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1、1作者简介：张建康（1989-） ，男，陕西佳县人，学士，助工，从事遥感分析与气候资源开发利用工作基于 ArcGIS 的榆林市暴雨灾害风险区划张建康 李 强 王 云 万 慧 马 锋（陕西省榆林市气象局 陕西榆林 719000）摘 要：应用陕西省榆林市 12 县区气象站及所属 162 个区域自动气象站 19512012 年暴雨资料进行归纳统计，按照百分位法划分暴雨等级，结合全市年降水量分布特征及地形、经济、人口等资料确定暴雨灾害区划因子；应用 arcgis 技术对各项区划因子进行小网格模拟计算，并赋予于不同的权重，通过综合运算得到榆林市暴雨灾害分布图，应用 gis 的自然断点法及经验订正法，将全
2、市暴雨灾害划分为高风险、次高风险、中风险、次低风险及低风险 5 个等级。区划结果表明：榆林市北部府谷、神木县和南部子洲、吴堡县暴雨多发，灾害风险等级最高；西部定边、靖边暴雨最少，灾害风险等级最低。关键词：暴雨灾害；区域自动气象站；GIS 技术；风险区划Yulin Storm Disaster Risk Zoning Based on ArcGISAbstract:Summarizes the Storm Data from 1951 to 2012 of 12 counties Weather station and their 162 regional automatic weather s
3、tations in Yulin City, Shaanxi Province, divided the rainstorm level according to the percentile method, combined with the citys annual precipitation distribution characteristics and topography, economy, population information determine the the storm disasters zoningfactor, Small grid simulation the
4、 zoning factor by ArcGIS, and give different weights, get the distribution of rainstorm disaster in Yulin city by comprehensive operation. Division of the rainstorm disaster into 5 grade by natural breakpoint method and empirical correction method. The divisions results show that: Fugu and Shenmu Co
5、unty in north, Zizhou and Wubao in south of Yulin have rainstorm multiple, which means a highest level of disaster risk; Dingbian and Jingbian in west of Yulin have less frequent rainstorm, disaster risk in a lowest level.Key words: storm disaster；regional automatic weather station； GIS technology ；
6、risk zoning1 榆林暴雨的气候概况陕西省榆林市暴雨出现概率是 0.64 站（次）/a，主要集中在 79 月份，大部分暴雨2具有局地性强、历时短、灾情重的特点，占暴雨总次数的 72%。根据榆林市 12 县区气象站19512011 年观测资料统计，日雨量50 mm 的暴雨每年都出现，但不是每站都有，各县区暴雨出现概率是 0.30.9 次/a（表 1） ，定边最少，子洲最多。大于 3 站的区域性暴雨每年 2 次，大于 5 站的区域性暴雨每年 1 次。暴雨空间分布有 2 个高中心，一个是北部的府谷、神木一带，另一个是子洲、吴堡一带。无论是来势猛、时间短、强度大的强对流性暴雨还是持续降雨过程导
7、致的暴雨，雨量均过于集中，往往容易引发洪涝和地质灾害。根据降水资料进行统计相关分析，暴雨分布与地形、山脉的走向有密切联系，长城沿线以东以南地区为黄土高原梁峁地形，受其影响易出现局地暴雨，其中，神木、府谷、子洲、吴堡县是全市暴雨高发区，西部县区暴雨出现次数少，强度较小。近年来，极端天气事件增多，暴雨强度增大，北部县区极端降水事件均出现在 1990 年之后，区域性暴雨趋多趋强。2003 年 7 月 30 日凌晨，府谷出现大暴雨，过程降水量达 131 mm，造成大面积断电，道路中断，街道积水严重，财产损失较大。2011 年 7 月初，全市出现 9 站暴雨，是 1954 年以来最大的区域性暴雨，201
8、2 年 7 月下旬，全市三次出现大暴雨，特别是 2628 日，佳县、榆阳区 26 个乡镇雨量大于 100 mm，榆林城区雨量 156.8 mm，佳县县城雨量最大 279.2 mm，其中 27 日降水量 221.9 mm，是全市有气象观测记录以来的最大日降水量。连续大暴雨导致 17 人失踪，4 人死亡，经济损失 2 亿元。暴雨灾害趋多趋强，对其进行风险区划有利于有效防御暴雨灾害，而 GIS 技术具有的空间分析能力被广泛应用于各种规划设计和区划计算 1-5。本文根据中国气象局 2009 年 4月下发的暴雨洪涝灾害风险区划技术规范 ，应用 ARCGIS 技术工具，对榆林市暴雨灾害进行精细化评估计算，
