內蒙古地區(qū)暴雨洪澇災害風險性評估

內蒙古地區(qū)暴雨洪澇災害風險性評估

內蒙古位于溫帶大陸性季風氣候區(qū)，干燥多雨。這一地區(qū)的主要氣候特征是干燥少雨。但我區(qū)降雨集中,變率大,時有雨急量大的超常暴雨出現(xiàn)。加上該地區(qū)大部為沙壤土,地質疏松,植被稀疏,地表裸露,一旦出現(xiàn)暴雨,在暴雨和高強度降雨的沖刷下,常形成泥石流和山洪災害,給農牧業(yè)生產及人民生命安全造成嚴重損失。有關洪災風險方面的研究成果較多,主要是基于GIS技術建立區(qū)劃指標體系,進行分析區(qū)劃。但大多數(shù)結果只針對致災因子進行分析研究,綜合考慮致災因子危險性、孕災環(huán)境敏感性、承災體易損性和防災抗災能力因子間相互作用方面研究的較少。我國的部分研究成果主要集中在各大流域、糧食主產區(qū)等,由于各地區(qū)氣候特點的不同以及植被長期的適應性,區(qū)劃的標準及區(qū)劃因子等差異較大。內蒙古地區(qū)過去有關暴雨洪澇災害的研究也是針對暴雨出現(xiàn)的頻率、時間和范圍等致災因子進行的分析,未看到同時考慮地形、水系等孕災環(huán)境和人口密度、單位GDP等承災體綜合影響因子的分析成果,實際上暴雨洪澇災害是自然界的暴雨作用于人類社會的產物,其最終承災體是人類及人類社會的集合體,因而,只有對承災體的部分或整體造成直接或間接損害的暴雨洪澇才能稱為暴雨洪澇災害。從災害學的角度綜合考慮,形成暴雨洪澇災害必須具有以下條件:1)誘發(fā)暴雨洪澇災害的因素(致災因子)及形成洪澇災害的環(huán)境(孕災環(huán)境);2)暴雨洪澇影響區(qū)有人類的居住或分布有社會財產(承災體);3)人們在潛在的或現(xiàn)實的暴雨洪澇災害威脅面前,采取回避、適應或防御洪澇的對策措施(防災抗災能力)?；谧匀粸暮︼L險形成理論,暴雨洪澇災害風險是由致災因子危險性、孕災環(huán)境敏感性、承災體易損性和防災抗災能力四部分共同形成的。基于此,文中從這四個方面開展內蒙古地區(qū)暴雨洪澇災害高風險區(qū)域劃分,為暴雨洪澇災害的防御規(guī)劃提供技術支撐。1材料和分析方法1.1降水和洪水氣象數(shù)據(jù)選取內蒙古地區(qū)87個旗縣氣象站1961~2008年逐日降水數(shù)據(jù);1984~2008年暴雨洪澇災情普查數(shù)據(jù);2008年《內蒙古自治區(qū)統(tǒng)計年鑒》等數(shù)據(jù);內蒙古地區(qū)1:25萬基礎地理信息等資料。1.2計算方法1.2.1降水量的計算首先統(tǒng)計內蒙古地區(qū)1961~2008年87個氣象站暴雨過程降水量(暴雨過程降水量是以連續(xù)降水日數(shù)劃分為一個過程,一旦出現(xiàn)無降水則認為該過程結束)。針對內蒙古地區(qū)總降水量少,且地域分布不均特點,將內蒙古地區(qū)分為農區(qū)、牧區(qū)和林區(qū)分別進行計算。經過大量的統(tǒng)計,并與實況資料的對比分析,最終確定農區(qū)要求至少一天的降水量達到或超過35mm,牧區(qū)和林區(qū)為超過25mm進行統(tǒng)計,最后將整個過程降水量進行累加作為一個序列,建立不同時間長度的降水過程序列;再分別計算不同序列的第98、95、90、80、60百分位數(shù)的降水量值,利用不同百分位數(shù)將暴雨強度分為5個等級,然后計算各臺站在不同暴雨等級中的暴雨過程頻次,得到內蒙古自治區(qū)各級暴雨強度頻次分布。