災(zāi)害情景下城市脆弱性評(píng)估研究——以上海市為例.pdf

1、全球變暖，海平面上升，沿海城市自然災(zāi)害的暴露程度加劇，自然災(zāi)害的強(qiáng)度、頻度和廣度不斷增長(zhǎng)，以防范為目的的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估顯得格外重要。上世紀(jì)80年代災(zāi)害研究由致災(zāi)因子論向脆弱性研究轉(zhuǎn)移，眾多學(xué)者達(dá)成一致，脆弱性是理解災(zāi)難本質(zhì)的前提，也是防災(zāi)減災(zāi)過(guò)程中人類(lèi)可以有所作為的領(lǐng)域，自然致災(zāi)因子很難掌控，為降低災(zāi)情損失，減少承災(zāi)體脆弱性是最為直接和有效的方法。在國(guó)家自然科學(xué)面上基金項(xiàng)目“中國(guó)沿海城市自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系研究”和國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)基金項(xiàng)目

2、“沿海城市自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案情景分析”的資助下，基于國(guó)際災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)科學(xué)發(fā)展的動(dòng)向，架構(gòu)自然災(zāi)害脆弱性分析的理論體系和程序方法，以上海為實(shí)證開(kāi)展自然災(zāi)害脆弱性評(píng)估的研究，主要研究結(jié)果如下：
　　 ⑴“自然災(zāi)害系統(tǒng)中的脆弱性到底指什么？”圍繞這一問(wèn)題，本研究對(duì)自然災(zāi)害脆弱性的內(nèi)涵、類(lèi)別、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行探討，明確了敏感性、暴露性、恢復(fù)力的概念及其與脆弱性的相互關(guān)系，認(rèn)清了脆弱性在災(zāi)難形成和減少風(fēng)險(xiǎn)中的決定性作用。自然災(zāi)害脆弱性不同于其它領(lǐng)

3、域的脆弱性，城市自然災(zāi)害脆弱性的特征尤其獨(dú)特。我們?cè)诶砬遄匀粸?zāi)害系統(tǒng)脆弱性的主要表現(xiàn)形式的基礎(chǔ)上，著重對(duì)情景模擬下表征脆弱性的災(zāi)損曲線進(jìn)行深入探討。
　　 ⑵“如何評(píng)估自然災(zāi)害系統(tǒng)中的脆弱性？”在充分認(rèn)識(shí)自然災(zāi)害脆弱性分析特點(diǎn)和困難的基礎(chǔ)上，針對(duì)自然災(zāi)害領(lǐng)域幾種經(jīng)典的脆弱性分析模型，提出三種自然災(zāi)害脆弱性的評(píng)估方法，并在各種方法中，理順了自然災(zāi)害脆弱性與風(fēng)險(xiǎn)的相互關(guān)系。三種脆弱性方法在實(shí)際應(yīng)用中與評(píng)估區(qū)域空間尺度的大小密切相關(guān)。

4、針對(duì)脆弱性目前研究的熱點(diǎn)-脆弱性曲線，我們對(duì)其主要的構(gòu)建方法進(jìn)行了系統(tǒng)的歸總，并對(duì)存在的主要問(wèn)題及需要改進(jìn)的方面進(jìn)行了展望。
　　 ⑶上海地處東海之瀕，人口與經(jīng)濟(jì)要素密集，不同類(lèi)型的自然致災(zāi)和人為致災(zāi)因素相互作用，城市自然災(zāi)害事故呈現(xiàn)的顯著特征包括：災(zāi)害類(lèi)型多樣，發(fā)生比較頻繁；人為影響非常典型；災(zāi)情的放大作用較為明顯；由于孕災(zāi)環(huán)境和災(zāi)害成因的復(fù)雜性，城市災(zāi)害鏈的綜合效應(yīng)越加突出。上海的災(zāi)害管理工作面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)：城市規(guī)模擴(kuò)大，隱患

5、也在增多；災(zāi)害防御的投入不足，需要加強(qiáng)；災(zāi)害綜合管理水平不高；亟需加強(qiáng)城市防災(zāi)減災(zāi)科研，應(yīng)急預(yù)案的實(shí)用性、可操作性與有效性亟待提高。
　　 ⑷上海市水災(zāi)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別顯示出：臺(tái)風(fēng)、暴雨、過(guò)境洪水，是上海水災(zāi)的三種主要致災(zāi)因子，上海防汛墻的建設(shè)使潮災(zāi)和洪災(zāi)發(fā)生的頻率明顯減少，暴雨積水成為市區(qū)的主要水患；全球變暖、海平面上升和地面下沉是上海水災(zāi)頻繁發(fā)生的背景，城市化導(dǎo)致的“熱島效應(yīng)”、“雨島效應(yīng)”是災(zāi)害日益加重的原因，低洼地形、水利工

