龍騰騰 高仲亮 劉岳峰 黃銘栩 王秋華

(西南林業(yè)大學(xué)消防學(xué)院，云南省森林災(zāi)害預(yù)警與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650024)

災(zāi)害學(xué)理論認(rèn)為自然災(zāi)害是自然界與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物，是致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體脆弱性綜合作用結(jié)果，致災(zāi)因子是災(zāi)害形成的直接影響因素，脆弱性是災(zāi)害形成的根本原因[1]。在災(zāi)害強(qiáng)度一定的情況下，災(zāi)情隨脆弱性的增強(qiáng)而擴(kuò)大。目前，學(xué)者更多聚焦災(zāi)害的自然脆弱性或物理脆弱性，極少關(guān)注災(zāi)害的社會(huì)脆弱性。隨著人類對(duì)自然災(zāi)害研究的不斷深入，社會(huì)脆弱性已成為自然災(zāi)害研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域[2]。

森林火災(zāi)作為當(dāng)今世界發(fā)生面廣、危害性大、時(shí)效性強(qiáng)、處置救助難的自然災(zāi)害[3]，不僅毀壞森林資源、破壞自然環(huán)境，還造成巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失[4]。目前，森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究已經(jīng)開(kāi)始考慮社會(huì)因素，但大多都只是進(jìn)行定性或單一因子的定量分析，綜合考慮多種社會(huì)因子的定量分析還處于空白。關(guān)于森林火災(zāi)的研究主要集中在以下方面。田曉瑞等[5]對(duì)1987—2010年中國(guó)森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，風(fēng)險(xiǎn)高的區(qū)域主要分布在東北大興安嶺和長(zhǎng)白山地區(qū)、西南的云南大部分區(qū)域和南方零散分布的區(qū)域，發(fā)生森林火災(zāi)可能性高的區(qū)域主要分布在東北和西南林區(qū)；蘇立娟等[6]通過(guò)對(duì)1950—2010年森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析得知，云南省火災(zāi)發(fā)生次數(shù)最多，火場(chǎng)面積在全國(guó)位居前列，屬于受災(zāi)程度較重省份；楊光等[7]通過(guò)對(duì)2000—2012年全國(guó)森林火災(zāi)人員傷亡特征分布情況得知，云南省傷亡人數(shù)最多，屬于傷亡重災(zāi)省份；何雨岑等[8]對(duì)云南省林火時(shí)空動(dòng)態(tài)和分布規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn)，滇中地區(qū)的昆明市火災(zāi)發(fā)生次數(shù)多、受害森林面積大并且分布大面積的以云南松 (Pinusyunnanensis)、華山松 (P.armandi) 為代表的易燃植被；王秋華等[9]對(duì)滇中地區(qū)地盤松 (P.yunnanensisvar.pygmaea) 林凋落物燃燒特征進(jìn)行了分析。對(duì)云南省滇中地區(qū)森林火災(zāi)的影響因素研究已有所開(kāi)展，但對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)與森林火災(zāi)之間關(guān)系的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究基于社會(huì)經(jīng)濟(jì)視角，選取云南省滇中地區(qū)森林火災(zāi)頻發(fā)的重災(zāi)區(qū)安寧市為研究對(duì)象，以2001—2011年森林火災(zāi)歷史數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析安寧市森林火災(zāi)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)間的關(guān)系，以期為森林火險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作提供新思路。

1 研究區(qū)概況

安寧市隸屬于昆明市，地處東經(jīng)102°10′～102°37′、北緯24°31′～25°06′，南北長(zhǎng)66.5 km，東西寬46.4 km，林業(yè)用地面積92 476.3 hm2，占全市面積130 175 hm2的71.04%，屬全國(guó)151個(gè)森林火險(xiǎn)高危區(qū)之一。安寧市礦產(chǎn)資源豐富，是云南省冶金、化工基地，屬于非農(nóng)經(jīng)濟(jì)型的工業(yè)城市，人口密度大。

