區(qū)域洪水災害易損性評價指標體系研究

洪水災害是一種嚴重的災難，突發(fā)性強，發(fā)生頻率高，影響嚴重。全球每年都因洪水災害而造成巨大損失,我國一直是受洪水危害最嚴重的國家之一。洪水災害的頻繁發(fā)生除與氣象因素有關外,還與不合理的區(qū)域產(chǎn)業(yè)結構布局、城鎮(zhèn)布局,以及生態(tài)破壞密切相關。據(jù)初步統(tǒng)計,我國約有50%的人口和70%的財產(chǎn)分布在洪水威脅區(qū)內(nèi)。因此如何合理評價一個區(qū)域的洪水威脅性,并通過優(yōu)化布局、合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構來減輕洪水的威脅是一個非常重要的課題。區(qū)域洪水災害易損性評價正是基于這種目的而逐步發(fā)展起來的一種方法。目前雖在易損性評價方法、洪水風險管理中對易損性給予了高度重視,但仍缺乏系統(tǒng)的、便于操作的評估方法。在聯(lián)合國環(huán)境署的支持下,筆者針對我國的實際情況,提出利用層次分析法建立區(qū)域洪水易損性評估方法。1洪水災害易損性的內(nèi)涵洪水災害是自然界洪水作用于人類社會的產(chǎn)物,是人與自然關系的一種表現(xiàn)。形成洪水災害必須具有以下條件:①存在誘發(fā)災害的因素,即致災因素,如暴雨;②形成災害的環(huán)境,即孕災環(huán)境,如山地河谷;③洪水影響區(qū)有人類居住或分布有社會財產(chǎn),即存在承災體,如建筑物。這三者相互作用的結果形成了人們通常所說的災情。從系統(tǒng)論的觀點來看,孕災環(huán)境、致災因子、承災體、災情之間相互作用、相互聯(lián)系,形成了一個具有一定結構、功能、特征的復雜體系,這就是洪水災害系統(tǒng)。顯然,沒有洪水就沒有洪災,但是,有洪水并不一定就有洪災。因此,由于洪水災害的最終承災體是人類及人類社會中的集合體(承災體),只有對承災體的部分或整體造成直接損害的洪水才可稱為災害性洪水。所以,洪水災害研究的最終對象是包括人類在內(nèi)的承災體。易損性評估正是基于這種思想,研究在特定洪水強度、特定孕災環(huán)境條件下,承災體可能遭受的潛在性損失。區(qū)域洪水災害易損性定義基于洪水災害易損性概念。洪水災害易損性(floodvulnerability)是指在一定社會經(jīng)濟條件下,特定區(qū)域各類承災體在遭受不同強度洪水后可能造成的損失程度。區(qū)域洪水災害易損性評估的目的,是反映各類承災體易于遭受致災洪水損害的程度。洪水災害易損性分析的主要任務是識別洪水的潛在性大小、可能受威脅和損害的對象以及在特定社會救助能力下承災體可能遭受的損失程度。2該地區(qū)洪水災害損失評估指標體系的選擇2.1洪水災害易損性指標由于洪水災害系統(tǒng)的復雜性,使得洪水災害指標體系的構造成為一個非常復雜的問題。因此,為了使選取的指標體系能更加全面地反映區(qū)域洪水災害易損性的本質(zhì)特征,必須做到科學、合理且符合實際情況。為此,在指標選取時,必須遵循一定原則:a.客觀性與準確性:指標體系的選取應能綜合反映致災因子、孕災環(huán)境、承災體屬性和社會救災能力,選取的指標體系可客觀、準確地評價洪水發(fā)生區(qū)域的災害易損性。b.代表性與普適性:選取的指標應具有代表性,在不同區(qū)域有廣泛的代表性,以便于評估結果可相互比較,為科學決策提供依據(jù)。c.適用性與可獲性:選取的指標不但要適用,而且比較容易獲取,因此遙感指標和統(tǒng)計指標應作為主要指標。d.結構性與系統(tǒng)性:洪水災害系統(tǒng)是非常復雜的巨系統(tǒng),但仍有規(guī)律可循。