3.1　农田涝灾风险综合评价指标体系

农田涝灾风险的影响因素众多，涉及降雨、地形地貌、下垫面、排水能力等多个方面，农田涝灾风险综合评价指标体系应在全面分析上述影响因素的基础上进行合理选择，本节在评价指标选取原则的指导下，确定农田涝灾风险综合评价指标体系，并介绍各指标的计算方法。

3.1.1　评价指标选取原则

由于农田涝灾的复杂性，使得涝灾风险评价成为一个复杂问题。为了得到农田涝灾风险评价指标体系能全面地反映涝灾风险的本质特征，则必须做到科学、合理且符合实际情况。为此，在评价指标选取时，须遵循以下原则：

（1）客观性与准确性：应能综合反映致灾因子、孕灾环境、承载体脆弱性和防灾减灾能力，并客观、准确地评价涝灾发生区域的风险。

（2）代表性与普适性：在不同区域应具有广泛的代表性，便于评估结果的相互比较，为科学决策提供依据。

（3）适用性与可获取性：不仅要适用，且较易获取。

（4）结构性与系统性：能体现结构性、层次性和系统性，便于实现从定性到定量的转变。

（5）综合性与可操作性：应全面、综合反映农田涝灾的易损性，同时避免不切实际、不太相关的指标，避免指标体系过于庞大，难以分析和操作。

（6）接受性：应为有关部门所接受，并尽量与国家统计部门的指标相一致。

3.1.2　评价指标体系构建

3.1.2.1　评价指标体系构建方法

由于影响农田涝灾风险的因素众多，彼此之间的关系复杂，建立具有科学性、综合性及实用性的综合评价指标体系是复杂困难的工作，具体步骤如下。

（1）指标初步拟定：拟定综合评价指标体系时，首先对农田涝灾系统作深入系统分析。从分析各评价因素的逻辑关系入手，对评价方案作条理清晰、层次分明的系统分析。从整体最优原则出发，以局部服从整体、宏观与微观结合、长远与近期结合的思路，综合多种因素，确定评价方案的总目标。对总目标按其构成要素间的逻辑关系进行分解，形成完整的综合评价指标体系。

（2）指标筛选：初步拟出综合评价指标体系后，应进一步征询有关专家意见，对该体系进行筛选、修改和完善，以最终确定指标体系。筛选指标时，既要综合考虑各项原则，又要加以区别对待。一方面要综合考虑评价指标的综合性、代表性、可操作性等，不能仅由某一原则决定指标的取舍；另一方面，由于原则各具特殊性及目前认识上的差距，对各原则的衡量方法和精度不能强求一致。

3.1.2.2　涝灾风险评价指标体系建立

基于农田涝灾风险内涵和影响因素的分析结果，选择9个指标建立农田涝灾风险综合评价指标体系，由准则层（A）、因素层（B）和指标层（C）构成如图3.1所示。

准则层由致灾因子、孕灾环境、抗灾能力和脆弱性4个指标组成，其中致灾因子主要通过梅雨强度描述；孕灾环境通过区域地形状况和下垫面条件综合反映；抗灾能力通过外排能力和内排能力综合考虑；脆弱性主要通过区域耐涝能力反映。综合考虑上述风险评价的各个要素和环节，选择9个指标进行涝灾风险评价：

（1）梅雨强度：其与计算年份的梅雨量、梅雨期暴雨日数、梅雨期长度、多年平均梅雨量、多年平均梅雨期暴雨日数、多年平均梅雨期长度等有关，该值越大，涝灾风险越大（田心如等，2005）：

式中：λ为梅雨强度综合指数，可根据历年梅雨期逐日雨量计算得到；L、P和D分别为当年梅雨期长度、梅雨量、梅雨期暴雨日数，d、mm和d；、和分别为多年平均梅雨期长度、梅雨量、梅雨期暴雨日数，d、mm和d。

（2）相对高程：计算小区高程与研究区低点的高程差与最低点高程间的比值，该值越大，表示相对地势越高，涝灾风险越小，按照下式计算：

式中：ei为第i个计算小区的相对高程；Ei为第i个计算小区的平均高程，m；Em为区域最低点的高程，m。为第i个计算小区的临近水面面积，km2；

（3）高程相对标准差：反映计算小区的地形起伏程度，该值越大，涝灾风险越小。可利用ArcGIS软件工具箱（toolbox）空间分析工具条中的分区统计功能，直接统计得到各计算小区的高程相对标准差。

