內(nèi)蒙古地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估

內(nèi)蒙古地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估

內(nèi)蒙古位于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，干燥多雨。這一地區(qū)的主要?dú)夂蛱卣魇歉稍锷儆辍５覅^(qū)降雨集中,變率大,時(shí)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(zhì)疏松,植被稀疏,地表裸露,一旦出現(xiàn)暴雨,在暴雨和高強(qiáng)度降雨的沖刷下,常形成泥石流和山洪災(zāi)害,給農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)及人民生命安全造成嚴(yán)重?fù)p失。有關(guān)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)方面的研究成果較多,主要是基于GIS技術(shù)建立區(qū)劃指標(biāo)體系,進(jìn)行分析區(qū)劃。但大多數(shù)結(jié)果只針對(duì)致災(zāi)因子進(jìn)行分析研究,綜合考慮致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性和防災(zāi)抗災(zāi)能力因子間相互作用方面研究的較少。我國(guó)的部分研究成果主要集中在各大流域、糧食主產(chǎn)區(qū)等,由于各地區(qū)氣候特點(diǎn)的不同以及植被長(zhǎng)期的適應(yīng)性,區(qū)劃的標(biāo)準(zhǔn)及區(qū)劃因子等差異較大。內(nèi)蒙古地區(qū)過(guò)去有關(guān)暴雨洪澇災(zāi)害的研究也是針對(duì)暴雨出現(xiàn)的頻率、時(shí)間和范圍等致災(zāi)因子進(jìn)行的分析,未看到同時(shí)考慮地形、水系等孕災(zāi)環(huán)境和人口密度、單位GDP等承災(zāi)體綜合影響因子的分析成果,實(shí)際上暴雨洪澇災(zāi)害是自然界的暴雨作用于人類社會(huì)的產(chǎn)物,其最終承災(zāi)體是人類及人類社會(huì)的集合體,因而,只有對(duì)承災(zāi)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(zāi)害。從災(zāi)害學(xué)的角度綜合考慮,形成暴雨洪澇災(zāi)害必須具有以下條件:1)誘發(fā)暴雨洪澇災(zāi)害的因素(致災(zāi)因子)及形成洪澇災(zāi)害的環(huán)境(孕災(zāi)環(huán)境);2)暴雨洪澇影響區(qū)有人類的居住或分布有社會(huì)財(cái)產(chǎn)(承災(zāi)體);3)人們?cè)跐撛诘幕颥F(xiàn)實(shí)的暴雨洪澇災(zāi)害威脅面前,采取回避、適應(yīng)或防御洪澇的對(duì)策措施(防災(zāi)抗災(zāi)能力)?；谧匀粸?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成理論,暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是由致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性和防災(zāi)抗災(zāi)能力四部分共同形成的?；诖?文中從這四個(gè)方面開(kāi)展內(nèi)蒙古地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域劃分,為暴雨洪澇災(zāi)害的防御規(guī)劃提供技術(shù)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(nèi)蒙古地區(qū)87個(gè)旗縣氣象站1961~2008年逐日降水?dāng)?shù)據(jù);1984~2008年暴雨洪澇災(zāi)情普查數(shù)據(jù);2008年《內(nèi)蒙古自治區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》等數(shù)據(jù);內(nèi)蒙古地區(qū)1:25萬(wàn)基礎(chǔ)地理信息等資料。1.2計(jì)算方法1.2.1降水量的計(jì)算首先統(tǒng)計(jì)內(nèi)蒙古地區(qū)1961~2008年87個(gè)氣象站暴雨過(guò)程降水量(暴雨過(guò)程降水量是以連續(xù)降水日數(shù)劃分為一個(gè)過(guò)程,一旦出現(xiàn)無(wú)降水則認(rèn)為該過(guò)程結(jié)束)。針對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)總降水量少,且地域分布不均特點(diǎn),將內(nèi)蒙古地區(qū)分為農(nóng)區(qū)、牧區(qū)和林區(qū)分別進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)過(guò)大量的統(tǒng)計(jì),并與實(shí)況資料的對(duì)比分析,最終確定農(nóng)區(qū)要求至少一天的降水量達(dá)到或超過(guò)35mm,牧區(qū)和林區(qū)為超過(guò)25mm進(jìn)行統(tǒng)計(jì),最后將整個(gè)過(guò)程降水量進(jìn)行累加作為一個(gè)序列,建立不同時(shí)間長(zhǎng)度的降水過(guò)程序列;再分別計(jì)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(qiáng)度分為5個(gè)等級(jí),然后計(jì)算各臺(tái)站在不同暴雨等級(jí)中的暴雨過(guò)程頻次,得到內(nèi)蒙古自治區(qū)各級(jí)暴雨強(qiáng)度頻次分布。1.2.2地表高程標(biāo)準(zhǔn)差孕災(zāi)環(huán)境指孕育暴雨災(zāi)害的自然環(huán)境,如地形、地質(zhì)、土壤、植被、水系等,針對(duì)內(nèi)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(nèi)蒙古地區(qū)1:25萬(wàn)GIS數(shù)據(jù)高程標(biāo)準(zhǔn)差,即對(duì)GIS中某一格點(diǎn),計(jì)算其與周圍8個(gè)格點(diǎn)的高程標(biāo)準(zhǔn)差。在1:25萬(wàn)GIS中采用1000m×1000m的網(wǎng)格計(jì)算地形高程標(biāo)準(zhǔn)差,高程越低、高程標(biāo)準(zhǔn)差越小,影響值越大,表示越有利于形成澇災(zāi)(表1)。