因此選取的指標要能體現(xiàn)結構性、層次性和系統(tǒng)性,以便于實現(xiàn)從定性化到定量化的轉變。e.綜合性與可操作性:指標體系應比較全面、綜合地反映一個區(qū)域的洪水災害易損性,但同時要避免不切實際、不太相關的指標,避免指標體系過于龐大、難以分析和操作。此外,所采用的指標應該能為有關部門所接受,并盡量與國家統(tǒng)計部門的指標相一致,以便于所選指標更具有可操作性和應用性。2.2社會急救能力與損失根據(jù)以上分析,區(qū)域洪水災害易損性主要取決于致災因子、孕災環(huán)境和承災體屬性。此外,因社會救災能力的不同,遭受的損失也不同。因此,區(qū)域洪水災害易損性評價指標應包括致災因子、孕災環(huán)境、承災體和社會救災能力四大類,其中前2類指標可視為洪水危險性指標,后2類指標可視為承災體易損性指標。2.2.1洪水的形成與洪水含沙量、污染物含量對受災人的影響時會出現(xiàn)出毫無疑問,降雨是暴發(fā)洪水的前提條件,也是洪水致災的主要因素,沒有降雨也就談不上洪水。一般地,降雨強度、歷時和范圍直接影響所形成洪水災害的嚴重程度。降雨強度越大、歷時越長、范圍越廣,越容易形成特大洪水。除降雨強度外,洪水的含沙量、污染物含量對致災也有很大影響。當洪水的含沙量高,特別是截留有大塊石頭、木頭等物品時,洪水的危險性也就大大提高。由于污染物對人、動物和植物都有明顯影響,因此洪水中的污染物必然會加大洪水的危險性,從而增加承災體的易損性。2.2.1.2其他除降雨外,臺風、海嘯等也是常見的洪災致災因子,但通常其影響范圍有限。2.2.2影響洪水危險性的因素一個地區(qū)洪水的大小是由多種因素共同決定的,其中既有致災因子方面的因素,又有孕災環(huán)境方面的因素。對于小范圍局部區(qū)域來說,其洪水危險性在更大程度上是受地理因素的影響,而非氣象因素。在地理因素中,又以地形對洪水危險性的影響最大,其次是河流網(wǎng)絡,再次是植被、土壤等。隨著環(huán)境破壞的加劇,孕災環(huán)境對洪災的影響越來越明顯,如1998年長江特大洪水災難的發(fā)生,與流域上游森林砍伐、圍湖造田、陡坡地開墾有密切關系。2.2.2.洪水危險性相對較一般認為,地形對洪水危險性的影響有2個方面:①“水往低處流”,地勢較低的地方較地勢較高的地方更容易遭受洪水的侵襲,即絕對高程越低的地方,洪水危險性相對越大;②地勢平坦的地方,由于積水難以排泄而易致災,即相對高程越低,洪水危險性越大。2.2.2.人為活動是河流水文的重要組成部分,影響范圍增大洪水在河道內(nèi)的正常流動不會致災,一旦溢出河道,則成為災害性洪水,有可能致災。毫無疑問,離河道愈近的地方,遭受洪水侵襲的可能性愈大,且洪水的沖擊力愈強,洪水危險性愈高。不同級別的河流其影響力及影響范圍也是不同的。干流較一級支流、一級支流較二級支流具有更強的影響力和更大的影響范圍。不合理的人為活動對河湖調(diào)節(jié)洪水的能力有巨大影響。圍湖造田直接減少了湖泊的調(diào)洪面積和容量,導致江河來水無地可蓄,同樣流量的水量則造成比以往更高的水位。河床是洪水行洪的通道,在河床上修筑行洪障礙物、種植高桿作物或堆積碴土,與河床爭地,必將縮小行洪斷面,致使洪水難以排泄而泛濫成災,洪水的危險性大大增加。2.2.2.生態(tài)生物作用植被、土壤等因素對降水的入滲有較大影響,從而對洪水危險性分布也有一定影響。特別需提到的是,森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,具有涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)徑流、保持水土等多種生態(tài)功能。森林復雜的立體結構能對降水層層截持,不但能對降雨發(fā)生再分配,而且可減弱降水對地面侵蝕的動能。