是2004年，但其记载周期是1904—2004年，时间跨越长达100年。不同地区的消防志在统计周期有所差异，大部分地区的统计周期是20～30年，但也有些城市的周期相对比较长。因此，还是需要尽可能地寻找各方面的史料，以保证数据的全面性。

本文以《河南省志》[8]《西平县志》(1990)[9]《西平县志》(2005)[10]以及统计年鉴等为主要数据来源，同时以水利志、火灾台账、卫生防疫志[11]等各部门的行业志作为辅助参考，对各种历史文献和研究报告资料中的西平县灾害事件进行归纳整理。

表2 西平县灾害资料来源表

2.2 分析方法

结合地方志以及行业志的历史数据，选取记载较为详细以及影响周期较长的传统灾害，如火灾、洪涝灾害、旱灾和雪灾以及风灾等传统灾害进行研究。一方面通过对不同种类传统灾害的历史数据进行量化分析。如火灾，通过收集归纳不同历史资料里记载的火灾，分析其发生年代、发生频率等，量化其对城市造成的破坏损失，其他类型的灾害亦如此；另一方面通过对传统灾害不同时段的影响程度进行量化分析，本文将灾害的发生时期根据资料记载统一分为封建时期、民国时期、建国初期、改革开放时期和21世纪后的新时期，归纳分析出每个时期发生的主灾种，判断传统灾害的演变特征，进行相关的风险识别评估。在分析西平县地理环境以及现有的历史灾害资料的基础上，通过影响区域、频率、可能性、易损性4个评估因子，进行主要灾种的识别。

3 案例实证

3.1 案例城市概况

本文选取西平县为研究对象，其位于河南省驻马店市的最北端，地域面积1089.77km2，总人口86万。地势西高东低，县内分布着伏牛山余脉，形成山区向平原过渡的地带。气温年际变化较大，湿润的大陆性季风型气候使得县内四季气候变化分明。2016年全县生产总值达到201.5亿元，近年的平均增长率为9.3%。西平是河南省首批百城提质工程的试点城市之一，本文研究是西平县城市综合防灾规划的前期研究成果，目的是识别出西平县城乡地区面临的主要风险类型。

3.2 灾害演变特征

3.2.1 不同种类的城市灾害演变特征

(1)火灾与爆炸灾害

火灾通常指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。而爆炸灾害的定义是指突发性大量能量的释放，并伴有强烈的冲击波、高温高压和地震效应的事故。两者通常相伴相生，因此本文统一进行归纳分析[12]。

根据现有的历史数据资料进行归纳整理，西平县可统计的火灾与爆炸灾害主要可分为3个时段：1975—1985年、1986—2000年以及2011—2015年(图1)。2001—2009年的火灾数据由于资料缺失，暂不计入统计分析。

图1 1975—2015年西平县火灾走势图Fig.1 Fire trend chart in Xiping County from 1975 to 2015

据《西平县志》[9]资料记载，1983—1985年，西平火灾次数明显减少，一般损失100～200元，最大损失600～700元。从1975—1985年记录发生的火灾逐年减少。1986—2000年发生火灾累计189起，消防队出动累计154次，经济损失142.1万元。这20多年间火灾发生都处于一个较低水平，一方面可能由于当时电器较少，电力线路引起的火灾较少；另一方面由于当时刚开始消防队的建设，消防宣传教育的普及程度不高。

2010—2015年，由于生产生活中电器使用增多等导致火灾事故增加，火灾事故发生次数暴增，火灾损失比较平缓。这期间历史火灾发生点主要集中分布在老城区部分，新城区火灾事故发生次数较少，分布分散。城中村建筑老化、耐火等级低，紧凑度高、救援通道窄，消防设施缺失等因素都会导致火灾的发生。

总的来看，西平县火灾与爆炸灾害的发生频率较高，尤其是在近几年，火灾的发生居高不下。但所幸其影响区域较小，主要集中于城中村、老旧街道以及建筑年代久远的乡镇地区，在救援及时的情况下，较难造成大面积的破坏。未来随着城乡区域的更新建设，其发生的可能性应会有所降低，损失也会逐渐降低到可控范围内。

