葛鵬，岳賢平

(1．南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210044;2．南京信息工程大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江蘇南京210044)

0 引言

在洪水災(zāi)害系統(tǒng)中，災(zāi)情是致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境的危險(xiǎn)性與承災(zāi)體的易損性共同作用的結(jié)果［1］。洪水風(fēng)險(xiǎn)管理的觀點(diǎn)認(rèn)為，承災(zāi)體易損性分析在洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)中起著系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的作用［2］。承災(zāi)體是致災(zāi)因子作用的對(duì)象，是人類及其活動(dòng)所在的社會(huì)與各種資源的集合［3］;脆弱性指一定社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)、文化背景下，某孕災(zāi)環(huán)境區(qū)域內(nèi)特定承災(zāi)體對(duì)某種自然災(zāi)害表現(xiàn)出的易于受到傷害和損失的性質(zhì)［4］。因此，洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性是指在特定的時(shí)空范圍內(nèi)，因洪澇災(zāi)害而導(dǎo)致的該區(qū)域內(nèi)潛在的一切可能損失。

承災(zāi)體易損性研究以國(guó)際減災(zāi)十年為契機(jī)，獲得重大進(jìn)展。國(guó)際上，Blaikie等著書立說，關(guān)注了社會(huì)對(duì)災(zāi)害的防御、恢復(fù)能力，強(qiáng)調(diào)社會(huì)結(jié)構(gòu)的易損性［5］。Susan L Cutter等基于社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，開發(fā)了自然災(zāi)害社會(huì)易損性指數(shù)(SoVI)，得到廣泛應(yīng)用［6］。Whittle等認(rèn)為易損性與業(yè)已存在的社會(huì)特征有關(guān)，他更強(qiáng)調(diào)特殊人群的易損性［7］。國(guó)內(nèi)學(xué)者吸收借鑒了外國(guó)研究成果，在理論［3-4，8］和實(shí)踐［9-12］兩個(gè)方面的研究都取得較大進(jìn)展?？傮w來說，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)易損性的研究主要集中在對(duì)致災(zāi)因子和孕災(zāi)環(huán)境危險(xiǎn)性的分析，對(duì)承災(zāi)體的易損性缺乏深入研究，并且所做的探討也多是相對(duì)靜態(tài)的分析評(píng)估。

隨著時(shí)間的發(fā)展，某區(qū)域內(nèi)的人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及環(huán)境等狀況也會(huì)發(fā)生變化，則該區(qū)域作為洪澇災(zāi)害承災(zāi)體，其易損性也會(huì)隨之改變。也就是說，區(qū)域洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性有時(shí)空變異的情形存在。本文針對(duì)上述狀況，運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)模型，并結(jié)合層次分析法，對(duì)南京市進(jìn)行了洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性時(shí)空變異的研究。

1 洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性指標(biāo)體系

洪澇災(zāi)害對(duì)承災(zāi)體的影響是多方面的，因此可將影響承災(zāi)體易損性的因素歸納為人口狀況、經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)狀況、環(huán)境資源狀況以及社會(huì)承災(zāi)能力等四個(gè)方面，簡(jiǎn)要分析如下。

(1)人口狀況。洪澇災(zāi)害對(duì)人類社會(huì)的損害首先是造成人員傷亡。區(qū)域人口結(jié)構(gòu)、分布等情況決定了該區(qū)域洪澇災(zāi)害發(fā)生時(shí)的人口易損性。具體包括人口密度(人/km2)、文盲率(%)以及老幼人口比重(%)。人口密度越大、文盲率越高、老幼人口比重越大的區(qū)域人口易損性越大。

(2)經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)狀況。經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)是洪澇災(zāi)害直接破壞的對(duì)象。區(qū)域洪澇災(zāi)害經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)易損性影響因素主要有:區(qū)域地均GDP(元/km2)、重要企業(yè)數(shù)(個(gè))以及交通設(shè)施密度(%)等。地均GDP越大、重要企業(yè)數(shù)越多、交通設(shè)施密度越大的區(qū)域經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)易損性也越大。

(3)資源環(huán)境狀況。洪澇災(zāi)害對(duì)資源環(huán)境的破壞是深層次的長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響。區(qū)域資源環(huán)境易損性可通過以下指標(biāo)衡量:耕地面積比(%)、植被覆蓋率(%)以及自然景觀所占面積比(%)。耕地面積比重越大、植被覆蓋率越低、自然景觀所占面積比重越大，該區(qū)域的資源環(huán)境易損性就越大。

(4)社會(huì)承災(zāi)能力。社會(huì)承災(zāi)能力是指人類在洪澇災(zāi)害發(fā)生前后所采取的減輕其損害的措施，社會(huì)承載能力越強(qiáng)，遭受洪澇災(zāi)害可能的損失就越低。社會(huì)承災(zāi)能力可以體現(xiàn)在以下幾個(gè)指標(biāo)上:每千人醫(yī)院床位數(shù)(個(gè))、水利設(shè)施密度(%)以及社會(huì)保險(xiǎn)投保率(%)。

