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user: 4. 实例分析 本文以湖北省10个乡镇作为山洪灾区的研究对象，以研究提出的TFN-AHP方法得到风险评价指标的权重系数，采用灰色聚类分析法对湖北省进行山洪灾害危险、易损和风险评价。 根据湖北省2013~2015年度调查评价数据和湖北省74个县(市、区)的小流域设计暴雨分析计算、计算单元的设计暴雨洪水、现状防洪能力，综合考虑水文气象、地形地貌和社会经济特征以及历史山洪灾害情况等，结合湖北省植被覆盖指数和小流域空间信息数据，运用地理信息系统软件(ArcGIS)的空间数据提取、空间数据采样插值及空间数据分析计算等功能，为风险分析提供数据支撑，整理得到10个乡镇的山洪灾害危险性、易损性评价数据，如表3、表4所示。 根据指标调查数据的实际情况和特点，并参考已有的分级标准，确定危险性指标和社会易损性指标评价灰类为I类、II类、III类、IV类和V类5个等级(如表5)，对应高风险、较高风险、中等风险、较低风险、低风险5个风险等级。确定灰类的灰数、以及灰数的梯形白化权函数(如表5)。 在上述工作基础上，建立的梯形白化权函数，并以降雨量为例： Table 3 Hazard assessment data for mountain torrent 乡镇名称 降雨量(mm) 临界雨量(mm) 水位(m) 平均坡度(˚) 相对高差(m) 河网密度(km/km 2 ) 植被覆盖指数(%) 龙港镇 84.66 126.90 1.84 18.18 431 0.88 80.41 香口乡 61.01 72.90 0.88 28.56 610 0.86 95.28 丰溪镇 122.44 75.94 0.41 39.22 1619 0.62 93.31 嫘祖镇 204.39 193.60 1.36 32.43 679 0.54 95.22 湾潭镇 105.63 178.10 34.19 20.80 1312 0.58 98.43 车埠镇 105.88 217.25 −0.29 3.32 33.00 0.51 76.97 三里乡 84.33 125.75 1.29 19.17 719.00 0.54 95.25 清太坪镇 98.46 124.08 −3.57 23.23 982.00 0.49 95.89 沙道沟镇 115.84 132.21 −0.05 32.23 1193.00 0.59 94.84 容美镇 136.18 150.00 1.64 30.33 1205.00 0.58 97.39 表3. 山洪灾害危险性评价数据 Table 4 Vulnerability assessment data for mountain torrent 乡镇名称 现状防洪 能力(年) 耕地面积 占比(%) 人口密度 (人/km 2 ) 历史山洪直接 经济损失(万元) 历史山洪死亡 失踪人口(人) 防治区居民 住房财产(万元) 农业 总产量(吨) 地方财政 收入(万元) 龙港镇 1.02 0.18 301.61 120，000 7 12.59 31，069.86 4890.50 香口乡 2.89 0.02 53.28 39，966 11 21.78 14，990.80 1374.00 丰溪镇 2.91 0.04 29.48 2000 16 11.24 18，062.50 2375.00 嫘祖镇 7.15 0.07 70.81 3100 5 28.56 17，153.29 16，714.29 湾潭镇 3.99 0.09 53.82 2497 45 180.63 17，441.71 4157.14 车埠镇 3.14 0.24 299.34 4950.00 0 11.79 27，450.33 17，193.50 三里乡 5.80 0.26 254.61 159.00 2 43.21 38，012.70 15，926.00 清太坪镇 31.99 0.14 144.64 8000.00 8 62.42 26，683.83 4519.92 沙道沟镇 3.04 0.07 101.33 303.00 0 25.89 24，048.00 3232.00 容美镇 16.32 0.08 133.95 112.00 0 40.36 19，733.57 30，286.29 表4. 山洪灾害易损性评价数据 Table 5 Risk assessment grading standar 评价指标 I类 II类 III类 IV类 V类 危险性 降雨量(mm) <10 10~70 70~00 100~150 >150 临界雨量(mm) >171.2 149.8~171.2 128.5~149.8 107.1~128.5 <107.1 水位(m) <−1.4 −1.4~−0.5 −0.5~0.1 0.1~1.4 >1.4 平均坡度(˚) <5 5~10 10~30 30~50 >50 相对高差(m) <100 100~200 200~500 500~1000 >2000 河网密度(km/km 2 ) <0.5 0.5~0.7 0.7~0.9 0.9~2 >2 植被覆盖指数(%) >95 80~95 60~80 40~60 <40 易损性 危险区现状防洪能力(年) >100 10~100 5~10 2~5 <2 耕地面积占比 <0.2 0.2~0.3 0.3~0.5 0.5~0.8 >0.8 人口密度(人/km 2 ) 0~150 150~300 300~420 420~500 >500 历史山洪直接经济损失(万元) <100 100~200 200~300 300~1000 >1000 历史山洪死亡失踪人口(人) <2 2~5 5~10 10~30 >30 防治区居民住房财产(万元) <10.2 10.2~16.1 16.1~51.2 51.2~80.46 >80.46 农业总产量(吨) <10，000 10，000~20，000 20，000~30，000 30，000~50，000 >50，000 地方财政收入(万元) <3000 3000~5000 5000~10，000 10，000~20，000 >20，000 表5. 