李 臻，季 民，李 云 嶺，王 映 然

(山東科技大學(xué) 測(cè)繪與空間信息學(xué)院，山東 青島 266590)

0 引 言

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)在其一系列報(bào)告中指出，干旱是世界上最常見(jiàn)的自然災(zāi)害[1]。根據(jù)《中國(guó)氣象災(zāi)害大典·山東卷》災(zāi)情統(tǒng)計(jì)，1949～2000年，除了1964年未發(fā)生旱災(zāi)外，其他年份山東省均發(fā)生了不同程度的旱災(zāi)。全省平均每年農(nóng)作物旱災(zāi)受災(zāi)面積為186.209萬(wàn)hm2，成災(zāi)面積為114.964萬(wàn)hm2。其中，1992年農(nóng)作物的受旱面積達(dá)到最大，為503.7萬(wàn)hm2。1999～2002年，連續(xù)4 a大旱導(dǎo)致糧食短缺、企業(yè)停工、城鎮(zhèn)供水嚴(yán)重短缺[2]。2010～2011年，山東省同樣出現(xiàn)了嚴(yán)重的旱災(zāi)。2015年，山東省再次遭遇嚴(yán)重干旱，部分城鎮(zhèn)供水受到影響，1～3月，南四湖的蓄水量?jī)H為常年同期的一半，水量虧缺導(dǎo)致水質(zhì)下降，生態(tài)環(huán)境受到影響。由此可見(jiàn)，山東省常年發(fā)生旱災(zāi)，限制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

近年來(lái)，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注，許多學(xué)者對(duì)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃方面進(jìn)行了廣泛而深入的研究。Ai等[3]提出了基于干旱發(fā)生概率和潛在影響的干旱動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估概括模型；Xu等[4]應(yīng)用灰色物元分析方法對(duì)河南省農(nóng)業(yè)旱災(zāi)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，評(píng)估結(jié)果與旱災(zāi)發(fā)生的實(shí)際情況基本一致；Zhang等[5]利用二維和三維Copula函數(shù)在中亞地區(qū)構(gòu)建多維聯(lián)合分布，并基于聯(lián)合概率和重現(xiàn)期研究干旱風(fēng)險(xiǎn)特征；董濤等[6]以安徽省淮河流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，引入正態(tài)云模型，并基于該模型建立了農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；Ismail[7]根據(jù)干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(DRI)=危險(xiǎn)指數(shù)(DHI)×脆弱性指數(shù)(DVI)基本模式，對(duì)土耳其各省的干旱綜合風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估；劉小艷[8]、王志春[9]、楊豐政[10]、尚小寧[11]、劉航[12]等基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論，選取評(píng)價(jià)指標(biāo)并建立了干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型，分別對(duì)陜西省、赤峰市、徐水縣、涇陽(yáng)縣以及淮河流域進(jìn)行了干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

以往關(guān)于山東省干旱的研究多集中于干旱特征和時(shí)間序列分析方面等[2，13-14]，但關(guān)于該省干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃和評(píng)估方面的研究較少。鑒于此，本文基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論，根據(jù)山東省的實(shí)際情況，從自然災(zāi)害形成機(jī)制的角度出發(fā)，在參照前人研究的基礎(chǔ)上，考慮并選擇干旱風(fēng)險(xiǎn)四要素中的若干評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)所選指標(biāo)間的相關(guān)性進(jìn)行分析，采用AHP-熵權(quán)法確定相應(yīng)的權(quán)重，并采用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法構(gòu)建了山東省旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。利用該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，以16個(gè)地市的137個(gè)縣區(qū)作為評(píng)價(jià)單元，開(kāi)展了山東省干旱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃研究。研究成果可為相關(guān)單位防災(zāi)減災(zāi)政策的制定提供一定的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

