趙 民， 胡文奎， 李 濤

(濟(jì)南市勘察測繪研究院， 山東 濟(jì)南 250000)

0 引言

新時(shí)代，濟(jì)南匯聚“黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略、全國新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換起步區(qū)、中國(山東)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)”三大國家戰(zhàn)略，面臨全新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，隨著全市經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，全市人口、產(chǎn)業(yè)、資源、信息、交通和基礎(chǔ)設(shè)施高度集中，城市體量不斷增加，風(fēng)險(xiǎn)不斷積累，加之全球氣候變化日益向極端化趨勢發(fā)展，人為災(zāi)害與自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)交織疊加，城市安全發(fā)展面臨重大挑戰(zhàn)。

在充分分析自然地理格局及主要災(zāi)害的基礎(chǔ)上，開展城市災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)評估，依托ArcGIS從空間角度對災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識別，提出防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)策略和措施，對于盡快落實(shí)以韌性城市為基礎(chǔ)的綜合防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃具有較高的科學(xué)價(jià)值與實(shí)踐意義。

1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)

濟(jì)南位于山東省的中部，轄十區(qū)兩縣，南依泰山，北跨黃河，四周與德州、濱州、淄博、泰安、聊城等市相鄰，總面積10244km2，地勢南高北低，依次為低山丘陵、山前傾斜平原和黃河沖積平原，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，日照充分，轄區(qū)內(nèi)河流分屬黃河、小清河、海河三大水系。

地震、地質(zhì)災(zāi)害、洪澇災(zāi)害、氣象災(zāi)害(暴雨、干旱)、火災(zāi)及重大危險(xiǎn)源是影響濟(jì)南的主要災(zāi)害。本文收集的數(shù)據(jù)主要來源于相關(guān)年鑒、網(wǎng)絡(luò)與文獻(xiàn)以及刊物，還包括各部門、區(qū)縣的調(diào)研與咨詢。

2 基于GIS的濟(jì)南市災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)評估

2.1 指標(biāo)體系建立

本文基于以往的城市災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)評估思路且在考慮城市韌性的前提下[1-5]，建立濟(jì)南市災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系，由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層構(gòu)成。準(zhǔn)則層由風(fēng)險(xiǎn)性、暴露性、脆弱性、恢復(fù)力等指標(biāo)構(gòu)成。

風(fēng)險(xiǎn)性在研究各災(zāi)害發(fā)生機(jī)理、頻次、易發(fā)性等基礎(chǔ)上，結(jié)合不同用地類別對災(zāi)害的承受程度差異化處理，得到各災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性分布[6]。方案層的指標(biāo)為地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性、洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性[7]、氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性、火災(zāi)及重大危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)性，如圖 1所示。

圖 1 風(fēng)險(xiǎn)性指標(biāo)空間分布Fig.1 The spatial distribution of risk index

承載體暴露性方案層的指標(biāo)為人口密度、經(jīng)濟(jì)密度、生命線系統(tǒng)密度(供水、供電、供氣、供熱)、建筑密度，如圖 2所示。

脆弱性主要包含社會脆弱性和物理脆弱性[8]，其方案層對應(yīng)的指標(biāo)為第一產(chǎn)業(yè)比例(社會脆弱性)、老幼人口比例(物理脆弱性)，如圖 3所示。

恢復(fù)力主要是指災(zāi)后的救援能力和減災(zāi)能力，其方案層的指標(biāo)為應(yīng)急疏散能力、應(yīng)急供水能力、應(yīng)急醫(yī)療能力[7]、應(yīng)急消防能力、應(yīng)急安置能力、居民村民委員會密度，如圖 4所示。

圖 3 承災(zāi)體脆弱性指標(biāo)空間分布Fig.3 The spatial distribution of vulnerability indicators of carriers

圖 4 恢復(fù)力指標(biāo)空間分布Fig.4 The spatial distribution of restoring index

2.2 確定指標(biāo)體系權(quán)重及標(biāo)準(zhǔn)化處理

本文采用層次分析法和德爾菲法確定各指標(biāo)體系的權(quán)重，通過專家打分對濟(jì)南市災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重賦值，得到指標(biāo)體系如表 1所示。

將17個(gè)指標(biāo)分成正向指標(biāo)和逆向指標(biāo)，恢復(fù)力方案層中的應(yīng)急疏散能力、應(yīng)急供水能力、應(yīng)急醫(yī)療能力、應(yīng)急安置能力、居民村民委員會密度等指標(biāo)是逆向指標(biāo)，即值越大，恢復(fù)力越強(qiáng)，抗災(zāi)能力越強(qiáng)，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)越小； 其余指標(biāo)為正向指標(biāo)，即值越大，風(fēng)險(xiǎn)越高。

采用極值標(biāo)準(zhǔn)化方法對指標(biāo)體系中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

(1)

(2)

式中，xij，yij分別為原始數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)； max(xij)為最大值； min(xij)為最小值。

利用ArcGIS軟件中ArcGIS Spatial Analyst模塊中的模糊分類工具進(jìn)行歸一化處理，通過最大值和最小值之間的線性變換函數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化賦值。

2.3 災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)評估

本研究采用的綜合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型為：

(3)

式中，R為城市災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Fi為第i種指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值；Wi為第i種指標(biāo)的權(quán)重。

根據(jù)式(3)對每個(gè)準(zhǔn)則層對應(yīng)的方案層進(jìn)行疊加分析，得到致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)性、承載體暴露性、脆弱性、恢復(fù)力等4個(gè)準(zhǔn)則層的空間分布，如圖 5所示； 通過準(zhǔn)則層的疊加計(jì)算，得到濟(jì)南市災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)的空間分布，如圖 6所示。