风险性评价分级标准 f 1 = { 1 x ∈ [ 0 ， 10 ] x − 40 − 30 x ∈ [ 10 ， 40 ] ， f 2 = { x − 6 4 x ∈ [ 6 ， 10 ] 1 x ∈ [ 10 ， 70 ] x − 85 − 15 x ∈ [ 70 ， 85 ] ， f 3 = { x − 40 30 x ∈ [ 40 ， 70 ] 1 x ∈ [ 70 ， 100 ] x − 125 − 25 x ∈ [ 100 ， 125 ] ， f 4 = { x − 85 15 x ∈ [ 85 ， 100 ] 1 x ∈ [ 100 ， 150 ] x − 175 − 25 x ∈ [ 150 ， 175 ] ， f 5 = { 1 x ∈ [ 150 ， ∞ ] x − 150 25 x ∈ [ 125 ， 150 ] 本文在风险评估方法中，将危险性与易损性按照4:1的比例进行叠加，其中危险性是灾害的自然属性，易损性则是灾害的社会属性 [ 16 ] 。将TFN-AHP计算得到的综合评价指标的权重系数结果与常规层次分析法和改进熵权法所得结果作比较，结果如表6所示。 从表6分析上述三种方法的权重结果：① 危险性指标中，除水位和相对高差两个主占比元素外，梯形模糊的权重系数均略高于AHP和改进熵权这两类方法；② 易损性指标中，由于只按风险性的20%计算，故三类方法的比例数值大小相差不大。③ 总体上改进熵权与梯形模糊的结果更为接近，且AHP、改进熵权法各自与梯形模糊平均差距为0.018、0.016，最大差异度为0.095；改进熵权法将层次分析法的主观权重系数与基于熵值法计算的客观权重系数进行有机结合，故两者相较于传统AHP可信度更高(如图2)。 Table 6 Weight coefficient of the evaluation indexe 评价指标 AHP 改进熵权 [ 17 ] TFN-AHP 降雨量 0.093 0.096 0.116 临界雨量 0.047 0.056 0.084 水位 0.189 0.178 0.167 平均坡度 0.025 0.038 0.049 相对高差 0.338 0.307 0.243 河网密度 0.093 0.096 0.109 植被覆盖指数 0.016 0.030 0.031 危险区现状防洪能力 0.023 0.024 0.027 耕地面积占比 0.004 0.007 0.007 人口密度 0.079 0.072 0.066 历史山洪直接经济损失 0.023 0.024 0.026 历史山洪死亡失踪人口 0.046 0.043 0.038 防治区居民住房财产 0.012 0.014 0.016 农业总产量 0.006 0.009 0.010 地方财政收入 0.006 0.009 0.010 表6. 评价指标权重系数结果 图2. 各指标概率分布图 Table 7 Results of risk assessment grad 乡镇名称 梯形模糊综合评价 AHP 改进熵权 梯形模糊AHP 低风险(I) 较低风险(II) 中等风险(III) 较高风险(IV) 高风险(V) 龙港镇 0.064 0.039 0.468 0.220 0.210 III III III 香口乡 0.112 0.075 0.261 0.419 0.133 IV IV IV 丰溪镇 0.120 0.062 0.136 0.239 0.443 V V V 嫘祖镇 0.155 0.106 0.144 0.363 0.232 IV IV IV 湾潭镇 0.159 0.069 0.124 0.059 0.589 V V V 车埠镇 0.309 0.283 0.259 0.099 0.050 I I I 三里乡 0.093 0.110 0.279 0.396 0.122 IV IV IV 清太坪镇 0.259 0.133 0.156 0.240 0.211 I I I 沙道沟镇 0.146 0.096 0.219 0.225 0.313 V V V 容美镇 0.147 0.122 0.060 0.222 0.449 V V V 表7. 风险评价等级成果表 通过三种方法获得的权重系数分析，可以看出结果主要分布在相对高差、水位和降雨量，且三者比重相差较大在相对高差、人口密度和临界雨量三个指标，与梯形模糊AHP相差度最大是相对高差；而三类方法的分布标准差分别为0.087、0.077、0.065，由此可见，梯形模糊AHP的波动性最小，传统AHP的波动性最大，改进熵权法居于两者之间。 从表7看出，三种分类方法对山洪灾害区域的10个乡镇的分类结果是相同的，表明在权重系数相差不大的情况下，灰色聚类的评价结果不会发生改变；而且每个乡镇的风险等级高低与各自历史山洪灾害死亡失踪人口、直接经济损失实际情况基本吻合，沙道沟镇和容美镇虽然死亡失踪人口为0，但降雨量、临界雨量和现状防洪能力等影响山洪发生的重要自然因素相对其他乡镇较为薄弱，严重影响了沙道沟镇、容美镇的风险等级。由此可见，上述结果在风险区划中合理、可信。