1.2.2地表高程標準差孕災環(huán)境指孕育暴雨災害的自然環(huán)境,如地形、地質、土壤、植被、水系等,針對內蒙古地區(qū)地理特征,文中主要考慮地形起伏變化和河流密度因子。地形起伏變化采用內蒙古地區(qū)1:25萬GIS數(shù)據(jù)高程標準差,即對GIS中某一格點,計算其與周圍8個格點的高程標準差。在1:25萬GIS中采用1000m×1000m的網(wǎng)格計算地形高程標準差,高程越低、高程標準差越小,影響值越大,表示越有利于形成澇災(表1)。河網(wǎng)密度指數(shù)是將一定半徑范圍內的河流總長度作為中心格點的河流密度,在1:25萬GIS數(shù)據(jù)中采用1000m×1000m的網(wǎng)格計算河網(wǎng)密度,從而得到內蒙古自治區(qū)河網(wǎng)密度,并對其進行規(guī)范化處理。1.2.3當?shù)氐慕洕鸂顩r和人口分布狀況決定暴雨洪澇造成的危害程度與承受暴雨洪澇災害的載體有關,它造成的損失大小一般取決于當?shù)氐慕洕鸂顩r、人口密集程度、耕地面積等。根據(jù)內蒙古地區(qū)社會經濟發(fā)展狀況,主要把以縣(旗)為單元的地均GDP、地均人口(人口密度)、耕地面積比重三個因子作為承災體易損性評價指標,并進行規(guī)范化處理。1.2.4暴雨洪澇災害防護工程防災抗災能力是受災區(qū)對氣象災害的抵御和恢復程度,是為應對暴雨洪澇災害所造成的損害而進行的工程和非工程措施。考慮到這些措施和工程的建設必須要有當?shù)卣慕洕С?因此,主要考慮了人均GDP的變化。1.2.5多風險風險評價fdri暴雨洪澇災害風險區(qū)劃是指在孕災環(huán)境敏感性、致災因子危險性、承災體易損性、防災減災能力等因子進行定量分析評價的基礎上,根據(jù)風險度指數(shù)的大小,對風險區(qū)劃分為若干個等級。其計算公式為:式中:FDRI為暴雨洪澇災害風險指數(shù),用于表示風險程度,其值越大,則災害風險程度越大,VE、VH、VS、VR的值分別表示風險評價模型中的孕災環(huán)境的敏感性、致災因子的危險性、承災體的易損性和防災減災能力各評價因子指數(shù);we、wh、ws、wr是各評價因子的權重系數(shù)?？紤]到各評價因子對風險的構成所起作用相同,在征求各領域多方專家后,并經過與實際受災資料的對比分析,最終確定出內蒙古地區(qū)暴雨洪澇災害風險評價指標體系及權重系數(shù)(圖1)。2分析與洪水災害風險的評估2.1暴雨強度等級的影響根據(jù)上述計算方法,計算出內蒙古農區(qū)、林區(qū)和牧區(qū)不同等級暴雨強度雨量閾值范圍(表2和表3)。經過與多年降水量資料的對比分析,得出在內蒙古地區(qū)暴雨過程主要以持續(xù)1天為主,連續(xù)3天以上過程極少出現(xiàn)。這與我區(qū)降水少、持續(xù)時間短等特點有關。暴雨強度等級越高,對洪澇災害形成所起的作用越大,相應其權重系數(shù)越大。因此,經過咨詢專家與實況資料的對比,最終將暴雨強度5、4、3、2、1級權重分別取作5/15、4/15、3/15、2/15、1/15,利用加權綜合評價法和GIS技術,將致災因子危險性指數(shù)按5個等級進行區(qū)劃,得到內蒙古自治區(qū)暴雨致災因子危險性指數(shù)區(qū)劃圖(圖2)。