东江流域

2024-08-23

东江流域（共2篇）

东江流域篇1

摘要：通过分析东江流域形成洪水灾害的主要影响因素,构建了流域洪灾风险评价指标体系,利用层次分析法确定了各评价指标的权重,基于GIS技术运用模糊综合评价方法对东江流域洪水灾害风险进行了综合评价。结果表明:东江流域洪灾风险度最高的地方为河源市区、惠州市区、惠阳区以及龙岗等经济较发达地区;而较安全区域则位于流域中上游经济发展较为落后的山区。评价结果与往年大洪水造成的灾害区域基本吻合,表明基于格网的空间模糊综合评价方法用于洪灾风险评价是可行的,评价结果也是合理的。

关键词：洪灾,风险评价,模糊综合评价,GIS,东江流域

洪水灾害是世界上发生最频繁及破坏力最强的自然灾害之一[1]。据初步统计,我国约有50%的人口和70%的财产分布在洪水威胁区内[2],东江流域也是经常受洪水威胁的区域之一。为了确切地分析评估东江流域洪水灾害发生的可能性以及可能造成的损失,为了更好地制定防灾减灾对策和措施,洪水灾害风险研究显得尤为重要。

国外在洪水风险评价及区划方面的研究起步较早,取得了丰硕的研究成果[3]。我国风险评价研究起步较晚,但近10年来进行了大量的研究:姜付仁等[4]研究了洪水风险区划的方法并对典型流域洪水进行了风险区划;周成虎等[5] 提出了基于地理信息系统(GIS)的洪灾风险区划指标模型;张行南等[6]对中国洪水灾害危险程度进行了区划研究;白景昌[7]将遥感和地理信息系统技术应用于洪灾风险区划研究;杜鹃等[8]依据灾害系统理论,在综合考虑致灾因子、孕灾环境和承灾体的基础上,对湘江流域洪水灾害进行了综合风险评价。

在洪灾风险评价中,各种模糊性问题是普遍存在的,因而应用模糊综合评价方法能综合考虑各种因素的影响,评价结果具有较高的科学性和客观性[9,10]。然而,基于GIS空间分析技术,在空间网格尺度上利用模糊综合评价法进行洪灾风险评价的研究还比较少。为此,本文以东江流域为例,构建洪灾风险评价指标体系,基于GIS技术运用模糊综合评价方法对流域洪灾风险进行综合评价,为流域防洪抢险提供参考。

1 研究区概况和技术路线

东江是珠江3大水系之一,发源于江西省寻邬县桠髻钵山,源区包括寻乌、安远、定南3县,自东北向西南流入广东省境,经龙川、河源、紫金、惠阳、博罗、东莞等县市注入狮子洋。东江直接肩负着河源、惠州、东莞、广州、深圳以及香港近4 000万人口的生产、生活、生态用水。东江流域是一个关联度高、整体性强的区域,水资源已成为香港和东江流域地区的政治之水、生命之水、经济之水。

以洪水灾害研究理论[11]为指导,在分析和引用前人的研究和数据的基础上,运用层次分析方法求得权重,在地理信息系统平台上,以栅格为评价的基本单元,对东江流域进行洪水灾害风险评价。技术路线如图1所示。

2 东江流域洪灾风险评价指标体系及数据来源

就东江流域洪灾风险而言,其影响因子有暴雨、台风、海啸、地形、地貌、植被、土壤、湖泊及水库的分布等。但为了最大程度地反映出孕灾环境在东江流域的洪水风险评价中的影响,并结合东江洪水主要是由于汛期的强降雨造成的实际现状,在资料允许的前提下选取对洪水危险性影响最大的距离河流水系远近、坡度和高程3个影响因子;同理,东江流域的洪水风险的致灾因子选择降水、台风和径流3个指标;考虑东江流域承灾环境的影响,选择人口密度、GDP密度、距离主干道路远近和耕地面积百分比等4个因子。综上,本文共选取了10个评价指标,如表1所示。

