王興鵬教授 韓曉雨

(石家莊鐵道大學(xué) 管理學(xué)院,河北 石家莊 050043)

0 引言

近幾年,城市洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生,造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。例如,2012年的北京特大暴雨,造成160.2萬(wàn)人受災(zāi)、經(jīng)濟(jì)損失116.44億元;2021年鄭州暴雨導(dǎo)致1478.6萬(wàn)人受災(zāi),直接經(jīng)濟(jì)損失1200.6億元等。社區(qū)作為城市風(fēng)險(xiǎn)治理的基本單元[1],對(duì)社區(qū)洪澇災(zāi)害進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)是做好社區(qū)洪澇災(zāi)害防治工作的前提和基礎(chǔ),可利用衡量城市自然災(zāi)害的重要指標(biāo)——脆弱性來(lái)實(shí)現(xiàn)。

脆弱性起源于自然系統(tǒng)領(lǐng)域,其本意是指災(zāi)害發(fā)生時(shí)系統(tǒng)所需要承受和應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事件的能力[2]。近年來(lái),關(guān)于洪澇災(zāi)害脆弱性的研究受到很多學(xué)者的關(guān)注,從空間上來(lái)看,主要涉及區(qū)域(流域)、省(市)、城市、區(qū)縣等多個(gè)層次[3-7];從評(píng)價(jià)方法來(lái)看,主要采用超效率數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型(data envelopment analysis,DEA)[3]、灰色關(guān)聯(lián)法和曲線擬合法[4]、改進(jìn)區(qū)域脆弱模型(hazard of place model,HOP)[5]、模糊綜合評(píng)價(jià)法[6]、修正后的徑流曲線模型(soil conservation service,SCS)[7]等模型與方法。從現(xiàn)有社區(qū)洪澇災(zāi)害相關(guān)文獻(xiàn)看,主要從社區(qū)韌性、風(fēng)險(xiǎn)管控和災(zāi)害治理等方面進(jìn)行研究[3-5],對(duì)社區(qū)層面的洪澇災(zāi)害脆弱性研究較少,對(duì)社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系還不夠全面和系統(tǒng),使用的評(píng)價(jià)方法和模型對(duì)于評(píng)價(jià)過(guò)程的不確定性分析具有一定局限性。因此,本文擬采用能夠?qū)⒃u(píng)價(jià)系統(tǒng)中的確定性與不確定性因素均能很好度量的集對(duì)分析方法對(duì)城市社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性進(jìn)行研究。

1 社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性影響因子分析

災(zāi)害脆弱性主要由突發(fā)事件作用于承災(zāi)體而顯現(xiàn),承災(zāi)體是災(zāi)害發(fā)生過(guò)程中受影響的客體,一般指人及其社會(huì)資源與環(huán)境。在社區(qū)層面,洪澇災(zāi)害的承災(zāi)體主要包括居民、建筑、經(jīng)濟(jì)、基礎(chǔ)設(shè)施等[8]。關(guān)于災(zāi)害脆弱性的內(nèi)涵,很多學(xué)者從不同角度進(jìn)行闡釋,主要涉及洪澇災(zāi)害的物理、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、基礎(chǔ)設(shè)施、制度、風(fēng)險(xiǎn)感知等維度的測(cè)度[9]。根據(jù)已有成果,本文結(jié)合社區(qū)洪澇災(zāi)害發(fā)生過(guò)程中承災(zāi)體的特點(diǎn)和防控重點(diǎn),認(rèn)為社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性由暴露度、敏感度、適應(yīng)度3個(gè)維度構(gòu)成。

暴露度指承災(zāi)體暴露于災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)中的程度;敏感度指承災(zāi)體由于自身內(nèi)部屬性的差異而遭受不同災(zāi)害的損傷程度;適應(yīng)度指承災(zāi)體從遭受災(zāi)害打擊的后果中恢復(fù)的速度和程度。其中,暴露度和敏感度屬于消極部分,即值越大,脆弱性越大;適應(yīng)度為積極部分,脆弱性隨適應(yīng)度的增加而減小。在實(shí)際研究中,需將承災(zāi)體與構(gòu)成脆弱性的3因素進(jìn)行綜合分析,構(gòu)建社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性影響因子矩陣示意圖[10],如圖1。