6、程基礎(chǔ)設(shè)施的不完善和災(zāi)害管理不到位，是上海水災(zāi)發(fā)生的根本原因，這些都是促進(jìn)水災(zāi)產(chǎn)生的孕災(zāi)環(huán)境因素；上海水災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的承災(zāi)體中，農(nóng)業(yè)首當(dāng)其沖，另外，強(qiáng)暴雨帶來(lái)的內(nèi)澇災(zāi)害中，道路積水出現(xiàn)車(chē)輛拋錨、行人難以通行和居民居住建筑進(jìn)水而產(chǎn)生的房屋結(jié)構(gòu)及內(nèi)部財(cái)產(chǎn)損失，尤其值得關(guān)注。
　　 ⑸農(nóng)業(yè)的水災(zāi)脆弱性在沿海各省（市）均呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)；農(nóng)業(yè)水災(zāi)脆弱性具有較強(qiáng)的區(qū)域分異規(guī)律，以15年平均水平相比，區(qū)域脆弱性大小順序?yàn)椋禾旖颍竞颖保旧綎|＞浙江

7、＞遼寧＞廣西＞上海＞廣東＞福建＞海南＞江蘇，北方農(nóng)業(yè)的水災(zāi)脆弱性明顯比南方大。另外，引入信息擴(kuò)散的模糊數(shù)學(xué)方法，對(duì)沿海區(qū)域的農(nóng)業(yè)水災(zāi)受災(zāi)率進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，水災(zāi)受災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)大小排列的次序是：江蘇＞山東＞天津＞河北＞遼寧＞浙江＞海南＞廣東＞上海＞廣西＞福建。這可以表明，上海市水災(zāi)脆弱性與風(fēng)險(xiǎn)的排序都較靠后，與同等空間尺度的另一直轄市-天津相比，天津的脆弱性和風(fēng)險(xiǎn)都比上海大，上海農(nóng)業(yè)水災(zāi)脆弱性、風(fēng)險(xiǎn)都處于較低水平。將沿海各?。ㄊ校┑霓r(nóng)業(yè)水災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)與脆

8、弱性評(píng)估結(jié)果的次序進(jìn)行對(duì)比，也反映減少脆弱性對(duì)降低災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的重大意義。
　　 ⑹運(yùn)用包絡(luò)分析的CCR與BCC投入、產(chǎn)出模型，對(duì)上海各郊（縣）的農(nóng)業(yè)水災(zāi)脆弱性分異規(guī)律及其它特點(diǎn)進(jìn)行了分析。其中，CCR模式顯示，從時(shí)間尺度來(lái)看，上海郊區(qū)整體脆弱性狀況由大到小的年份排序?yàn)?1991＞1983＞1984＞1981＞1985＞1979＞1986＞1990＞1980＞1989＞1987＞1988；從空間尺度上，按照各個(gè)區(qū)域13年的效率平均值

9、，區(qū)域農(nóng)業(yè)水災(zāi)脆弱性由大到小排序?yàn)椋耗蠀R＞金山＞崇明＞松江＞寶山＞青浦＞浦東＞嘉定＞奉賢。而后，選用BCC模型進(jìn)行技術(shù)脆弱性分析，求得規(guī)模脆弱值，并進(jìn)行規(guī)模報(bào)酬分析，將9個(gè)區(qū)域劃分為三類(lèi)：嘉定、金山、松江、南匯和崇明五個(gè)區(qū)（縣），無(wú)論從技術(shù)還是從規(guī)模上，都是水災(zāi)影響時(shí)農(nóng)業(yè)脆弱性最大的區(qū)域；青浦區(qū)具有技術(shù)脆弱性但無(wú)規(guī)模脆弱性，脆弱性中等；寶山、浦東、奉賢區(qū)既無(wú)技術(shù)脆弱性也無(wú)規(guī)模脆弱性，脆弱性水平較低。依據(jù)此，探討區(qū)域減少脆弱性的適宜播種規(guī)

10、模。
　　 ⑺利用上海市防汛信息中心開(kāi)發(fā)的暴雨內(nèi)澇仿真模型，設(shè)置情景并對(duì)兩種情景下的暴雨內(nèi)澇進(jìn)行了模擬，在此基礎(chǔ)上，考慮內(nèi)澇對(duì)道路產(chǎn)生的實(shí)際影響，根據(jù)水深劃分級(jí)別，構(gòu)造區(qū)域道路的暴露性評(píng)價(jià)模型，對(duì)中心城區(qū)各行政區(qū)進(jìn)行實(shí)證研究，結(jié)果顯示，二十年一遇暴雨情景下，中心城區(qū)各行政區(qū)的道路內(nèi)澇暴露性排序?yàn)椋盒靺R＞虹口＞普陀＞閘北＞長(zhǎng)寧＞楊浦＞黃浦＞靜安＞盧灣；五十年一遇暴雨情景下，該排序?yàn)椋盒靺R＞閘北＞虹口＞普陀＞長(zhǎng)寧＞楊浦＞黃浦＞靜安＞