以上各分層指標(biāo)構(gòu)成指標(biāo)體系如表1所示。

表1 洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性指標(biāo)體系

2 洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性模糊綜合評(píng)價(jià)原理

基于以上分析，本文擬采用二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)法，即先對(duì)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行一級(jí)綜合評(píng)價(jià)，再對(duì)一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行二級(jí)綜合評(píng)價(jià)。具體步驟如下。

2.1 確定因子集并分類

將因子集U={u1，u2，…，un}按某種屬性分為s類，即Ui={ui1，ui2，…，uini}，i=1，2，…，s。滿足n1+n2+…+ns=n且U1∪U2∪…∪US=U。

本文將洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性影響因子分為以下4類:人口狀況U1={u11，u12，u13}，經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)狀況U2={u21，u22，u23}，資源環(huán)境狀況U3={u31，u32，u33}，社會(huì)承災(zāi)能力U4={u41，u42，u43}。

2.2 給出評(píng)價(jià)集

將洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)劃分為5個(gè)等級(jí)，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)，分別表示承災(zāi)體易損性等級(jí)為高、較高、中、較低和低，故評(píng)價(jià)集為V={v1，v2，v3，v4，v5}，其中v1、v2、v3、v4、v5分別與上述5個(gè)等級(jí)相對(duì)應(yīng)。

2.3 建立單因素評(píng)價(jià)矩陣

首先要根據(jù)隸屬函數(shù)來確定各因子的隸屬度。本文選用降(升)半梯形分布建立各因子的隸屬函數(shù)，數(shù)學(xué)模型如下:

其中uij(i=1，2，…，12;j=1，2，3，4，5)表示第i個(gè)因子對(duì)應(yīng)于洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性為j級(jí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);ui為第i個(gè)因子評(píng)價(jià)特征值，即ui的值，Rj(ui)表示ui特征值對(duì)j級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度，取值范圍為［0，1］。

根據(jù)上式可得各類因子集所對(duì)應(yīng)的單因素評(píng)判矩陣為:

2.4 建立權(quán)重集

多層次模糊綜合評(píng)價(jià)需要建立各層級(jí)因子的權(quán)重集。對(duì)于二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)，需建立因子權(quán)重集Ai=(ai1，ai2，…，aini)，i=1，2，…，s;aij表示第i類中的第j個(gè)因子的權(quán)重;還需建立因子類權(quán)重集A=(a1，a2，…，as)，ai表示第i類因子Ui的權(quán)重。

本文使用層次分析法來確定各指標(biāo)間的相對(duì)重要性次序，從而確定其權(quán)重。分為4個(gè)步驟:①建立因子遞階層次結(jié)構(gòu)。參考2．1，將因子集U={u1，u2，…，un}按某種屬性分為s類，形成兩級(jí)層次結(jié)構(gòu)，并且每一級(jí)都有ni個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。②構(gòu)造兩兩判斷矩陣。判斷矩陣反映了各因子的相對(duì)重要性，一般采用T L Satty 1～9及其倒數(shù)標(biāo)度法即可得到判斷矩陣P。③計(jì)算判斷矩陣P的最大特征根λmax及特征向量W，并做歸一化處理，該結(jié)果就是各評(píng)價(jià)因子的重要性排序，也即是權(quán)重的分配。④在確定權(quán)重之前要進(jìn)行判斷矩陣P的一致性檢驗(yàn)。分別計(jì)算一致性指標(biāo)CI=(λmax-n)/(n-1)和平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI;當(dāng)隨機(jī)一致性比率CR=CI/RI＜0．10時(shí)，認(rèn)為層次分析排序的結(jié)果有滿意的一致性，即權(quán)重分配是合理的，否則要調(diào)整判斷矩陣，重新分配權(quán)重。

2.5 多層次模糊綜合評(píng)判

首先是進(jìn)行一級(jí)綜合評(píng)判，即對(duì)每一類的各因子進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。如2．3所述，各類因子集所對(duì)應(yīng)的單因素評(píng)判矩陣分別為Ri，則第i類因子的模糊綜合評(píng)價(jià)為:

二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)中的單因子判斷矩陣，應(yīng)為一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)判斷矩陣:

于是，二級(jí)綜合評(píng)判為:

3 南京市洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性時(shí)空變異分析

南京市位于江蘇省西南部，地處長(zhǎng)江中下游平原東部蘇皖兩省交界處，下轄11區(qū)2縣。長(zhǎng)江自西向東橫貫全境，市內(nèi)河湖眾多，江南有秦淮河，江北有滁河。全市總面積6 600 km2，其中水面占總面積的11．4%，平原、洼地占24．08%，是洪澇災(zāi)害易發(fā)區(qū)、多發(fā)區(qū)。2000-2010年，南京城建變化巨大，國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展成果顯著。相應(yīng)地，洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性也出現(xiàn)了變化和差異?，F(xiàn)以該地區(qū)為例，以各縣區(qū)為評(píng)價(jià)單元，進(jìn)行洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性時(shí)空變異的模糊綜合評(píng)價(jià)。