数据来源:最大3天降雨量和径流深来源于广东省水文局;台风频次数据来源于广东省地图册;高程数据来源于美国地理信息共享网站;而坡度和水系数据是运用GIS技术对高程提取而来;人口和GDP密度数据来源于国家基础地理信息共享网站;耕地面积百分比来源于中国科学院共享网站;东江流域主要道路数据来源于广东省公路局。

3 空间模糊综合评价模型

空间模糊综合评价,即基于GIS的模糊综合评价,是基于GIS的空间栅格数据而形成的一种模糊综合评价方法。以模糊数学为基础,最小评价单元为栅格单元,通过构建空间数据中各格网的单因素指标的隶属函数,求算隶属度,逐格网进行模糊综合评价。从而达到对边界不清、难以定量的空间目标对象定量化评判的目的。主要步骤如下。

3.1 指标权重的确立

在综合考虑诸多因素情况下,建立因素集为U={U1,U2,U3},U1={u11,u12,u13},U2={u21,u22,u23},U3={u31,u32,u33,u34}。

运用层次分析法[12]确立各指标权重如表1所示。

3.2 建立评价集

为确定评价指标的隶属度,需要建立评价集合。

$\begin{array}{l} 评价集 V = (V_{1} ‚ V_{2} ‚ V_{3} ‚ V_{4} ‚ V_{5}) = \\ (最低风险 ‚ 较低风险 ‚ 中等风险 ‚ 较高风险 ‚ 最高风险) \end{array}$

参考前人研究资料[5,6,7,8],划分各评价指标的评价标准如表2所示。

3.3 构建隶属度函数

隶属函数在模糊数学中占有极为重要的地位,因为模糊集合就是用隶属度来描述的[10]。本文选取升、降半梯形和三角形来确定各等级的隶属函数。最低风险度为降半梯形函数,最高风险度为升半梯形,其他3级为三角形函数:

$\begin{array}{l} r_{i 1} = {\begin{matrix} 1 & x_{i} \leq V_{i, 1} \\ \frac{V_{i, 2} - x_{i}}{V_{i, 2} - V_{i, 1}} & V_{i, 1} ＜ x_{i} ＜ V_{i, 2} \\ 0 & x_{i} \geq V_{i, 2} \end{matrix} (1) \\ r_{i j} = {\begin{matrix} 0 & x_{i} \leq V_{i, j - 1}, x_{i} \geq V_{i, j + 1} \\ \frac{x_{i} - V_{i, j - 1}}{V_{i, j} - V_{i, j - 1}} & V_{i, j - 1} ＜ x_{i} \leq V_{i, j} \\ \frac{V_{i, j + 1} - x_{i}}{V_{i, j + 1} - V_{i, j}} & V_{i, j} ＜ x_{i} ＜ V_{i, j + 1} \end{matrix} (2) \\ r_{i m} = {\begin{matrix} 0 & x_{i} \leq V_{i, m - 1} \\ \frac{x_{i} - V_{i, m - 1}}{V_{i, m} - V_{i, m - 1}} & V_{i, m - 1} ＜ x_{i} ＜ V_{i, m} \\ 1 & x_{i} \geq V_{i, m} \end{matrix} (3) \end{array}$

式中:rij为因子ui对j级风险度的隶属度;xi为因子ui的实际值;Vi,j是因子ui的第j级风险标准;m为m级评价标准。

以单因素对评价集的隶属度为行,以各个因素为列,组成因素评价矩阵,则可写出下列n×m阶的隶属度模糊矩阵R。

$R = [\begin{matrix} r_{11} & r_{12} & \dots & r_{1 m} \\ r_{21} & r_{22} & \dots & r_{2 m} \\ ⋮ & ⋮ & ⋮ & ⋮ \\ r_{n 1} & r_{n 2} & \dots & r_{n m} \end{matrix}] (4)$

3.4 模糊综合评价

首先对U1进行一级模糊综合评判。

将模糊权重A与模糊评价矩阵R复合,得到各被评价对象的模糊综合评价向量B,即:

$\begin{array}{l} B = A \cdot R (5) \\ [b_{11} ‚ b_{12} ‚ \dots ‚ b_{1 m}] = \\ [a_{11} ‚ a_{12} ‚ \dots ‚ a_{1 n}] \cdot [\begin{matrix} r_{11} & r_{12} & \dots & r_{1 m} \\ r_{21} & r_{22} & \dots & r_{2 m} \\ ⋮ & ⋮ & ⋮ \\ r_{n 1} & r_{n 2} & \dots & r_{n m} \end{matrix}] (6) \end{array}$

式中:bj为综合考虑U1中所有因子的影响时,评价对象对评价集中第j级等级的隶属程度。R的第i行表示第i个因子对各个评价等级的隶属程度;第j列表示所有因子取第j个评价等级的隶属程度。本文采用广义模糊算子来计算bij,即 $b_{i j} = \sum_{i = 1}^{n} a_{i j} \cdot r_{i j}$ ,在该模型中,b1j与所有参加运算的数据都有关,改变任意一个aij或rij的值都会影响b1j的结果。

用同样的方法对U2和U3进行一级模糊综合评判,得到一级模糊综合评判结果B2和B3。由结果Bi(i=1,2,3)构成主因素层的评判矩阵,即主因素层的评判矩阵为:

$R = [\begin{matrix} b_{11} & b_{12} & b_{13} & b_{14} & b_{15} \\ b_{21} & b_{22} & b_{23} & b_{24} & b_{25} \\ b_{31} & b_{32} & b_{33} & b_{34} & b_{35} \end{matrix}] (7)$

然后对主因素层进行模糊综合评判,得出模糊综合评判结果B=A·R。

得到(b1,b2,b3,b4,b5),取bk=max(b1,b2,b3,b4,b5),则评定单元洪灾风险度属于k级评价指标。

3.5 空间模糊综合评价

在GIS软件的栅格计算器中将各个指标因子结合公式(1)、(2)、(3),得到一个5×10的隶属度矩阵,将该矩阵中的孕灾环境部分提取出来,即为U1的隶属度矩阵R1。再在栅格计算器中将R1与(u11,u12,u13)相乘,就可以得到(b11,b12,b13,b14,b15)。同理求得R2和R3就可得R如公式(7)所示。同样在栅格计算器中将R与(u1,u2,u3)相乘,得到(b1,b2,b3,b4,b5)。运用ArcMap的highest position指令,将b1,b2,b3,b4,b5这5个图层依次输入,即可以得到风险评价等级图。

4 结果分析

通过前面的分析与计算,得到东江流域的洪水灾害风险区划图(图2)。运用GIS空间分析技术对东江流域的洪水灾害风险评价图进行区域分析,可以得到东江流域内各行政分区中各个风险等级所占的比例,如表3所示。

从图2与表3可以看出:风险最低区主要分布在东江流域的中游,包括紫金、惠东北部、新丰江水库及库区、龙门和连平等地;风险较低区主要分布在东江流域的中上游,包括龙川、和平和东源北部等地;风险中等区主要分布在东江流域的中游,包括新丰江上游东源的灯塔平原和博罗的东江流域缓冲区内等;风险较高区主要分布在东江流域的下游,包括惠州市郊区、惠东、宝安、龙岗和惠阳等地区;风险最高区主要分布在东江流域的中下游经济较发达地区,包括河源市区、惠州市区、惠阳区、东莞市区东江流域内以及宝安和龙岗东江流域内部分地区。由此可见,东江流域的洪水灾害风险等级主要受东江流域内的经济发展状况及地势影响。上游为经济发展较为落后的山区,山高坡陡且受台风影响较小,相对全流域而言,降雨也不多,故上游大部分地区洪水灾害风险等级都为最低或较低;流域的中游山区也比较多,洪水灾害风险等级多为中等;下游人口密集,经济高度发达,而且地势平缓,城市化水平很高,故下游大部分地区的洪水灾害风险等级处于最高或较高等级。

