劉 碩,王志強(qiáng),2,王陶陶,馬婷婷
(1.青島理工大學(xué) 管理工程學(xué)院,山東 青島 266520;2.智慧城市建設(shè)管理研究中心(新型智庫(kù)),山東 青島 266520)
近年來(lái),城市系統(tǒng)不斷遭受人為、自然災(zāi)害不確定性的干擾與沖擊,給經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)難以估量的負(fù)面影響。 而韌性城市理論強(qiáng)調(diào)城市系統(tǒng)憑借自身能力抵御災(zāi)害,并通過(guò)恰當(dāng)配置內(nèi)部資源來(lái)適應(yīng)災(zāi)害不確定性的侵?jǐn)_,儼然已成為解決城市系統(tǒng)危機(jī)的新路徑。 2016 年通過(guò)的《新城市議程》中提出,具備動(dòng)態(tài)與發(fā)展特征的韌性城市理論已成為指導(dǎo)國(guó)際社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基本共識(shí)[1]。 綜合應(yīng)災(zāi)能力評(píng)估作為城市災(zāi)害韌性建設(shè)和防災(zāi)減災(zāi)的關(guān)鍵一環(huán),系統(tǒng)內(nèi)部在防災(zāi)過(guò)程中協(xié)調(diào)作用、相互促進(jìn)是衡量城市可持續(xù)發(fā)展的核心指標(biāo)。 如何提高韌性城市綜合應(yīng)災(zāi)能力成為學(xué)者們的研究熱點(diǎn)[2]。
國(guó)內(nèi)外有關(guān)韌性城市應(yīng)災(zāi)能力評(píng)估方面已取得較豐碩的研究成果。 Bruneau 等[3]通過(guò)建立定量評(píng)估模型計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施韌性;Rose[4]定義與衡量了經(jīng)濟(jì)應(yīng)災(zāi)能力;Cutter 等[5]針對(duì)社區(qū)層面構(gòu)建災(zāi)害韌性評(píng)估(DROP)模型,確定社會(huì)災(zāi)害韌性評(píng)估的定量標(biāo)準(zhǔn)。 自韌性理論引入國(guó)內(nèi),陳長(zhǎng)坤等[6]基于韌性理論與TOPSIS 方法建模評(píng)估城市應(yīng)對(duì)雨洪災(zāi)害的能力;許兆豐等[7]選取基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、組織韌性4 個(gè)方面,應(yīng)用云物元方法建模分析城市災(zāi)害韌性;李亞等[8]以韌性基線模型(BRIC)為主線,選取社區(qū)、環(huán)境、組織韌性等6 個(gè)方面建模評(píng)估全國(guó)288 個(gè)城市災(zāi)害韌性。
與傳統(tǒng)城市防災(zāi)獨(dú)立系統(tǒng)不同,韌性城市防災(zāi)系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)調(diào)作用、互相促進(jìn),而耦合協(xié)調(diào)理論能夠客觀反映城市系統(tǒng)內(nèi)部作用與協(xié)調(diào)程度,有效地應(yīng)對(duì)災(zāi)害、預(yù)防災(zāi)害。 截至目前,有關(guān)耦合協(xié)調(diào)理論多應(yīng)用于社會(huì)發(fā)展[9]、生態(tài)發(fā)展[10]、資源管理[11],具有極高應(yīng)用潛力。 鑒于上述研究,本文基于系統(tǒng)間耦合協(xié)調(diào)原理,綜合應(yīng)用耦合協(xié)調(diào)理論與熵值法,緊密結(jié)合城市災(zāi)害韌性建設(shè)特征,構(gòu)建韌性城市綜合應(yīng)災(zāi)能力耦合協(xié)調(diào)度模型,以期定量評(píng)估城市災(zāi)害韌性綜合水平,達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的效果。
綜合應(yīng)災(zāi)能力評(píng)估的主要目標(biāo)是應(yīng)用科學(xué)客觀的方法預(yù)防災(zāi)害,降低災(zāi)害帶來(lái)的損失,促進(jìn)城市災(zāi)害韌性建設(shè)。 根據(jù)這一目標(biāo),結(jié)合對(duì)城市災(zāi)害韌性內(nèi)涵的理解以及對(duì)國(guó)內(nèi)外城市災(zāi)害韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)的整理,借鑒Cutter[5]、劉江艷[12]以及郭小東[13]等學(xué)者的研究成果,遵循指標(biāo)體系建立的科學(xué)性、代表性、可獲得性等原則,選取基礎(chǔ)設(shè)施韌性、經(jīng)濟(jì)韌性、社會(huì)韌性、組織韌性、生態(tài)韌性5 個(gè)層面,15 個(gè)指標(biāo),采用復(fù)合指標(biāo)法構(gòu)建韌性城市綜合應(yīng)災(zāi)能力評(píng)級(jí)指標(biāo)體系(表1),具備較強(qiáng)的理論解釋力。
表1 韌性城市綜合應(yīng)災(zāi)能力評(píng)估指標(biāo)體系與權(quán)重Tab.1 Evaluation index system and weight of comprehensive disaster response capacity of resilient city
