唐有臻
(沈陽(yáng)市蘇家屯區(qū)水土保持辦公室,遼寧 沈陽(yáng) 110101)
近年來(lái)我國(guó)城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā),嚴(yán)重制約了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性的評(píng)估可以為相關(guān)管理者提供重要的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)信息,是城市防災(zāi)減災(zāi)和海綿城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)性工作,對(duì)劃分城市脆弱性等級(jí)、提高城市內(nèi)澇災(zāi)害抵抗能力具有重要意義[1]。目前,國(guó)內(nèi)外城市內(nèi)澇脆弱性評(píng)估方法主要有3種:指標(biāo)體系法、歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)法和情景模擬法,其中指標(biāo)體系法原理簡(jiǎn)單、易操作,在我國(guó)應(yīng)用最為廣泛。指標(biāo)體系法又可分為直觀判斷法、單因子分析法、灰色關(guān)聯(lián)投影法等[2- 3],其中Fuzzy功效系數(shù)法具有非常好的應(yīng)用前景。功效系數(shù)法是多指標(biāo)、綜合分析的定量評(píng)價(jià)方法,目前廣泛應(yīng)用于服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)、經(jīng)營(yíng)水平評(píng)價(jià)、商業(yè)趨勢(shì)預(yù)測(cè)等方面。陸華山與繆曹富[4]又采用閆曉惠等人[5]提出的模糊邏輯分析方法與步驟對(duì)傳統(tǒng)的功效系數(shù)法進(jìn)行了改進(jìn),該改進(jìn)方法稱(chēng)為Fuzzy功效系數(shù)法。相對(duì)于傳統(tǒng)的功效系數(shù)法,F(xiàn)uzzy功效系數(shù)法具有計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)明、便于比較不同方案等優(yōu)勢(shì),但目前該方法幾乎沒(méi)有被應(yīng)用于城市內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性的評(píng)估中。鑒此,筆者以沈陽(yáng)市為例,采用Fuzzy功效系數(shù)法對(duì)該市各區(qū)劃的內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性進(jìn)行評(píng)估,一方面旨在拓展Fuzzy功效系數(shù)法的應(yīng)用范圍,另一方面也為沈陽(yáng)市的防澇減災(zāi)工作提供科學(xué)參考。
沈陽(yáng)地處中國(guó)東北地區(qū)南部,位于北緯41°48′11.75″、東經(jīng)123°25′31.18″之間,是遼寧省省會(huì),副省級(jí)特大城市,全市總面積逾12948平方公里,常住人口829.1萬(wàn)人,戶籍人口730.4萬(wàn)人,生產(chǎn)總值7280.5億元。該市地處溫帶半濕潤(rùn)大陸性氣候區(qū),年平均氣溫6.2~9.7℃,全年降水量600~800mm,全年無(wú)霜期155~180天。受季風(fēng)影響,降水集中在夏季,溫差較大,四季分明。沈陽(yáng)市境內(nèi)主要有遼河、渾河兩大水系,有遼河、繞陽(yáng)河、渾河、柳河、養(yǎng)息牧河、蒲河、北沙河、秀水河等大小河流27條,水資源總量為32.6億m3,其中地表水11.4億m3,地下水21.2億m3[6]。沈陽(yáng)市轄10個(gè)區(qū)、2個(gè)縣和1個(gè)代管縣級(jí)市,以行政區(qū)劃為內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性的評(píng)價(jià)單元,因此各評(píng)價(jià)單元分別為:和平區(qū)、沈河區(qū)、皇姑區(qū)、大東區(qū)、鐵西區(qū)、渾南區(qū)、于洪區(qū)、沈北新區(qū)、蘇家屯區(qū)、遼中區(qū)、新民市、康平縣和法庫(kù)縣。
功效系數(shù)法是一種可以從不同側(cè)面進(jìn)行分析判斷的綜合評(píng)價(jià)和多目標(biāo)決策方法,主要分為建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、確定滿意值與不允許值、確定單項(xiàng)功效系數(shù)、以及計(jì)算總功效系數(shù)4步。在該方法中,總功效系數(shù)E的計(jì)算公式為:
(1)
式中,n—單項(xiàng)指標(biāo)個(gè)數(shù),w—單項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值,e—單項(xiàng)功效系數(shù)。
某單項(xiàng)功效系數(shù)ei又可由功效要素來(lái)確定:
(2)
式中,ni—某功效系數(shù)下的功效要素個(gè)數(shù),wij—各要素的相對(duì)權(quán)重,Pij—各功效要素值。
在標(biāo)準(zhǔn)功效系數(shù)法中,功效要素可分為極大型、極小型、穩(wěn)定型和區(qū)間型4類(lèi),每類(lèi)有不同的計(jì)算公式,其中極大型與極小型的計(jì)算公式分別為:
(3)
(4)
式中,p—某要素的數(shù)據(jù)值,pn—不允許值,pm—滿意值。
陸華山與繆曹富[4]對(duì)功效要素的確定方法進(jìn)行了改進(jìn),主要是采用閆曉惠等人[5]提出的Fuzzy邏輯法分析步驟,首先定義各要素的論域、選擇高斯式隸屬方程和IF- THEN計(jì)算規(guī)則、定義輸出量,從而得到基于0和1之間的單個(gè)標(biāo)量,實(shí)現(xiàn)了各參數(shù)的無(wú)量綱化,且所有要素不再分為4種不同的類(lèi)型,而是與總功效系數(shù)保持同向,各要素越接近于0則總功效系數(shù)越小,越接近于1則總功效系數(shù)越大。
根據(jù)Fuzzy功效系數(shù)法,將沈陽(yáng)市內(nèi)澇災(zāi)害評(píng)價(jià)中的功效要素值定義為沈陽(yáng)市內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性要素值,單項(xiàng)功效系數(shù)定義為內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性單項(xiàng)指數(shù),綜合功效系數(shù)定義為內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性綜合指數(shù),各指數(shù)均介于0與1之間,無(wú)量綱,接近于0表示脆弱性小,接近于1則表示脆弱性大。根據(jù)鄭霞忠等人的成果[7],其等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可分為輕度脆弱(0~0.5)、中度脆弱(0.5~0.7)、強(qiáng)度脆弱(0.7~0.9)、高危脆弱(0.9~1)。
評(píng)價(jià)指標(biāo)與權(quán)重體系的建立要依照目的性、理論性、系統(tǒng)性、科學(xué)性、可比性、代表性和可操作性等原則。內(nèi)澇災(zāi)害一般是內(nèi)部致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體綜合作用的結(jié)果,因此可選取致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境易損性和抗災(zāi)救災(zāi)能力為沈陽(yáng)市內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性評(píng)價(jià)的單項(xiàng)功效系數(shù)(內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性單項(xiàng)指標(biāo))。根據(jù)專(zhuān)家意見(jiàn),以上3項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值分別確定為0.42、0.31和0.27。根據(jù)劉鐵民[8]以及鄭霞忠等人[7]的研究成果,各單項(xiàng)指標(biāo)又可包含兩項(xiàng)要素,根據(jù)兩項(xiàng)要素之間的相對(duì)重要性可確定其相對(duì)權(quán)重,將相對(duì)權(quán)重與要素所屬指標(biāo)本身的權(quán)重值相乘則可得其組合權(quán)重。沈陽(yáng)市內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)與權(quán)重體系如圖1所示。
圖1 沈陽(yáng)市內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)與權(quán)重體系
采用Fuzzy功效系數(shù)法評(píng)價(jià)沈陽(yáng)市內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性所需要的基礎(chǔ)資料主要來(lái)源于沈陽(yáng)各地《統(tǒng)計(jì)年鑒》、《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》、統(tǒng)計(jì)局官方網(wǎng)站、沈陽(yáng)市政務(wù)公開(kāi)網(wǎng)站等。評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示,可知在內(nèi)澇發(fā)生頻率與災(zāi)害強(qiáng)度方面,市區(qū)明顯高于其它地區(qū),主要因?yàn)槌鞘兄行膮^(qū)受城市熱島效應(yīng)的影響降水較多,且較高的路面硬化程度阻隔了降水的正常下滲;在人口總數(shù)方面,鐵西區(qū)最高,約為114萬(wàn)人,康平縣最低,為35萬(wàn)人;在經(jīng)濟(jì)規(guī)模方面,沈河區(qū)最高,年GDP約為941億,康平縣最低,年GDP約為201億;在工程措施方面,市中心區(qū)域的要素值相對(duì)較低,即脆弱性較低、工程措施相對(duì)較好,目前沈陽(yáng)市區(qū)正將推進(jìn)海綿城市建設(shè),綜合采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施,大限度地減少城市開(kāi)發(fā)建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響,將80%的降雨就地消納和利用,因此可預(yù)期沈陽(yáng)市區(qū)在工程措施方面還將有較大的進(jìn)步。在醫(yī)療水平方面,市區(qū)醫(yī)院與診所的數(shù)量與質(zhì)量相對(duì)較高且差別不大,而康平與法庫(kù)等地相對(duì)較低。
