焦士兴,袁换欢,王盼盼,张建伟,赵荣钦,张佳皓,郭科琦

(1. 安阳师范学院 资源环境与旅游学院，河南 安阳 455002； 2. 河南理工大学 测绘与国土信息工程学院，河南 焦作 454000；3.华北水利水电学院 资源与环境学院，河南 郑州 450011)



河南省安阳市土地覆被变化对洪涝灾害承灾能力影响研究

焦士兴1,袁换欢2,王盼盼1,张建伟1,赵荣钦3,张佳皓1,郭科琦1

(1. 安阳师范学院 资源环境与旅游学院，河南 安阳 455002； 2. 河南理工大学 测绘与国土信息工程学院，河南 焦作 454000；3.华北水利水电学院 资源与环境学院，河南 郑州 450011)

[摘要]洪涝灾害是当前我国城市面临最主要的灾害之一，研究土地覆被变化对洪涝灾害承灾能力的影响具有重要意义。在阐述土地覆被变化、洪涝灾害承灾能力概念的基础上，探讨了土地覆被类型与洪涝灾害承灾能力之间的关系。在分析安阳市土地覆被变化状况的基础上，研究了1983、1998、2000年土地覆被变化对洪涝灾害的影响。结果表明：1997~2012年，安阳市主要农作物播种面积、绿化面积、房屋建筑竣工面积和年底道路面积均呈增长态势，而森林覆盖率呈下降趋势；典型年份洪涝灾害与主要农作物播种面积增长负相关，其频度和量级与房屋建筑竣工面积增加正相关，而显著增加的道路建设用地等加大了排水系统压力，导致较少降雨量却造成了显著的洪灾经济损失。

[关键词]土地覆被变化；洪涝灾害；承灾能力；安阳市

在城市经济发展过程中，人工绿地、道路以及建筑用地的变化都影响到洪涝灾害的孕灾环境，并可能导致洪涝灾害的发生。城市是人口密集、固定资产高度集中的区域，关系到国家的经济命脉和社会稳固[1]。洪涝灾害是我国城市面临的主要灾害之一[2]，研究土地覆被的变化对城市洪涝灾害承灾能力影响具有理论和实践价值。

我国在土地覆被变化对洪水汇流及洪峰流量等方面取得了一定成果。袁艺等运用分布式水文模型，模拟了土地利用变化对流域暴雨洪水汇流的影响[3]；付军基于土地利用变化的产流汇流模型，论述耕地等土地利用类型向建设用地变化时，对次洪量和洪峰流量的影响比较大[4]。万荣荣等通过研究土地利用/覆被对水文特征、产流及汇水过程的变化，得出土地利用变化影响了断面流域径流量过程，促使洪涝灾害发生的频率和强度增加[5]，徐新创在分析土地利用/土地覆被变化的洪涝灾害效应中，认为耕地面积增加及水域面积减少是土地利用中影响洪涝灾害最突出的土地利用类型[6]，李衡借助RAGA-PPC模型进行预测，表明苏州地区建设用地高速增长，且洪灾孕灾环境有恶化的趋势[7]。基于土地覆被变化对洪涝灾害的影响，本文在阐述土地覆被变化与洪涝灾害承灾能力关系的基础上，探讨了安阳市土地覆被变化对洪涝灾害承灾能力的影响。

1土地覆被变化与洪涝灾害承灾能力之间的关系

土地覆被变化在环境变化中扮演着极其重要的角色。土地覆被变化通过影响气候、土壤等环境因素，间接影响到区域水文循环的过程，而不合理的土地覆被变化常常是产生洪涝灾害的一个重要驱动因素[6]。