韌性城市理論中基礎(chǔ)設(shè)施韌性確保城市應(yīng)災(zāi)系統(tǒng)穩(wěn)定性;經(jīng)濟(jì)韌性強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)多元化,降低災(zāi)害對(duì)經(jīng)濟(jì)的沖擊;社會(huì)韌性強(qiáng)調(diào)人員防災(zāi)應(yīng)災(zāi)過(guò)程中的互助與自救能力;組織韌性強(qiáng)調(diào)人員在防災(zāi)應(yīng)災(zāi)過(guò)程中的自主能動(dòng)性;生態(tài)韌性則強(qiáng)調(diào)防災(zāi)應(yīng)災(zāi)時(shí)生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)能力。
2 個(gè)(或2 個(gè)以上)體系或運(yùn)動(dòng)形式在相互作用下彼此影響、彼此約束的現(xiàn)象叫做耦合;2 個(gè)(或2 個(gè)以上)體系或運(yùn)動(dòng)形式朝著實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)良性作用的過(guò)程叫做協(xié)調(diào)[14-15]。 在韌性城市綜合應(yīng)災(zāi)系統(tǒng)中,基礎(chǔ)設(shè)施韌性、經(jīng)濟(jì)韌性、社會(huì)韌性、組織韌性、生態(tài)韌性5 個(gè)元素不再作為獨(dú)立系統(tǒng)發(fā)揮功能,它們之間存在著不同程度的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系。 耦合協(xié)調(diào)度模型能夠恰當(dāng)?shù)亩攘扛髯酉到y(tǒng)間耦合程度的強(qiáng)弱以及協(xié)調(diào)狀態(tài)的變化。
(1)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)能夠客觀地反映出5 個(gè)子系統(tǒng)之間的差異,該系統(tǒng)中綜合評(píng)價(jià)指數(shù)T 的表達(dá)式如下:式中, f(x)、f(y)、f(z)、f(h)、f(r) 分別表示基礎(chǔ)設(shè)施韌性、經(jīng)濟(jì)韌性、社會(huì)韌性、組織韌性、生態(tài)韌性評(píng)價(jià)函數(shù);α、β、γ、δ、θ 表示各子系統(tǒng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)良性發(fā)展的貢獻(xiàn)值,在本文中設(shè)置為各子系統(tǒng)熵值。
5 個(gè)子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)函數(shù)公式分別如下:
式中, wi、wj、wk、wl、wo分別表示各子系統(tǒng)中評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重;xi、yj、zk、hl、ro分別表示各子系統(tǒng)中評(píng)價(jià)指標(biāo)經(jīng)Decimal scaling 標(biāo)準(zhǔn)化后的值。
(2)本文應(yīng)用耦合度模型來(lái)度量韌性城市綜合應(yīng)災(zāi)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性,5 者間的耦合度C 表達(dá)式如下:
式中,C 表示韌性城市綜合應(yīng)災(zāi)5 個(gè)系統(tǒng)間耦合度,取值范圍為[0,1]。 其值越大,表明系統(tǒng)內(nèi)部相互作用程度越高,當(dāng)C =1 時(shí),系統(tǒng)內(nèi)部達(dá)到高度耦合狀態(tài);反之,當(dāng)C =0 時(shí),系統(tǒng)內(nèi)部之間無(wú)相互作用、無(wú)關(guān)聯(lián)。
(3)由于耦合度函數(shù)無(wú)法描述系統(tǒng)整體發(fā)展水平,常出現(xiàn)高耦合度但低發(fā)展水平現(xiàn)象。特此引入耦合協(xié)調(diào)度模型,精準(zhǔn)地描述韌性城市應(yīng)災(zāi)子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性與發(fā)展水平,其表達(dá)式如下:
式中:D 表示韌性城市綜合應(yīng)災(zāi)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度,其值越大,表明系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)調(diào)作用、相互促進(jìn),城市災(zāi)害韌性建設(shè)高水平發(fā)展。 為了進(jìn)一步對(duì)韌性城市綜合應(yīng)災(zāi)能力作出客觀評(píng)判,參考華堅(jiān)等[16]研究成果,本文對(duì)耦合協(xié)調(diào)度發(fā)展等級(jí)進(jìn)行劃分(表2)。
表2 耦合協(xié)調(diào)度發(fā)展等級(jí)劃分Tab.2 Development level division of coupling coordination degree
