基于风险系统理论的镇村气象灾害风险分析

唐 盾，田 亮，王 波，张厚发

(1.山阳县气象局，陕西山阳 726400；2.商南县气象局，陕西商南 726300)

气象灾害作为自然灾害的主要灾种之一，已成为制约我国社会经济发展的重要因素[1]。庾岭镇位于丹凤县北部，地理坐标介于东经110°40′～110°58′，北纬33°42′～33°58′之间， 80%区域海拔高度在千米以上，属高寒山区；年平均气温10.6 ℃，年降水量715.4 mm，其中6—8月降水量342.1 mm，占全年降水量的近一半，雷暴日达43.5 d；有山洪地质灾害隐患点17处，分属长江、黄河两个流域，气候差异较大。该镇下辖11个村。当地自然气候条件较差，暴雨山洪地质灾害隐患点多，损失较严重，成为贫困户稳定脱贫的一大障碍。近年来有多位学者对气象灾害进行了分析，张建康等[2]利用GIS的自然断点法及经验订正法对榆林市暴雨灾害进行了风险区划；李艳莉等[3]对陕西苹果种植区北扩气候资源及气象灾害风险进行了分析；田光文[4]通过使用GIS对各项因子进行模拟计算研究了南郑县暴雨灾害风险区划；柏秦凤等[5]基于农业气象灾害风险形成的基本原理，分析了陕南玉米涝渍灾害，建立陕南玉米涝渍灾害风险评估模型并进行风险区划。但是气象灾害风险分析的对象达到镇村一级的较少。本文根据脱贫攻坚需要，对庾岭镇开展了详细气象灾害风险调查，进行灾害风险分析。提出风险管理对策和防灾减灾工程建设意见，进而实施精准帮扶。

1 资料和方法

收集2008—2017年丹凤县气象站及庾岭镇区域自动站气象观测资料，汇总相关部门灾害损失、防洪堤坝、抗灾工程建设投入、非工程措施、各村农特产业收入及地质灾害隐患点资料，结合实地调查，运用环境灾害风险系统理论和方法，开展镇村气象灾害风险分析。鉴于小区域范围气象灾害时空分布历史资料缺乏，风险源(如暴雨、雷暴冰雹)区域分布着重分析地形对灾害影响。

2 气象灾害风险源分析

根据环境风险理论[6]，风险系统由风险源、控制机制和受体三个部分组成。据调查核实，该区域气象灾害的风险源确定为暴雨山洪、地质灾害、雷电冰雹等；受体为当地的自然地理环境条件、社会经济条件；控制机制为防灾设施建设，灾害预报警报水平，减灾决策与组织实施水平，依据上述因子开展气象灾害风险分析。

风险源是引发系统安全事件的前提，其危险性的大小决定受体损害程度。众所周知，地形影响大气环流，使局部地区气象灾害增强，改变区域气象灾害空间分布。因此，在镇村级气象灾害风险区划时，主要考虑地形对灾害性天气系统的影响。

2.1 不同地形暴雨灾害分布

秦岭暴雨多发于南—北向河谷和海拔高度较高山脉迎风坡的喇叭口地形区域内，海拔高度1.0～1.8 km暴雨频次随高度而增加，1.0 km以下低山丘陵地带，出现频次较小[7]。庾岭镇地势西北高、东南低，山势陡峭、高耸，1.5 km以上的山峰有23座。境内的蟒岭平均高度为1.2 km，呈东西走向，其偏东南方地势呈阶梯状，北高南低，海拔高度0.6～1.0 km，山体松散，越往南越开阔，是较典型的迎风坡。此类地形不仅有利于暖湿气流抬升，易形成暴雨，而且形成的洪水流量大、流速急、成灾快。其他1.0 km以上山峰的东南坡和宽敞的喇叭口地形是诱发暴雨山洪的典型地形。另外，坡面雨量在迎风坡和背风坡还存在明显差异。有人通过观测得出，在平均状态下，坡度为30°的迎风坡雨量(雨强)比平地偏多(增强)7%，而相同坡度的背风坡雨量(雨强)减少(减弱)8%，迎风和背风两个坡面相差15%[8]。短历时暴雨一般受中、小天气尺度系统影响，强度大，在南北走向山脉的西向坡面上易造成山洪和泥石流；长历时暴雨一般受天气尺度系统影响，过程雨量大，时间长，在西北走向山脉的东南向坡面容易产生滑坡和塌方，这在实地调查中得到了验证。综上分析，蟒岭东南麓，23个主要山峰的朝西向坡面及其沟溪、河流的下游划分为山洪灾害的危险区域，较低的山地地形、河流上游区域为中度风险区，而背风坡为一般风险区(如图1)。