圖1 社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性影響因子矩陣Fig.1 The influence factor matrix of the community vulnerability to the flood disaster

1.1 暴露度影響因子分析

在社區(qū)發(fā)生洪澇災(zāi)害時(shí),承災(zāi)體暴露于風(fēng)險(xiǎn)之中,其密度可作為暴露度評(píng)價(jià)指標(biāo),計(jì)算道路密度、建筑物密度、經(jīng)濟(jì)密度和居民密度公式如下:

(1)道路密度。

(1)

式中:

Rd—道路密度,km2/km2;

Rs—社區(qū)內(nèi)道路總面積,km2;

Ts—社區(qū)區(qū)域總面積,km2。

(2)建筑物密度。

(2)

式中:

Bd—建筑密度,km2/km2;

Bs—社區(qū)內(nèi)建筑物總面積,km2。

(3)經(jīng)濟(jì)密度。

(3)

式中:

Ed—經(jīng)濟(jì)密度,萬(wàn)元/km2;

GDP—社區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)總量,萬(wàn)元。

(4)人口密度。

(4)

式中:

Pd—人口密度,萬(wàn)人/km2;

P—社區(qū)內(nèi)人口總數(shù),萬(wàn)人。

1.2 敏感度影響因子分析

道路的敏感度主要表現(xiàn)為路基和路面抵抗各種外部沖擊力、抗冰凍等的能力[11];使用年限不同的建筑物對(duì)于災(zāi)害的承受能力也不同,建筑物越老舊,敏感度越大[12];對(duì)于遭受災(zāi)害的人群來(lái)說(shuō),貧困人口與弱勢(shì)群體的敏感度更高,抵抗能力更弱,因此均可作為敏感度評(píng)價(jià)指標(biāo)。

(1) 道路敏感指數(shù)。

(5)

式中:

Rvul—道路敏感指數(shù);

Llow—社區(qū)內(nèi)被評(píng)估為低等級(jí)道路的長(zhǎng)度,km;

Ls—社區(qū)內(nèi)道路總長(zhǎng)度, km。其中,路面等級(jí)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 920—2023《公路路面等級(jí)與面層類型代碼》確定。

(2) 老舊建筑物所占比重。

(6)

式中:

Prob—老舊建筑物所占比重;

Nold—社區(qū)內(nèi)老舊建筑物數(shù)量,個(gè);

Nt—社區(qū)內(nèi)建筑物總數(shù),個(gè)。其中,老舊建筑物的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則為使用年限為20年以上的建筑。

(3) 貧困人口所占比重。

(7)

式中:

Prop—貧困人口所占比重。國(guó)家通常將年人均純收入低于1205元的家庭人口定義為貧困人口。

Pold—社區(qū)內(nèi)貧困人口數(shù)量,人;

Pt—社區(qū)內(nèi)人口總數(shù),人。

(4) 弱勢(shì)群體所占比重。

(8)

式中:

Prow—弱勢(shì)群體所占比重。弱勢(shì)群體指65歲以上的老人和0～14歲的兒童。

Pweak—社區(qū)內(nèi)弱勢(shì)群體數(shù)量,人。

1.3 適應(yīng)度影響因子分析

適應(yīng)度影響因子主要包括:道路排澇能力、基礎(chǔ)設(shè)施防洪能力、應(yīng)急物資儲(chǔ)備能力及管控人員應(yīng)急指揮能力。其中,社區(qū)道路的排澇能力指排水管網(wǎng)的密度及排澇水平,其密度與排澇能力反映了社區(qū)抵御洪澇災(zāi)害的難易程度,道路的排澇能力越強(qiáng),則社區(qū)發(fā)生洪水蓄積的概率越小;基礎(chǔ)設(shè)施承災(zāi)能力指社區(qū)內(nèi)的公共設(shè)施在遭受洪澇災(zāi)害時(shí)是否會(huì)被損壞,其承災(zāi)能力越強(qiáng),對(duì)居民的生活影響越小;應(yīng)急物資儲(chǔ)備能力是社區(qū)應(yīng)對(duì)災(zāi)害的重要保障,其能力越強(qiáng),居民在發(fā)生洪澇災(zāi)害時(shí)的保障水平越高;管控人員應(yīng)急指揮能力指社區(qū)的管理人員應(yīng)對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的知識(shí)儲(chǔ)備水平以及面對(duì)緊急情況的應(yīng)急處置能力,其能力越高,居民的生命越有保障。

2 構(gòu)建社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性評(píng)價(jià)模型

2.1 集對(duì)分析法

集對(duì)分析是由我國(guó)學(xué)者趙克勤[13]提出的一種利用聯(lián)系度處理不確定性問(wèn)題的新型系統(tǒng)分析方法。其核心思想是將評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的確定性聯(lián)系與不確定性聯(lián)系均作為不確定性聯(lián)系來(lái)進(jìn)行分析處理,該方法能夠從同一度、對(duì)立度、差異度3個(gè)方面進(jìn)行分析。集對(duì)分析理論是在一定的背景下,對(duì)集對(duì)中有一定關(guān)聯(lián)的2個(gè)集合的相互作用進(jìn)行系統(tǒng)性的數(shù)學(xué)分析,可用來(lái)處理由隨機(jī)性、模糊性、不完整性等不確定因素引起的不確定系統(tǒng),且可從中發(fā)現(xiàn)其暗含的知識(shí),并揭示內(nèi)在的規(guī)律。

采用集對(duì)分析進(jìn)行脆弱性評(píng)價(jià)時(shí),將評(píng)價(jià)對(duì)象的脆弱性與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)組成一個(gè)集對(duì)H(X,Y),通過(guò)對(duì)兩者的同一度、對(duì)立度、差異度進(jìn)行分析計(jì)算,對(duì)脆弱性進(jìn)行量化評(píng)價(jià)。其中設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的集合為X={x1,x2,…,x12},脆弱性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ5個(gè)等級(jí),其集合為Y={y1,y2,…,y5}。

根據(jù)同、異、反三者之間的關(guān)系,同、異、反聯(lián)系度表達(dá)式為:

μ(X,Y)=a+bi+cj

(9)

a+b+c=1

(10)

式中:

a—兩集合的同一度;

b—兩集合的差異度;

c—兩集合的對(duì)立度;

i—差異性系數(shù),可根據(jù)具體情況在(-1,1)區(qū)間取值;

j—對(duì)立性系數(shù)。

由于實(shí)際問(wèn)題的復(fù)雜性,可得多元聯(lián)系度μ,若記bi=b1i1+b2i2+…+beie,則可以寫為μ(X,Y)=a+b1i1+b2i2+…+beie+cj稱為e元聯(lián)系度方程,e為差異度分量數(shù),b1,b2,…,be為差異度分量,i1,i2,…,ie為差異度分量系數(shù)。

2.2 構(gòu)建社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性評(píng)價(jià)模型

2.2.1 構(gòu)建社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)上文對(duì)影響因子的分析,構(gòu)建社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(見表1),并將評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分為:目標(biāo)層、準(zhǔn)則層及指標(biāo)層。其中,脆弱性等級(jí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括低、較低、中等、較高、高5個(gè)等級(jí),不同指標(biāo)的等級(jí)閾值參考GB/T 33680—2017《暴雨災(zāi)害等級(jí)》并綜合專家意見設(shè)定。

表1 社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 The evaluation index system of the community vulnerability to the flood disaster