韌性城市綜合應(yīng)災(zāi)子系統(tǒng)中各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定關(guān)乎評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性、客觀性。 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的方法主要分為主觀賦權(quán)法與客觀賦權(quán)法,考慮到主觀賦權(quán)法難免摻雜個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)偏好,導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生偏差,本文應(yīng)用熵值法對(duì)災(zāi)害韌性指標(biāo)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。 源于熱力學(xué)的熵值法被普遍應(yīng)用到系統(tǒng)理論中,根據(jù)熵的大小判斷綜合指標(biāo)離散程度[17]。 本文應(yīng)用熵值法確定指標(biāo)權(quán)重的具體步驟如下:
(1)構(gòu)建指標(biāo)值原始矩陣:有m 個(gè)年份,n 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),則指標(biāo)原始矩陣U = uij{ }m×n(0 ≤i ≤m,0 ≤j ≤n),其中uij表示第i 個(gè)年份第j 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的指標(biāo)值。
(2)對(duì)韌性城市綜合應(yīng)災(zāi)各子系統(tǒng)中評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行Min-Max 標(biāo)準(zhǔn)化處理得到Vij,使得指標(biāo)值處于0~1。
(3)評(píng)價(jià)指標(biāo)歸一化處理:
(4)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)熵值:
(5)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重:
以某城市為研究對(duì)象,該城市常年受到自然災(zāi)害的侵襲,并且在2020 年初爆發(fā)的新型肺炎中遭受嚴(yán)重?fù)p失,所以該城市異常重視城市災(zāi)害韌性的建設(shè)。 該城市經(jīng)濟(jì)規(guī)模、人口密度等指標(biāo)均處于我國(guó)平均水平,對(duì)其進(jìn)行綜合應(yīng)災(zāi)能力耦合協(xié)調(diào)度研究具有一定的代表意義。 數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2008—2019 年的梯度范圍內(nèi)《某城市統(tǒng)計(jì)年鑒》以及中國(guó)政府網(wǎng)、某城市人力資源網(wǎng)等,對(duì)于無(wú)法直接獲取的部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于指數(shù)平滑法計(jì)算或通過(guò)中國(guó)宏觀數(shù)據(jù)挖掘分析系統(tǒng)查詢分析得到,數(shù)據(jù)均已經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理(表3)。
表3 評(píng)價(jià)指標(biāo)指標(biāo)值Tab.3 Evaluation index value
3.2.1 指標(biāo)權(quán)重值分析
按照熵值法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重步驟公式(9)~(11)求取該城市綜合應(yīng)災(zāi)各子系統(tǒng)中指標(biāo)權(quán)重值(表1)。 從表1 中可知,權(quán)重排序前3 的準(zhǔn)則層依次為基礎(chǔ)設(shè)施韌性、生態(tài)韌性與組織韌性;權(quán)重排序前5 的指標(biāo)中醫(yī)療救助能力A12、應(yīng)災(zāi)交通能力A13屬于基礎(chǔ)設(shè)施韌性,應(yīng)災(zāi)人員投入A43屬于組織韌性,人均綠地面積A52、工業(yè)廢氣處理率A53屬于生態(tài)韌性。 通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),在該城市災(zāi)害韌性建設(shè)過(guò)程中,應(yīng)繼續(xù)完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、組織與制度保障,并應(yīng)在提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與社會(huì)保障水平上繼續(xù)探索,尋求進(jìn)一步的突破。
3.2.2 綜合評(píng)價(jià)分析