为了验证研究结果的合理性与准确性,通过与1915年珠江流域特大洪水及1959年东江大洪水[13]相比较,图2中的高风险区与上述年份洪灾的洪涝区吻合较好,表明基于格网的空间模糊综合评价方法用于洪灾风险评价是可行的,评价结果也是合理的。而这种空间综合评价方法却具有传统方法不具备的优点:不仅具有可视化的表达效果,还有利于不同区域之间的对比研究,具有独特的优势。

5 结语

依据灾害系统理论,基于GIS技术构建了东江流域洪灾风险评价指标体系,利用层次分析法确定了各评价指标的权重,应用空间模糊综合评价模型对洪灾风险进行了评价。结果表明:流域洪灾风险度最高的地方为河源市区、惠州市区、惠阳区以及龙岗等经济较发达地区;而较安全区域则位于流域中上游经济发展较为落后的山区。东江流域的洪水灾害风险等级主要受东江流域内的经济发展状况及地势影响。而且评价结果与1915年珠江流域特大洪水及1959年大洪水的洪涝区吻合较好,表明基于格网的空间模糊综合评价方法用于洪灾风险评价是可行的,评价结果也是合理的。而这种空间综合评价方法却具有传统方法不具备的优点:不仅具有可视化的表达效果,还有利于不同区域之间的对比研究,具有独特的优势。

东江流域篇2

森林碳汇是指森林生态系统吸收大气中的二氧化碳并将其固定在植被和土壤中, 从而减少大气中二氧化碳浓度的过程, 属自然科学范畴。而林业碳汇是指通过实施造林再造林和森林管理, 减少毁林等活动, 吸收大气中的二氧化碳并与碳汇交易结合的过程、活动或机制, 具有自然属性和社会经济属性, 林业碳汇是当前应对气候变化最有效的途径。发展林业碳汇可减缓与适应气候变化, 并有助于社会经济的可持续发展。2009年9月在联合国气候变化峰会上, 胡锦涛主席宣布中国将大力增加森林碳汇, 争取到2020年森林面积比2005年增加4000万hm2, 森林蓄积量比2005年增加13亿m3 (即“双增目标”) 。广东也明确提出将率先建设成为“森林碳汇第一省”的目标, 推进“一消灭三改造”森林碳汇工程, 碳汇林建设被列为2012年广东省的三大林业重点生态工程之一, 提出在2012~2015年全省规划完成93万hm2碳汇林建设任务。东江为珠江流域的三大水系之一, 东江流域碳汇林建设自然是广东省碳汇林建设的主战场之一。按照《碳汇造林技术规定》 (试行) 和《广东省森林碳汇重点生态工程建设规划》, 广东省碳汇林工程建设主要为消灭宜林荒山荒地, 改造疏残林、低效纯松林和低效速生丰产林 (主要指低效桉树林) 。在概念上, 碳汇造林是指确定了基线的土地上, 以增加碳汇为主要目的, 并对造林及林分 (木) 生长过程实施碳汇计量与监测而展开的有特殊要求的营造林活动。与普通造林相比, 碳汇造林更加突出了森林的碳汇功能, 因此在树种选择及配置上有特殊要求, 同时在造林地选择、基线调查、造林施工、抚育管护上也有别于一般造林。根据碳汇林的特殊性, 针对东江流域碳汇林建设情况, 现就碳汇林树种选择和主要造林技术进行总结, 以期为碳汇林建设提供一些借鉴。

2 碳汇林主要树种选择和配置技术

2.1 树种选择

根据碳汇林是以增加碳汇为主要目的这一功能要求, 结合东江流域主要造林树种资源, 筛选适生性好、碳汇能力强的树种。碳汇造林树种选择应遵守三个原则。一是优先选择吸收固定二氧化碳能力强的树种, 同时兼顾生态效益、经济效益和社会效益。二是树种的生物学、生态学特性与造林地立地条件相适应, 优先选择优良乡土树种。三是优先选择稳定性好、抗逆性强的树种。因此, 树种选择首先坚持适地适树的原则, 树种的生物学、生态学特性与造林地立地条件相适应, 应选择固碳能力强的乡土阔叶树种为主, 并兼顾生态效益、经济效益和社会效益。根据以上选择的原则和要求, 东江流域碳汇造树种常选择当地的乡土树种。主要碳汇造林树种为樟树、黄樟、阴香、华润楠、山杜英、火力楠、红锥、米椎、锥栗、荷木、枫树、黎蒴、麻楝、紫薇、南酸枣、红苞木、白兰、翻白叶树、石栗、降真香、香椿、红鳞蒲桃、降香黄檀、乳源木莲、榕树、仪花等。