1.1　土地覆被变化与洪涝灾害承灾能力

土地覆被变化是指地球陆地表面和近地面层的自然状态和人为影响所形成的覆盖物性质的变化[8]，是自然过程和人类活动共同作用的结果，反映了地球表面的自然状态组成[9]。自然因素、社会因素共同作用改变了区域的土地覆被状况，其中自然因素包括地质、地貌、气候、水文、植被等；社会因素包括经济发展水平、土地政策、土地利用方式、城市化速度以及城镇建设等因素。土地覆被变化是土地利用类型变化的量化显示，研究变化的土地利用面积，阐释其结构变化及态势。

洪涝灾害是指强降雨过多或过于集中，并超过区域排水能力，造成河水泛滥、淹没农田、毁坏各种设施并造成损失的现象。洪涝灾害承灾能力广义是指承灾体在抵御洪涝灾害时表现出的能力，分为防灾能力、抗灾能力、救灾能力和灾后恢复能力四个部分。洪涝灾害承灾能力越强，发生洪涝灾害的概率越小、破坏强度越弱，经济损失也越小；反之造成的经济损失越大。洪涝灾害具有双重影响因素，既包括不可抗力的自然因素，也包括社会发展过程中的人为因素。自然因素和人为因素不均衡发展，促使城市成为造成洪涝灾害经济损失的高风险区[10]。

1.2　土地覆被变化与洪涝灾害承灾能力之间的关系

造成洪涝灾害的直接原因是自然因素，表现为特殊的地形条件、气候条件以及持续性强降雨；人为因素也是洪涝灾害发生的重要原因，人口膨胀、植被破坏等改变了土地覆被类型和面积，影响到区域下垫面性质，最终影响到降水在地表的径流、下渗等，不同的土地覆被类型对洪涝灾害承灾能力的影响并不相同。

耕地、林地和城市绿地在一定程度上起到了调蓄作用。田间采取平整土地、深翻耕作等拦蓄水措施，在暴雨到来时可使部分雨水下渗，并导致地表径流量减少[11]；因此耕地拦蓄水措施的改善能降低汛期径流量，削减洪峰流量。在降水发生时，森林起到截流和储存水分的作用，从而减缓径流速度，削弱洪峰流量，成林区域对降水起到主要的减缓作用，而根系弱小的幼林区则作用微弱。城市绿地能够提高土壤涵水能力、减缓强降雨对地表的冲击，有助于提高蓄水滞洪能力；绿化面积减少，汛期雨水汇流速度加快，产水量迅速增加会加剧洪涝灾害的发生。

建筑用地、道路建设等硬化面积在一定程度上增加了洪涝灾害发生的强度和概率。建筑用地对洪水汇流特性有明显影响，一方面建筑用地缺少对雨水的截留和吸收，另一方面建设用地透水能力差，阻碍了雨水下渗，从而导致降水汇流速度加快，并最终导致洪水径流量增大。随着道路等硬化面积的不断扩张，雨水滞留能力减弱，径流系数增大，汇流速度加快，这缩短了地面径流的汇流时间, 加大了洪峰流量，而缺失、老化、不完善的排水设施更容易导致内涝。

2安阳市土地覆被变化对洪涝灾害承灾能力的影响

安阳市辖林州市(县级市)、安阳县、内黄县、汤阴县和滑县(省直管县)五个县，以及文峰区、北关区、殷都区和龙安区4个市辖区，总面积7413km2。安阳市属典型的暖温带半湿润大陆性季风气候区，且土地覆被类型多样，包括耕地、园地、林地、牧草地、居民点及工矿用地、交通用地、水域、未利用土地等[12]。安阳市降水季节性明显且降水时间较为集中，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，1997~2012年平均降水量565.3mm，降水量集中在6~9月份，占全年降雨量的72%左右。近50余年，安阳市年最大降水量为1159mm(1963年)，最小降水量仅为267mm(1965年)。

2.1　安阳市土地覆被变化研究区域的选取

为了研究土地覆被和城镇化对洪涝灾害的影响，选取1997年~2012年安阳市区及五县的生产总值、人口数量、面积、第一、第二和第三产业产值等6个指标作为分析样本，应用SPSS19.0软件进行聚类分析。聚类方法采用组间距离，测度方法选用欧氏距离，标准化数值在0~1的范围内。

