基于FFPI榆阳地区山洪灾害风险预警与对策

尹艳丽

（榆林市榆阳区水旱灾害防治中心，陕西 榆林 719000）

0 引 言

山洪灾害是由于短时间内降雨量过大，地表径流集中、迅速形成洪水泛滥，造成山区沟壑地形中产生的一种特殊自然灾害[1]。由于我国地势多山，且大部分地区处于亚热带和热带季风气候区域，山洪灾害发生频率高、造成的损失惨重[2]。因此，对于山洪灾害预测、预警和防范的研究迫在眉睫。而榆阳地区地质构造复杂，降水呈现空间和时间的多样性分布，极易发生山洪灾害。因此，文章以榆阳地区为研究对象，基于FFPI模型构建了山洪灾害风险预警指标体系，对该地区的山洪灾害进行风险预警研究，以期为该地区山洪灾害监测预警和科学决策提供科学依据和理论指导，并希望降低灾害对人们生产生活的影响，消除当地经济社会可持续发展的阻碍。

1 研究区域概况

榆阳区位于陕西省北部，黄土高原与毛乌素沙 漠 接 壤 地 带。地 理 位 置E 108° 58′ ~110° 24′ ，N 37° 49′ ~38° 58′ 。区境西南与横山区相连，东南与米脂县、佳县交界，西北与内蒙古接壤，东临神木市。东西宽128km，南北长124km，总面积7 053km2。区内有佳芦河、秃尾河、无定河三大水系，均属黄河水系，流域面积分别为429、720和5 904 km2，分别占全区面积的6.1%、10.2%和83.7%。麻黄梁主峰海拔1 405.4 m，系三大水系分水岭。境内河道纵横，有大小沟道837条，其中流域面积100km2以上的河流23条，10km2以上的河道53条，季节性流水支沟261条，常年流水河570条。榆阳区气候偏寒，日照充沛，四季分明，属中温带半干旱大陆性季风气候。多年平均气温8.3℃，年平均大气降水量384 mm，年最少降雨量159.6 mm（1965年），年最多降雨量724.9 mm（2016年）。降水主要集中在主汛期7、8、9三个月内，占全年降水量的60%以上。榆阳区地势总体北高南低，海拔高程为870~1 405.4 m。境内以明长城为界，北部地势平坦，地下水储量丰富，小湖泊、草滩与沙丘交错分布，年平均侵蚀模数为650~5 000 t/km2。南部区内沟壑纵横，梁峁起伏，多为丘陵沟壑区，年平均侵蚀模数为10 000~15 000 t/km2。榆阳区地质构造单元属鄂尔多斯台向斜的一部分。区境北部地表被新生界第四系风积层覆盖，厚度达15~40 m。区境南部地表被新生界第四系黄土层覆盖，厚度数十米至百余米，垂直节理发育，黄土梁峁边坡及深切沟谷两岸。在较深河谷有裸露基岩，以三叠纪地层为主。

2 研究方法

2.1 FFPI模型

山洪潜在指数（FFPI）是一种用于评估山洪灾害潜在风险的指数，可以帮助预测山洪灾害的发生概率和可能性。FFPI是基于气象和水文数据的综合分析，包括降雨量、地形、土壤类型、植被覆盖等因素，通过对这些因素的综合分析，可以得出一个数值，用于评估山洪灾害的潜在风险。在山洪灾害预警中，FFPI可以帮助预测山洪灾害的发生时间、地点和规模。通过对气象和水文数据的实时监测和分析，可以得出FFPI的数值，从而判断当前的山洪灾害潜在风险。当FFPI的数值较高时，就意味着山洪灾害的潜在风险较大，需要采取相应的预防措施，如疏散人员、加强防洪工程等。

2.2 山洪灾害风险

进行山洪灾害风险预警评价时，需对研究地区的洪水灾害、历史暴雨等情况进行判断，来划分不同风险等级。实地调查发现，区内河网密度越高，土壤粒径愈细，植被条件愈好，山洪发生的概率也越低。根据研究区历史灾害和实际情况选取合适的影响因子，利用层次分析法（AHP）得出该地区各指标、各层次的权重，并对各指标进行叠加分析得到该地区的山洪潜在指数值，依据合适的标准进行风险分级[3]。基于业内普遍对自然灾害风险的定义对山洪灾害风险进行计算，通过风险度R的函数来进行表示：

式中：ωv为易损性权重；V为易损性；ωh为危险性权重；H为危险性；

2.3 指标体系构建和权重确定

选取人口密度和GDP两个社会经济因素指标作为易损性因子，植被覆盖度、土壤质地、土地利用和坡度四个地形地貌相关指标，河网密度、日均降雨和最大0~24h降雨三个水文条件相关指标作为山洪危险性因子。并以水文条件、地形地貌和社会经济作为危险性的二级准则，山洪灾害易损性和危险性作为层次体系的一级准则，构成山洪灾害风险评价指标体系，并利用AHP法得到该地区各指标权重，如表1所示。

