中小河流洪涝风险评估及研究_以哈尔滨地区为例_崔巍

工程建设与管理
2013.4 中国水利
N
植被有着一定的联系。 植被有一定的 度大、价值高，遭受洪水灾害时人员
巴彦县 木兰县
通河县
呼兰区
哈尔滨市 阿城区
宾县
方正县 延寿县
双城市
尚志市
依兰县
蓄养水分的能力，而且在保持水土方 面起着重要作用。 一个地区植被覆盖 度越大， 洪涝灾害形成的风险越小。 本研究根据哈尔滨市的土地利用状 况，以林地草地的覆盖率反映植被覆 盖状况。
伤亡和经济损失比较大。 同样等级的 洪水，发生在经济发达、人口密集的 地区往往比发生在经济落后、人烟稀 少的地区要大得多。
利 用 ArcGIS 的 图 层 加 权 叠 加 工 具，将归一化处理后的地均人口因子
五常市
30 15 0
0.2~0.3 0.3~0.5 0.5~0.6 0.6~0.7 0.7~0.9
bility, vulnerability and emergency response and recovery capability of the region on the base of GIS spatial
analysis. Flood disaster risk of Harbin region is quantitatively evaluated and risk map is presented. By adopting
need to be overcome, which are large number of rivers, lack of basic data, difficulties in setting the priorities.
Taking Harbin region as a research area, RS and social economic data are adopted to analyze the hazard, sensi-
防灾减灾能力是指受灾区对灾害 的抵御和恢复能力， 包括应对暴雨洪 涝灾害所造成的损害而进行的工程和
①地形。 洪水危险性与地形特征
４．承灾体易损性指标
非工程措施。 考虑到这些工程建设离
紧密相关，“水往低处流”体现了地势
暴雨洪涝灾害造成的损 失一 般 不开当地政府的经济支持及当地的经
较低的地方洪水危险性较大； 另外， 取决于洪灾发生地的经济、人口密度 济发展水平的支持， 本研究选用人均
图 2 哈尔滨市暴雨洪水致灾因子 危险性指数分布
后， 与综合地形因子影响度图一起， 按照层次分析法确定的权重，使用加
损性指数分布图，见图 4。
５．防灾减灾能力指标
可能形成的影响分级图，见图 2。
３．孕灾环境敏感性指标
权综合评价法，叠加得到哈尔滨市暴 雨洪涝灾害孕灾环境敏感性指数分 布图，如图 3 所示。
当前采用基于洪灾形成机制的系统 分析方法更为适合。 本研究以哈尔滨 地区中小河流治理为例，基于 RS、GIS 技术，运用洪涝风险指数模型、层次 分析、聚类分析等方法，对中小河流 的洪涝风险进行评估，在此基础上进 行风险分区和河流分类，确定防治的 优先序。
一、研究区域概况
哈尔滨市是黑龙江省的省会，辖
8 区 7 县和 3 个县级市， 行政区划面 积 5.31 万 km2。 哈尔滨市河流以中小 河 流 为 主 ，183 条 中 小 河 流 流 域 面 积 占 75％以上，均属松花江水系。 由于哈 尔滨市所处地理地貌极易受到内陆和 海上天气系统的影响， 成为局部暴雨 和大面积暴雨多发地区。 全市中小河 流区域内， 发生连续降雨或局部大面 积暴雨时，都能产生洪涝灾害。 流域内 量级大、范围广、持续时间长的大暴雨 发生时间多集中在 7—8 月， 出现的
中国科学院地理 科 学 与 资 源 研 究所 ， 水 量 和 年 均 大 于 50 mm 频 率 两 个
统计数据来自黑龙江省水文图集、哈 指 标 归 一 化 后 叠 置 并 分 级 （ 见 表
尔滨市统计年鉴、哈尔滨市水资源公 1）， 并根据其所属级别赋予不同的
报等。
影响因子， 制作成降雨因素对洪水
水 16
弱 性 和 防 灾 减 灾 能 力 因 子 的 指 数 。Xh、 Xe、Xv 分 别 为 危 险 性 、敏 感 性 、脆 弱 性 因子的权重，采用层次分析法确定。 α
为 常 数 （0≤α≤1）， 用 来 描 述 防 洪 减
灾 能 力 对 减 少 总 的 FDRI 所 起 的 作
用。 考虑到当前阶段哈尔滨市中小流
计数据（1956—2010 年），水 利 工 程 统 成 ， 因 而 本 研 究 选 取 年 均 最 大 3 日
计 数 据 （2010 年 ）等 。 其 中 电 子 数 据 降 水 量 和 暴 雨 频 率 作 为 致 灾 因 子 危
源自 NASA 的 ASTER G-Dem 数 据 和 险 性 评 价 指 标 。 将 年 均 最 大 3 日 降