根據(jù)公式(2)、圖1所示相對(duì)權(quán)重值和表1所列要素值,可計(jì)算出沈陽(yáng)市內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性單項(xiàng)指數(shù),結(jié)果如圖2所示。由圖2可知,在致災(zāi)因子危險(xiǎn)性方面,各地相對(duì)較為平均,其中沈河區(qū)危險(xiǎn)性最大,單項(xiàng)指數(shù)為0.76,鐵西區(qū)、新民市和康平縣危險(xiǎn)性較低,單項(xiàng)指數(shù)均為0.63;在孕災(zāi)環(huán)境易損性方面,各地相差較大,主要因?yàn)樯蜿?yáng)市的人口與經(jīng)濟(jì)發(fā)展分布較不均勻,其中鐵西區(qū)易損性最高,其單項(xiàng)指數(shù)為0.92,康平縣易損性最低,其單項(xiàng)指數(shù)為0.04;在抗災(zāi)救災(zāi)能力方面,城市中心區(qū)域相對(duì)較強(qiáng),其中和平區(qū)抗災(zāi)救災(zāi)能力最強(qiáng)(即指數(shù)最低),其單項(xiàng)指數(shù)為0.32,法庫(kù)縣抗災(zāi)救災(zāi)能力最強(qiáng)(即指數(shù)最高),其單項(xiàng)指數(shù)為0.72。
表1 沈陽(yáng)市內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性要素值
圖2 沈陽(yáng)市內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性單項(xiàng)功效系數(shù)
根據(jù)公式(1)與圖2所示數(shù)據(jù)可計(jì)算出沈陽(yáng)市各地區(qū)內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性綜合指數(shù),結(jié)果如圖3所示。由圖3所示,在沈陽(yáng)市范圍內(nèi),鐵西區(qū)的內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性水平最高,其內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性綜合指數(shù)為0.63,雖然該區(qū)的致災(zāi)因子危險(xiǎn)性并不高,抗災(zāi)救災(zāi)能力也相對(duì)較強(qiáng),但由于人口較多、經(jīng)濟(jì)規(guī)模較大,該區(qū)孕災(zāi)環(huán)境易損性遠(yuǎn)超其它地區(qū),使其綜合脆弱性較高??灯娇h雖然在抗災(zāi)救災(zāi)能力方面的水平相對(duì)較低,但致災(zāi)因子危險(xiǎn)性不高、孕災(zāi)環(huán)境易損性又較低,因此其內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性水平最低,內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性綜合指數(shù)僅為0.39。根據(jù)內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),和平區(qū)、沈河區(qū)、皇姑區(qū)、大東區(qū)、鐵西區(qū)、新民市屬于中度脆弱,其它地區(qū)屬輕度脆弱;各區(qū)綜合指數(shù)的平均值為0.5,故可知沈陽(yáng)市總體內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性介于輕度與中度脆弱之間。
圖3 沈陽(yáng)市內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性綜合指數(shù)
在沈陽(yáng)市范圍內(nèi),鐵西區(qū)的內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性水平最高,康平縣最低,其中和平區(qū)、沈河區(qū)、皇姑區(qū)、大東區(qū)、鐵西區(qū)、新民市屬于中度脆弱,其它地區(qū)屬輕度脆弱;沈陽(yáng)市總體內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性介于輕度與中度脆弱之間。本文首次將Fuzzy功效系數(shù)法應(yīng)用于內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性評(píng)價(jià)中,不僅為沈陽(yáng)市的防澇減災(zāi)工作提供了參考,也拓展了該評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用范圍。但是,在實(shí)際情況中,各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)值均處于不斷變動(dòng)之中,因此在以后的研究中也應(yīng)該考慮人類(lèi)活動(dòng)與氣候變化對(duì)內(nèi)澇災(zāi)害脆弱性的影響。
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