安寧市在歷史上屬于森林火災(zāi)多發(fā)區(qū)，發(fā)生過(guò)不少重特大森林火災(zāi)，2001—2011年共發(fā)生火災(zāi)140次，其中2006年 “3·29” 發(fā)生重大森林火災(zāi)，過(guò)火面積1 849 hm2，受害森林面積519 hm2。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源于 《安寧市社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《昆明市統(tǒng)計(jì)年鑒》 和安寧市統(tǒng)計(jì)信息網(wǎng)。

2.2 指標(biāo)選取

參考李艷梅構(gòu)建的森林火險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)及其他領(lǐng)域自然災(zāi)害社會(huì)脆弱性研究成果，從承災(zāi)體的暴露性、敏感性和恢復(fù)能力入手，選取總?cè)丝跀?shù)、出生率、人口增長(zhǎng)率、林產(chǎn)品總值、農(nóng)業(yè)人口比例、地方財(cái)政、當(dāng)?shù)厝司鵊DP、GDP、林業(yè)產(chǎn)值、轄區(qū)面積、森林面積、農(nóng)業(yè)住戶人均純收入、農(nóng)業(yè)住戶人均總收入、老幼人口比例、城鄉(xiāng)人口比例、初中文化以上人口比例、地方財(cái)政收入、區(qū)域疏散脆弱性指數(shù)、消防隊(duì)伍數(shù)量等19項(xiàng)指標(biāo)對(duì)安寧市森林火災(zāi)的社會(huì)脆弱性進(jìn)行評(píng)估。

1)暴露性指標(biāo)。暴露性是指人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等承災(zāi)體暴露于災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)之下的程度[10]，區(qū)域人口越多、社會(huì)經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，人類活動(dòng)越頻繁，越容易誘發(fā)火災(zāi)。因此，本研究選取總?cè)丝跀?shù)、出生率、人口增長(zhǎng)率、林產(chǎn)品總值、農(nóng)業(yè)人口比例、地方財(cái)政、當(dāng)?shù)厝司鵊DP、GDP、林業(yè)產(chǎn)值、轄區(qū)面積、森林面積、農(nóng)業(yè)住戶人均純收入、農(nóng)業(yè)住戶人均總收入等作為暴露性指標(biāo)。

2)敏感性指標(biāo)。敏感性是指人口結(jié)構(gòu)和社會(huì)文化等受到災(zāi)害打擊時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的敏感程度[10]，反映不同群體的防災(zāi)意識(shí)、行為和效果的差異。安寧市森林主要集中在城鄉(xiāng)結(jié)合部，因此選取老幼人口比例、城鄉(xiāng)人口比例、初中文化以上人口比例作為敏感性指標(biāo)。

3)恢復(fù)能力指標(biāo)。恢復(fù)能力是指區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)于災(zāi)后重建所表現(xiàn)出來(lái)的恢復(fù)潛力[10]，與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平息息相關(guān)。參考李艷梅的森林火災(zāi)數(shù)據(jù)庫(kù)，選取地方財(cái)政收入、區(qū)域疏散脆弱性指數(shù)、消防隊(duì)伍數(shù)量等作為恢復(fù)性指標(biāo)。

2.3 PCA-AHP模型

主成分分析法 (PCA) 是在保證樣本數(shù)據(jù)信息損失最小的前提下，將多個(gè)指標(biāo)問(wèn)題轉(zhuǎn)換為較少的新的指標(biāo)問(wèn)題，并且這些新的指標(biāo)既不相關(guān)，又能綜合反映原指標(biāo)的一種分析方法。首先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后運(yùn)用SPSS軟件編程，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化處理的指標(biāo)進(jìn)行分析計(jì)算。

層次分析法 (AHP) 是將復(fù)雜問(wèn)題分成各個(gè)組成因素，并將這些因素按支配關(guān)系建立層次結(jié)構(gòu)模型。通過(guò)每一層次各因素的兩兩比較，對(duì)其相對(duì)重要性做出判斷，最后構(gòu)建判斷矩陣計(jì)算得出各 (級(jí)) 指標(biāo)的權(quán)重。