將南京市劃分為城區(qū)(D1)、棲霞區(qū)(D2)、雨花臺(tái)區(qū)(D3)、江寧區(qū)(D4)、浦口區(qū)(D5)、六合區(qū)(D6)、溧水縣(D7)和高淳縣(D8)8個(gè)評(píng)價(jià)單元(D)，逐一進(jìn)行評(píng)價(jià)。

以城區(qū)為例，評(píng)價(jià)其2000年洪澇災(zāi)害人口易損性。相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 南京各縣區(qū)洪澇災(zāi)害易損性指標(biāo)數(shù)據(jù)

依據(jù)表3數(shù)據(jù)及隸屬函數(shù)，可得2000年南京城區(qū)洪澇災(zāi)害人口易損性單因素評(píng)價(jià)矩陣:

表3 各評(píng)價(jià)因子等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

以人口狀況U1為例，利用層次分析法確定各因子的權(quán)重。

對(duì)u11，u12，u13這三個(gè)評(píng)價(jià)因子，運(yùn)用Satty 1～9標(biāo)度兩兩比較得到判斷矩陣為:

求出P1的最大特征根所對(duì)應(yīng)的特征向量，該特征向量即u11，u12，u13的權(quán)重。求解過程略去，得P1的特征向量W1=(0．63，0．11，0．26)即在人口狀況U1指標(biāo)中，人口密度u11的權(quán)重為0．63，文盲率u12的權(quán)重為0．11，老幼人口所占比例u13的權(quán)重為0．26。

根據(jù)所求特征向量和已知判斷矩陣求得其最大特征根為λmax=3．038 6，查表得RI=0．58。一致性檢驗(yàn)得:CI=0．019 3則CR=CI/RI=0．019 3/0．58=0．033 3＜0．10。

由此可以認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性，說明權(quán)重的分配是合理的。

同理可得:

將U1，U2，U3，U4作為評(píng)價(jià)因子，可得:

根據(jù)以上結(jié)果進(jìn)行一級(jí)綜合評(píng)判，可得南京市城區(qū)2000年洪澇災(zāi)害人口易損性的子系統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果:

同理可得:

然后進(jìn)行二級(jí)綜合評(píng)判，得:

同理，對(duì)其余7個(gè)評(píng)價(jià)單元2000年洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性做二級(jí)模糊綜合評(píng)判。所得結(jié)果如下:

用2010年各因子指標(biāo)數(shù)據(jù)做同樣的評(píng)判，結(jié)果如下:

根據(jù)最大化隸屬原則，將以上評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)照評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)劃分等級(jí)，結(jié)果列于表4。

表4 各縣區(qū)等級(jí)劃分結(jié)果

4 結(jié)論

通過以上評(píng)價(jià)結(jié)果和等級(jí)劃分對(duì)比可以得出以下結(jié)論。

(1)2000年，南京市洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性水平為Ⅰ級(jí)的只有城區(qū);浦口區(qū)、六合區(qū)、溧水縣、高淳縣的程度均為Ⅴ級(jí)。2010年，洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性水平為Ⅰ級(jí)的縣區(qū)增加了棲霞區(qū)和雨花臺(tái)區(qū)，但其易損性水平仍低于城區(qū)水平;浦口區(qū)和六合區(qū)的等級(jí)從Ⅴ級(jí)升為Ⅳ級(jí)，易損性水平有所上升。其余各區(qū)縣洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性水平雖然在等級(jí)上沒有發(fā)生變化，但是都有上升的趨勢(shì)。

(2)南京市10年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展使全市洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性水平普遍上升，但各縣區(qū)易損性水平上升的驅(qū)動(dòng)因素各不相同。人口易損性高、社會(huì)承災(zāi)能力低是城區(qū)洪澇災(zāi)害承災(zāi)體易損性水平居高不下的主要原因，同時(shí)也是棲霞區(qū)和雨花臺(tái)區(qū)易損性水平升級(jí)的原因。相反，溧水縣和高淳縣因其人口易損性低、經(jīng)濟(jì)密度低但水利設(shè)施密度高、植被覆蓋率高等原因，一直保持著低易損性水平。

(3)鑒于以上評(píng)判結(jié)論，南京市各縣區(qū)防治洪澇災(zāi)害的重點(diǎn)也應(yīng)該因地制宜。對(duì)于人口和經(jīng)濟(jì)密度較大的縣區(qū)(如城區(qū))，其防洪減災(zāi)措施重點(diǎn)應(yīng)放在人民生命和財(cái)產(chǎn)的保護(hù)方面;對(duì)于重要企業(yè)分布較多的區(qū)域(如棲霞區(qū))，可以在該區(qū)域的社會(huì)承災(zāi)和災(zāi)后恢復(fù)生產(chǎn)能力的加強(qiáng)上下功夫;而對(duì)于農(nóng)業(yè)比重較大的縣區(qū)(如高淳縣)，要加強(qiáng)該區(qū)域的農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)，增強(qiáng)對(duì)洪澇災(zāi)害的減緩和適應(yīng)能力。

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