2.2 树种配置

碳汇造林在最大限度地获得碳汇的同时, 应注重当地生物多样性保护、生态保护和促进经济社会发展。因此, 在树种的科学配置上, 立足于当地丰富的阔叶树种资源, 坚持因地制宜、适地适树, 多树种、多林种结合的立体混交林结构, 将碳汇林的功能特点和生物多样性有机融合。在保证碳汇林功能性要求上, 充分体现东江流域特色, 结合当地稳定的植物群落结构, 兼顾植物多样性的需要, 因地制宜, 在适地适树的原则下科学配置树种结构。这样既可最大限度地获得碳汇;又可以达到当地生物多样性保护、生态保护和促进经济社会发展的有机统一。

根据以上原则和方法, 东江流域主要树种结构配置为多树种混交, 根据确定的碳汇造林树种, 科学进行配比。种配比确定后, 按要求采用株间、行间、随机自然混交的方式, 减少种间竞争, 增强依存关系, 以利于林分结构的稳定。建设实践中, 主要树种配比一般采用阔叶混交林营造模式, 总体要求采用4种以上树种进行随机混交, 单个树种比例不能大于30%。一是木荷30%、红锥30%, 其它2种以上阔叶树40%, 科学搭配共同营造, 进行随机混交。山脊及林地中上部多种木荷, 林地中下部多种红锥、樟树、阴香、火力楠等阔叶树。二是木荷30%、枫香30%、火力楠20%, 其它阔叶树2种以上占20%的树种比例混交造林。混交方式按照生态功能优先的原则, 结合树种的生物学特性, 采用随机混交方式, 要求相邻的同一树种原则上不超过5株。三是主选树种以荷木、红椎、藜蒴、枫香、香樟、石栎为主, 选择其中3种以上, 占比70%以上, 适当搭配火力楠、红花荷等树种, 占比不超过30%。

3 造林技术措施分析

根据不同的地类和立地情况, 进行合理分类, 并采取有针对性的清山、整地、施基肥和保水措施, 从技术上保证造一片林绿一片地。一是采用人工造林方法, 即采用植苗方法, 对宜林荒山荒地、无立木林地和其它土地等重新造林, 恢复森林植被和森林景观, 加强碳汇林的培育。二是采取低效林改造方法, 即利用碳汇效果好的阔叶树种, 采取疏伐、皆伐等方式对疏残林、低效纯松林、低效桉树林进行改造, 增强森林碳汇。

3.1 林地清理

为减少碳排放, 林地清理不允许炼山或全垦, 采用水平带或垂直带状清理的方法, 清理带宽为1.0m, 并保留原有乡土乔木树种。相邻种植带之间设立保留带, 保留带上的植被不能清除。清理的杂草等可在带间堆沤让其自然腐烂分解, 以改善土壤性状。

3.2 整地

采用明穴整地。挖穴时把穴土挖出置于穴的两旁, 表层土和心土分两边堆放, 以便回土时把表土放入穴底。挖穴应在造林前的冬季进行, 让清出的穴土有一段自然风化、熟化的时间, 有利于杀死有害的病虫并改善土壤的理化性质, 提高土壤的肥力, 植穴规格均为40cm×40cm×40cm。

植穴按照垂直行布设, 两行植穴呈“品”字形分布, 对部分地段可根据实际情况 (如避开原有树木、石头等) 局部位移, 采取不规则式随机布设, 但要确保规划的造林密度。