致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)性等級及占比如表 2所示，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域僅占總面積的2.66%，中等及以下風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占84.66%； 東部的章丘區(qū)風(fēng)險(xiǎn)較高，致災(zāi)因子主要為地質(zhì)災(zāi)害、洪澇災(zāi)害； 東南部的萊蕪區(qū)和鋼城區(qū)的高風(fēng)險(xiǎn)面積也較大，主要以地震風(fēng)險(xiǎn)及地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)為主。

承載體暴露性等級分布情況如表 3所示，主城區(qū)及衛(wèi)星城的核心區(qū)域暴露性等級高，主要是因?yàn)檫@些區(qū)域經(jīng)濟(jì)密度、人口密度、各類管網(wǎng)等生命線密度、建筑密度等級均較高，總體上高暴露性面積占比較高，在遭遇災(zāi)害時(shí)可能更容易受到較大傷害。

圖 6 濟(jì)南市災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)分布Fig.6 Disaster comprehensive risk in Ji’nan city

表 2 致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)性等級分布Tab.2 The distribution of risk level of disaster causing factors

表 3 暴露性等級分布Tab.3 The distribution of exposure level

表 4 脆弱性等級分布Tab.4 The distribution of vulnerability level

表 5 恢復(fù)力等級分布Tab.5 The distribution of restoring level

表 6 災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)等級分布Tab.6 Distribution of disaster comprehensive risk level

脆弱性等級分布情況如表 4所示，高脆弱性主要集中在章丘區(qū)、歷城區(qū)南部山區(qū)。章丘區(qū)的老幼人口比例相對較高，面對災(zāi)害時(shí)反應(yīng)慢、應(yīng)急水平較低； 歷城區(qū)南部山區(qū)第一產(chǎn)業(yè)比例較高，災(zāi)害發(fā)生時(shí)，更容易產(chǎn)生較大損失。

恢復(fù)力等級分布情況如表 5所示，濟(jì)南市的災(zāi)害恢復(fù)力處于中等偏下水平。主城區(qū)、衛(wèi)星城的核心區(qū)域恢復(fù)力水平相對較高，這些區(qū)域的應(yīng)急醫(yī)療、應(yīng)急疏散和應(yīng)急消防設(shè)施建設(shè)較為完善，在應(yīng)對城市災(zāi)害時(shí)能夠發(fā)揮應(yīng)急救援作用，城市郊區(qū)的災(zāi)害恢復(fù)能力與城區(qū)差距明顯，災(zāi)害發(fā)生時(shí)其恢復(fù)能力較差，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)該地區(qū)的應(yīng)急能力建設(shè)。

濟(jì)南市災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)等級分布情況如表 6所示，東部的章丘區(qū)是綜合風(fēng)險(xiǎn)等級最高的集中區(qū)，該區(qū)域易受到洪澇、地震及地質(zhì)災(zāi)害的影響，同時(shí)暴露性和脆弱性均處于高等級，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級影響增加； 歷下區(qū)、市中區(qū)、槐蔭區(qū)、天橋區(qū)雖然暴露性和脆弱性等級較高，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)也較大，但恢復(fù)力水平高于其他地區(qū)，總體上綜合風(fēng)險(xiǎn)水平較低。

3 討論

本文的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)因子受數(shù)據(jù)收集的限制，存在著一定的局限性，部分?jǐn)?shù)據(jù)精度有待提高，在今后工作中應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化理論研究與數(shù)據(jù)收集優(yōu)化工作，并在更大范圍進(jìn)行專家咨詢，完善風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系。

在“韌性城市”等先進(jìn)理念的指導(dǎo)下[9-12]，針對濟(jì)南市災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)識別與評估的結(jié)果和未來風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展趨勢，遵照多災(zāi)種防災(zāi)功能綜合共享的原則，整合各類資源，協(xié)調(diào)各項(xiàng)管控措施[13]，使得濟(jì)南市的防災(zāi)從被動(dòng)的工程性防御走向主動(dòng)的系統(tǒng)性防御，安全和防災(zāi)逐步融入城市發(fā)展目標(biāo)。

4 結(jié)論與展望

本文選取了濟(jì)南市地震、地質(zhì)、洪澇、氣象、火災(zāi)及重大危險(xiǎn)源等5個(gè)災(zāi)種，并結(jié)合濟(jì)南市土地利用、道路、通信、衛(wèi)生、人口和經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀對濟(jì)南市國土空間災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評估：總體上濟(jì)南市災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)水平較低，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要在章丘區(qū)，長清區(qū)、歷城區(qū)、萊蕪區(qū)和市中區(qū)有零星分布。

本文以多災(zāi)種復(fù)合為背景，對承災(zāi)體面臨的風(fēng)險(xiǎn)性、脆弱性、暴露性以及災(zāi)后恢復(fù)能力進(jìn)行評估，解決了無法對各致災(zāi)因子進(jìn)行統(tǒng)一量化評價(jià)的問題，但該評價(jià)體系只對濟(jì)南市12個(gè)區(qū)縣進(jìn)行了橫向的風(fēng)險(xiǎn)評估，而沒有加入時(shí)間序列進(jìn)行縱向分析，無法模擬災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展演化趨勢。在未來的研究中，需要結(jié)合城市發(fā)展格局和全球氣候環(huán)境演變等，預(yù)測未來的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展趨勢，為提高濟(jì)南市的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理水平提供技術(shù)支撐。