本研究采用層次分析法并結(jié)合主成分分析探討19項(xiàng)社會(huì)指標(biāo)對(duì)安寧市森林火災(zāi)的社會(huì)脆弱性的影響。

3 結(jié)果與分析

3.1 暴露性指標(biāo)主成分降維

由于本研究中選取的暴露性指標(biāo)較多，需要先對(duì)暴露性指標(biāo)進(jìn)行降維處理。提取3個(gè)主成分，反映了總信息量的88.258%，基本代表原始指標(biāo)中絕大部分信息。計(jì)算過(guò)程中將絕對(duì)值小于0.60的系數(shù)剔除，得到各指標(biāo)的成分矩陣、特征值和貢獻(xiàn)率見(jiàn)表1。

表1 暴露性指標(biāo)主成分分析特征值和貢獻(xiàn)率Table 1 The eigenvalue and contribution rate of exposure index

如表1所示，第一主成分矩陣絕對(duì)值較大的為GDP、地方財(cái)政、當(dāng)?shù)厝司鵊DP、農(nóng)業(yè)住戶人均年總收入、農(nóng)業(yè)住戶人均純收入，主要反映經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；第二主成分矩陣絕對(duì)值較大的為總?cè)丝?、人口增長(zhǎng)率及出生率，主要反映人口指標(biāo)；第三主成分矩陣絕對(duì)值較大的為森林面積，反映森林覆蓋指標(biāo)。因此，采用SPSS中計(jì)算所得經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、人口指標(biāo)和森林覆蓋指標(biāo)的分值來(lái)代表暴露性指標(biāo)。

3.2 層次分析模型的構(gòu)建

根據(jù)層次分析法理論，建立暴露性因子、敏感性因子和恢復(fù)性因子3個(gè)約束層，選擇人口密度、老幼人口比例、財(cái)政收入等9個(gè)指標(biāo)作為具體評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建森林火災(zāi)脆弱性評(píng)價(jià)體系模型，見(jiàn)表2。

表2 森林火災(zāi)脆弱性評(píng)價(jià)體系模型Table 2 Vulnerability evaluation system model of forest fire

3.3 構(gòu)建判斷矩陣

采用1～5的比例標(biāo)度將判斷數(shù)量化，構(gòu)建準(zhǔn)則層對(duì)目標(biāo)層、指標(biāo)層對(duì)準(zhǔn)則層的比較判斷矩陣共4個(gè)，見(jiàn)表3。

由表3可以看出，4個(gè)判斷矩陣的CR值均小于0.1，各判斷矩陣滿足一致性檢驗(yàn)要求，可以利用層次分析法進(jìn)行層次分析。

3.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

通過(guò)計(jì)算準(zhǔn)則層的權(quán)重值、指標(biāo)層對(duì)約束層的加權(quán)值，最后得到指標(biāo)層對(duì)于目標(biāo)層的最終權(quán)重，見(jiàn)表4。

消防隊(duì)伍數(shù)量、區(qū)域疏散性指標(biāo)、城鄉(xiāng)人口比例和初中文化以上比例短期內(nèi)變化不大，且所占權(quán)重較小，因此選取人口指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、老幼人口比例、地方財(cái)政收入、森林覆蓋指標(biāo)5個(gè)權(quán)重較大的因子作為脆弱度計(jì)算指標(biāo)。

表3 判斷矩陣與一致性檢驗(yàn)Table 3 Judgment matrix and consistency check

表4 脆弱性評(píng)價(jià)各層次權(quán)重Table 4 The weigh value of each layer for vulnerability assessment

3.5 安寧市森林火環(huán)境社會(huì)脆弱程度

選擇人口指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、老幼人口比例、地方財(cái)政所收入、森林覆蓋指標(biāo)5個(gè)主要指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，得出2001—2011年安寧市森林火環(huán)境社會(huì)脆弱性指標(biāo)，見(jiàn)表5。指標(biāo)值越大表明當(dāng)年的森林火環(huán)境脆弱度越高，火災(zāi)發(fā)生可能性越大。依據(jù)脆弱性指標(biāo)綜合得分，將其劃分為輕度脆弱 (< 0.30)、中度脆弱 (0.30～0.50)、強(qiáng)度脆弱 (≥ 0.50) 3個(gè)等級(jí)。