在考虑区域特点且间距比较大的情况下，安阳市分为3种类型。第一种类型为经济发展水平相对好的安阳市区、林州市和安阳县，其生产总值占全市总量的72.5%，且占总面积的51.2%；第二种类型为经济发展水平相对较好的汤阴县、内黄县，其生产总值占全市总量的16.6%，且占总面积的24.4%；第三种类型经济发展水平一般的滑县，同期生产总值占全市总量的10.8%，且占总面积24.4%。总之，经济发展水平好、较好的市区、林州市、安阳县、汤阴县和内黄县占全市生产总值量的89.2%，且占总面积的75.5%。 2005年*《安阳市统计年鉴》中仅能查到2005年以后的城镇化率数据。~2012年期间，全市城镇化率从32.5%增加到40.23%，且始终呈现上升趋势，自2010年以来市区城镇化率平均水平达到80%，而林州市则为42.6%，且在考虑洪涝灾害发生的大背景下，选取了全市土地覆被变化面积进行分析。

2.2　安阳市土地覆被变化状况

安阳市土地覆被变化主要是指地表植被类型及其面积的变化速度和幅度，具体表现为在特定时间内耕地、林地和草地面积的持续增长或减少，建筑用地、道路建设用地面积的不断扩大或缩减。

Figure 1Anyang major crop acreage& forest coverage rate and green area from 1997 to 2012

Figure 2Anyang building construction area and annual road area from 1997 to 2012

注：为统一量纲，各类覆被类型面积数据经过极大值致标准化

安阳市主要农作物播种面积保持平稳增长态势。图1表明，1997年、2012年主要农作物播种面积分别为6436.3 km2、7499.8 km2，2012年比1997年增长1063.5 km2，平均增幅为16.5%；尤其是从2003年开始，主要农作物播种面积有小幅度上涨，但增长速度缓慢。由于人口增长，耕地面积从2005年的0.0008 km2下降到2009年的0.0007 km2；为了确保基本农田面积稳定，2006~2009年安阳市开发整理补充耕地32.81 km2，耕地面积略有增加，实现了耕地占用与补充平衡有余的局面。

安阳市森林覆盖率总体呈下降趋势。图1表明，2003~2006年森林覆被率呈缓慢上升趋势，2007年达到最大值，比2006年高出7%；2007~2012年森林覆盖面积呈大幅度减少趋势，减幅为12.51%，至2012年森林覆被率达到18.49%。经济利益的驱使导致安阳市森林破坏现象严重，虽然每年都进行造林工程，但面积仍在减少。因此在“十二五”期间，安阳市规划建立西部山区林业生态区、城市林业生态区和东部平原生态区。

安阳市绿化面积总体呈上升趋势。图1表明，1997年绿化面积为14.56 km2，2012年则为30.21 km2，15年间增长绿化面积15.65km2，增幅107.5%。安阳市绿化面积呈现出波动上升趋势，其中1997~2000年增长0.99km2，2001年呈急剧上升，比2000年高8.25km2；2001~2012年绿化面积呈平稳增长态势，增幅为27%。近年来，安阳市启动了绿地景观建设、公园升级改造等绿化项目，截止2012年底建成区绿地面积达到30.21km2，其中城市公园绿地面积、绿化覆盖率分别为6.72km2、38.73%，建成区和乡镇绿化覆盖率分别为40.9%、33.55%[13]。

安阳市房屋建筑竣工面积呈快速“J”型增长趋势。图2表明，1997年房屋建筑竣工面积为2.52 km2，2012年则为20.98 km2，15年间增长18.46km2，总增幅为124%，且呈现两个发展阶段，其中1997~2005年增长缓慢，年均增幅为12.36%；2005~2012年呈现大幅度增长，增长量为14.58km2，年均增幅为18.49%。近年来，安阳市基础建设、商业用地面积的扩大导致了建筑面积的增加，此外生活居住环境和生活水平的提高也进一步增加了房屋建筑面积。