(2)洪涝灾害

洪涝灾害包括洪水灾害和雨涝灾害两类。其中，由于强降雨、冰雪融化、冰凌、堤坝溃决、风暴潮等原因引起江河湖泊及沿海水量增加、水位上涨而泛滥以及山洪暴发所造成的灾害称为洪水灾害;因大雨、暴雨或长期降雨量过于集中而产生大量的积水和径流，排水不及时，致使土地、房屋等渍水、受淹而造成的灾害称为雨涝灾害。由于洪水灾害和雨涝灾害往往同时或连续发生在同一地区，有时难以准确界定，往往统称为洪涝灾害[13]。

自明代以来的500多年间，西平县特大水灾只发生过两次。封建时期1460—1912年共计11年出现较大大水、洪水灾害。自民国元年(1912)至1983年的71年中，发生水灾46次，平均一年多一遇，严重时几乎一年一遇。1949—2017年，共计发生26起水灾，在2000年以前仍有较严重洪涝灾害发生。后期由于水利设施的修建，对洪涝灾害影响程度的缓解起到很大作用(图2)。

就影响区域而言，洪涝灾害远大于火灾，一旦成灾，就是地区性的影响，造成的损失也较大。近年来随着上游水库大坝的修建，其发生频率明显降低；但是城市中心区存在多个易涝点，且排水管网老化，洪涝风险依然存在。

(3)气象灾害

图2 1460至今西平县洪涝灾害走势图Fig.2 Flood disaster trend map in Xiping County since 1460

图3 1544-2017 西平县气象灾害走势图Fig.3 Meteorological disaster trend chart in Xiping County from 1544 to 2017

气象灾害是指大气对人类的生命财产和国民经济建设及国防建设等造成的直接或间接的损害，同时也会造成受灾区不计其数的人员伤亡，主要有雪灾、旱灾、风灾等[14]。

历史数据显示，西平县从古至今面临的气象灾害主要有旱灾、雪灾、风灾、雹灾、干热风、雷击以及极端气象七类灾害事件。其中旱灾记载年份最早，起始于1544年，雪灾稍晚，起始于1640年，其他气象灾害多是在民国始有记载。

据统计1544年至今，历史数据记载的旱灾共记有47起，在2000年以前仍有较严重旱灾发生，灾害影响区域较大，造成的损失也极为严重，但后期由于水利设施和抗旱设施的修建等，对旱灾影响程度的缓解起到很大作用，近年来几乎未见发生。1640—1969年的329年中雪灾发生22次，平均15年一遇。1970—2017年共计发生4起雪灾，其发生频率相对较小，但灾害影响区域较大，一旦成灾，造成的损失极为严重。1912—2017年的105年中发生风灾62次，其影响区域较大，近年来发生频率较少，虽易造成较为严重的破坏，但在近期发生的可能性较小。冰雹灾害的记载集中于2000年以前，1924—1999年的75年中，发生雹灾40次，平均近2年一遇。干热风、雷暴灾害以及极端气候的记载则数量较少，且多处于19世纪，损失相对较小，不予统计。

如图3所示，旱灾的记载跨越时间较长，记录次数较为详细；雪灾和风灾明清封建时期记载较少，主要记载在民国时期和建国后，灾害记录次数逐渐增多；雹灾和霜灾的记载多在民国之后，建国后次数逐渐增多，但2000年以后记录较少。

整体来说，几类气象灾害的影响区域范围都较大，一旦成灾，造成的损失更难以估计。近几年来，它们的发生频率都不是很高，灾时应对也较为周全，损失较小。但随着全球气候变暖，气候灾害发生的可能性逐步提高，需重点关注。

(4)其他种类灾害

主要包括地震和空袭，这两类灾害在西平都有资料记载，但出现次数较少，发生频率也较低，因此统一进行归纳分析。

(1)地震

地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成的震动，期间会产生地震波的一种自然现象。地球上板块与板块之间相互挤压碰撞，造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂，是引起地震的主要原因[15]。