收 稿 日 期 ：2012-12-06 作者简介：崔巍，高级工程师。 基金项目：中国水利水电科学研究院优秀青年科研专项（水集 1312）。
15 水
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CHINA WATER RESOURCES 2013.4
次数占大暴雨总数的 84%～88%，尤其 7 月中旬至 8 月上旬为大暴雨集中 期 。 经 查 161 个 历 史 年 份资 料 ，发 生 洪涝灾害 55 年 ，约占 34%，其 中 发 生 较 大 洪 涝 灾 害 34 年 ，占 21.1%，发 生 大洪灾 15 年，占 9%。 暴雨 洪 涝 灾 害 已经严重影响了哈尔滨地区的经济 社会可持续发展，成为中小河流治理 的重要问题。
二、风险评估模型和数据 来源
１．评估模型
根据自然灾害风险的形成机理，
国内外学者提出了多种自然灾害风
险度评估模型。
参照既有分析，本研究认为哈尔
滨市中小河流洪涝灾害风险是致灾
因子、孕灾环境、承灾体和防灾减灾
能力综合作用的结果，用综合风险指
数 表 示 ， 评 估 模 型 如 式 （1） 所 示 ：
FDRI=Xhwh
Key words: small and midsize rivers; flood disaster; risk assessment; cluster analysis；Harbin
中 图 分 类 号 ：P426.616
文 献 标 识 码 ：B
文 章 编 号 ：1000-1123 （2013）04-0015-04
数。 为消除不同指标数据量纲不同及
１．评估指标与权重
数量差异影响，在计算指标前均进行
根据哈尔滨市洪涝灾害形成的
归 一 化 处 理 ，公 式 如 式 （3）所 示 ：
Di
=
xi -ximax ximax -ximin
（3）
式中 Di 为评价指标 i 归一化处理后
的 值 ，xi 为 待 处 理 的 评 价 指 标 i 中 某
30 kilometers
利 用 ArcGIS 的 栅 格 计 算 器 工 具 和图层加权叠加工具，将哈尔滨市河 流、湖泊、水库、坑塘分布栅格图和植
影响度栅格图层、地均 GDP 因子影响 度栅格图层，按照层次分析法确定的 权重，使用加权综合评价法，叠加得
被覆盖分布栅格图进行归一化处理 到哈尔滨市暴雨洪涝灾害承灾体易
instructive for the management of small and midsize rivers in Harbin region. Moreover, the methods set forth
herein provide reference for other regions.
与大江大河的防洪建设相比，中 小河流是我国防洪的薄弱环节。 我国 已将中小河流治理列入 “十二五”时 期水利工作的重点。 开展洪涝风险评 估工作，将灾害管理提高到风险管理 的水平，是防灾减灾的简单而有效的 方法。
中小河流数量多、分布广，许多 地处偏远地区， 基础资料普遍缺乏， 国家和地方可投入的人力物力有限。 针对中小河流的特点， 相比较而言，
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中小河流洪涝风险评估及研究
———以哈尔滨地区为例
崔 巍， 陈文学， 白音包力皋， 陈兴茹 （中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，100038，北京）
摘 要：针对中小河流洪涝灾害防治工作中存在的河流数目庞大、基础资料缺乏、重点难以确定等问题，以哈尔
机理，建立如图 1 所示的评估指标体 系。 根据专家意见，结合哈尔滨市实 际情况，采用层次分析法确定的各指 标的权重， 结果见图 1 括号内数值。 由于防灾减灾能力是作为一项可能
个原始值，ximax 为评价指标 i 原始值中 的 减 少 因 子 来 考 虑 的 ， 因 此 ， 并 未 对
的最大值，ximin 为评价指标 i 原始值中 的最小值。
to cluster analysis method, regionalization and classification of flood disaster regions are carried out. Therefore
regions and rivers to be treated prior are determined scientifically and easily. The outcomes of this research are
域防洪减灾能力对风险大小的影响
作用不大，将 α 确定为 0.75。
Xh、Xe、Xv 和 Xr 的 计 算 采 用 加 权 综合评价法，该方法特别适合于对技
术、决策或方案进行综合分析评价和
优选，是目前最为常用的计算方法之
一。 加权综合评价法可由式（2）表示：
m
Σ Xj = Dij Wi