山東省(34°22.9′N(xiāo)～38°24.01′N(xiāo)，114°47.5′E～122°42.3′E)位于中國(guó)東部沿海，地處黃河下游，全省面積近15.79萬(wàn)km2。如圖1所示，山東省地形特征總體呈中部山地突起，西南、西北低洼平坦，東部緩丘起伏的態(tài)勢(shì)。地貌類(lèi)型以平原和丘陵為主，平原、丘陵和山地分別約占全省總面積的66%，15%和15%。土地利用類(lèi)型主要包括耕地、林地、草地、水域、城鄉(xiāng)居民用地等，耕地是山東省面積比例最大的地類(lèi)。該省氣候溫和，降水集中，四季分明，屬于暖溫帶季風(fēng)氣候。各地年平均氣溫在11.5～14.7 ℃之間，自魯西南向半島遞減；年平均日照時(shí)數(shù)在2 301.8～2 856.2 h之間，自魯南向魯北遞增；年平均降水量在657.6～1 138.4 mm之間，自魯西北向魯東南遞增，且全年70%以上的降水量主要集中在6～9月，其他季節(jié)降雨量較少，因此該省干旱發(fā)生的頻率高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、范圍廣。

圖1 山東省高程分布Fig.1 Elevation distribution of Shandong Province

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

氣象資料來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(https：∥www.resdc.cn/data.aspx?DATAID=230)，主要包括1969～2019年山東省123個(gè)氣象站的逐日氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度以及平均風(fēng)速等數(shù)據(jù)，剔除建站時(shí)間較晚以及缺失年份數(shù)據(jù)較多的站點(diǎn)，最后選取89個(gè)站點(diǎn)的氣象資料[14]。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于2016～2020年各市的統(tǒng)計(jì)年鑒，主要包括山東省137個(gè)縣(區(qū))的年末總?cè)丝?、?guó)民生產(chǎn)總值、糧食播種面積、糧食產(chǎn)量、有效灌溉面積、大牲畜年末存欄數(shù)等。土地利用類(lèi)型數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心。1∶1 000 000河網(wǎng)數(shù)據(jù)源于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心(https：∥www.webmap.cn/main.do?method=index)。ASTER GDEM 30 m分辨率數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)來(lái)自地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站(http：∥www.gscloud.cn/)。

2 研究方法

2.1 指標(biāo)規(guī)范化法

為了消除災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中各要素下指標(biāo)之間的量綱和數(shù)值大小的影響，使評(píng)價(jià)具有可比性和一致性[15]，需要對(duì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使各指標(biāo)的數(shù)值分布在[0.5，1]范圍內(nèi)。需要注意的是，防災(zāi)減災(zāi)指數(shù)的數(shù)據(jù)范圍需要置于[0，0.5]范圍內(nèi)，具體的計(jì)算公式如下[16]：

(1)

式中：Dij為因子j的第i個(gè)指標(biāo)的規(guī)范化值；mini和maxi為第i個(gè)指標(biāo)值的最小值和最大值；Aij為因子j的第i個(gè)指標(biāo)值。用該公式進(jìn)行防災(zāi)減災(zāi)指數(shù)的指標(biāo)處理時(shí)，不需要加0.5。

2.2 確定指標(biāo)權(quán)重方法

2.2.1層次分析法

層次分析法(Analytic hierarchy process，AHP)是把與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則和方案等層級(jí)[17]，是一種定性和定量相結(jié)合的簡(jiǎn)便、快捷計(jì)算決策權(quán)重的研究方法[18]，層次分析法求解權(quán)重的步驟如圖2所示。

圖2 AHP法求解權(quán)重的主要步驟Fig.2 Main steps of the AHP method for solving the weights

本文利用AHP-yaahp軟件求解指標(biāo)權(quán)重，最后檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性比例是否小于0.1，若小于0.1，則認(rèn)為判斷矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

2.2.2熵值法

熵值法是利用信息熵根據(jù)各指標(biāo)的變異程度計(jì)算出各指標(biāo)的熵值，然后用熵值修正各指標(biāo)的權(quán)重，從而得出比較客觀(guān)的指標(biāo)權(quán)重[19]。確定權(quán)重的計(jì)算方法及步驟如下[20]：

