基于GIS的区域洪水灾害风险评价方法研究

摘要 介绍了洪水灾害风险评估的方法 ,即从形成洪水灾害的机理出发 ,首先建立研究区的洪水危险性评价模型和社会经济易损性评 价模型 ,然后再建立研究区的洪水灾害风险评价模型 ,最后利用地理信息系统 ( GIS)的空间叠加分析法 ,对研究区进行洪水灾害风险 评估 。 关键词 GIS;洪水灾害 ;空间叠加分析 中图分类号 X43 文献标识码 A 文章编号 0517 - 6611 (2009) 22 - 10562 - 03
ta in research area.
在空间上 ,根据暴雨频次的分布 ,利用一定大小的格网 , 以 A rc / Info软件进行空间内插离散化 [4] ,再根据上述划分标 准对研究区各地赋值 ,得到研究区的暴雨因子对洪水危险性 的影响度图层 。
( 2)地形与洪水危险性 。地形特征与洪水危险性紧密相 关 ,主要表现在两个方面 [5] : ①“水往低处流 ”,地势较低的地 方更容易受到洪水的侵袭 ,即海拔高度较低的地方 ,洪水危 险性较大 ; ②地势平坦的地方 ,积水不易排出 ,洪水危险性较 大。因此 ,海拔高度越低 ,地形起伏越小 ,洪水危险性越大。 地形起伏通常用坡度来表示 ,在 GIS软件中 ,坡度一般仅考 虑相邻栅格的高程变化 ,但实际上影响洪水危险性大小的是 相邻范围内的地形变化。因此 ,分析洪水危险性时不宜使用 地形坡度 ,而可以采用栅格相邻一定范围内高程的相对标准 差来进行分析 ,标准差越小 ,相邻范围地形起伏越小 ,洪水危 险性越高 ;相反 ,标准差越大 ,相邻范围地形起伏越大 ,洪水 危险性越低 。
洪水灾害是一个复杂的系统 ,是人与自然关系的一种表 现 [1] 。正如所有灾害系统一样 ,洪水灾害系统是由洪水致灾 因子、孕灾环境、承灾体和灾情 4个子系统相互作用形成的 具有一定结构 、功能 、特征的复杂系统 。区域洪水灾害风险 评价 ,即分析不同强度的洪水发生的概率及其可能造成的损 失 ,涉及到洪水致灾因子 (如降水 ) 、孕灾环境 (如地形、河 网 ) 、承灾体 (如人口、工农业产值 )和灾情 4个子系统的评价 分析 ,主要包括区域洪水危险性分析、社会经济易损性分析 和洪水灾害的风险性分析 。
利用研究区的数字高程模型 (DEM )计算相对高程标准 差 ,然后进行分级 ,再结合地形高程 ,确定地形因子对洪水危 险性的影响度划分标准 (表 2) 。综合叠加地形高程和地形 相对高程标准差的栅格图层 ,按表 2的划分标准进行赋值 , 得到地形因子对洪水危险性的影响度图层 。
( 3)河网分布与洪水危险性 。洪水是指河湖水位超过常 规水位的现象 ,有洪水不一定就会引起洪灾 ,只有当洪水溢 出河道 ,才会致灾 ,因此 ,离河湖越近的地方 ,遭受洪水侵袭 的可能性越大 ,且洪水的冲击力越强 ,洪水危险性越高。不 同级别的河湖 ,其影响力及影响范围是不同的 ,干流比 1级 支流、1级支流比 2级支流具有更强的影响力和更大的影响 范围。在用 GIS软件分析时 ,分别对河流、湖泊、水库建立不 同等级的缓冲区 ,缓冲区的宽度应综合考虑河流的级别、湖
安徽农业科学 , Journal of Anhui Agri. Sci. 2009, 37 ( 22) : 10562 - 10564
责任编辑 夏静 责任校对 李杨
基于 GIS的区域洪水灾害风险评价方法研究
刘国庆 1 ,徐 刚 2 ,刘 颖 3
(1. 西南大学地理科学学院 ,重庆 400715; 2. 三峡库区生态环境教育部重点实验室 ,重庆 400715; 3. 成都市树德试验中学 ,四川成都 610072)
表 2 地形因子对洪水危险性的影响度 Table 2 Effect degree of topography factors on terra in’s r isk
相对高程标准差级别 3
Relative elevation
standard deviation grade 1级 First grade 2级 Second grade 3级 Third grade
洪水灾害的形成是自然环境因子与社会经济因子相互 作用的结果 ,据此 ,可以将影响洪水灾害风险的因子分成 4类。 1. 1 致灾因子 致灾因子是指引起洪灾的主要动力因子。 洪灾的致灾因子有很多 ,洪灾的发生也可能是几种因子的结 果 ,但是洪水灾害类型不同 ,主要致灾因子是不一样的 ,如暴 雨洪灾 , 暴雨是主导因子 , 而风暴潮灾 , 主导因子则是强 风暴 。 1. 2 孕灾环境 孕灾环境是指产生灾害的自然环境和人类 环境 ,主要是指下垫面的自然属性。考虑下垫面的自然属性 时 ,主要包括地形、地貌和河网特征 ,这些因子可以很方便地 从各种专题要素图中获得 。
表 1 暴雨因子对洪水危险性的影响度 Table 1 Effect degree of ra in storm factor on flood’s r isk
暴雨频次 ( T) Rainstorm frequency 影响度 Effect degree
