摘要
山洪灾害是山丘区常见的破坏性非常强的自然灾害，具有突发性及预测难度大等特点，严重威胁着人民的生命财产安全，是山丘区经济高质量发展的重要制约因素之一。科学的风险识别可为洪水管理和减灾提供重要技术支撑。本研究以国家自然科学基金面上项目“山洪风险驱动因子辨识及放大效应模拟研究（42271095）”为依托，选择山洪灾害频发的福建省为研究区，以小流域为单元，在自建地理数据库基础上进行山洪灾害风险识别研究，以为山洪灾害防治提供重要参考。主要研究内容及结果如下: （1）创建数据库。以山洪灾害调查评价相关成果为基础，同时收集互联网用户产生的山洪灾害信息，按照数据结构编整，并进行了河网配准和沿河居民地轮廓图层绘制等数据处理工作，创建了福建省山洪灾害风险分析地理数据库，为本研究及后续相关风险研究提供了数据支撑。 （2）山洪灾害时空特征分析与驱动力分析。主要采用M-K检验和核密度分析、标准差椭圆及平均中心空间分析方法，对福建省1949-2021年山洪灾害时空格局特征进行分析研究，结果表明:1）1988年之后山洪灾害整体呈上升趋势;2）山洪灾害高度集中区主要位于泉州市和宁德市，且1949-2021年期间以约20a为研究周期的山洪灾害重心一直位于泉州市境内，空间变化整体上表现为由聚集到扩散，且离散程度整体上呈增大态势，方向性减弱。此外，进行了山洪灾害与影响因素关系探究，主要包括山洪灾害与上游流域降雨特征分析及小流域行洪能力与山洪灾害的响应关系分析。 （3）构建山洪灾害风险评价指标体系。指标选取重点考虑小流域产汇流特征，并结合山洪灾害与影响因素关系探究结果，根据区域灾害理论，从致灾因子、孕灾环境和承灾体三方面选取10项初选指标，通过指标多重共线性分析和重要性测度最终确定了上游流域3H10a（10年一遇3小时降雨历时）设计暴雨、24H暴雨变率、坡度、面积、形状系数、行洪能力、河段比降和河段300m内居民地面积作为评价指标，并依据层次结构构建了山洪灾害风险评价指标体系。 （4）构建山洪灾害风险识别模型。分别基于随机森林和支持向量机算法构建风险识别模型，运用历史山洪灾害数据进行模型训练与验证，以准确率、精确率、召回率、F1分数及ROC曲线下面积（AUC值）五个指标进行模型性能度量。结果表明，随机森林模型性能优于支持向量机模型，因此选用了随机森林模型进行福建省山洪灾害风险识别。 (5)山洪灾害风险识别结果分析。基于随机森林模型得到山洪灾害风险分布图示,通过叠加历史山洪灾害点进行风险等级精度验证，结果显示有89.38％的历史山洪灾害落入山洪灾害较高风险和高风险区域内，表明基于考虑汇水等特性的指标体系和随机森林模型的山洪灾害风险识别结果等级划分可靠。山洪灾害较高风险及以上区域大致呈倾斜“U”字型分布于福建省域，且东部区域风险等级偏高。最后，本文还对识别结果中山洪灾害各风险等级小流域提出了相应的山洪灾害防治建议。
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