暴雨洪澇致災因子危險性呈現(xiàn)出東部地區(qū)和西部偏南部分地區(qū)偏多變化趨勢。暴雨多發(fā)地區(qū)分布在呼倫貝爾市東北部、通遼市大部和鄂爾多斯市中南部三個地區(qū),阿拉善盟地區(qū)、河套地區(qū)、錫林郭勒盟西北部、烏蘭察布市大部地區(qū)暴雨洪澇危險性最弱,其它地區(qū)次之。這與其它文獻中利用暴雨洪澇指標統(tǒng)計的結果基本一致。2.2暴雨洪澇災害地區(qū)分布格局在內蒙古地區(qū)影響孕災環(huán)境的因子主要考慮地形的高低和河網(wǎng)密度。經計算內蒙古地形影響指數(shù)高值區(qū)主要位于大興安嶺及嶺東地區(qū),其值為0.7以上,洪水危險程度較高;其次為陰山山脈和燕山山脈地區(qū),其值為0.5-0.7,偶有洪水發(fā)生;呼倫貝爾草原、錫林郭勒草原、鄂爾多斯大部以及阿拉善盟等地區(qū)綜合地形影響相對較小,洪水發(fā)生時其危險程度也相對較低。內蒙古地區(qū)的河網(wǎng)密度主要集中在東部地區(qū)和西部河套地區(qū)(圖略),這一地區(qū)是黃河、永定河、灤河、西遼河、嫩江、額爾古納河等主要河流的流經地,遭遇到洪水的可能性較大。而在牧區(qū)一帶,河網(wǎng)密度相對較小,遭遇到洪水的可能性相對也較小?？紤]到孕災環(huán)境中地形與河網(wǎng)密度對暴雨洪澇的影響程度略有不同,綜合多方專家的意見(圖1),得到內蒙古自治區(qū)暴雨洪澇災害孕災環(huán)境敏感性區(qū)劃(圖3)。暴雨洪澇災害最敏感的地區(qū)分布在東部的呼倫貝爾市大部、興安盟大部、通遼市和赤峰市北部,而內蒙古自治區(qū)中部和西部地區(qū)敏感性普遍較低。究其原因,內蒙古東部區(qū)是內蒙古地區(qū)地形影響指數(shù)最大地區(qū),同時該地區(qū)也是我區(qū)河流水系最密集區(qū)域,因此,是孕育暴雨洪澇災害最為敏感地區(qū)。2.3內蒙古農區(qū)地均gdp分布暴雨洪澇造成的危害主要與當?shù)氐慕洕鸂顩r、人口密集程度、耕地多少等有關。經統(tǒng)計,內蒙古地區(qū)人口密集區(qū)主要集中于除錫林浩特市以外的各盟市所在的城區(qū)(圖略),其人口密度為160人/km2以上;相對密集區(qū)位于地區(qū)所在市區(qū)的周邊,為90-160人/km2;人口密度最低地區(qū)位于大興安嶺林區(qū)和主要牧區(qū),人口密度不足40人/km2。內蒙古地區(qū)地均GDP分布趨勢與人口密度基本相同,但局部略有不同(圖略),最高值出現(xiàn)在呼和浩特市、包頭市和鄂爾多斯市,為1300萬元/km2以上;次值區(qū)位于除錫林郭勒盟、興安盟、赤峰市以外的盟市所在城區(qū),為300萬元/km2以上;其余地區(qū)地均GDP較小,為100萬/km2元左右。內蒙古耕地面積主要集中在大興安嶺嶺東、西遼河流域、陰山山脈南部以及河套等農區(qū)(圖略),約占當?shù)乜偼恋孛娣e的20%以上;在上述地區(qū)周邊有約10%以上的耕地,是內蒙古主要的農牧交錯地帶;內蒙古牧區(qū)耕地面積較少,不足當?shù)赝恋孛娣e的6%。由于每個承災體對暴雨洪澇災害的相對影響程度不同,綜合多位專家的權重打分情況(圖1),得到內蒙古自治區(qū)縣級承災體的易損性(圖4)。