因此,森林在發(fā)生暴雨時能在一定程度上減弱洪峰流量,延緩洪峰到來的時間。反過來,森林的大量砍伐,必然導致嚴重的水土流失,使洪水匯流加快,增大洪水危險性。2.2.3洪水的社會屬性與承災體屬性的關系洪水災害具有自然和社會雙重屬性,洪水災害所造成的損失,不僅與洪水強度有關,而且與承災體密切相關。在過去,人們更多地關注洪水災害的自然屬性,而忽視洪水災害的社會屬性,但進入20世紀90年代后,人們開始更多地關注洪水的承災體屬性。洪水災害的發(fā)生,對人類社會的影響是多方面的,總體來講,洪水對承災體的影響可歸納為如下幾類:2.2.3.一個人洪水災害對人類社會的影響首先表現(xiàn)為人口的大量傷亡,包括亡、受傷、失蹤以及緊急轉移等。2.2.3.2.建筑建筑物對洪水的抵抗能力主要取決于建筑物的結構、高度和使用的年限。2.2.3.災損失比重農(nóng)業(yè)是農(nóng)村地區(qū)洪災的主要承災體,農(nóng)業(yè)損失在洪災損失中占有相當高的比例。農(nóng)業(yè)可以分為農(nóng)作物、林業(yè)、牧業(yè)、漁業(yè)等,其中農(nóng)作物又可以分為水田作物和旱地作物,林業(yè)又可以分為用材林和經(jīng)濟林等。2.2.3.影響經(jīng)濟影響的范疇。經(jīng)濟嚴格地講,洪水對工業(yè)、農(nóng)業(yè)和居民家庭財產(chǎn)的影響都屬于經(jīng)濟影響的范疇。但為了計算方便,這里的經(jīng)濟影響不包括房產(chǎn)和農(nóng)業(yè),主要是指洪水對城鄉(xiāng)工商企業(yè)、各類基礎設施等的影響。2.2.3.5環(huán)境洪水對自然保護區(qū)、動物棲息地等的影響和破壞。2.2.4可能造成損失的能力社會承災能力是指在洪水災害發(fā)生前后,因采取措施,減輕洪水災害可能造成損失的能力。社會承災能力是影響洪水災害易損性的一個重要因素,社會承災能力強,可能遭受的洪災損失就低,反之則高。具體地說,社會承災能力又包括抗災能力、救災能力和災后恢復重建能力。2.2.4.1抗旱性人類的抗災行為主要包括洪水災害發(fā)生前的防洪減災工程修建、洪水預報、洪水預警以及洪水災害發(fā)生時的防汛搶險、洪水調(diào)度等。2.2.4.減少到最低限度的能力,促使損失減少到最低限度的能力,使損失得到有效控制到最低限度的能力,達到低級化、減救災能力是指在遭受災害后,搶救受災人員、財產(chǎn),力爭使損失減少到最低限度的能力。區(qū)域救災能力主要與災害的強度、災區(qū)經(jīng)濟水平、災區(qū)人民自救組織能力等有關。2.2.4.災損率與恢復能力恢復能力是指受災后快速恢復正常生產(chǎn)、生活的能力。災區(qū)恢復能力主要與災損率、災區(qū)的經(jīng)濟水平、鄰區(qū)援助能力等有關。通過以上分析,初步建立的區(qū)域洪水災害易損性評價指標體系見圖1。3洪水易損性函數(shù)區(qū)域洪水災害易損性分析就是研究建立各類承災體易損性與主要影響因子的關系,揭示各類承災體的抗洪能力。通過前面的分析,區(qū)域洪水災害易損性模型可表達為:區(qū)域洪災易損性(V)=f(致災因子(S1),孕災環(huán)境(S2),承災體屬性(S3),社會承災能力(S4))區(qū)域洪災易損性(V)是洪水致災因子、孕災環(huán)境、承災體屬性和社會承災能力的綜合函數(shù)。但由于洪災的復雜性和多變性,不可能通過單一的函數(shù)關系來確定洪災易損性與洪水致災因子、孕災環(huán)境、承災體屬性和社會承災能力之間的關系。從圖1可知,區(qū)域洪水易損性指標由不同層次的多類指標所構成,因此適于以層次分析法進行分析計算。