安阳市道路面积呈平缓上升趋势。图2表明，1997年年底道路面积为3.1km2，2004年、2012年则分别为5.75 km2和 9.64 km2，15年间增加面积6.54km2，增幅为211%。道路是社会、文化以及经济所产生的物流运输的载体，道路的发达程度影响着城市的经济发展，为此“十一五”期间，安阳市交通基础设施投资1.025×1010元，比“十五”期间增长67.2%；预计“十二五”期间，安阳市高速公路、铁路、城市快速路网和干线公路基础设施投资3.16×1010，是“十一五”期间投资的3.08倍*安阳市交通运输“十二五”发展规划. http://jtj.anyang.gov.cn/sitegroup/aysjtysj/html/0000000034e4942301355698dee91ee4/20120801153389815.html。

2.3　安阳市土地覆被变化对洪涝灾害承灾能力的影响

洪涝灾害的发生具有不确定性、非线性和动态性等特征，且1997年*鉴于只能收集到安阳市1997年后的水资源相关数据，故研究起始年为1997年。~2012年间，安阳市仅在1998年和2000年发生了二次洪涝灾害。为了研究覆被变化对洪涝灾害的影响，在考虑尽可能长的时间跨度下，结合文献记载分析对比了1983年发生的洪涝灾害。

2.3.1安阳市洪涝灾害承灾能力典型年份回顾

1983年8月2日，安阳市总雨量596mm，市区普遍积水1m左右，倒塌房屋3.7×104间，死伤240多人，直接经济损失2.1×107元[14]。1998年6月21日，安阳市市区最大降雨量160mm，耕地受灾面积4.77×102km2，受灾人口70.11×104人，损坏房屋3.7×104间，倒塌房屋1.7×104间，造成14人死亡，直接经济损失7.18×108元[15]。2000年7月3日至7日，安阳市降雨总量269mm，受灾人口73.44×104人，倒塌房屋约6.4×104间，耕地受灾面积8×104hm2，成灾面积4.59×104hm2，直接经济损失5.51×107元[16]。

2.3.2安阳市典型年份土地覆被变化对洪涝灾害承灾能力分析

1983年、1998年和2000年安阳市灾害发生时日降雨量分别为596mm、156.3mm、269mm，具有明显的减小趋势，但洪灾经济损失却有显著差别。在直接经济损失方面，2000年比1983年多3.4×107元，但少于1998年7.1×108元；在房屋倒塌方面，2000年是1998年的3.7倍，是1983年的1.7倍。

1997~2012年安阳市耕地、林地、绿化、建筑和道路等面积发生了改变，面积变化影响了洪涝灾害的承灾能力。鉴于数据原因，选取1984(代替1983年)、1998、2000年第一产业主要农作物播种面积、第二产业中房屋建筑竣工面积和第三产业中年底道路面积来反映土地覆被变化对洪涝灾害的影响(图3)。注：耕地面积、房屋建筑施工面、道路面积数据经过极大值标准化

①增长缓慢的主要农作物播种面积对洪涝灾害起到了有限的缓减作用。1984年、1998年和2000年主要农作物播种面积分别为5.94×109m2、6.5×109m2和6.6×109m2。2000年比1984年增加了6.6×108m2，增幅为11.11%，平均每年增长4.4×107m2，但增长速度缓慢(图3)。主要农作物等植被覆盖物有利于提高土壤涵水能力，减缓雨水对地表土壤的冲刷，能够降低汛期径流量并削弱洪峰流量，对洪涝灾害起到有限的缓减作用。

②快速增加的房屋建筑竣工面积增加了洪涝灾害发生的频度和量级。1984年房屋建筑竣工面积为2.58 ×105m2，1998年则为2.44 ×106m2，增加面积2.18×106m2，增幅为843%。2000年房屋建筑竣工面积为3.44×106m2，和1998年相比，增加面积1.00×106m2，增幅为41%(图3)。随着房屋建筑等下垫面硬化面积的增加，区域下垫面条件和局部小气候条件显著改变，致使城市洪涝灾害承灾能力更加脆弱，增加了洪涝灾害发生的频度和量级[16]。