11、盧灣?？傮w來(lái)說(shuō)，中心城區(qū)的外圍行政區(qū)道路的內(nèi)澇暴露性較大，這與歷史暴雨內(nèi)澇的道路淹沒(méi)狀況基本一致。而后，僅僅使用五十年一遇的模擬情景，縮短空間尺度，以中心城區(qū)各街道為評(píng)估單位，按照相似的方法，對(duì)區(qū)域住宅的暴露性進(jìn)行了分析，求得暴露性指數(shù)，并根據(jù)舊式住宅容易被淹及倒塌的事實(shí)，構(gòu)造敏感性指數(shù)，對(duì)中心城區(qū)各街道住宅的脆弱性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，針對(duì)77個(gè)街道，據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果分析區(qū)域民居脆弱性產(chǎn)生的主要原因并進(jìn)行分類(lèi)。
　　 ⑻針對(duì)災(zāi)害主要承災(zāi)體、人

12、類(lèi)社會(huì)系統(tǒng)的核心-人群，在情景模擬的基礎(chǔ)上，根據(jù)脆弱性概念及結(jié)構(gòu)組成，強(qiáng)調(diào)人類(lèi)自身抵御災(zāi)害的能力，選擇代表性指標(biāo)構(gòu)建指標(biāo)體系，客觀賦予各指標(biāo)權(quán)重、構(gòu)造模型，進(jìn)行徐匯五十年-遇暴雨內(nèi)澇情景下的人群脆弱性評(píng)估。最終的評(píng)價(jià)結(jié)果顯示：田林街道、凌云路街道、長(zhǎng)橋街道、楓林路街道和漕河涇街道的人群脆弱性強(qiáng)；天平路街道、徐家匯街道和斜土路街道的人群脆弱性較強(qiáng)；虹梅路街道、康健新村街道、龍華街道和湖南路街道的人群脆弱性較弱：華涇鎮(zhèn)是人群脆弱性最弱的地區(qū)

13、。
　　 ⑼在對(duì)脆弱性曲線理論研究的基礎(chǔ)上，借鑒國(guó)際脆弱性曲線建立的兩種經(jīng)典方法，結(jié)合上海實(shí)際，針對(duì)洪（潮）災(zāi)和暴雨內(nèi)澇災(zāi)害，根據(jù)歷史災(zāi)情和假設(shè)的水災(zāi)情景，首先，利用修正法，參照國(guó)內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)，構(gòu)建不同土地利用類(lèi)型的水災(zāi)脆弱性曲線，并利用ARCGIS進(jìn)行空間展布，得到龍華鎮(zhèn)三種水位時(shí)不同土地利用類(lèi)型的脆弱性分布圖。而后，在前人工作的基礎(chǔ)上，對(duì)合成法做出三大方面的改進(jìn)，構(gòu)造不同收入階層居住房屋結(jié)構(gòu)及內(nèi)部財(cái)產(chǎn)的脆弱性曲線，分別呈現(xiàn)

14、為水深-單位面積損失曲線與水深-損失（損失率）曲線，并利用ARCGIS進(jìn)行空間展布，得到龍華鎮(zhèn)三種水位時(shí)居民建筑內(nèi)部財(cái)產(chǎn)的脆弱性分布圖，針對(duì)“麥莎”臺(tái)風(fēng)這一歷史典型內(nèi)澇情景中受影響較大的天平街道，也對(duì)其居民建筑結(jié)構(gòu)的脆弱性進(jìn)行空間展布，以求確定防災(zāi)減災(zāi)的重點(diǎn)區(qū)域和重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象、為決策提供科學(xué)的依據(jù)。
　　 綜上所述，本研究在多學(xué)科交叉基礎(chǔ)上，豐富、充實(shí)和發(fā)展城市災(zāi)害脆弱性評(píng)估的理論和方法體系，針對(duì)上海水災(zāi)的主要承災(zāi)體-農(nóng)業(yè)、舊式

15、民居、道路、人群、居住建筑及內(nèi)部財(cái)產(chǎn)，基于災(zāi)害情景，利用經(jīng)過(guò)改善的指標(biāo)體系法、歷史災(zāi)情的數(shù)理統(tǒng)計(jì)和脆弱性曲線三種方法，進(jìn)行洪（潮）災(zāi)和暴雨內(nèi)澇情形下不同空間尺度區(qū)域的承災(zāi)體脆弱性定量分析，多方法、多角度、多時(shí)空開(kāi)展上海災(zāi)害脆弱性評(píng)估與區(qū)劃研究，并建立災(zāi)害脆弱性評(píng)估的方法體系及程序規(guī)范。自然災(zāi)害系統(tǒng)非常復(fù)雜，自然災(zāi)害脆弱性評(píng)估是一個(gè)涉及災(zāi)害學(xué)、風(fēng)險(xiǎn)學(xué)、地理學(xué)等多學(xué)科交叉的研究課題。本研究雖然在城市脆弱性評(píng)估和區(qū)劃的研究上做了部分有益的探索