表1中,方向?yàn)椤?”的指標(biāo)為效益型指標(biāo),其取值越大越好;方向?yàn)椤?”的指標(biāo)為成本型指標(biāo),其取值越小越好。其中,暴露度指標(biāo)和敏感度指標(biāo)是客觀指標(biāo),其取值根據(jù)社區(qū)基本情況數(shù)據(jù)計(jì)算獲得,適應(yīng)度指標(biāo)是主觀指標(biāo),其取值由專家打分獲得。

2.2.2 確定指標(biāo)權(quán)重

同時(shí)邀請(qǐng)專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要度進(jìn)行排序以及權(quán)重打分,主觀權(quán)重采用G1賦權(quán)法[14]進(jìn)行計(jì)算,其步驟如下:

(2)確定相鄰指標(biāo)的重要程度。設(shè)ωk為第k項(xiàng)指標(biāo)的主觀權(quán)重,則專家對(duì)于相鄰的評(píng)價(jià)指標(biāo)xk-1與xk的重要程度之比ωk-1/ωk的理性判斷為:

(11)

式中:

k—n個(gè)排序指標(biāo)中的第k個(gè)指標(biāo);

rk—相鄰評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要程度之比,由專家獨(dú)自判定后取平均值。

(12)

可進(jìn)一步計(jì)算其他指標(biāo)的權(quán)重,第k-1個(gè)指標(biāo)的權(quán)重為:

ωk-1=ωkrk(k=n,n-1,…,2)

(13)

2.2.3 計(jì)算聯(lián)系度

第一步,計(jì)算指標(biāo)層聯(lián)系度。

(1)效益型指標(biāo)。

(14)

式中:

S1,S2,S3,S4,S5—評(píng)價(jià)指標(biāo)的脆弱性等級(jí)閾值;

xl—第l個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)際取值;

μl—第l個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的聯(lián)系度。

(2)成本型指標(biāo)。

(15)

第二步,計(jì)算準(zhǔn)則層聯(lián)系度。

(16)

式中:

μm—第m個(gè)準(zhǔn)則層聯(lián)系度,m=1,2,3;

ωl—該準(zhǔn)則層中第l個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,l=1,2,3,4;

μl—該準(zhǔn)則層中第l個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的聯(lián)系度;

al—該準(zhǔn)則層中第l個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的同一度;

b1l,b2l,b3l—該準(zhǔn)則層中第l個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的第1,2,3個(gè)差異度分量;

cl—該準(zhǔn)則層中第l個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的對(duì)立度。

第三步,計(jì)算目標(biāo)層聯(lián)系度。

(17)

式中:

μ—目標(biāo)層聯(lián)系度;

ωm—準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重。

2.2.4 計(jì)算脆弱性指數(shù)并確定等級(jí)

(18)

式中:

dg—社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性第g個(gè)等級(jí)的閾值,見表2。

表2 社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 The grade criteria for the community vulnerability to the flood disaster

將計(jì)算所得的脆弱性指數(shù)H與社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)[15]進(jìn)行比較,確定社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性等級(jí),劃分標(biāo)準(zhǔn),見表2。

3 實(shí)例應(yīng)用

本文選取河南省某市A社區(qū),應(yīng)用上述模型對(duì)其洪澇災(zāi)害脆弱性進(jìn)行評(píng)價(jià)。該社區(qū)總面積為0.17km2,建筑物總面積為0.1066km2,道路總面積為0.0527km2;社區(qū)總?cè)丝跒?500人,貧困人口占4.3%,弱勢(shì)群體占37.7%。

3.1 確定指標(biāo)取值和主觀權(quán)重

邀請(qǐng)5位專家為指標(biāo)進(jìn)行排序以及主觀指標(biāo)的權(quán)重打分。給每位專家介紹社區(qū)基本情況和指標(biāo)含義,收集專家意見以及對(duì)指標(biāo)取值和權(quán)重的打分情況,對(duì)專家意見進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、處理、分析和歸納,綜合專家經(jīng)驗(yàn)與主觀判斷得到計(jì)算結(jié)果,見表3。