由圖可知,由于呼和浩特市轄區(qū)、包頭市轄區(qū)、鄂爾多斯市轄區(qū)經濟較發(fā)達,人口密集,所以該地區(qū)承載體易損性最高;通遼市轄區(qū)和臨河市轄區(qū)耕地比重較高,因此,易損性也較高;內蒙古牧區(qū)和林區(qū)地域廣闊,人口密度較小,其易損性最低。2.4內蒙古農村基層開發(fā)現(xiàn)狀防災抗災能力主要受當?shù)亟洕l(fā)展狀況影響。內蒙古地區(qū)人均GDP最高值出現(xiàn)在呼和浩特市轄區(qū)、包頭市轄區(qū)、鄂爾多斯市轄區(qū),由于該地區(qū)經濟發(fā)達,人均GDP為4萬元以上;內蒙古廣大牧區(qū)由于人煙稀少,人均GDP較高,為3萬元以上;內蒙古東部呼倫貝爾市嶺南、興安盟、通遼市、赤峰市、錫林郭勒盟南部以及烏蘭察布市南部、河套地區(qū),人口多,人均GDP最低,約為1萬元左右(圖略)。因此,呼和浩特市轄區(qū)、包頭市轄區(qū)、鄂爾多斯市轄區(qū)其防災抗災能力最高;其次是內蒙古自治區(qū)廣大牧區(qū),也具備較強的防災抗災能力;防災抗災能力最低的地區(qū)為東部呼倫貝爾市嶺南、興安盟、通遼市、赤峰市、錫林郭勒盟南部以及烏蘭察布市南部、河套地區(qū)(圖5)。3風險區(qū)域分布利用公式(1)和圖1及GIS技術,計算各地暴雨洪澇災害風險指數(shù)(圖6)。內蒙古地區(qū)暴雨洪澇災害風險最高的地區(qū)位于呼倫貝爾市嶺東、興安盟南部、通遼市南部、鄂爾多斯市東部以及呼和浩特市和包頭市局部地區(qū);其次是呼倫貝爾市東部、興安盟大部、通遼市大部、赤峰市、鄂爾多斯市大部以及呼和浩特市和包頭市部分地區(qū);風險最低的地區(qū)主要在錫林郭勒草原和阿拉善盟地區(qū)。究其原因,呼倫貝爾市嶺東、興安盟南部、通遼市南部、鄂爾多斯市東部以及呼和浩特市和包頭市城區(qū)是致災因子-暴雨頻發(fā)區(qū),同時也是暴雨洪澇災害敏感性較高區(qū)域以及易損性較大區(qū)域,因此,形成了內蒙古地區(qū)暴雨洪澇災害風險最高區(qū)域;而錫林郭勒草原和阿拉善盟地區(qū)暴雨出現(xiàn)幾率低、地形平坦、人口密度低、遠離河網(wǎng)水系,致使該地區(qū)成為我區(qū)暴雨洪澇災害發(fā)生風險最低地區(qū)。4內蒙古地區(qū)地均受災面積根據(jù)1984~2008年內蒙古不同地區(qū)歷年因暴雨洪澇而受災的耕地面積的大小,計算了內蒙古地區(qū)地均受災面積(圖7)。并通過與圖6的對比分析,兩者基本吻合,說明上述暴雨洪澇風險區(qū)劃思路、指標、方法以及權重系數(shù)的選取是符合實際的,是切實可行的。5險最低地區(qū)暴雨洪澇災害概況及成因分析(1)內蒙古自治區(qū)暴雨洪澇災害風險最高的地區(qū)分布在呼倫貝爾市嶺東、興安盟南部、通遼市南部、鄂爾多斯市東部以及呼和浩特市和包頭市局部地區(qū);其次是呼倫貝爾市東部、興安盟大部、通遼市大部、赤峰市、鄂爾多斯市大部以及呼和浩特市和包頭市部分地區(qū);風險最低的地區(qū)主要在錫林郭勒草原和阿拉善盟地區(qū)。鄂爾多斯市地處大漠邊緣的內蒙古西部地區(qū),雖然年降水量不足300mm,但在東亞夏季風邊緣特殊的熱力和動力條件影響下,常常形成局地特大暴雨,引起暴洪事件,尤其在近幾年隨著鄂爾多斯市經濟