中卫市森林火灾风险评估

岳 鹏，魏耀锋，安 凯

（1.宁夏林业调查规划院，宁夏银川 750010；2.北京中林国际林业工程咨询有限责任公司，北京 100013）

森林火灾具有突发性强、破坏性大的特点，对生态环境与人类生命财产安全存在极大威胁，因此灾害发生前的风险评估意义重大。森林火灾风险评估是通过分析影响火灾发生和蔓延的环境因素及其潜在影响，采用定性或定量指标描述一个区域潜在的林火发生可能性和火灾对环境产生的直接或间接影响。

殷继艳等采用层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）结合现行森林火险区划标准对海南省三亚市森林火灾风险进行了评价[1]。王卫国利用甘肃省2000—2014年火烧迹地遥感数据、火灾统计数据等建立火灾风险评价模型，对甘肃省火灾发生的风险进行了评估[2]。黄宝华等利用层次分析法确定火险因子权重，构建了山东省林火风险区划[3]。王伟采用综合评价法，计算了周至国家级自然保护区的森林火险指数[4]。

本文以宁夏回族自治区中卫市为例，遵循科学性、可行性、可靠性等原则，根据森林火灾致灾危险性、森林火灾承灾体暴露度、森林火灾承灾体脆弱性三要素，以乡镇为评估单元，进行森林火灾综合风险评估。

1 研究区概况

中卫市位于宁夏回族自治区中西部，地理坐标为北纬36°06'～37°50'、东经104°17'～106°28'，属典型的温带大陆性季风气候，受周边沙漠影响，日照充足，昼夜温差大，平均气温在7.3～9.5 ℃。地势西南高、东北低，平均海拔1 225 m，地貌类型分为黄河冲积平原、台地、沙漠、山地与丘陵五大类。中卫市共有林地面积329 299.15 hm2，森林面积163 310.70 hm2。

2 基础数据与研究方法

2.1 基础数据

评估基础数据为中卫市2020 年林地资源“一张图”、城镇与农村房屋建筑调查数据、森林防火设施分布数据、人口及地区生产总值（GDP）数据，数据和底图来源于中卫市第一次全国自然灾害综合风险普查调查及中卫市森林草原火灾风险普查。

2.2 研究方法

2.2.1 风险指数计算

1）危险性指数。森林火灾危险性即森林火灾致灾因子的危险性，指森林火灾致灾因子的不同强度及其出现的可能性。以乡镇为单位，对辖区内林地小班的危险性指数面积加权平均值与乡镇林地面积占比、乡镇林地面积转换系数进行乘积运算，见公式（1）和表1。

表1 森林火灾危险性指标及权重

式中：IHI为森林火灾危险性指数；Wi为危险性二级指标中第i项指标权重值；为标准化处理后的第i项指标值；n为危险性指标数量。

2）承灾体暴露度指数。森林火灾承灾体为林区及边缘100 m 范围内森林资源、房屋建筑（含防火基本设施）、人口、经济，以单元内的森林地上生物的总生物量、房屋建筑和防火基础设施数量总和、人口数量、GDP 与各评估单元林地面积的比值为指标，见公式（2）和表2。

表2 森林火灾承灾体暴露度指标及权重

式中：IEI为森林火灾承灾体暴露度指数；Ei为第i项承灾体暴露度指标标准化处理后的数值；Wi为第i项承灾体暴露度指标的权重；n为承灾体暴露度指标数量。

3）承灾体脆弱性指数。以乡镇为最小单元，根据不同的承灾体类型分别采用不同的评估指标进行计算，包括森林资源脆弱性、建筑物脆弱性、年龄结构脆弱性、经济活动脆弱性，见公式（3）和表3。

表3 森林火灾承灾体脆弱性指标及权重

式中：IVI为森林火灾承灾体脆弱性指数；Vi为第i项承灾体脆弱性指标标准化处理后的数值；Wi为第i项承灾体脆弱性指标的权重；n为承灾体脆弱性指标数量。

2.2.2 指数离差标准化

离差标准化是一种去除单位和绝对数值大小的数据标准化方法，便于不同单位或量级的指标进行比较和加权综合。当期望X'随X增加而从0 增长到1.0 时，采用正向标准化；当期望X'随X减少而从0 增长到1.0时，采用负向标准化，公式如下[5]：

