長(zhǎng)株潭城市群生命線系統(tǒng)安全性評(píng)價(jià)

胡 巍，李景保，王 建

湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，中國(guó) 長(zhǎng)沙 410081)

合理完善的城市生命線系統(tǒng)是城市安全的重要標(biāo)志，也是衡量一個(gè)城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、基礎(chǔ)建設(shè)水平及生態(tài)安全的重要指標(biāo)[1]．長(zhǎng)株潭城市群位于湖南省東北部，是以長(zhǎng)沙、株洲、湘潭三市為核心，3市沿湘江呈“品”字形分布，兩兩相距不足40 km，總面積2.8×104km2，2009年底人口1 325萬(wàn)人，GDP達(dá)5 606.7億元，成為中南地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市群．然而，該地區(qū)人口的不斷增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展卻造成了城市規(guī)模的急劇膨脹，城市安全隱患大為增多，其經(jīng)濟(jì)損失也明顯增大．因此，研究長(zhǎng)株潭城市群生命線系統(tǒng)的安全狀態(tài)對(duì)預(yù)防自然災(zāi)害及其次生災(zāi)害、應(yīng)對(duì)環(huán)境突發(fā)性事故、保證社會(huì)安定、建設(shè) “兩型社會(huì)”具有重大的意義．本文以2010年《湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒》中的相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為依據(jù)，運(yùn)用AHP和關(guān)聯(lián)度分析法，對(duì)長(zhǎng)沙、株洲和湘潭3個(gè)城市的生命線安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，為長(zhǎng)株潭城市群制定城市安全和可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供理論依據(jù)．

1 生命線系統(tǒng)安全性評(píng)價(jià)方法

1.1 層次分析法權(quán)重確定及步驟

層次分析法是指將決策問題的有關(guān)元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，用一定的標(biāo)度對(duì)人的主觀判斷進(jìn)行客觀量化，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量分析的一種決策方法．基本步驟如下[2-3]：

①構(gòu)造判斷矩陣，對(duì)于n個(gè)元素來(lái)說(shuō)，得到兩兩比較判斷矩陣u=(uij)n×n．其中uij表示因素i和因素j相對(duì)目標(biāo)的重要值．uij的取值引用1～9及其倒數(shù)比較標(biāo)度法來(lái)進(jìn)行．于是構(gòu)成判斷矩陣P．

(1)

②計(jì)算判斷矩陣每一行元素乘積Mi.

(2)

(3)

(4)

⑤計(jì)算判斷矩陣的最大特征根.

CR=CI/RI,

(5)

(6)

式中：CR為判斷矩陣的隨機(jī)一致性比率；CI為判斷矩陣一致性指標(biāo)；RI為判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，RI值見(表1)．

表1 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

當(dāng)CR<0.1時(shí)，判斷矩陣具有滿意的一致性，否則就要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整．

1.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析方法

關(guān)聯(lián)度分析是分析系統(tǒng)中每一元素間相互關(guān)聯(lián)程度或相似程度的方法，其基本思想是依據(jù)關(guān)聯(lián)度對(duì)系統(tǒng)排次序，對(duì)事物的綜合評(píng)判．在多數(shù)情況下是研究多對(duì)象的排序問題，即在各個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象之間排出優(yōu)選順序．在長(zhǎng)株潭城市群生命線系統(tǒng)安全性評(píng)價(jià)過(guò)程中，各個(gè)子系統(tǒng)包含多種因素，哪些因素是重要的，哪些是次要的，不同城市間生命線系統(tǒng)的安全程度如何，將有必要作因素的關(guān)聯(lián)分析．其計(jì)算思路如下[4-6]：

(1)選擇參考數(shù)列V0k=(v01,v02,…,v0n)，k=1,2,…,n.式中V0k為第k個(gè)指標(biāo)的最優(yōu)值.

(4)計(jì)算關(guān)聯(lián)度.由于安全性系統(tǒng)下指標(biāo)的重要程度不同，所以關(guān)聯(lián)度的計(jì)算采用權(quán)重乘以關(guān)聯(lián)系數(shù)．計(jì)算公式為：R=(ri)1×m=(r1,r2,…,rm)=WE.

