基于地理探测器模型山洪灾害危险性分析——以江西省为例

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我国是一个多山的国家,山区面积占陆地总面积的三分之二。显著的季风气候、空间和时间上分布不均的高强度降水、复杂的地形地貌及山区河道较弱的调蓄能力导致了我国山洪灾害的频繁发生。作为防洪减灾体系中重要的组成部分,山洪灾害危险性分析已被广泛的应用到山洪管理、预警和危险性评估中。  通过阅读大量相关文献发现,虽然国内外学者对山洪灾害的危险性分析取得了不少的研究成果,但受制于山区小流域资料和历史山洪灾害资料的匮乏,在目前的山洪灾害危险性分析中,分析指标的选取原则并没有给出具体的理由,主要还是依据经验和以往的文献来选择。这种选择本身具有较强的主观性和模糊性,可能会导致指标信息的重叠或错选。而对于指标权重的确定,大多数也采用层次分析法等主观方法。同时,关于地形因子对山洪灾害影响方式的不同看法也导致了地形因子等级划分的混乱。这些问题都会对山洪灾害危险性分析的正确性产生很大的影响。  本文基于1∶5万小流域数据、地形数据、土壤数据、土地利用数据、人口密度数据、水利工程设施密度数据、历史山洪灾害空间分布数据和暴雨图集数据等,以江西省为例,从小流域和栅格单元两种不同的尺度,采用GIS技术、相关分析法、空间聚类法、地理探测器模型和信息熵法等,定量的获取与山洪灾害密切相关的指标、权重以及地形因子对山洪灾害的影响方式,进而获得研究区较为精确的山洪灾害危险性分布图,这为山洪灾害危险性客观分析提供了一种新的思路。总结起来,结论如下:  (1)本文以山洪灾害系统为切入点,依据洪灾理论和山洪灾害成因选取了24个降雨指标、3个地形地貌因子、5个小流域特征因子以及土地利用、土壤、人类密度和水利工程设施密度作为江西省小流域山洪灾害危险性分析的初始指标。  (2)山洪灾害具有一定的空间分布趋势,利用GIS技术、相关分析法、空间聚类法和地理探测器模型深入分析各个指标对山洪灾害的影响,找出与山洪灾害关系密切且相互独立的指标因子。如,获取的江西省小流域的危险性分析指标为:50年一遇最大24h降雨指标和100年一遇最大10min降雨指标交互后的综合因子、坡度、土地利用、土壤、糙率和人口密度。  (3)不同指标不仅对山洪灾害的影响程度不同,而且影响方式也可能不大相同。利用因子探测器获取的因子解释力作为衡量指标权重的依据,根据风险探测器的探测结果评判指标对山洪的影响方式,进而对指标的等级进行划分。  (4)对于不同学者关于地形因子与山洪灾害的关系,本文从两个不同的尺度进行了分析研究,结果发现,在小流域尺度上,小流域平均坡度越高、地形起伏度越大,该流域越容易发生山洪灾害;而在小流域内部栅格尺度上,地势较低的区域和坡度较小、地势平坦的地方比较容易发生山洪灾害,这就需要从宏观和微观两个尺度对研究区进行山洪灾害分析。  (5)本文根据分析结果,将江西省的山洪灾害分为低危险、较低危险、中等危险、较高危险和高危险5个等级,并在栅格尺度上作出山洪灾害危险性区划图。区划结果表明,江西省山洪灾害危险性较大的地方主要分布在怀玉山脉的上饶市、宜春市东部和北部、九江市南部以及沿着赣闽边界的武夷山脉;危险性较小的地方位于吉安市西南部和赣州市西部;危险性较小的地方位于吉安市西南部和赣州市西部。最后将实验结果与历史山洪灾害资料进行对比,得出本研究的实验结果与实际情况相符合。因此,本文的山洪灾害危险性分析方法具有一定的客观性、准确性和有效性,能够为江西省山洪灾害预防决策工作提供了一定的科学参考价值,也可以推广到其它区域进行山洪灾害危险性分析。
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