据《西平县志》[9]记载，西平县历史上发生的地震曾经有过多次文字记录，但从未发生过灾害性地震事件。历史记载的10余次地震(表3)，多是其他地区地震波及，近年来未有这类灾害的数据记录。

表3 西平县历史地震事件

(2)空袭

空袭主要指从空中用炸弹、导弹、火炮和火箭等对敌地面、水上目标进行的袭击[16]。历史上记载的空袭只有民国时期存在，日军飞机的轰炸导致了少量人员伤亡。这类灾害在西平的历史文献记载中极为少见，不是主要灾害类型，未来发生的可能性也极小。

3.2.2 不同时段的城市灾害演变特征

根据不同的历史资料，本文将灾害的发生年代分为五个时段。

(1)封建时期(1912年之前)

历史数据显示，该时期记载在案的多是洪涝灾害与气象灾害。洪灾共有21起，旱灾有15起，且破坏程度都极为严重。雪灾、风灾等气象灾害只在接近该阶段末期才有记载资料，雪灾相对破坏程度较为严重，风灾较小。雹灾与霜灾等灾害偶有记载，几乎可以忽略不计(图4)。

图4 1912年之前灾害比例图Fig.4 Ratio map of disasters during the feudal period

(2)民国时期(1912—1948年)

图5 1912—1948年灾害比例图Fig.5 Ratio map of disasters during the Republic of China

随着时代的变迁，进入民国时期后，各类灾害的历史数据记载也变得较为全面，年份也划分的更加详细。如《西平县志》记载，1928年大旱，7～11月未雨，仅收高粱，其它作物旱死，小麦播种推迟到12月。在这一时期，关于火灾与爆炸灾害的记录依旧有所缺失，雪灾和风灾的记载也逐渐增多，雹灾也成为当时较为影响严重的自然灾害，相比而言，霜灾的记载次数虽有所增长，但破坏程度远不及以上几类灾害。洪涝灾害与旱灾依旧是这一时期需要重点关注的灾害事件，无论从影响区域还是造成的损失而言，都是当时需着重应对的重大灾害，而雪灾、风灾等其他灾害的数量也逐渐增多，引起了重视。这一时期灾害的种类明显增多，各类灾害的影响都所有显现(图5)。

(3)建国初期(1949—1976年)

随着新中国的建立，对城市灾害的防治也愈加重视，灾害的数据记载也更加详细。这一时期的末期，开始出现了火灾的记载，并对火灾的严重程度和破坏损失进行了记载。如1975年共发生火灾40次，其中大型3次、中型20次、小型17次，出动消防队参加灭火次数13次，相关损失共计18000元。洪涝灾害在这一时期的发生较为频繁，几乎达到了一年一遇，这可能与当时我国进行工业、农业与手工业的“三大改造”有关，部分地区相关工程设施的防灾能力有限。气象灾害在这一时期也属于多发阶段，包括旱灾9起、雪灾7起、风灾11起、雹灾15起、霜灾7起，频率都不算很高，但损失都较为严重，几类气象灾害的影响范围广泛，对社会秩序和人民财产安全产生了极其负面的影响(图6)。

图6 1949—1976年灾害比例图Fig.6 Ratio map of disasters between 1949 and 1976

图7 1977—2000年灾害次数图Fig.7 Diagram of the number of disasters during the reform and opening up period

(4)改革开放时期(1977—2000年)

随着改革开放的推进，我国的经济发展与城市建设都进入了一个飞速的发展的时期，针对城市灾害的防御应对也更加全面。这一时期，火灾是需首要面对的城市灾害，其演变历经了3个阶段，由1975—1985年的多发阶段演变为1985—2000年的少发阶段，接近2000年时火灾的发生次数又开始暴增。洪涝灾害在这个时间段共发生了11起，其中以1998和2000年两次灾害破坏程度为最，直接经济损失都超亿元。气象灾害在这一时期有所缓解，霜灾和雪灾发生次数都接近于0，但旱灾发生12起、风灾18起、雹灾10起，这几类灾害当时所造成的破坏程度也都较为严重，其中最为重的损失都超千万元(图7)。