(5)關(guān)聯(lián)度排序.基于關(guān)聯(lián)度的大小，即根據(jù)長(zhǎng)株潭城市群生命線安全性優(yōu)劣的次序進(jìn)行排序．

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

根據(jù)長(zhǎng)株潭城市群生命線安全系統(tǒng)的實(shí)際情況，借鑒目前生命線系統(tǒng)安全性評(píng)價(jià)的相關(guān)成果[7]，遵循指標(biāo)體系建立的原則，本文把研究對(duì)象分為系統(tǒng)層、子系統(tǒng)層和指標(biāo)層3個(gè)層次．其中系統(tǒng)層為生命線系統(tǒng)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)(U)；子系統(tǒng)層分為道路交通系統(tǒng)(U1)、源動(dòng)力系統(tǒng)(U2)、給水排水系統(tǒng)(U3)、信息傳播系統(tǒng)(U4)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)(U5)[8]；指標(biāo)層則具體反映了子系統(tǒng)層的多項(xiàng)指標(biāo)，根據(jù)城市生命線系統(tǒng)的脆弱性與不穩(wěn)定性特征，本研究將指標(biāo)層確定為22項(xiàng)指標(biāo)(表2)．

1.4 指標(biāo)權(quán)重的確定

由于城市生命線系統(tǒng)的模糊性和復(fù)雜性，用精確的客觀賦權(quán)法來(lái)確定權(quán)重，難度較大，最主要的是確定的權(quán)數(shù)有時(shí)與指標(biāo)的實(shí)際重要程度相悖．有時(shí)若對(duì)該系統(tǒng)的分析不足，過(guò)分地相信客觀定權(quán)的重要性，反而切斷了權(quán)重系數(shù)主觀性來(lái)源．為了保證確定的權(quán)重系數(shù)的客觀性、公正性和科學(xué)性，采用層次分析法確定各級(jí)評(píng)價(jià)要素指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)子集[9-10]，利用(1)～(6)式可以得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重(表2)．

表2 生命線系統(tǒng)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重

表中數(shù)據(jù)來(lái)源于2010年《湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒》.

2 城市生命線系統(tǒng)安全性綜合評(píng)價(jià)

2.1 權(quán)重的計(jì)算與指標(biāo)的劃分

由表2可以看出，子系統(tǒng)層和指標(biāo)層中的評(píng)價(jià)因子滿足一致性檢驗(yàn)(CR<0.1)，權(quán)重分配較為合理，子系統(tǒng)層的權(quán)重向量U=(0.2，0.3，0.3，0.1，0.1)；指標(biāo)層中的道路交通系統(tǒng)權(quán)重向量U1=(0.388 3，0.388 3，0.062 3，0.161 1)；源動(dòng)力系統(tǒng)權(quán)重向量U2=(0.064 9，0.404 6，0.125 9，0.404 6)；給水排水系統(tǒng)權(quán)重向量U3=(0.030 5，0.264 9，0.107 1，0.264 9，0.067 7，0.264 9)；信息傳播系統(tǒng)權(quán)重向量U4=(0.1，0.3，0.5，0.1)；生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)權(quán)重向量U5=(0.396 7，0.396 7，0.116 4，0.090 2)．

按照上述22項(xiàng)指標(biāo)對(duì)長(zhǎng)株潭城市群城市生命線系統(tǒng)安全性的影響程度，結(jié)合長(zhǎng)株潭城市群的實(shí)際狀況，將生命線系統(tǒng)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)分為3個(gè)等級(jí)：Ⅰ比較安全(>0.65)；Ⅱ基本安全(≤0.65且>0.35)；Ⅲ不安全(≤0.35)．

2.2 指標(biāo)無(wú)量綱化處理及關(guān)聯(lián)度分析

由于不同指標(biāo)的計(jì)算單位和數(shù)量不同，不具有可比性．因此，在評(píng)價(jià)過(guò)程中就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，以消除綱量的干擾．通過(guò)SPSS軟件對(duì)上述指標(biāo)層中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到以下結(jié)果(表3)．

表3 長(zhǎng)株潭城市群生命線系統(tǒng)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化值

根據(jù)上述權(quán)重計(jì)算結(jié)果，并利用關(guān)聯(lián)度的公式R=WET，運(yùn)用mceGRAY軟件計(jì)算子系統(tǒng)層各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度即：RU1=(0.998 9, 0.722 3, 0.709 4);RU2=(1,0.955 9,0.952 6);RU3=(0.997 4, 0.954 4,0.940 6);RU4=(0.921 7, 0.636 0,0.627 8);RU5=(0.999 1, 0.939 8,0.944 8).