③显著增加的道路面积加大了排水系统的压力。1998~2000年道路面积增加4.36×105m2，增幅12.33%，至2010年道路硬化率为78%(图3)。大面积的道路硬化给排水系统带来了巨大压力，部分早期建设的排水设施档次低、时间久，在短时间的强降水到来时，容易造成降水淤积并引发城市内涝，从而导致市内多处道路交通受阻，给经济发展造成了严重损失。

3总结与讨论

1.安阳市1997~2012年土地覆被类型发生了变化。其中主要农作物播种面积保持平稳增长态势，森林覆盖率呈下降趋势，绿化面积呈上升趋势，房屋建筑竣工面积呈快速增长趋势，年底道路面积呈平缓上升趋势。

2.1983年、1998年和2000年的洪涝灾害表明，增长缓慢的主要农作物播种面积对洪涝灾害起到了有限的缓减作用，快速增加的房屋建筑竣工面积增加了洪涝灾害发生的频度和量级，显著增加的道路建设用地等不透水面积加大了排水系统的压力。安阳市产业用地的变化改变了区域孕灾环境，削弱了洪涝灾害承灾能力。从而导致典型年份，即使在降雨量在没有大幅增减情况下，但洪涝灾害造成的经济损失却有显著差别。

3.影响洪涝灾害承灾能力的因素很多，本文仅从第一产业的主要农作物播种面积、第二产业中的房屋建筑竣工面积和第三产业中的年底道路面积来反映土地覆被变化对洪涝灾害的影响，且由于数据有限，定量研究不足且指标较少，今后可在更多人为影响因素的基础上进行研究。

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[责任编辑：D]

Influence Research about Land Cover Change on Flood Disaster Bearing Capacity in Anyang City, Henan Province

JIAO Shi-xing1,YUAN Huan-huan2,Wang Pan-pan1, Zhang Jian-wei1,

ZHAO Rong-qin3, Zhang Jia-hao1, Guo Ke-qing1

(1.Department of Resources&Environment and Tourism, Anyang Normal University, Anyang 455002, China；

2.Surveying and landinformation engieering, Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454000，China；

3.College of Resources & Environment, Water Conservancy and

Hydroelectric institute of Power North China, Zhengzhou 450011,China)

Abstract：Flood disaster is one of the main disasters which cities in china face, it is of great significance to study land-use and land-cover change on flood disaster bearing capacity. Based on the concept of the land-use and land-cover change and flood disaster bearing capacity, this paper analyzes the effects of land-use and land-cover types on flood?disaster bearing capacity. Analyzing the condition of land-use and land-cover change from 1997 to 2012, this paper studies the land-use and land-cover influence on flood disaster in 1983,1998,2000. The results show that the main crops cultivated area as well as the green area, the building completed area and the road area is on the rise, however, forest coverage rate is on the decline from 1997 to 2012; Typical years floods have negatively correlated with growth major crop acreage, and its frequency and magnitude show positive correlation with increased building construction area, The significant increase of road construction land increases the pressure on the drainage system, resulting in less rainfall floods caused significant economic losses.

Key words：land-use and land-cover change; flood disaster; bearing capacity; Anyang city

[中图分类号]S422

[文献标识码]A

[文章编号]1671-5330(2015)02-0046-06

[作者简介]焦士兴(1970~)，男，河南省淮阳人，教授，博士，主要从事水资源、水环境研究。

[基金项目]河南省教育厅科学技术研究重点项目(13B170892)；国家级大学生创新创业训练计划项目(201310479030)；安阳市2013年科技发展计划项目(项目序号：74)；安阳师范学院大学生创新基金项目。

[收稿日期]2015-02-02