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基于AHP法的睢宁县涝渍灾害风险划分

2022-05-11王琳芳曹滨梁森李慧娴

江苏建筑职业技术学院学报 2022年1期
关键词:睢宁县降水量农田

王琳芳,曹滨,梁森,李慧娴

( 徐州市河湖管理中心,江苏 徐州 221018 )

涝渍是我国主要农业自然灾害之一,常造成冬小麦、玉米、油菜、棉花等旱作物减产或品质降低[1]。1961—2014年,江苏省内淮河以北地区涝渍灾害年均发生4次,夏季涝渍灾害过程占全年的62.9%,秋季占20.3%,且以持续降水为主[2]。徐州各县(市)1960—2009年近50年平均涝年有13年,发生雨涝56次,其中秋涝16次,2003年以来,夏涝明显增多。夏秋洪涝,特别是秋季洪涝对水稻产量影响甚大,也易造成玉米产量的降低和品质的下降[3-4]。渍害的成因较为复杂,地势低洼、骨干河道防洪排涝标准低、内三沟缺失或标准低、土壤结构差存在滞水层、连续降雨土壤长期处于饱和状态、河网密度大水位高、浅层地下水位较高等均有可能致害。

1 研究概况

睢宁县地处徐州市东南,位于东经117°31′~118°10′,北纬33°40′~34°10′,地处北暖温带南缘,多年平均降水量为895.1 mm,雨季一般在6至9月,占全年降雨量的66.7%。总体地势西北高东南低,为黄泛冲积平原,以黄河故道为县境内南北的天然分水脊。内有沂、沐、泗、骆马湖水系、废黄河水系,濉唐河、徐洪河水系。睢宁历史上是水、旱频繁的多灾县,洪、涝最重,干旱次之,长期以来防汛重于抗旱[5]。

研究的基础图件为徐州市水系图(2018版)、睢宁县镇村布局规划(2021版);降水数据为1986—2020年睢宁县(镇)月降水量数据;1981—2000年历史水灾、地势特征、土壤分布数据来源于《徐州市水利志》(2004版)、《睢宁县水利志》(1999版)、《江苏省睢宁县土壤志》(1985);浅层地下水位埋深数据来源于《徐州市水资源公报》(2018年);睢宁县各镇2019年主要社会经济指标数据(行政面积、常住人口、地区生产总值)来源于《睢宁统计年鉴·2020年》。

2 研究方法

以研究区域内各镇级行政区为涝渍灾害的承灾区,采用AHP法对各承灾区进行涝渍灾害的综合评价,并按照其易受灾程度进行涝渍区划分。建立以致灾因子、孕灾环境、承灾体和防灾减灾能力为评价准则,区域排涝能力、地势地貌特征、农田排水工程能力、历史水灾频率、土壤结构种类、主汛期降水量、浅层地下水埋深、干旱、人口密度、财政收入为评价指标的睢宁县涝渍灾害综合评价体系。根据专家评分,分别构建评价准则层和指标层判断矩阵,通过一致性检验后得出相应的权重值,具体指标权重见表1,涝渍灾害风险评价D目标层(A)、准则层(B)与指标层(C)的判断矩阵排序及一致性检验结果见表2。

表1 睢宁县涝渍灾害风险评价指标权重分布

表2 涝渍灾害风险评价结果

3 结果与分析

3.1 涝渍灾害风险度单项指标分析

1)致灾因子。睢宁县降水量在年内的分配极不均匀,主要集中在汛期(6—9月)。全县多年平均汛期降水量564.1 mm,约占全年降水量的70%,最大月降水量多在7月[6]。对睢宁县已有6个雨量站(双沟、沙集、李集、古邳、睢宁、魏集)35年(1986—2020)主汛期雨量数据进行分析,采用FIDW空间插值法得出睢宁县各镇的主汛期降雨量,如图1所示。由图1可知,睢宁县各镇1986—2020年汛期降雨量较丰,呈现从北向南递增趋势。

图1 睢宁县各镇主汛期(6—9月)多年平均降水量

2)历史上水灾频率。睢宁县受季风气候影响,降水与温度年季变化差异明显,常有涝、渍、旱、冻、雪、雹等自然灾害发生,从1950—2000年,部分乡镇涝灾频率更是三年一遇。睢宁县古邳、魏集两镇东北部地势低洼,属黄墩湖滞洪区范围,根据1991—2007年受灾统计资料可知,1991年淮河大水以来,黄墩湖低洼地区几乎年年受灾,大水大灾、小水小灾,其中洪涝灾情较重的年份有1991年、1998年、2000年、2003年、2007年,受灾面积基本在10 000 hm2以上。