進(jìn)一步可求得最高層次U的關(guān)聯(lián)度：RU=(r1,r2,r3)=(0.999 8,0.637 4,0.616 9).

按RU中關(guān)聯(lián)度的大小得到長(zhǎng)株潭城市群生命線系統(tǒng)安全性評(píng)價(jià)的優(yōu)劣次序結(jié)果(表4)．根據(jù)關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果和等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)可知，長(zhǎng)沙市安全性綜合得分為0.999 8，接近最優(yōu)值，屬于比較安全的范圍，株洲市和湘潭市綜合得分分別是0.647 3和0.616 9，屬于基本安全范圍．

表4 關(guān)聯(lián)度總排序

2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

從表4中可以看出，在2010年長(zhǎng)株潭城市群生命線系統(tǒng)安全性綜合評(píng)價(jià)中，長(zhǎng)沙市總分排名第一，且在5項(xiàng)子系統(tǒng)中都位居第一，安全性的關(guān)聯(lián)度都超過(guò)了0.92．其中給水排水系統(tǒng)安全性的關(guān)聯(lián)度為0.997 4，這是因?yàn)樵诮o水方面，長(zhǎng)沙市加強(qiáng)水資源的節(jié)約和保護(hù)，大力推廣節(jié)水技術(shù)，提高了公共供水系統(tǒng)能力，供水保證率達(dá)到90%，用水普及率達(dá)到100%，并在2009年1月1日起實(shí)施了《長(zhǎng)沙市城市供水用水管理?xiàng)l例(修訂案)》，對(duì)城市供水用水管理起到積極的推動(dòng)作用；排水方面，長(zhǎng)沙市城鄉(xiāng)污水處理實(shí)現(xiàn)跨越，城市污水處理量和污水處理率分別由2008年的360 kt/日、35%上升到2010年的860 kt/日、65%，并積極實(shí)行工業(yè)污水工程處理和生活污水生物處理的辦法．供氣方面，長(zhǎng)沙市天然氣供氣總量已超過(guò)0.8 km3，位居第一，但在冬春季節(jié)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)用氣不足的現(xiàn)象，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)氣源的調(diào)運(yùn)和輪流交錯(cuò)限時(shí)供應(yīng)的措施，以保障居民的生活用氣.供電方面，2009年啟動(dòng)的黑麋峰抽水蓄能電站，可迅速向長(zhǎng)沙電網(wǎng)并網(wǎng)供電，成為長(zhǎng)株潭地區(qū)的可靠應(yīng)急電源，目前長(zhǎng)沙市供電保障率達(dá)到了99.7%，有力地保障了工農(nóng)業(yè)及人們?nèi)粘５挠秒娦枨螅缆方煌ǚ矫?，現(xiàn)階段長(zhǎng)沙市主要公共交通方式是公共汽車，長(zhǎng)沙市現(xiàn)有公共汽車3 939輛，公交線路100條，公交運(yùn)營(yíng)線路總長(zhǎng)度1 642.1 km，設(shè)置了1 400多個(gè)停靠站點(diǎn)[11]，為居民的出行帶來(lái)了很大的便利．但是公交線路覆蓋不均衡以及公交站場(chǎng)地不足問題仍然存在，建議借鑒各地經(jīng)驗(yàn)和做法，整合現(xiàn)有公交企業(yè)和重復(fù)率高的線路，以保障公交系統(tǒng)的良好發(fā)展．在通信方面，固定電話和移動(dòng)電話的普及率分別為33.29戶/百人和96.98戶/百人．在生態(tài)環(huán)境方面，由于長(zhǎng)沙市加快城鄉(xiāng)垃圾處理工作，市區(qū)垃圾處理率達(dá)100%，鄉(xiāng)鎮(zhèn)垃圾收集率達(dá)40%，其關(guān)聯(lián)度也居3市第一．