3.1區(qū)域災災易損性模型區(qū)域洪災易損性取決于洪水致災因子、孕災環(huán)境、承災體屬性和社會承災能力4個方面,因此可構建如下評價模型:V=∑i=1nSi?WiV=∑i=1nSi?Wi式中,V為區(qū)域洪災易損性指數(shù),其大小取決于各指標的大小和各分量的權重值,V越大,表示易損性越高;Si為區(qū)域洪災易損性構成指標值,這里為致災因子、孕災環(huán)境、承災體和社會救災能力;Wi為相對應的權重;n為洪災易損性一級指標數(shù)量,這里n=4。3.2ahp計算和驗證權重的確定可采用層次分析法(analytichierachyprocess),基本過程是首先建立洪災易損性遞階層次結構模型,然后構造兩兩比較判斷矩陣,通過層次單排序和層次總排序及其一致性檢驗后,再進行AHP計算,最后進行一致性檢驗。當CR≤0.1時,表明具有滿意的一致性。在具體應用中,重要的是建立區(qū)域洪災易損性評價指標體系。根據(jù)前面分析,評價指標體系應包括目標層、準則層和指標層。目標層(T):目標層是指評價所要達到的目的,因此該評價的目標層為區(qū)域洪災易損性。準則層(S):準則層是指在目標層框架下,為達到目標層所需的評價指標,根據(jù)前面各種分析,這里確定準則層指標為致災因子(S1)、孕災環(huán)境(S2)、承災體屬性(S3)和社會承災能力(S4)。指標層(I):指標層是指準則層所包括的具體指標因子,即:酶臺風滅壩S1={I11?I12?I13?I14}={暴雨?臺風?海嘯?潰壩}S1={Ι11?Ι12?Ι13?Ι14}={暴雨?臺風?海嘯?潰壩}土壤地形植被S2={I21?I22?I23?I24}={植被?水系?地形?土壤}S2={Ι21?Ι22?Ι23?Ι24}={植被?水系?地形?土壤}其中,I21={I211,I212}={植被類型,植被覆蓋度}建筑物結構及作物產(chǎn)量目標S3={I31?I32?I33?I34?I35}={生命風險?建筑物?農(nóng)業(yè)?環(huán)境?經(jīng)濟}S3={Ι31?Ι32?Ι33?Ι34?Ι35}={生命風險?建筑物?農(nóng)業(yè)?環(huán)境?經(jīng)濟}其中,I31={I311,I312}={自救能力,被救助能力}I32={I321,I322}={建筑物的位置,建筑物的結構}I33={I331,I332,I333}={作物面積,作物類型,作物生長發(fā)育期}I34={I341,I342}={保護區(qū)面積,保護區(qū)類別}[2]結果S4={I41,I42,I43}={抗災能力?救災能力?恢復能力}S4={Ι41,Ι42,Ι43}={抗災能力?救災能力?恢復能力}其中,I41={I411,I412,I413,I414,I415}={防洪標準,預報準確率,預警及時性,防汛搶險能力,洪水調(diào)度正確性}I42={I421,I422}={救災組織能力,救災技術能力}I43={I431,I432}={經(jīng)濟基礎,投保率}3.3易損性指數(shù)ls由于易損性分析是比較不同地區(qū)洪水影響的相對程度,因此各類易損性指標的確定可采用相對比較的辦法,或采用專家打分的方法。如某個地區(qū)的相對高程變化為0～200m,則可將其劃分為10個檔次,每20m為1級。即0～20m為一個級別,20～40m為一個級別,……,然后分別賦予相應易損性指數(shù)為1.0,0.9,…,0.1。在有標準的情況下,分值的確定可根據(jù)已有標準來進行,對沒有標準的,可以理想值或目標期望值作為參照標準,計算公式:Si=Fi/Fo×100Si=Fi/Fo×100式中,Si為i因子的分值;Fi為實際測量值或出現(xiàn)值;Fo為標準值、目標值或理想值。實際操作中,往往難以獲取所有承災體的屬性,包括其空間分布、價值、易損性特征等等,常