9、将全市暴雨灾害风险划分为 5 个等级。表 1 榆林市各县区暴雨次数及频率县区名称 资料起止 年限 资料长度 （a） 暴雨次数 （次） 暴雨频率（次/a） 过程最大雨量(mm) 持续天数 (d)清涧 1958-2011 54 40 0.7 171.9 10绥德 1955-2011 57 32 0.6 190.4 14吴堡 1971-2011 41 32 0.8 137 4子洲 1972-2011 40 35 0.9 175.1 5米脂 1972-2011 40 28 0.7 151.1 11榆阳 1951-2011 61 34 0.6 143 3定边 1959-2011 53 14 0.3 10
10、9.5 2横山 1954-2011 58 26 0.5 180.5 7靖边 1972-2011 40 19 0.5 173.9 7佳县 1969-2011 43 27 0.6 121.6 4府谷 1959-2011 53 35 0.7 181.8 13神木 1957-2011 55 43 0.8 209.9 52 暴雨风险灾害区划指标基于气象灾害风险形成机制 6 及暴雨灾害风险理论，通过对暴雨致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性等三项因子综合分析，构建精细化暴雨灾害风险评价的框架、指标体系、方法与模型，对气象灾害风险程度进行评价和等级划分，借助 GIS 绘制相应的风险区划图系，并加以评
11、述。2.1 暴雨致灾因子敏感性地形对暴雨灾害的形成非常重要，根据自然灾害风险形成理论，地形、河网对暴雨灾害有较大影响，榆林是黄土高原地貌，土质疏松，植被稀少，沟梁峁壑纵横，暴雨容易引发泥石流等灾害，所以陡坡和低洼地带容易导致暴雨洪涝灾害。用 1：25 万地理信息数据，可对暴雨致灾因子敏感性进行评估。在 GIS 中，采用spatial analyst 工具条下的 neighborhood statistics 工具，对榆林地区 DEM 数据经行领域分析，考察每个象元周围 3*3 范围内的象元，计算高程标准差。利用根据高程和高程差的组合，对榆林地区的地形因素分级，赋值如表 2，根据不同赋值计算得到
12、孕灾环境敏感性区划（图 1） 。表 2 地形因子赋值表地形高程(m) 高程标准差(m) 赋值 等级800 1 0.9 低敏感区800800-120011010.8 次低敏感区800800-120012001011010.7 中等敏感区800-12001200101100.6 次高敏感区1200 10 0.5 高敏感区4图 1 榆林市暴雨灾害孕灾环境敏感性区划2.2 暴雨孕灾环境危险性暴雨灾害致灾主要表现为暴雨灾害的强度和频次，因而暴雨灾害危险性可用暴雨灾害的强度和发生的频次表征。2.2.1 暴雨临界致灾因子的初步确定暴雨过程降水定义：过程降水量以连续降水日数划分为一个过程，一旦出现无降水则认为
13、该过程结束，并要求该过程中至少一天的降水量达到或超过 50 毫米，最后将整个过程降水量进行累加。统计全市各县区历年各气象台站及区域自动气象站 1 天、2 天、3 天、10 天（含10 天以上）暴雨过程降水量。将所有台站的过程降水量作为一个序列，建立不同时间长度的 10 个降水过程序列。按照百分位法分别计算不同天数序列的第 98 百分位数、第 95 百分位数、第 90 百分位数、第 80 百分位数、第 60 百分位数的降水量值，该值即为初步确定的临界致灾雨量。利用不同百分位数将暴雨强度分为 5 个等级，具体分级标准为: 60%80%位数对应的降水量为 1 级，80%90%位数为对应的降水量为 2
14、 级，90%95%位数对应的降水量为 3 级，95%98%位数对应的降水量为 4 级，大于等于 98 位数对应的降水量为 5 级。由于榆林地区暴雨通常为 15 天，6 天及以上的过程较少，无法计算暴雨强度等级的临界雨量，故分级时只计算了 15 天（含 5 天以上）的临界雨量。区域自动气象站资料年限短，没有参与到各级暴雨强度等级的临界雨量计算中，而是5根据气象站资料计算出的临界雨量，对各区域自动气象站的雨量数据分级。按照初步确定的各级暴雨灾害致灾临界指标，分别统计 15 天各级暴雨强度发生次数，然后将不同时间长度的各级暴雨强度次数相加，从而得到各级暴雨强度发生次数。利用反距离加权法对各级暴雨强度
15、的频次插值，得到全市暴雨频次空间分布图。根据全市灾情资料的情况，进行空间分布特征的对比分析，对临界致灾指标的验证与修订。表 3 各级百分位数对应临界雨量(mm)60%-80% 80%-90% 90%-95% 95%-98% 98%1 天 67.0 80.5 89.4 104.7 142.42 天 77.2 94.4 105.7 119.0 134.13 天 80.1 97.4 104.6 130.9 142.54 天 92.5 112.5 133.3 141.1 168.55 天及以上 112.0 125.3 135.7 163.1 203.62.2.3 降水致灾因子权重的确定根据暴雨强度等级
16、越高,对洪涝形成所起的作用越大的原则，确定降水致灾因子权重。暴雨强度 5、4、3、2、1 级权重分别为 5/15、4/15、3/15、2/15、1/15。2.2.4 致灾因子危险性区划利用 GIS 中的栅格计算器，对各暴雨强度的频次图乘以各级的权重求和，得到暴雨强度频次分布图，计算公式如下：暴雨 强 度 频 次分布 图 =1n 为暴雨等级总数，对应的暴雨等级为 i，暴雨频次图为 P，第 i 级暴雨强度的频次图为 Pi，权重是 i/n。利用自然断点分级法将暴雨强度频次图按 5 个等级分区划分，得到暴雨致灾因子危险性区划图。6图 2 榆林市暴雨灾害危险性区划2.3 承灾体易损性2.3.1 承灾体因子分析气象造成的危害程度与承受气象灾害的载体有关，它造成的损失大小一般取决于发生地的经济、人口密集程度。统计以乡镇为单元的土地面积、GDP、年末总人口以及耕地面积等数据，得到地均 GDP、地均人口（人口密度） 、耕地面积比重等易损性评价指标