3)孕灾环境。地势地貌特征。睢宁县总的地势是西北高东南低,从西北向东南徐缓倾斜,境内除西北部、西部、西南部有零星分布的低山残丘外,其余均为黄泛冲积平原。南部平原地区平均高程为22.0 m,废黄河滩地高程在30.0 m以上,黄墩湖地区地面高程在19~23 m[5]。

a)土壤分布。境内绝大部分土壤是黄泛冲积物沉积而成,除零星分布的褐土和沙礓黑土外,境内98.61%的土壤分布为潮土,垂直结构中含有犁底滞水层、黏土隔层的土壤面积高达50%以上[7],降雨自然下渗能力一般较小,暴雨易导致农田积水受涝。

b)浅层地下水埋深。睢宁县一般土层深厚,浅层地下水为潜水,直接接受大气降水等补给,水位曲线与降水量曲线几乎同步升降,汛前平均埋深为3.46 m,汛后平均埋深为2.43 m,多年水位曲线均无明显的趋势性升降。睢宁县地下水位平均埋深3~4 m[8]。

c)承灾体及其防灾减灾能力。睢宁县已初步形成防洪除涝减灾工程体系,骨干河道防洪标准提至10~20年一遇,排涝标准提至3~5年一遇。14条骨干河道中,徐沙河、老濉河现状排涝能力达到5年一遇;南部的潼河、白马河、白塘河现状排涝能力较低;其余河道排涝能力约为5年一遇的70%,具体情况见表3。

表3 睢宁县骨干河道现状排涝能力统计表

d)农田排水工程能力。“内三沟”实施标准不高,沟深沟距达不到排涝降渍标准,田内沟与田外沟形不成完整的网系,田内高低不平等,都易造成农田涝渍危害。高标准农田的建设提高了农田抵御涝渍灾害的能力。截至2018年底,睢宁县耕地面积为105 320 hm2,旱涝保收田面积为83 200 hm2,占总耕地面积的79%[9],基本实现了“田成方、渠相通、路相连、旱能浇、涝能排”农田水利工程体系,见表4。

表4 睢宁县各镇旱涝保收农田统计

研究表明,当一个地区的人口和财产越集中,易损性越高,可能遭受的潜在损失越大,灾害风险越大,而人力、物力、财力的投入越大,防灾减灾能力越强[10]。

3.2 涝渍灾害空间分布

首先对选取的10个涝渍灾害单项风险度指标进行归一化处理,然后求算睢宁县各镇在多要素共同作用下的涝渍灾害风险度,将睢宁县划分为黄墩湖滞洪区、高风险区、中风险区、次低风险区(如图2所示)。睢宁县东北部黄墩湖滞洪区作为江苏省重点治理的洼地区域,地势较低,一般在21 m左右,骨干河道防洪除涝标准不足3年一遇,区域排水出路受骆马湖排洪影响,几乎年年被淹,因而列为单独的涝渍风险区。结果见表5。

表5 睢宁县涝渍灾害风险度综合评分

总体来看,睢宁县东北部及黄墩湖滞洪区附近涝渍风险度较大,北部、南部风险度一般,其余区域风险度较小。睢宁县东北部及黄墩湖滞洪区由故黄河决口冲积而成的微倾斜低平原,高程19~23 m,以黏质土壤为主,涝渍风险较大。睢宁县北部为故黄河滩地,河床高出地面高程5~6 m,历史水灾频发;南部地势低洼、骨干河道防洪排涝标准低、历史水灾频发等多因素触发,易导致区域涝渍灾害。

4 结论

1)通过对影响涝渍灾害的多因素逐项分析,区域排涝能力、地势地貌特征、农田排水工程能力、历史水灾频率是区域涝灾的主要影响因素,地势低洼、骨干河道防洪排涝标准低、历史水灾频发等多因素触发,导致区域洪涝风险度高;农田排水工程、土壤结构种类、浅层地下水埋深、降水量是区域渍害的主要影响因素,农田排涝降渍工程标准低或缺失、土壤结构差存在滞水层、浅层地下水埋深浅、降水量大、降雨历时长导致区域渍害风险度高。

2)建立基于层次分析法的评价模型,依据睢宁县各镇涝渍灾害风险度,将睢宁县划分为黄墩湖滞洪区和高风险区、中风险区、次低风险区3个等级,睢宁县东北部风险度较高,北部、南部风险度一般,其余区域风险度较低,其分布与实际灾情基本吻合。

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