利用綜合評(píng)價(jià)指數(shù)模型公式(1)~(6)求取基礎(chǔ)設(shè)施韌性、經(jīng)濟(jì)韌性、社會(huì)韌性、組織韌性、生態(tài)韌性子系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)及綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(見(jiàn)表4與圖1)。
圖1 2008—2019 年某城市綜合應(yīng)災(zāi)子系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)與綜合評(píng)價(jià)指數(shù)變化曲線Fig.1 Change curve of evaluation index and comprehensive evaluation index of a city's comprehensive disaster response subsystem from 2008 to 2019
表4 2008—2019 年某城市綜合應(yīng)災(zāi)子系統(tǒng)評(píng)價(jià)指數(shù)與綜合評(píng)價(jià)指數(shù)Tab.4 Evaluation index and comprehensive evaluation index of comprehensive disaster response subsystem of a city from 2008 to 2019
由表4 與圖1 可見(jiàn),基礎(chǔ)設(shè)施韌性評(píng)價(jià)指數(shù)水平相對(duì)較高,整體態(tài)勢(shì)呈現(xiàn)上升趨勢(shì),2008—2010 年份上升態(tài)勢(shì)顯著,2011—2019 年份呈現(xiàn)出波動(dòng)態(tài)勢(shì);社會(huì)韌性評(píng)價(jià)指數(shù)水平相對(duì)較低,趨勢(shì)變化緩慢,但整體態(tài)勢(shì)仍然呈現(xiàn)出上升趨勢(shì);經(jīng)濟(jì)韌性、組織韌性、生態(tài)韌性評(píng)價(jià)指數(shù)水平都呈現(xiàn)出良好的上升趨勢(shì)。 得益于5 個(gè)子系統(tǒng)呈現(xiàn)出的上升趨勢(shì),該城市綜合應(yīng)災(zāi)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)同樣呈現(xiàn)出良好的整體上升態(tài)勢(shì),無(wú)明顯波動(dòng),從研究初期2008 年的0.054 增加到2019 年的0.107。
3.2.3 耦合協(xié)調(diào)度分析
利用耦合度模型與耦合協(xié)調(diào)度模型公式(7)~(8)對(duì)該城市綜合應(yīng)災(zāi)子系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行測(cè)算,并按照耦合協(xié)調(diào)類型與發(fā)展等級(jí)進(jìn)行劃分(表5 與圖2)。
由表5 及圖2 可見(jiàn),該城市綜合應(yīng)災(zāi)子系統(tǒng)間耦合度處于較高水平,且一直穩(wěn)定在0.95 以上,表明該城市綜合應(yīng)災(zāi)各子系統(tǒng)間相互作用程度強(qiáng)烈,交互顯著。 然而,該城市綜合應(yīng)災(zāi)子系統(tǒng)間耦合協(xié)調(diào)度雖一直在緩慢提高,由2008 年的0.231 增長(zhǎng)到2019 年的0.319,但整體趨勢(shì)仍較低,勉強(qiáng)達(dá)到輕度失調(diào)水平,發(fā)展等級(jí)僅為失調(diào)發(fā)展等級(jí)。 由此可見(jiàn),該城市綜合應(yīng)災(zāi)能力于2008—2019 年間雖有提高,但發(fā)展相對(duì)緩慢,仍存在一定的進(jìn)步空間。
圖2 2008—2019 年某城市綜合應(yīng)災(zāi)子系統(tǒng)耦合度與耦合協(xié)調(diào)度變化曲線Fig.2 Coupling degree and coupling scheduling change curve of comprehensive disaster response subsystem of a city in 2008—2019
富有災(zāi)害韌性的城市在應(yīng)對(duì)災(zāi)害不確定性侵?jǐn)_時(shí)要具備動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力,即要在基礎(chǔ)設(shè)施層面具備冗余性,在經(jīng)濟(jì)層面具備可恢復(fù)性,在社會(huì)層面具備協(xié)同性,在組織層面具備智慧性,在生態(tài)層面具備適應(yīng)性。 災(zāi)害韌性被看作為城市的一種綜合應(yīng)災(zāi)能力,韌性城市被看作為一種系統(tǒng),系統(tǒng)內(nèi)部元素應(yīng)相互作用,協(xié)調(diào)促進(jìn)。 對(duì)于如何提高韌性城市綜合應(yīng)災(zāi)能力、促進(jìn)災(zāi)害韌性建設(shè),仍是該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。
表5 2008—2019 年某城市綜合應(yīng)災(zāi)子系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度及發(fā)展等級(jí)劃分Tab.5 Coupling coordination degree and development level division of comprehensive disaster response subsystem of a city from 2008 to 2019