(1) 如果有n個(gè)評(píng)估指標(biāo)和m個(gè)評(píng)估單元，則第i個(gè)指標(biāo)的第j評(píng)價(jià)單元的值為yij，則指標(biāo)原始數(shù)據(jù)矩陣Y=(yij)m×n，其中i=1，2，…，n；j=1，2，…，m。

(2) 對(duì)Y的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化矩陣為B=(bij)m×n。

(3) 計(jì)算第i個(gè)指標(biāo)下第j項(xiàng)評(píng)估對(duì)象的比重fij。

(2)

(4) 計(jì)算第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值Hi。

(3)

(5) 計(jì)算第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

(4)

2.2.3組合權(quán)重法

組合權(quán)重法引入了距離函數(shù)的概念，通過(guò)計(jì)算層次分析法和熵權(quán)法兩組權(quán)重之間的距離，使其等同于分配系數(shù)之間的差異程度，最后采用線(xiàn)性組合法獲得干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系中評(píng)價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重[21]。

確定組合權(quán)重的表達(dá)式為

λi=αωi+βμi

(5)

式中：λi為組合權(quán)重；α、β為權(quán)重的分配系數(shù)，且α、β需要滿(mǎn)足α+β=1；ωi為層次分析法得到的權(quán)重；μi為熵權(quán)法得到的權(quán)重。

根據(jù)上述內(nèi)容，構(gòu)造的方程組如下：

(6)

通過(guò)求解方程組(6)可以得到分配系數(shù)α和β，將分配系數(shù)代入公式(5) 即可得出組合權(quán)重λi。

2.3 加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法

采用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中4個(gè)因子(危險(xiǎn)性、敏感性、易損性、防災(zāi)減災(zāi)能力)的指數(shù)。該方法將各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重與指標(biāo)值相乘，得到最終的綜合值。具體公式為

(7)

式中：V為4個(gè)因子加權(quán)求和后的值；Di為指標(biāo)i的規(guī)范化值；Wi為指標(biāo)i的權(quán)重值(0≤Wi≤1)，通過(guò)組合權(quán)重法得出，Wi之和為1；n為評(píng)價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)。

2.4 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模型

干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)由4部分構(gòu)成，包括致災(zāi)因子危險(xiǎn)性(H)、孕災(zāi)環(huán)境敏感性(E)、承災(zāi)體易損性(S)和防災(zāi)減災(zāi)能力(R)，其表達(dá)式如下[22]：

I=Hwh×Ewe×Sws×1-Rwr

(8)

式中：I為干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，表示旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)大??；wh、we、ws、wr是4個(gè)因子的權(quán)重指數(shù)。從公式中可以看出，高防災(zāi)能力會(huì)降低干旱風(fēng)險(xiǎn)，而其他因子會(huì)增加干旱風(fēng)險(xiǎn)。

2.5 干燥度指數(shù)

干燥度指數(shù)是指潛在蒸發(fā)量與降水量的比值，反映了當(dāng)?shù)氐母稍锍潭?，干燥度指?shù)越大，說(shuō)明該地區(qū)越容易發(fā)生干旱，其公式如下[23]：

(9)

式中：AI為干燥度指數(shù)；ET0為潛在蒸散量，mm/d；P為降水量，mm。

潛在蒸散量計(jì)算常用的方法主要有Thornthwaite方法和FAO Penman-Monteith方法。本文中各氣象站點(diǎn)的潛在蒸散量根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)推薦的Penman-Monteith模型計(jì)算，該模型包含的氣象要素較多，計(jì)算的誤差較小，其公式如下[24]：

(10)

式中：ET0為潛在蒸散量，mm/d；Rn為地表凈輻射，MJ/(m·d)；G為土壤熱通量，MJ/(m·d)；γ為干濕表常數(shù)，kPa/℃；T為日平均溫度，℃；μ2為2 m高處風(fēng)速，m/s；es為飽和水氣壓，kPa；ea為實(shí)際水氣壓，kPa；Δ為飽和水汽壓曲線(xiàn)斜率，kPa/℃。