3.3 造林密度

根据林地植被现状以及立地条件, 包括留存乔木, 一般密度为89株/亩。

3.4 回土与基肥

在春季造林前一个月回穴土, 回土要打碎及清除石块、树根, 先回表土后回心土, 当回土至50%左右时, 基肥与穴土充分混匀后回填至高出穴面10cm;回土后, 穴面开蓄水小穴, 以提高造林成活率。根据立地条件, 基肥标准为:复合肥0.15kg/穴或磷肥0.25kg/穴。

3.5 苗木要求

采用一年生、高50cm以上、地径0.5cm以上, 无病虫害和机械损伤, 根系发达且木质化充分的Ⅰ级容器苗。此外, 尽可能通过就地育苗或就近调苗, 以减少长距离运苗等活动造成的碳泄漏, 有效保证苗木质量和新鲜度。

3.6 栽植和补植

栽植应在早春雨透后的阴雨天进行, 要求在4月底前完成。栽植时先在植穴中央挖好栽植孔, 去营养袋并保持土球完整, 带土轻放于栽植孔中, 扶正苗木适当深栽, 回填细土并压实, 使苗木与原土紧密接触。继续回土至穴面, 压实后再回松土呈馒头状, 比原苗蔸深栽2cm以上, 以减少水分蒸发。此外, 根据气候情况, 适当采用生根粉、地膜覆盖、保水剂和无纺布容器苗造林新技术, 以提高碳汇造林成活率。栽植后1个月要全面检查成活率, 发现死株、漏栽的应及时补植。

3.7 抚育和管护

抚育是促进苗木生长, 提高造林成活率和林木保存率的重要措施。设计连续抚育3年3次, 即第1、第2、第3年初夏各1次, 在6~7月抚育。抚育工作内容主要是除草、松土、培土、追肥、补植, 除草要求铲除以植株为中心1m2范围内的杂草。补植在初次抚育时进行, 应全面检查植株的成活情况, 发现死株及时进行补苗。

抚育时进行追肥, 每次施放复合肥0.15kg/穴。具体施肥方法是在除草、松土、培土等工序完成后, 沿树冠垂直投影线方向两侧各开挖深5~10cm的浅沟, 将肥料均匀地施放于沟内, 然后用土覆盖, 以防肥料流失, 提高肥料的使用效率。

对于造林地在人畜活动频繁的路边, 村边, 采取相关方法进行封禁, 并做好森林火灾和病虫害预防和控制工作。

3.8 其他工作

主要抓好资料整理, 调查监测和绩效评价工作等。根据项目各相关资料整理建立系统的档案资料, 长期跟踪做好评价项目执行的效果和效益情况, 并建立与绩效评价结果相对应的奖惩制度绩效预算制度。

4 建议与对策

在科学规划基础上, 如何将碳汇林建设的相关技术措施落实到位是关键, 特提以下几点建议。

(1) 规范管理, 严格按照建设工程管理办法的要求, 落实项目责任制 (法人负责制) 、项目招投标制、质量监督制 (监理制) 、项目合同制度、定期联合检查制度、竣工验收制度和财务报帐制度等。项目完成必须凭验收结果鉴定书 (或竣工验收报告) 和财务决算书, 进行资金拨付。

(2) 抓好造林质量现场管理。在现场管理上, 将任务分解到山头地块, 专人负责, 做到各工序施工前有培训, 施工中有跟班, 施工后有自查, 每道工序和技术问题能第一时间得到有效解决。

(3) 严格实行工序管理。按设计标准对工程每一道工序进行严格管理, 每一道工序完成后, 均需进行质量检查, 达不到标准的必须进行返工, 直至达到合格标准才能进入下一道工序。

(4) 抓好抚育管护, 实行绩效管理制度。“三分种、七分管”, 加强对造林地的管护, 通过树立宣传牌、落实护林员巡山护林等措施防止人畜践踏和火灾的发生, 并加强病虫害防治工作, 巩固造林成效。抓好后期抚育, 确保实现绩效目标。

(5) 做好实施前的各项准备工作, 包括苗木、资金、施工和组织管理等准备工作。

(6) 做好持续跟踪和绩效评价工作, 建立长效机制。