表1 风险评价指标层次结构与权重

3 实例应用及对策分析

3.1 山洪灾害风险评估

在风险评价过程中，结合层次分析法将相应权重与标准化因子相乘，计算得出该区域的山洪潜在指数FFPI值，如表2所示。可以看出，榆阳地区山洪灾害风险性由南向北风险性是越来越低，呈现明显的垂直性分布。其中，高风险区域和次高风险主要处于南部山区，地区的风险系数相对较大，属于受到影响最大的区域。区域明显易发生，南部山区特殊的地形地貌，遭遇暴雨极易暴发洪水，形成山洪灾害。南部山区降雨易产生洪流，汇集快、流速大，降雨后很短时间就会形成山洪灾害，预测难度大。山洪发生时往往伴随滑坡、泥石流等地质灾害，造成河流堵塞改道、桥塌路断、农田冲淹、房倒人亡的悲剧。区域中的极高风险区占总面积的14.1%，涉及镇川、上盐湾、鱼河峁、鱼河、古塔、青云7个乡镇和长城路、朝阳路2个街道办事处。高风险区的占比为20.2%，涉及大河塔、麻黄梁、牛家梁、红石桥4个乡镇，中风险区的占比为28.8%、中风险区的占比为7.3%。

表2 榆阳地区各风险等级面积占比

3.2 评价结果验证

由上述统计结果可知，榆阳地区山洪易发区分布较广，整体风险性偏高。结合该地区的历史资料，通过将风险评价结果与历史山洪数据相叠加，对历史山洪灾害数据进行统计来保证预警结果的精确性。统计结果如表3所示。可以看出，仅有57个历史山洪灾害点分布于低分险区，占比5.01%；中风险区分布有185个灾害点，占比16.26%；有896个历史山洪灾害点分布在极高风险区和高风险区，占比78.73%。对山洪灾害频数比分析发现，风险等级越高的区域发生山洪灾害的概率远高于低风险区域。由此表明预警结果具有较高的准确率，与历史山洪灾害数据一致性良好。在对山洪灾害进行风险预警时，分析的重点会因山洪灾害的不同阶段而发生变化。

表3 榆阳地区各风险等级山洪灾害点及占比

3.3 山洪灾害致灾机制研究

榆阳地区山洪泥石流等地质灾害频发，地形变化多样。主要致灾机制包括：降雨是诱发山洪地质灾害的直接因素和激发条件。该区洪涝灾害多由降水形成，暴雨中心多点并发，高强度降水集中在较短时间，具有量级大、历时短、范围广、强度高等特点。该地区南部山区山大沟深，沟谷纵横，地势起伏大、坡度陡、谷坡稳定性差，峁状厚层湿陷性黄土不利于降水的下渗，易形成径流，引发山洪地质灾害。不合理的人类活动加剧了山洪地质灾害的发生和危害程度。①群众房屋和生活设施以及临时施工工棚等建在河滩、沟口、岸边或斜坡、山脚、削坡、陡坡下等危险地段；②开山造田建筑，辟山填河修路，滥采滥挖河道等，破坏了山体稳定，影响了河道行洪，诱发和加重了山洪灾害。防灾避灾知识缺乏、意识淡薄和麻痹侥幸心理，也是造成山洪灾害人员伤亡和财产损失的重要原因之一。

3.4 山洪灾害风险对策

基于山洪潜在指数FFPI模型，并依据榆阳地区山洪灾害的特点及成因，对其进行科学分析和评估，得到的具体措施如下所示，以期通过该措施从根本上实现降低财产损失与减少人员伤亡的目标。

1）加强山洪灾害监测和预测，其是山洪灾害风险对策的基础。通过对山洪灾害发生的可能性、影响范围、程度等进行科学分析和评估，及时发出预警信息，以便采取有效的应对措施，减少灾害损失。

2）加强山洪灾害防治工作，其是山洪灾害风险对策的重要环节。防治工作包括加强山洪灾害防治规划、加强山洪灾害防治技术研究、加强山洪灾害防治设施建设等。

3）加强山洪灾害应急救援，其是山洪灾害风险对策的核心内容。应急救援包括加强山洪灾害预警信息发布、加强山洪灾害应急救援力量建设、加强山洪灾害应急救援技术培训等。

综上所述，山洪灾害风险预警和对策的研究对于减少山洪灾害的发生和损失具有重要意义。该区域应该通过提高加强山洪灾害监测和预测，加强山洪灾害防治工作，加强山洪灾害应急救援等方面的工作，以便更好地应对山洪灾害的挑战。

4 结 论

基于FFPI模型构建了山洪灾害风险预警指标体系，以榆阳地区为例得到了研究区的山洪灾害风险性预警结果，提出了相应的防范对策，主要得出以下结论：该地区山洪灾害风险性由南向北风险性是越来越低，呈现明显的垂直性分布。其中，高风险区域和次高风险主要处于南部山区，地区的风险系数相对较大，属于受到影响最大的区域。区域中的极高风险区占总面积的14.1%，高风险区的占比为20.2%，中风险区的占比为28.8%、中风险区的占比为7.3%。人类工程活动、雨季暴雨、脆弱的地质构造以及多样的地形地貌是形成山洪灾害的诱因。应加强山洪灾害监测和山洪灾害应急救援等方面的工作。