3 指標(biāo)體系構(gòu)建及權(quán)重確定

3.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

由于干旱形成的具體原因和過(guò)程十分復(fù)雜，涉及各種氣象因素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素、地形因素等方面，所以在干旱指標(biāo)的選取上也會(huì)受到時(shí)間和空間尺度的諸多限制[25]。參照國(guó)內(nèi)外干旱災(zāi)害的研究情況，同時(shí)考慮數(shù)據(jù)的可獲取性和可用性，以及數(shù)據(jù)是否易于處理和表達(dá)[26]，本文篩選出構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)要素的若干評(píng)價(jià)指標(biāo)，最終確定了干燥度指數(shù)、氣溫、日照等15個(gè)指標(biāo)，圖3為建立的山東省干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系。

圖3 山東省干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.3 Drought disaster risk evaluation index system in Shandong Province

3.2 基于波段集統(tǒng)計(jì)方法的指標(biāo)間一致性分析

利用波段集統(tǒng)計(jì)工具對(duì)選取的評(píng)估指標(biāo)間的一致性進(jìn)行分析，得到指標(biāo)間的相關(guān)矩陣，表1中的參數(shù)名稱(chēng)如圖3所示。從表1中可以看出，大部分參數(shù)之間的相關(guān)性低于0.3，相關(guān)性較弱，只有氣溫與日照數(shù)、高程和坡度、人口密度與經(jīng)濟(jì)密度之間有較強(qiáng)的相關(guān)性，這表明所選參數(shù)間的總體相關(guān)性較弱，能夠較為全面地反映干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估所需要表達(dá)的指標(biāo)[26]。

表1 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估參數(shù)間相關(guān)性

3.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

采用層次分析法和熵權(quán)法確定4個(gè)影響因子及其子指標(biāo)的權(quán)重，層次分析法構(gòu)造的判斷矩陣均通過(guò)了一致性檢驗(yàn)，再利用線(xiàn)性組合法得出各指標(biāo)的組合權(quán)重，具體指標(biāo)和權(quán)重如表2所列，其中權(quán)重值的大小表征評(píng)價(jià)因子對(duì)干旱災(zāi)害的影響程度，權(quán)重值越大影響越大。

表2 干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

4 干旱風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃與分析

4.1 致災(zāi)因子危險(xiǎn)性區(qū)劃

致災(zāi)因子是引起災(zāi)害發(fā)生的最重要的影響因素。本文致災(zāi)因子危險(xiǎn)性選取氣溫、日照以及干燥度指數(shù)等指標(biāo)，這些因素控制著干旱災(zāi)害的分布，決定了干旱災(zāi)害的變化趨勢(shì)。根據(jù)山東省89個(gè)氣象站1969～2019年的逐日氣象數(shù)據(jù)，利用彭曼公式(FAO Penman-Monteith)，采用ETO-Calculator軟件計(jì)算潛在蒸散量，然后計(jì)算各站點(diǎn)的干燥度指數(shù)。采用反距離權(quán)重(IDW)插值法對(duì)氣象站點(diǎn)進(jìn)行空間插值，得到氣溫、日照、降水、干燥度指數(shù)等指標(biāo)的多年平均空間分布柵格圖(見(jiàn)圖4)。

圖4 致災(zāi)因子指標(biāo)分布Fig.4 Distribution of disaster-causing factor indicators

山東省年平均降水量由東南地區(qū)向西北地區(qū)減少，其中魯南地區(qū)降水量可達(dá)800～870 mm，是降雨量最多的地區(qū)，而干燥度指數(shù)的空間分布特征與降水量的分布相反，魯北日照時(shí)間長(zhǎng)，魯西南氣溫高，氣溫在14.0～14.7 ℃之間。

對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范化處理后，根據(jù)公式(7)建立風(fēng)險(xiǎn)分析模型，并利用自然斷點(diǎn)分級(jí)法將致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)(H)劃分為5個(gè)等級(jí)：H<0.68為低危險(xiǎn)區(qū)，0.68≤H<0.72為次低危險(xiǎn)區(qū)，0.72≤H<0.77為中等危險(xiǎn)區(qū)，0.77≤H<0.81為次高危險(xiǎn)區(qū)，H≥0.81為高危險(xiǎn)區(qū)。