河網(wǎng)密度指數(shù)是將一定半徑范圍內(nèi)的河流總長(zhǎng)度作為中心格點(diǎn)的河流密度,在1:25萬(wàn)GIS數(shù)據(jù)中采用1000m×1000m的網(wǎng)格計(jì)算河網(wǎng)密度,從而得到內(nèi)蒙古自治區(qū)河網(wǎng)密度,并對(duì)其進(jìn)行規(guī)范化處理。1.2.3當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)狀況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(zāi)害的載體有關(guān),它造成的損失大小一般取決于當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)狀況、人口密集程度、耕地面積等。根據(jù)內(nèi)蒙古地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r,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(gè)因子作為承災(zāi)體易損性評(píng)價(jià)指標(biāo),并進(jìn)行規(guī)范化處理。1.2.4暴雨洪澇災(zāi)害防護(hù)工程防災(zāi)抗災(zāi)能力是受災(zāi)區(qū)對(duì)氣象災(zāi)害的抵御和恢復(fù)程度,是為應(yīng)對(duì)暴雨洪澇災(zāi)害所造成的損害而進(jìn)行的工程和非工程措施。考慮到這些措施和工程的建設(shè)必須要有當(dāng)?shù)卣慕?jīng)濟(jì)支持,因此,主要考慮了人均GDP的變化。1.2.5多風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)fdri暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃是指在孕災(zāi)環(huán)境敏感性、致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性、防災(zāi)減災(zāi)能力等因子進(jìn)行定量分析評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)度指數(shù)的大小,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃分為若干個(gè)等級(jí)。其計(jì)算公式為:式中:FDRI為暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),用于表示風(fēng)險(xiǎn)程度,其值越大,則災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度越大,VE、VH、VS、VR的值分別表示風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型中的孕災(zāi)環(huán)境的敏感性、致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性、承災(zāi)體的易損性和防災(zāi)減災(zāi)能力各評(píng)價(jià)因子指數(shù);we、wh、ws、wr是各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重系數(shù)。考慮到各評(píng)價(jià)因子對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的構(gòu)成所起作用相同,在征求各領(lǐng)域多方專家后,并經(jīng)過(guò)與實(shí)際受災(zāi)資料的對(duì)比分析,最終確定出內(nèi)蒙古地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重系數(shù)(圖1)。2分析與洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估2.1暴雨強(qiáng)度等級(jí)的影響根據(jù)上述計(jì)算方法,計(jì)算出內(nèi)蒙古農(nóng)區(qū)、林區(qū)和牧區(qū)不同等級(jí)暴雨強(qiáng)度雨量閾值范圍(表2和表3)。經(jīng)過(guò)與多年降水量資料的對(duì)比分析,得出在內(nèi)蒙古地區(qū)暴雨過(guò)程主要以持續(xù)1天為主,連續(xù)3天以上過(guò)程極少出現(xiàn)。這與我區(qū)降水少、持續(xù)時(shí)間短等特點(diǎn)有關(guān)。暴雨強(qiáng)度等級(jí)越高,對(duì)洪澇災(zāi)害形成所起的作用越大,相應(yīng)其權(quán)重系數(shù)越大。因此,經(jīng)過(guò)咨詢專家與實(shí)況資料的對(duì)比,最終將暴雨強(qiáng)度5、4、3、2、1級(jí)權(quán)重分別取作5/15、4/15、3/15、2/15、1/15,利用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法和GIS技術(shù),將致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)按5個(gè)等級(jí)進(jìn)行區(qū)劃,得到內(nèi)蒙古自治區(qū)暴雨致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)區(qū)劃圖(圖2)。暴雨洪澇致災(zāi)因子危險(xiǎn)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(shì)。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(gè)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(xiǎn)性最弱,其它地區(qū)次之。這與其它文獻(xiàn)中利用暴雨洪澇指標(biāo)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果基本一致。2.2暴雨洪澇災(zāi)害地區(qū)分布格局在內(nèi)蒙古地區(qū)影響孕災(zāi)環(huán)境的因子主要考慮地形的高低和河網(wǎng)密度。經(jīng)計(jì)算內(nèi)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(xiǎn)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(duì)較小,洪水發(fā)生時(shí)其危險(xiǎn)程度也相對(duì)較低。內(nèi)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(jīng)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(duì)較小,遭遇到洪水的可能性相對(duì)也較小。