0≤T < T0 3
0. 2
T0 ≤T < T1
地形高程 Terrain elevation
< h0 3 h0 ≤h < h1 h1 ≤h < h2 h2 ≤h < h3 ≥h3
0. 9 0. 8
0. 7
0. 6 0. 4
0. 7 0. 6
0. 5
0. 4 0. 3
注 : 3 h0 , h1 , h2 , h3 根据研究区的地形特征确定 ;相对高程标准差级别的 具体划分也要依研究区而定 。
0. 3
T1 ≤T < T2
0. 4
T2 ≤T < T3
0. 5
T3 ≤T < T4
0. 6
T4 ≤T < T5
0. 7
T5 ≤T < T6
0. 8
T ≥T6
0. 9
注 : 3 T0 , T1 , T2 , T3 , T4 , T5 , T6 根据研究区的历史暴雨资料确定。
Note: 3 T0 , T1 , T2 , T3 , T4 , T5 , T6 were determ ined by historical rainstorm da2
Study on R isk Eva lua tion of Reg iona l Flood Hazard ba se on G IS Area L IU Guo2q ing et a l ( College of Geographical Science, Southwest University, Chongqing 400715) Abstract The method of risk evaluation of flood hazard was introduced, that is according to the formation mechanism of flood hazard, an e2 valuation model of regional flood’s danger and regional socio2econom ic vulnerability of research area were set up at first, and then an evalua2 tion model of regional flood hazard was set up, finally, flood hazard evaluated in research area were used by Spatial overlaying analysis of geo2 graphic information system s( GIS) . Key words GIS; Flood hazard; Spatial overlaying analysis
ded on different research area.
(4)洪水危险性评价模型。综合考虑暴雨、地形、河网
分布等因子的影响 ,分别赋予各个影响因子一定权重 ,建立
洪水危险性模型。如公式 (1)所示
洪水危险性 = a ×暴雨影响度 + b ×地形影响度 + c ×河
泊水库的面积 、所处地形高程 。 确定缓冲区宽度后 ,利用 A rc / Info的 BUFFER 功能建立
河流、湖泊、水库的缓冲区 ,然后将其栅格化 ,得到缓冲区分 布图。根据距离河流、湖泊、水库越近 ,洪水危险性越高的原 则 ,给不同级别缓冲区的洪水危险度赋值 ,这样就得到了具 有河网分布对洪水危险性影响度属性的图层 。
37卷 22期 刘国庆等 基于 GIS的区域洪水灾害风险评价方法研究
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取暴雨、地形和河网分布 3 个指标因子进行洪水危险性 分析 。
( 1)暴雨与洪水危险性 。暴雨洪水灾害是由暴雨引起 的 ,因此在分析其对洪水的危险性时 ,主要考虑区域内各地 历史上一定时期 (例如近 50年 )发生暴雨的频次。根据暴雨 发生越频繁的地区 ,其洪水危险性越大的原则 ,将一定时期 各地暴雨的频次划分级别 ,然后确定各地不同级别的频次对 洪水危险性的影响度 ,其中 0 <影响度 < 1,如表 1所示。
图 1 洪水灾害风险评估指标体系 F ig. 1 Ind ica tor System s of flood hazard eva lua tion
2. 2 洪水灾害风险的影响因素分析 2. 2. 1 洪水危险性影响因素分析。洪水灾害的危险性是指 在一定的致灾因子和孕灾环境下 ,区域一定时期内特定强度 洪水发生的可能性 ,主要取决于综合天气因素和综合下垫面 因素。天气因素主要有降水 (特别是暴雨 ) 、台风等 ,下垫面 因素包括地形、地貌、河湖分布等。以暴雨洪灾为例 ,下面选
洪水灾害风险评价涉及的区域环境因子及社会经济状 况具有较强的区域差异性 ,空间特征明显 ,而 GIS即地理信 息系统能有效表达、分析和处理地理空间数据 ,因此 ,借助地 理信息系统对区域洪水灾害风险进行评估 ,既简单、易于操 作同时精度亦能满足要求 。