從圖5可以看出，致災(zāi)因子危險(xiǎn)性大體趨勢(shì)是西北高、東南低。高危險(xiǎn)區(qū)和次高危險(xiǎn)區(qū)主要位于山東省西北地區(qū)，包括平原縣、禹城市、寧津縣、利津縣、沾化區(qū)等地方，低危險(xiǎn)區(qū)和次低危險(xiǎn)區(qū)主要分布在威海市、日照市、臨沂市、青島市南部、棗莊市和煙臺(tái)市南部，其他地方為中等危險(xiǎn)區(qū)。主要由于魯西北降水量少、蒸發(fā)量大、氣溫較高，成為高危險(xiǎn)區(qū)，魯南及東部沿海地區(qū)降水量多、蒸發(fā)量小、氣候適宜，危險(xiǎn)性低。

圖5 山東省干旱災(zāi)害致災(zāi)因子危險(xiǎn)性分布Fig.5 Hazard distribution of drought-causing factors in Shandong Province

4.2 孕災(zāi)環(huán)境敏感性區(qū)劃

孕災(zāi)環(huán)境包括當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件、植被狀態(tài)、水文條件以及土壤條件等。在本文中，孕災(zāi)環(huán)境指標(biāo)重點(diǎn)考慮地形、水系、土地利用類(lèi)型等3個(gè)方面對(duì)干旱災(zāi)害所產(chǎn)生的綜合影響。地形因素主要包括高程和坡度，坡度基于DEM提取。地勢(shì)較高、坡度越陡的地帶不容易蓄積足夠的水分，容易發(fā)生旱災(zāi)。水系由河網(wǎng)密度表示，河網(wǎng)密度可以反映流域內(nèi)一定面積范圍內(nèi)的河流密集程度，本研究中，利用GIS中的density模塊計(jì)算了河網(wǎng)密度。河流、支流多且密集，水資源豐富，河網(wǎng)密度越高，干旱發(fā)生的概率就越小。不同的土地利用類(lèi)型對(duì)干早災(zāi)害的敏感性不同，本文在參考何嬌楠[22]研究的基礎(chǔ)上，確定各類(lèi)型的敏感性系數(shù)分別為耕地0.9、園地0.7、林地0.6、草地0.5、水域0.2、農(nóng)村城鎮(zhèn)居民點(diǎn)0.1、其他0，數(shù)值越大說(shuō)明對(duì)旱災(zāi)的影響越大，耕地區(qū)域更容易孕育旱災(zāi)。

將孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)(E)利用自然斷點(diǎn)法劃分為低敏感區(qū)(E<0.52)、次低敏感區(qū)(0.52≤E<0.56)、中等敏感區(qū)(0.56≤E<0.59)、次高敏感區(qū)(0.59≤E<0.63)和高敏感區(qū)(E≥0.63)5個(gè)等級(jí)，最終得到山東省干旱災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境敏感性分布圖。

從圖6中可以看出，孕災(zāi)環(huán)境敏感性的分布很不規(guī)則。山東省中部地區(qū)以及東部地區(qū)敏感度高，主要是由于這些地區(qū)的地形以山地和丘陵為主，平均海拔較高。而山東省北部地區(qū)敏感性較低，原因是這些地區(qū)地勢(shì)平坦，水系發(fā)達(dá)，河網(wǎng)密度高，容易蓄積足夠的水分。

圖6 山東省干旱災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境敏感性分布 Fig.6 Distribution of environmental sensitivity of drought disasters in Shandong Province