(1)城市精準(zhǔn)規(guī)劃,融入城市更新理念
城市規(guī)模的擴(kuò)張為經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展提供了契機(jī),同時(shí)導(dǎo)致了本就不富足的資源更加匱乏。 在大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,對(duì)城市區(qū)域內(nèi)的功能區(qū)、產(chǎn)業(yè)布局、基礎(chǔ)設(shè)施等進(jìn)行科學(xué)精準(zhǔn)規(guī)劃,確保災(zāi)害發(fā)生時(shí)資源的合理利用。 此外,應(yīng)當(dāng)在城市發(fā)展過(guò)程中融入城市更新理念,針對(duì)各區(qū)域的功能與特點(diǎn)制定對(duì)應(yīng)的更新規(guī)劃,確保城市基礎(chǔ)設(shè)施冗余性。
(2)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)多元化發(fā)展
目前,我國(guó)大多數(shù)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式大有雷同,多為單一經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),未能充分顯現(xiàn)城市的特點(diǎn)。 城市經(jīng)濟(jì)應(yīng)依據(jù)城市發(fā)展規(guī)劃與實(shí)際情況,一改往日粗放型發(fā)展模式,轉(zhuǎn)向內(nèi)涵式、集約式發(fā)展,因地制宜,充分發(fā)揮地域優(yōu)勢(shì),推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí),從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的多元化發(fā)展,提升城市經(jīng)濟(jì)可恢復(fù)性。
(3)建構(gòu)共意,強(qiáng)化應(yīng)急處突能力
目前,尚未具備完善的應(yīng)災(zāi)法規(guī)文件,應(yīng)災(zāi)過(guò)程中,社會(huì)與組織共意驅(qū)使人們成為城市救災(zāi)的主要力量,具備高度協(xié)同性。 對(duì)城市居民進(jìn)行防災(zāi)減災(zāi)安全教育,演練教學(xué)應(yīng)災(zāi)自救互救能力,強(qiáng)化居民在面臨災(zāi)害時(shí)應(yīng)急處突能力。 此外,在災(zāi)害來(lái)臨時(shí),建立高效、透明的城市綜合應(yīng)災(zāi)聯(lián)控?cái)?shù)據(jù)平臺(tái),允許居民實(shí)時(shí)掌握應(yīng)災(zāi)、受災(zāi)實(shí)情,增強(qiáng)信息溝通,避免居民產(chǎn)生恐慌。
(4)生態(tài)環(huán)境建設(shè),提升修復(fù)速率
城市管理者應(yīng)積極借鑒他國(guó)成功應(yīng)災(zāi)的案例,汲取災(zāi)害韌性建設(shè)經(jīng)驗(yàn),統(tǒng)籌生態(tài)環(huán)境與城市區(qū)域的交互、融合。 通過(guò)將河流、道路、公園、城市綠化帶有機(jī)結(jié)合,提高建成區(qū)的綠地覆蓋率;嚴(yán)格控制工業(yè)廢氣、廢料、生活污水等污染物的排放,針對(duì)區(qū)域制定對(duì)應(yīng)的環(huán)保政策,促進(jìn)生態(tài)環(huán)境建設(shè),提升城市災(zāi)后修復(fù)速率。
(1)為提高城市災(zāi)害韌性建設(shè),評(píng)估城市綜合應(yīng)災(zāi)能力,構(gòu)建韌性城市綜合應(yīng)災(zāi)能力評(píng)估指標(biāo)體系,選取基礎(chǔ)設(shè)施韌性、經(jīng)濟(jì)韌性、社會(huì)韌性、組織韌性、生態(tài)韌性5 個(gè)層面,15 個(gè)指標(biāo)。
(2)借助耦合協(xié)調(diào)理論與熵值法,構(gòu)建城市綜合應(yīng)災(zāi)能力耦合協(xié)調(diào)度模型,并利用構(gòu)建的模型對(duì)某城市綜合應(yīng)災(zāi)能力進(jìn)行定量評(píng)估,為城市災(zāi)害韌性建設(shè)評(píng)估提供了新思路。
(3)某城市于2008—2019 年間綜合應(yīng)災(zāi)子系統(tǒng)間的耦合度一直處于極高的穩(wěn)定水平,而耦合協(xié)調(diào)程度較低,僅為失調(diào)發(fā)展等級(jí),針對(duì)某城市災(zāi)害韌性建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié),給出對(duì)應(yīng)的優(yōu)化策略。
(4)城市綜合應(yīng)災(zāi)能力評(píng)估作為災(zāi)害韌性建設(shè)的關(guān)鍵一環(huán),涉及到多個(gè)領(lǐng)域指標(biāo)的選取,文中僅選取部分代表性指標(biāo)進(jìn)行探討,指標(biāo)的選取仍需進(jìn)一步完善。