（4）滞涝水面率：计算小区内外水面面积占总面积比例，反映计算小区调蓄涝水的能力，该值越大，涝灾风险越小，按照下式计算：

式中：σi为第i个计算小区的滞涝水面率；Ainner，i为第i个计算小区的内部水面面积，km2；，i为第i个计算小区的临近水面中淤积面积，km2；Ai为第i个计算小区的面积，km2。

（5）产流系数：反映计算小区形成径流的能力，将计算小区土地利用分为水面、城镇、旱地、非耕地和水田，分别计算不同土地利用下的产流系数，然后按照面积加权得到各计算小区的综合产流系数，该值越大，产流能力越强，涝灾风险越大。

根据水量平衡原理，水面产流量R1等于时段内降雨量与蒸发量之差：

式中：P为降雨量，mm；Ep为蒸发皿蒸发量，mm；CE为蒸发皿折算系数，以E-601蒸发器日蒸发量观测值为基准。

水田产流需考虑水稻生长需水要求，基于作物生长期的需水过程及水稻田耐淹水深值，逐日进行水量调节计算，推求水田产流量R2：

式中：H1和H2分别为每天初、末水稻田的水深，mm；τ为水稻各生长期的需水系数；Hp为各生长期水稻耐淹水深，mm；F为水稻田日渗透量，mm。

采用蓄满产流模型计算非耕地产流量R3（刘晶晶，2008）：

式中：Ck为陆地蒸发折算系数，暂定为1；W0为初始时刻土壤含水量，mm；EE为旱地蒸发量，mm；WMM为蓄水容量曲线上的最大值；B为蓄水容量曲线指数；WM为包气带田间持水量，mm；A为含水量为W0时对应的蓄水容量曲线纵坐标值。

同非耕地产流相似，旱地产流量R4也采用蓄满产流模型计算。与非耕地相比，由于旱地种植了农作物，故土壤需维持一定湿润，过一段时间需要灌溉。可在非耕地产流计算公式基础上作一定修正，其中时段末土壤含水量可表示为：

当WW＜W＜WM时，产流不修正，

否则，

式中：R4为调整后的旱地产流量，mm；W为时段末的土壤含水量，mm。

城镇、道路等不透水区域产流R5的计算为径流系数与降雨乘积。

当P-EE＞0时：

否则不产流，此时

式中：α为径流系数。

（6）堤防挡水能力：梅雨期外江水位过高、堤防未达到设计标准、挡水能力不足是造成内涝的重要因素之一，通过计算不同计算小区堤防实际高度占规划高度的比值可反映其外排能力，该值越大，外排能力越强，涝灾风险越小，采用下式计算：

式中：ηi为第i个计算小区堤防挡水能力；Hi，实为第i个计算小区的实际堤防高度，m；Hi，规为第i个计算小区的规划堤防高度，m。

（7）排水河道密度：反映内排能力，是圩垸内部线状河道的实际容积与圩垸总面积之比，该值越大，内排能力越强，涝灾风险越小，采用下式计算：

式中：ρi为第i个计算小区的排水河道密度；Vinner，i为第i个计算小区的内部河道容积，m3；Vinner淤，i为第i个计算小区的内部河道淤积容积，m3；Ai为第i个计算小区的面积，m3。

（8）泵站抽排能力：反映内排能力，是圩垸抽排泵站实际排涝能力（抽排流量）与规划排涝能力的比值，该值越大，内排能力越强，涝灾风险越小，采用下式计算：

式中：μi为第i个计算小区的泵站抽排能力；Qi，实为第i个计算小区抽排泵站的实际抽排流量，m3/s；Qi，规为第i个计算小区抽排泵站的规划抽排流量，m3/s。

（9）规划排涝模数：反映圩垸的耐涝能力，考虑圩垸内部受涝能力的大小，该值越大，涝灾风险相对越大

式中：M为设计排涝模数，m3/（s·km2）；T为排涝历时，d；Rt为t日暴雨产生的涝水径流，mm；σ为计算小区的水面率；ΔZ为圩垸内沟塘预降水深，m，常取0.5m。

在不同产流系数下，对应不同的水面率，可以计算得到相应的排涝模数。为了保证及时腾空圩内调蓄库容，预防下次暴雨洪涝，沟塘调蓄洪水量在3d内需全部排出，圩垸内河道恢复到雨前水位，按此要求计算各圩垸的最小排涝模数。