4.3 承災(zāi)體易損性區(qū)劃

承災(zāi)體的易損程度是決定災(zāi)害發(fā)生嚴(yán)重程度的因素之一[27]。本文選擇人口密度、耕地率、糧食單產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)密度、農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值密度以及地均大牲畜等6個(gè)指標(biāo)表征承災(zāi)體易損性，這些指標(biāo)能較為全面地反映出承災(zāi)體易損性的特點(diǎn)。人口密度、經(jīng)濟(jì)密度、耕地率、地均大牲畜、農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值密度分別為區(qū)域人口總數(shù)、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、耕地面積、年末大牲畜存欄數(shù)、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值與區(qū)域面積的比率，糧食單產(chǎn)為單位糧食播種面積上的糧食產(chǎn)量。通過(guò)GIS空間處理技術(shù)將上述兩個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)層，并賦予相應(yīng)的權(quán)重，利用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算出各地區(qū)的承災(zāi)體易損性指數(shù)(S)，并將S劃分為低易損區(qū)(S<0.60)、次低易損區(qū)(0.60≤S<0.63)、中等易損區(qū)(0.63≤S<0.65)、次高易損區(qū)(0.60≤S<0.68)和高易損區(qū)(S≥0.68)5個(gè)等級(jí)，得到相應(yīng)的區(qū)別劃圖。

從圖7中可以看出，高易損區(qū)主要分布在陽(yáng)信縣、汶上縣、陵城區(qū)、曹縣、嘉祥縣、寧陽(yáng)縣等地區(qū)，次高易損區(qū)主要分布在東明縣、單縣、成武縣、曲阜市、高唐縣等地區(qū)，這些區(qū)域人口密度大，耕地比重大，大牲畜存欄數(shù)量多，因而易損性相對(duì)較高；低易損區(qū)主要分布在李滄區(qū)、博山區(qū)、城陽(yáng)區(qū)等地，這些人口密度較低，耕地比重小，承災(zāi)體易損性小，對(duì)干旱災(zāi)害的應(yīng)對(duì)和適應(yīng)能力強(qiáng)。

圖7 山東省干旱災(zāi)害承災(zāi)體易損性分布 Fig.7 Vulnerability distribution of drought hazard carriers in Shandong Province

4.4 防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)劃

干旱防災(zāi)減災(zāi)能力是指一個(gè)地區(qū)抵御和恢復(fù)旱災(zāi)的能力。本文采用人均GDP和有效灌溉率兩個(gè)指標(biāo)來(lái)計(jì)算防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)。有效灌溉率也就是有效灌溉面積與耕地面積之比，它是體現(xiàn)當(dāng)前耕地抗旱能力的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，有效灌溉率越高，抗旱能力就越強(qiáng)。人均GDP越高，經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，旱災(zāi)后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面的應(yīng)對(duì)能力也越強(qiáng)。

利用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算出各地區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)指數(shù)(R)，并將R劃分低防災(zāi)減災(zāi)區(qū)(R<0.11)、次防災(zāi)減災(zāi)區(qū)(0.11≤R<0.16)、中等防災(zāi)減災(zāi)區(qū)(0.16≤R<0.21)、次高防災(zāi)減災(zāi)區(qū)(0.21≤R<0.28)和高防災(zāi)減災(zāi)區(qū)(R≥0.28)5個(gè)等級(jí)，得到相應(yīng)的區(qū)劃圖。從圖8中可以看出各等級(jí)分布比較零散，高防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)零星分布在福山區(qū)、黃島區(qū)、龍口市、榮成市等地，這些地區(qū)人均GDP水平高，防災(zāi)減災(zāi)能力強(qiáng)。低防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)主要分布在平邑縣、山亭區(qū)、蘭陵縣、沂南縣、臨朐縣等地，整個(gè)臨沂市的防災(zāi)減災(zāi)能力水平相對(duì)較低，這些地區(qū)有效灌溉率較低，因而防災(zāi)減災(zāi)能力不高。

圖8 山東省干旱災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力分布 Fig.8 Distribution of drought disaster prevention and mitigation capacity in Shandong Province

5 干旱災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃及分析

在對(duì)上述4個(gè)因子進(jìn)行定量評(píng)估的基礎(chǔ)上，根據(jù)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型計(jì)算出綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(I)，并利用自然斷點(diǎn)法將指數(shù)I劃分為5個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)，等級(jí)劃分如表3所列，從而得到山東省干旱災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)劃圖(見(jiàn)圖9)。

