山洪灾害是山区小流域降雨引起的突发性灾害,破坏性高、易发性强。中国地貌类型复杂多样,地形变化大且山区陡峭;地处东亚季风区,短时间强降雨频发;地质环境复杂并伴随剧烈人类活动,种种原因导致中国山洪灾害发生频繁,是世界上山洪灾害最严重的国家之一。关于中国历史山洪灾害分布特征的研究不仅有助于了解山洪灾害在中国的分布及历史高发区域,而且是探索各地区山洪灾害诱发及制约因素、划分山洪灾害危险区等的基础工作。通过探索历史山洪灾害分布可以进一步探究降雨及地形对山洪灾害的影响,分析山洪灾害与雨量、地形间的关系,具有十分重要研究意义和价值。同时,中国历史山洪灾害分布特征的研究对于山洪灾害预警、山洪灾害防治区规划以及监测预警设施等的布设也能起一定指导作用,具有较高的实际意义。
尽管前人进行了很多关于山洪灾害分布的研究,但仍存在不足。在研究区域上,已有关于山洪灾害分布特征研究多以行政省、市为单位,极少有全国尺度上的研究。少数全国范围的研究也仅仅局限于某一年或较短时间段内,没有充分考虑长时间分布,灾害数据量相对较少。在研究内容上,现有研究多关注于山洪灾害点空间位置上的分布特征,仅有少部分研究关注山洪灾害在不同雨量带内的分布,分析内容较为单一。地貌作为自然灾害孕灾的最基本环境因子,很大程度上决定自然灾害孕灾环境的区域分异,因此在山洪灾害分布特征研究中,地貌是必须重点考虑的因素,以地貌区划成果为分析单元要比依据行政界线更加科学合理[[14]0本文以地貌区划成果为基本分析单位,不仅能够反映山洪灾害的空间分布及其受自然孕灾环境变化而产生的分布差异,更重要的是能够避免以行政单元为界造成的区域内孕灾环境变化过大,分布特征部分细节难以表达的情况。
因此,本文以地貌分区结果为基本单元,选取高程、50年一遇6h雨量(H6-50 )、以及lOX 10邻域栅格内高程标准差为指标,探讨历史山洪灾害发生次数、密度与各因素间关系,以获得历史山洪灾害在不同地貌分区内的分布特征。
2数据源
本文从降雨及地形角度分析历史山洪灾害分布特征,主要使用的数据包括DEM数据、降雨数据、历史山洪灾害数据、地貌区划及基础地理信息数据。
2.1 DEM数据
本文中使用的DEM数据为填补后的SRTM3数据。中国境内STRM3海拔最高8875 m,最低-277 m,尽管受地形影响SRTM3 DEM数据质量存在一定空间差异性,但其数据精度整体上高于1:25万DEM数据。文中主要使用SRTM3 DEM数据进行高程标准差计算,以及不同高度、高程标准差下历史山洪灾害分布分析。高程标准差是对一定范围内地貌变化程度的衡量,其对山洪灾害发生的有较大影响,本文综合考虑山洪灾害发生过程,选取10X10邻域计算高程标准差。
2.2历史山洪灾害点数据
本文中使用的历史山洪灾害数据来自于全国山洪灾害调查评价项目,该数据统计了2017年以前全国(不含港澳台)4.9万条历史山洪灾害数据。数据属性主要包括:山洪灾害点位、灾害发生时间、死亡人数等。受条件限制,山洪灾害数据中大部分为1980年后发生的山洪灾害,1998年以后山洪灾害记录更为详细。
2.3降雨数据
降雨是诱发山洪灾害发生的重要因素之一,本文中使用的降雨数据为全国暴雨图集中50年一遇6h雨量(H6-50) o暴雨形成到山洪灾害发生一般只有数小时,现有研究中多以1h降雨量及6h降雨量作为衡量山洪危险性的因素「19一20]。研究表明,尽管不同类型山洪灾害有所差异,激发山洪灾害的关键因素主要是6h以内雨强「3]暴雨数据的估算多以20年一遇,50年一遇,100年一遇为统计单位,由于本文中使用的山洪灾害数据主要发生在1980年以后,选用50年一遇降雨数据较为合适。因此,本文以50年一遇6h雨量为降雨数据,分析历史山洪灾害在不同雨量带内的分布情况。地貌区划及基础地理信息数据
本文基础地理信息数据来源于1:400万基础地理信息底图,区划数据主要改编自李炳元等的全国地貌区划结果「}4.-n。全国共分为6个一级地貌区,为东部平原低山丘陵大区(I)、东南低山丘陵平原大区(II)、华北一内蒙东中山高原大区(}I )、西北高中山盆地高原大区(1V )、西南中低山高原盆地大区(V)、青藏高原高山极高山盆地谷地大区。