表3 社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性指標(biāo)權(quán)重分析Tab.3 The weight analyses on the community vulnerability to the flood disaster

3.2 確定聯(lián)系度

利用式(14)、(15)計(jì)算各指標(biāo)層聯(lián)系度,得到脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的指標(biāo)層聯(lián)系度結(jié)果,見表4。其中,a為兩集合的同一度,b1,b2,b3為兩集合的差異度分量,c為兩集合的對(duì)立度。

表4 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系指標(biāo)層聯(lián)系度計(jì)算結(jié)果Tab.4 The calculation results of the correlation degree of the index layer in the evaluation index system

基于主觀權(quán)重和指標(biāo)層聯(lián)系度進(jìn)行耦合計(jì)算,依據(jù)式(16)計(jì)算準(zhǔn)則層聯(lián)系度,計(jì)算結(jié)果,見表5。

表5 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系準(zhǔn)則層聯(lián)系度計(jì)算結(jié)果Tab.5 The calculation results of the correlation degree of the criterion layer in the evaluation index system

將準(zhǔn)則層的權(quán)重與聯(lián)系度進(jìn)行耦合計(jì)算,依據(jù)式(17)計(jì)算目標(biāo)層聯(lián)系度,得到目標(biāo)層聯(lián)系度為:μ=0.026+0.054i1+0.133i2+0.12i3+0.036j。

3.3 脆弱性指數(shù)計(jì)算并確定等級(jí)

利用社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)和式(18)計(jì)算脆弱性指數(shù),則得到該社區(qū)的脆弱性指數(shù)為:H=0.026×1+0.054×0.6+0.133×0.2+0.12×(-0.2)+0.036×(-0.6)=0.039。與表2對(duì)照可知,該社區(qū)的洪澇災(zāi)害脆弱性等級(jí)為Ⅲ級(jí),屬于中等水平。各指標(biāo)層與準(zhǔn)則層脆弱性指數(shù)與評(píng)價(jià)等級(jí),見表6。

表6 脆弱性等級(jí)匯總Tab.6 The summary of the vulnerability grade

3.4 結(jié)果分析

從上面模型計(jì)算結(jié)果(表6)可知,該社區(qū)的洪澇災(zāi)害總體脆弱性以及其暴露度、敏感度、適應(yīng)度均處于中等水平;從具體指標(biāo)來(lái)看,道路密度處于較高等級(jí),道路敏感指數(shù)、老舊建筑物占比、貧困人口占比、弱勢(shì)群體占比均處于較高及以上等級(jí),其余指標(biāo)均處于中等及以下等級(jí)。因此,該社區(qū)在下一步治理計(jì)劃中,應(yīng)致力于加快完善基礎(chǔ)設(shè)施、擴(kuò)建道路并完善道路排澇能力、加快社區(qū)建筑的改造升級(jí)、提高社區(qū)經(jīng)濟(jì)水平和活力、吸引年輕人落戶居住、不斷優(yōu)化社區(qū)居民結(jié)構(gòu)、從而全面提高社區(qū)洪澇災(zāi)害防御能力。綜合來(lái)看,模型評(píng)價(jià)結(jié)果與該社區(qū)的實(shí)際狀況相吻合,表明該模型具有較好適用性。

4 結(jié)論

本文基于集對(duì)分析方法,對(duì)社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,主要結(jié)論如下:

(1)從承災(zāi)體視角,以災(zāi)害脆弱性3要素暴露度、敏感度、適應(yīng)度維度和道路、建筑、經(jīng)濟(jì)、居民維度構(gòu)建了社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性影響因子矩陣。

(2)在對(duì)各影響因子進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上形成社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。采用基于G1主觀賦權(quán)的集對(duì)分析法構(gòu)建社區(qū)洪澇災(zāi)害脆弱性評(píng)價(jià)模型,并以河南省某市A社區(qū)為例,對(duì)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行驗(yàn)證,其驗(yàn)證結(jié)果顯示該模型的評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況相符,具有較好的適用性。