式中：X为原始数据；X'为标准化后的数据，其数值范围为[0,1.0]；Xmax为总样本最大值；Xmin为总样本最小值。

对计算得到的森林资源暴露度、建筑物暴露度、人口暴露度、经济承灾体暴露度、森林资源脆弱性、建筑物脆弱性及年龄结构脆弱性等具体指标按公式的正向标准化计算式计算；对经济活动脆弱性指标按公式的负向标准化计算式计算。

2.2.3 指数分级

1）危险性等级。根据森林火灾危险性指数IHI，参考国家各危险性等级指数取值区间，综合考虑防火实践、管理经验等因素，确定各危险性等级占比，将危险性等级分为4级，即高、中高、中低和低（见表4）。

表4 中卫市森林火灾危险性指数分级

2）承灾体暴露度等级。采用标准差法，基于指定空间范围内的某指标数值所形成的样本总体，按该样本均值（μ）和标准偏差（σ）对该样本总体分级，将森林火灾风险评估与区划等级分为4 级，即高、中高、中低和低（见表5）。

表5 森林火灾承灾体暴露性分级表

3）承灾体脆弱性等级。根据乡镇单元的不同评估对象的承灾体脆弱性指数IVI，将不同评估对象的承灾体脆弱性等级分为4级，即高、中高、中低和低（见表6）。

表6 森林火灾承灾体脆弱性分级

2.2.4 风险评估

以乡（镇、街道办）为评估单元，计算各单元风险指数。对致灾因子、暴露度、脆弱性三要素分别进行取值计算后按照公式（5）计算得到森林火灾风险指数R，并按照百分位数方法划分各等级占比数量。

式中，R为风险指数；H为森林火灾致灾因子危险性等级值（以乡镇为单元）；E为暴露度等级值；V为脆弱性等级值。

3 结果与分析

3.1 森林火灾危险性

中卫市森林火灾危险性高风险区、中高风险区、中低风险区和低风险区分别占2.2%、10.9%、32.6%、54.3%。高风险区为宁夏南华山国家级自然保护区；中高风险区的乡镇有5 个，主要为海原县南部地区及沙坡头区东北森林区域；中低风险区的乡镇有15 个，低风险区的乡镇有25个，低、中低风险区主要分布在中部和东北部（见图1）。

图1 中卫市森林火灾危险性等级分布图

3.2 森林火灾暴露度、脆弱性

中卫市森林火灾暴露度低和中低的区域分别占80.00%和11.12%；暴露性中高的区域占4.44%；暴露性高的区域占4.44%，主要集中在沙坡头区东北部。

中卫市森林火灾脆弱性分低、中低、中高3个等级，分别占比4.44%、60.00%、35.56%。中卫市脆弱性中高等级占比较暴露度大，主要原因是建筑物脆弱性较高；脆弱性中高区域占林地总面积的66%，集中在北部林地。

3.3 森林火灾综合风险评估

根据森林火灾风险评估结果，中卫市森林火灾综合风险划分为高风险、中高风险、中风险、中低风险、低风险5 个等级，其中高风险1 个评估单元，即南华山自然保护区管理处；中高风险5 个评估单元，即沙坡头区的迎水桥镇、中卫工业园区，海原县的西安镇、史店乡、树台乡；中风险19个评估单元，即沙坡头区的滨河镇、文昌镇、东园镇、柔远镇、兴仁镇与香山乡，中宁县的宁安镇、新堡镇、舟塔乡，海原县的海城镇、三河镇、七营镇、郑旗乡、贾塘乡、曹洼乡、九彩乡、李俊乡、红羊乡与海兴开发区；中低风险10 个评估单元，即沙坡头区的镇罗镇、宣和镇、永康镇、常乐镇、中卫山羊选育场，中宁县的石空镇、余丁乡、太阳梁乡，海原县的关庄乡、海城镇城区；低风险11个乡镇，即中宁县鸣沙镇、恩和镇、大战场镇、白马乡、喊叫水乡与徐套乡，海原县李旺镇、关桥乡、高崖乡、甘城乡、甘盐池种羊场（见图2）。

图2 中卫市森林火灾综合风险等级分布图

4 结论

本文基于中卫市森林可燃物载量、气象、地形、野外火源、建筑物及人口等数据对中卫市森林火灾综合风险进行了评估，认为中卫市总体森林火灾风险等级较低，绝大部分处于低风险和较低风险范围，中风险区主要存在于危险性高、森林资源或建筑物密集、人口数量多且经济产值高的区域，这与中卫市近年森林火灾统计数据情况基本吻合，评估结果符合实际。评估结果给编制区域内森林防火规划提供了数据与理论支撑，对指导区域内开展森林防灭火工作具有积极作用。