考慮到孕災(zāi)環(huán)境中地形與河網(wǎng)密度對(duì)暴雨洪澇的影響程度略有不同,綜合多方專家的意見(jiàn)(圖1),得到內(nèi)蒙古自治區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境敏感性區(qū)劃(圖3)。暴雨洪澇災(zāi)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(nèi)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(nèi)蒙古東部區(qū)是內(nèi)蒙古地區(qū)地形影響指數(shù)最大地區(qū),同時(shí)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(zāi)害最為敏感地區(qū)。2.3內(nèi)蒙古農(nóng)區(qū)地均gdp分布暴雨洪澇造成的危害主要與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)狀況、人口密集程度、耕地多少等有關(guān)。經(jīng)統(tǒng)計(jì),內(nèi)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(duì)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(nèi)蒙古地區(qū)地均GDP分布趨勢(shì)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(wàn)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(wàn)元/km2以上;其余地區(qū)地均GDP較小,為100萬(wàn)/km2元左右。內(nèi)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(nóng)區(qū)(圖略),約占當(dāng)?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(nèi)蒙古主要的農(nóng)牧交錯(cuò)地帶;內(nèi)蒙古牧區(qū)耕地面積較少,不足當(dāng)?shù)赝恋孛娣e的6%。由于每個(gè)承災(zāi)體對(duì)暴雨洪澇災(zāi)害的相對(duì)影響程度不同,綜合多位專家的權(quán)重打分情況(圖1),得到內(nèi)蒙古自治區(qū)縣級(jí)承災(zāi)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(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá),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(nèi)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(nèi)蒙古農(nóng)村基層開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀防災(zāi)抗災(zāi)能力主要受當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r影響。內(nèi)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(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),人均GDP為4萬(wàn)元以上;內(nèi)蒙古廣大牧區(qū)由于人煙稀少,人均GDP較高,為3萬(wàn)元以上;內(nèi)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(wàn)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(zāi)抗災(zāi)能力最高;其次是內(nèi)蒙古自治區(qū)廣大牧區(qū),也具備較強(qiáng)的防災(zāi)抗災(zāi)能力;防災(zāi)抗災(zāi)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(fēng)險(xiǎn)區(qū)域分布利用公式(1)和圖1及GIS技術(shù),計(jì)算各地暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(圖6)。內(nèi)蒙古地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)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(zāi)因子-暴雨頻發(fā)區(qū),同時(shí)也是暴雨洪澇災(zāi)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(nèi)蒙古地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)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(yuǎn)離河網(wǎng)水系,致使該地區(qū)成為我區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)最低地區(qū)。4內(nèi)蒙古地區(qū)地均受災(zāi)面積根據(jù)1984~2008年內(nèi)蒙古不同地區(qū)歷年因暴雨洪澇而受災(zāi)的耕地面積的大小,計(jì)算了內(nèi)蒙古地區(qū)地均受災(zāi)面積(圖7)。并通過(guò)與圖6的對(duì)比分析,兩者基本吻合,說(shuō)明上述暴雨洪澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃思路、指標(biāo)、方法以及權(quán)重系數(shù)的選取是符合實(shí)際的,是切實(shí)可行的。5險(xiǎn)最低地區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害概況及成因分析(1)內(nèi)蒙古自治區(qū)暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)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(nèi)蒙古西部地區(qū),雖然年降水量不足300mm,但在東亞夏季風(fēng)邊緣特殊的熱力和動(dòng)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(jīng)濟(jì)