(5)21世纪新时期(2001—2017年)

进入21世纪，城市化进程进入加速阶段，火灾的发生频率居高不下，自从2000年发生次数暴增以来，2010—2015年年均发生火灾都将近160起。洪涝灾害在这一时期得到有效的治理，资料记载只有4起，且灾害损失都相对较小。气象灾害同时期的发生频率也有所降低，除去雹灾的数据记载有所缺失，旱灾与雪灾在这一时期的发生次数都较少，分别是1次和3次，风灾也只发生了4次，其他的灾害在2000年以后都未有记录显示(图8)。

图8 2001—2017年灾害次数图Fig.8 Diagram of the number of disasters in the 21st century

图9 各类灾害风险比例示意图Fig.9 Schematic diagram of various disaster risk ratios

3.3 主灾种识别

基于以上历史数据的研究，本文对易损性、可能性、频率、影响区域四类关键性要素进行评估和打分。易损性涉及到灾害发生时所造成的破坏损失大小，可能性是对灾害发生时间频次的预估，频率是对灾害发生次数的统计评判，影响区是对灾害影响地理单元的测算。易损性、可能性以及影响区域属于灾前和在灾后预估，发生频率是对灾害发生资料的分析，四类要素分别基于不同时间段和不同角度对灾害评估识别，更具可靠性和准确性。因此，在此基础上通过对以上几类灾种进行排序，确定影响西平县主要灾害种类(图9)。通过定性问题定量化的研究，综合确定各灾种的风险大小。受限于归纳收集的史料的丰富程度，部分灾种可能存在年代断档或者灾害破坏损失的漏算，但收集的数据资料多来源于西平县志以及西平县规划局提供的资料，相对较准确真实。

4 结论

基于以上分析，得出以下结论：

(1)火灾与爆炸灾害是西平县目前首位需要针对预防的灾害种类，应注意城市布局对其造成的影响。近年来，西平县的火灾发生频率居高不下，所带来的损失也随着城市的日益紧凑的发展而增大。其原因主要是西平县中心城区老旧建筑较多，建筑密度较大，一旦产生火灾，极易蔓延相邻区域，而消防设施与群众消防意识又相对较薄弱，火灾发生隐患较大。火灾隐患地点主要集中在老城区的宾馆、商店、公共娱乐场所，以及西南方向的工业区。几个重大危险源的消防安全重点单位也主要集中在老城区南侧部分。未来应注意调控住居住用地以及工业用地的相关布局，同时增设消防设施，加强消防减灾的宣传教育，尽可能地减少火灾隐患。

(2)近几年西平县洪涝灾害发生频率较小，但风险程度仅次于火灾与爆炸灾害。洪涝灾害依旧是城市建设发展中不可忽视的重大灾害之一，未来需要针对易涝点进行优化治理，结合海绵城市建设，减小其成灾的可能性。

(3)气象灾害造成的影响与日俱增，需重点针对。近年来，全球气候变暖造成的连带影响波及全球，我国洪涝灾害、雪灾、风灾等的发生频率陡增，无论是长江中下游地区还是中原地区都遭受了这些灾害的破坏性打击。此类灾害一旦发生，影响区域覆盖整个县域。因此，在城市防灾建设中，需做好预防应对，保障灾时救援的及时性与针对性。

长周期灾害演变特征的研究主要依托于历史灾害数据和资料来进行，受限于资料的收集情况，研究结果在不同城市会有所差异。相对而言，空间层次越宏观，区域范围越大，数据越多，也越容易收集，但其空间的精度相对偏低；反之，空间层次越微观，区域范围越小，精度越高，数据越少，也相对比较难收集。县级层面的历史灾害记录，多依托各时期的县志，而乡镇志和村志等资料较少。未来，在进行城市综合防灾规划的前期研究时，仍需收集尽可能全面的各类灾害数据，可将灾害落到城市的具体空间区域，进行更为详细的风险分析，从而为城市的安全建设与防灾布局提供更为有力的支撑。