表3 山東旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占全區(qū)面積的13.7%，次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積占25.9%，中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占26.5%，次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積占22.5%，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占11.5%。從圖9中可以看出，山東省干旱風(fēng)險(xiǎn)總體上呈現(xiàn)從東向西逐漸遞增的現(xiàn)象。干旱風(fēng)險(xiǎn)圖反映了區(qū)域特征，高、次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在魯西北、魯西南及魯中地區(qū)，包括武城縣、陽(yáng)信縣、臨清市、夏津縣、禹城市等。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)如德州市平原縣，多年平均降水量在500～580 mm之間，與其他地區(qū)相比較少。該類(lèi)地區(qū)干燥程度高，光照充足，熱量豐富，加之其耕地面積大，糧食單產(chǎn)高，農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值密度較高，所以致災(zāi)因子危險(xiǎn)性和承災(zāi)體易損性高。平原縣地處魯西北平原，地勢(shì)平坦，河網(wǎng)密度中等，孕災(zāi)環(huán)境敏感性為中等，防災(zāi)減災(zāi)能力也處于中等水平。由于干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系中致災(zāi)因子和承災(zāi)體易損性因子所占的權(quán)重高，因此該地區(qū)干旱災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)高。次低和低危險(xiǎn)區(qū)主要分布在山東省南部及東部沿海地區(qū)。例如，整個(gè)威海市處于干旱災(zāi)害的低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)[28]，從1949～2008年，山東省共發(fā)生399次干旱，威海市共發(fā)生4次干旱，干旱頻率為1%。威海市為沿海城市，降水多，夏季氣溫較內(nèi)陸低，冬季氣溫較內(nèi)陸高，致災(zāi)因子危險(xiǎn)性低，加之威海市人口密度較低，有效灌溉率和人均GDP水平高，承災(zāi)體易損性低，防災(zāi)減災(zāi)能力強(qiáng)，因此該地區(qū)干旱災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較低。

圖9 山東省干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)空間分布圖9 Spatial distribution of drought disaster risk in Shandong Province

6 結(jié) 論

基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論，本文以縣級(jí)行政區(qū)為基本研究單元，根據(jù)四大風(fēng)險(xiǎn)要素構(gòu)建了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，研究山東省干旱災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)程度，并進(jìn)行等級(jí)區(qū)劃和評(píng)估分析，主要結(jié)論如下：

(1) 致災(zāi)因子危險(xiǎn)性等級(jí)大體呈現(xiàn)從東南向西北逐漸遞增現(xiàn)象。

(2) 孕災(zāi)環(huán)境敏感性較高的地區(qū)位于山東省中部地區(qū)以及東部地區(qū)，敏感性低的區(qū)域位于山東省北部地區(qū)。

(3) 承災(zāi)體易損性高的區(qū)域主要分布在陽(yáng)信縣、汶上縣、陵城區(qū)、曹縣、嘉祥縣、寧陽(yáng)縣等地區(qū)，次高易損性主要分布在東明縣、單縣、成武縣、曲阜市、高唐縣等地區(qū)；低易損性主要分布在嶗山區(qū)、博山區(qū)、城陽(yáng)區(qū)、李滄區(qū)等地。

(4) 防災(zāi)減災(zāi)能力強(qiáng)的地區(qū)分散在福山區(qū)、龍口市、黃島區(qū)等地；低防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)主要分布在平邑縣、蘭陵縣、沂南縣等地。

(5) 干旱災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果表明：低、次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在山東省南部及東南沿海地區(qū)；高、次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在魯西北、魯西和魯中地區(qū)。這與李福奪[28]通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析山東省1949～2008年的各種自然災(zāi)害數(shù)據(jù)得到的結(jié)果基本一致。

(6) 在調(diào)研干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的相關(guān)文獻(xiàn)后，本文提出并建立了山東省旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，但在這個(gè)體系中，沒(méi)有考慮到干旱強(qiáng)度、干旱頻率、田間持水量等指標(biāo)對(duì)干旱造成的影響。干旱是一種復(fù)雜的現(xiàn)象，在接下來(lái)的研究中需要充分考慮干旱形成的機(jī)制，從而對(duì)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行全面的定量化研究。