2.2 不同地形雷暴冰雹灾害分布

雷暴强度及灾害的空间分布与山区地形有一定关系。地形热力效应使底层大气气旋性辐合，易形成不稳定层结，有利于垂直环流的不稳定发展[9]。当不稳定层结的空气移到山区，受地形抬升作用容易产生雷雨。另外，喇叭口地形对气流有明显的辐合作用，当暖湿气流进入喇叭口谷地，由于强迫抬升作用，对流增强。据此划定海拔高度1.0 km以上东北—西南走向山脉和较大的轴线偏南的喇叭口地形为雷电冰雹高风险区，1.0 km以上东北—西南走向山脉和较大的轴线偏东的喇叭口地形为中险区，其余地形为一般风险区。

图1 丹凤县庾岭镇暴雨、冰雹灾害风险区划

2.3 山洪地质灾害隐患点分布

调查显示，庾岭镇山洪地质灾害具有片状分布特征，地质灾害隐患点主要分布在庾岭镇东南部，而山洪灾害隐患点主要分布在其西北部，西南部山洪地质灾害隐患点较少。东北部山洪地质灾害隐患点较多，为高风险区，偏西南部山洪地质灾害较少为一般风险区，其余为中度风险区(如图2)。

图2 丹凤县庾岭镇山洪、地质灾害风险区划

3 气象灾害风险评价

3.1 气象灾害风险系统各因子状况

表1给出了气象风险系统各因子状况。与暴雨中心距离一定程度上决定灾害程度大小。表1中，与暴雨中心距离是各村到暴雨中心区域外围的最短距离。不同坡度坡向的地形山洪、泥石流灾害强度不同，坡度坡向因子风险大小确定依据是：坡度超过40°，东北—西南走向山脉朝向东南的坡面，确定为3级；坡度25°～40°之间，东北—西南走向山脉朝向东南的坡面，或者坡度超过40°的其他地形坡面，确定为2级；除上述两种情况的，确定为1级。

3.2 气象灾害风险评价指标的归一化处理

由于所选因子的单位不同，各个因子之间数值无可比性，为了便于计算，把表1中各因子按照风险源的危险性、控制机制的有效性以及受体脆弱性分为3个等级。其中，风险源的危险性按低、中、高，控制机制的有效性和受体自身抗灾能力分别按强、中等、弱，划分为1、2、3级，相应赋值1、2、3分，参与模型计算。

表1 丹凤县庾岭镇各村气象风险系统调查表

3.3 气象灾害风险评价模型

应用层次分析法构造判断矩阵，确定各因子对系统的贡献率(权重系数)。将表1中各因子进行定量化、标准化处理后，代入式(1)

(1)

计算得出区域环境风险综合指数值(表2)。式中，R为区域环境气象灾害风险综合指数，pi为评价因子等级，ωi为评价因子权重系数，n为评价因子个数。

3.4 评价结果

在气候条件和流域特征、植被、社会经济活动等因素的影响下，庾岭镇山洪灾害具有成片、成带分布的特点。根据气象灾害危险性、控制机制有效性和受体的易损性，按高、中、低三级进行山洪灾害风险区划。黄坪村、石门塬村、塔儿坪村是气象灾害高风险区，吊蓬村、窑沟村、和平村是中风险区，其他太白村、两岔河村、花椒沟村、龙骨岩村、街坊村为一般风险区。高风险区的石门塬村、塔儿坪村处于暴雨中心，而黄坪村虽不在暴雨中心，但山洪灾害多发，有5个山洪灾害隐患点，隐患区人口多，按照统一的评分标准，纳入高风险区(图3)。

表2 丹凤县庾岭镇各村气象风险系统因子评分表

图3 丹凤县庾岭镇气象灾害风险区划

4 建议

(1)庾岭镇地处武关河上游，植被环境良好，农业生产以种植业为主，加上近几年防洪河堤建设投入较大，暴雨山洪地质灾害风险较小，相当多群众和部分村干部对气象灾害有麻痹大意思想，未开展应急准备认证，部分村没有气象灾害防御预案，只有少数村开展了灾害应急演练，防洪设施的标准普遍较低。该镇全境处于雷电冰雹高发区，要加强防雷安全设施管理，高度重视人工防雹增雨工作，减小风险源的危险性。

(2)黄坪村、石门塬村、塔儿坪村气象灾害高风险区是区域环境风险的优先管理区域，是风险监测、预警与应急工作重点，风险管理资源优先分配在此类区域；吊蓬村、窑沟村、和平村是中度风险区属于重点风险管理区域，相关单位需密切关注此类区域的风险动态变化情况，防止其向高风险区演变；其他低风险区的工作重点是加强极端气象灾害防范，做好气候灾害预防，明确区域环境风险管理的区域，进一步明确风险主导因素，有针对地制定安全防范措施和分配环境风险管理资源，实现区域环境风险的优化管理。

(3)以村级行政区域这一行政单元为界，便于收集与整理研究所需数据，使研究结果更具针对性。与传统的气象灾害风险分析方法相比，风险系统概念明确，思路清晰，风险管理可操作性强，可用于小区域灾害风险评估。

致谢：王卫民、瑚波两位高工对论文进行了指导，提供了资料；驻村工作队于艳鹏、李翀龙、王辉三位同志协助开展了气象灾害风险调查，在此一并致谢！