災害損失視角下城市生命線系統(tǒng)脆弱性評估研究.pdf

1、當前，我國正處于城市化、工業(yè)化的快速發(fā)展時期，城市承載能力以及產業(yè)經(jīng)濟的集聚和升級都依托于基礎設施建設和發(fā)展，其中保障和維系居民生活及產業(yè)發(fā)展的核心基礎設施稱為城市生命線系統(tǒng)。城市生命線系統(tǒng)各個子系統(tǒng)之間以及生命線系統(tǒng)與產業(yè)發(fā)展、居民生活之間，呈現(xiàn)出高度依賴性、復雜性和關聯(lián)性等特點，這也使城市生命線系統(tǒng)脆弱性日益增加。定性分析災害導致直接或間接損失的形成機理、作用路徑、評估方法與生命線系統(tǒng)脆弱性之間關系，定量研究城市生命線脆弱性影響因素

2、，已成為城市生命線系統(tǒng)脆弱性評估研究的一項重要議題。脆弱性是客觀存在的，認識脆弱性需要一定的途徑或方法，其中災害損失是衡量或評估脆弱性的有效途徑，即基于損失或量化災害損失程度有效判斷或衡量脆弱性。為此，本文通過梳理災害管理和災害生命周期理論分析后進行問題融合，提出災害損失視角下城市生命線系統(tǒng)脆弱性評估，即根據(jù)災害發(fā)生前預防、災害發(fā)生后恢復等不同階段的研究目的和需求，評估城市生命線系統(tǒng)脆弱性。同時，恢復階段中引入系統(tǒng)彈性效率，提高評估模型

3、的針對性，更具有現(xiàn)實的指導意義。本文的主要研究工作如下:
　　(1)運用指標體系構建方法，針對生命線系統(tǒng)在準備預防災害中體現(xiàn)的系統(tǒng)運行屬性進行脆弱性評估。如何從城市生命線系統(tǒng)大量的運行數(shù)據(jù)中探求一套客觀有效的綜合評價體系并分析脆弱性的削減機制，仍是一個值得研究的問題。在此基礎上，構建指標體系評估城市生命線系統(tǒng)脆弱性，由定性和定量角度，首先分析生命線系統(tǒng)脆弱性的內在本質和根本屬性，基于可能造成生命線系統(tǒng)損失的角度出發(fā)，從工程類、非工

4、程類和綜合設施水平三個方面獲取指標，依據(jù)信息含量最大和冗余信息剔除原則定量篩選指標，構建城市生命線系統(tǒng)脆弱性評價指標體系;其次，結合系統(tǒng)脆弱性評價指標體系，運用主成分分析法確定評價指標權重，評估城市生命線系統(tǒng)脆弱性，建立基于時間序列的城市生命線系統(tǒng)脆弱性指數(shù)曲線;最后，根據(jù)脆弱性評估結果，探索生命線系統(tǒng)脆弱性的影響路徑和削減機制，通過對生命線系統(tǒng)關聯(lián)性、系統(tǒng)彈性、災害損失和系統(tǒng)脆弱性的相關文獻系統(tǒng)梳理，提出系統(tǒng)脆弱性削減機制的研究假設，

5、并采集整理生命線關聯(lián)企業(yè)調查問卷樣本，借助LISERL結構方程模型，對系統(tǒng)脆弱性的削減機制進行實證分析。
　　(2)運用數(shù)據(jù)包絡分析方法，針對生命線系統(tǒng)在區(qū)域災害損失中體現(xiàn)的關聯(lián)損失屬性進行脆弱性評估。通過分析直接間接災害損失的形成機制、作用路徑與城市生命線系統(tǒng)關聯(lián)屬性之間的關系，建立二者之間矢量轉化的區(qū)域災害系統(tǒng)，依據(jù)現(xiàn)實的自然災害損失數(shù)據(jù)評估生命線系統(tǒng)脆弱性。首先，基于DEA-Malmquist的城市生命線系統(tǒng)空間區(qū)劃研究，依

6、據(jù)TFP指數(shù)將我國30個省份劃分高中低三個自然災害脆弱性層級，有利于均衡比較城市生命線系統(tǒng)差異，避免函數(shù)設定錯誤或主觀判斷;其次，基于空間區(qū)劃的城市生命線系統(tǒng)脆弱性影響因素研究，依據(jù)分位數(shù)回歸模型和固定效應模型，分別對三個自然災害脆弱性層級城市生命線系統(tǒng)脆弱性指數(shù)影響因素進行計量分析;第三，基于災害損失數(shù)據(jù)和生命線指標，將二者作為一個矢量轉化“投入-產出”的區(qū)域災害系統(tǒng)，并將脆弱性指數(shù)作為一個城市生命線系統(tǒng)建設水平和災害損失量轉化為的生

7、產指數(shù)，運用DEA-BCC模型進行算例分析，實現(xiàn)脆弱性指數(shù)有效分解，結果和政策含義更為豐富。
　　(3)運用投入產出方法，針對生命線系統(tǒng)在響應恢復災害損失中體現(xiàn)的系統(tǒng)前后關聯(lián)屬性進行脆弱性評估。為進行有效的災情響應恢復決策，基于區(qū)位熵構建城市生命線系統(tǒng)投入產出系數(shù)，確定城市生命線系統(tǒng)前后關聯(lián)影響，評估災害狀態(tài)下生命線子系統(tǒng)脆弱性和可能造成損失。首先，基于經(jīng)典非正常投入產出模型（IIM）基礎上，建立生命線5個子系統(tǒng)封閉模型，運用多乘

8、數(shù)矩陣(MPM)方法，從供應驅動、需求驅動和產業(yè)結構變化驅動3個角度分析生命線各子系統(tǒng)的前向關聯(lián)和后向關聯(lián)，確定生命線的關鍵子系統(tǒng)（部門）;其次，當災害或突發(fā)事件發(fā)生時，分析一個或多個生命線子系統(tǒng)遭受擾動作用，而導致整個城市生命線系統(tǒng)非正常程度的變化過程，同時引入彈性效率，建立考慮彈性效率的動態(tài)非正常投入產出模型評估生命線系統(tǒng)脆弱性。
　　綜上，本文以城市生命線系統(tǒng)脆弱性評估為目標，從災害損失視角，建立城市生命線系統(tǒng)脆弱性評估模型