表5 2001—2011年安寧市森林火災(zāi)脆弱性指標(biāo)Table 5 The weigh value of each layer for vulnerability assessment in Anning from 2001 to 2011

3.6 脆弱性指標(biāo)-火災(zāi)次數(shù)關(guān)聯(lián)分析

計(jì)算所得到脆弱性指標(biāo)與實(shí)際森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)不統(tǒng)一，需將其進(jìn)行歸一化處理。采用公式xi′=xi/(∑(x1+…+x11) 進(jìn)行歸一化計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1脆弱性指標(biāo)-火災(zāi)歸一化趨勢(shì)
Fig.1 Vulnerability indicator-fire normalization trend

從圖1中可以看出，2009年前脆弱性指標(biāo)與火災(zāi)次數(shù)趨勢(shì)一致，火災(zāi)次數(shù)與脆弱性指標(biāo)正相關(guān)；2009年后，脆弱性指標(biāo)與火災(zāi)次數(shù)呈負(fù)相關(guān)現(xiàn)象。究其原因在于，2009年云南省遭遇百年一遇旱災(zāi)，安寧屬于特旱區(qū)[11]。對(duì)安寧市森林火環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)而言，非常規(guī)突發(fā)事件的發(fā)生，導(dǎo)致承災(zāi)體脆弱性達(dá)到閾值發(fā)生崩潰，系統(tǒng)脆弱性達(dá)到峰值。由于當(dāng)?shù)卣叨戎匾?，加大森林防火投入的同時(shí)，加強(qiáng)森林防火工作組織領(lǐng)導(dǎo)，廣泛動(dòng)員全社會(huì)力量參與森林防火工作。2009年森林火環(huán)境災(zāi)害脆弱性指標(biāo)達(dá)到峰值，而火災(zāi)次數(shù)卻到達(dá)最低值。但系統(tǒng)脆弱性內(nèi)因是由承災(zāi)體自身結(jié)構(gòu)功能決定的，人為因素的加入在2009年發(fā)揮一定的積極作用，卻無(wú)法改變其客觀屬性，導(dǎo)致2010年火災(zāi)次數(shù)陡然增加。

4 結(jié)論與討論

1) 用主成分分析法 (PCA) 提取暴露性指標(biāo)中人口指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、森林覆蓋指標(biāo)3個(gè)主成分因子；用層次分析法 (AHP) 選取前5個(gè)權(quán)重較大因子作為計(jì)算指標(biāo)，依次為人口指標(biāo)0.325 4、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)0.148 0、老幼人口比例0.131 6、地方財(cái)政收入0.100、森林覆蓋指標(biāo)0.093 2。

2) 安寧市2001—2011年森林火環(huán)境社會(huì)脆弱程度在0.10～0.63波動(dòng)，極值出現(xiàn)在2009年，11年間安寧市森林火環(huán)境系統(tǒng)脆弱性指數(shù)明顯上升，由輕度脆弱演化為強(qiáng)度脆弱。

本研究結(jié)果與安寧市實(shí)際火災(zāi)發(fā)生次數(shù)趨勢(shì)相關(guān)性明顯，表明從社會(huì)脆弱性角度研究森林火環(huán)境災(zāi)害，對(duì)防災(zāi)減災(zāi)工作具有一定前瞻性指導(dǎo)意義，同時(shí)可以為火險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供一定參考依據(jù)。在研究視角上進(jìn)一步豐富了森林火險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作內(nèi)容，由于數(shù)據(jù)獲取有一定的困難性，只選取了安寧市2001—2011年數(shù)據(jù)進(jìn)行量化分析，今后可以增加樣本數(shù)據(jù)更全面展示趨勢(shì)的演化過(guò)程。同時(shí)，也可以選取更多樣的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，提高模型精度。

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