株洲市是湖南省第二大城市和中部地區(qū)重要的區(qū)域中心城市．在生命線系統(tǒng)安全性評(píng)價(jià)中得分為0.637 4，位居第二，在給水排水、源動(dòng)力、和道路交通方面位居第二，各項(xiàng)子系統(tǒng)指標(biāo)比較均衡，體現(xiàn)了株洲城市綜合競(jìng)爭(zhēng)力作為中部非省會(huì)第一的優(yōu)勢(shì)．人均日生活用水量(379 L)和污水處理率(68%)排在3個(gè)城市的第一，在信息傳播方面，株洲、湘潭與省會(huì)長(zhǎng)沙差距明顯，但隨著長(zhǎng)株潭通信一體化的實(shí)施和不斷完善，三地之間的差距將會(huì)不斷縮?。谂潘矫妫晏幚砦鬯芰_(dá)到51.81 Mt，污水處理率達(dá)到68%，位列省內(nèi)前茅；株洲市還建設(shè)湖南首家垃圾焚燒發(fā)電廠，日均處理垃圾1.5 kt，提高了城市的環(huán)境衛(wèi)生水平．

湘潭市位于湖南中部偏東地區(qū)，湘江中下游，是全省人口和面積最小的省轄市．湘潭市綜合得分是0.616 9，位居第三，人均擁有道路面積(13.55 m2) 高于省會(huì)長(zhǎng)沙(13.43 m2)，在生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)(0.944 8)中位居第二．在供水方面，有良好的綜合生產(chǎn)能力，用水普及率接近100%；垃圾處理率達(dá)到了100%；在供氣方面遠(yuǎn)低于長(zhǎng)沙和株洲，用氣普及率也只有85%，湘潭市的道路交通子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)度為0.709 4，排在第三位，湘潭公交線路營(yíng)運(yùn)里程是165 km，年客運(yùn)量是6 278萬(wàn)人次，已基本解決群眾出行難的問題，但是公交線路重復(fù)率達(dá)30%，空載率達(dá)40%．據(jù)此，湘潭市今后的發(fā)展應(yīng)當(dāng)大力加強(qiáng)公共交通管理體制，依法整治和規(guī)范客運(yùn)市場(chǎng)，從整體上提高道路交通系統(tǒng)的安全水平．

3 結(jié)論

采用AHP和關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)長(zhǎng)株潭城市群生命線系統(tǒng)的安全性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，研究結(jié)果表明：

(1)長(zhǎng)沙市作為湖南省省會(huì)，長(zhǎng)株潭城市群核心城市，具有一定的政策、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，與生命線系統(tǒng)安全性的關(guān)聯(lián)度最高，綜合得分為0.999 8，5項(xiàng)子系統(tǒng)層得分都達(dá)到0.92以上，與預(yù)期的結(jié)果相符．株洲和湘潭臨近省會(huì)長(zhǎng)沙，具有良好的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，得分分別為0.637 4和0.616 9，兩者水平相差不大，與生命線系統(tǒng)安全性的關(guān)聯(lián)度都在0.65以下，安全性較低，信息傳播和道路交通方面安全狀況嚴(yán)峻，亟需加強(qiáng)一系列有效可行的管理措施．

(2)AHP和關(guān)聯(lián)度分析法的綜合應(yīng)用，可以較為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)城市生命線系統(tǒng)的安全狀況，具有較強(qiáng)的可操作性和可行性．AHP能夠較準(zhǔn)確地確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，并能合理地劃分層次，再運(yùn)算計(jì)量方法得出合理權(quán)重．在通過(guò)關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)長(zhǎng)株潭城市群生命線系統(tǒng)安全狀況作出綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果與三市生命線系統(tǒng)安全狀況基本相符．

(3)由于AHP和關(guān)聯(lián)度分析法本身存在的一些不足，指標(biāo)體系仍需進(jìn)一步完善.評(píng)價(jià)生命線安全狀況是多種因素共同作用的結(jié)果．關(guān)聯(lián)度分析中應(yīng)盡量劃分評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，使每個(gè)城市的安全系數(shù)能夠處在一個(gè)相對(duì)合理的范圍之內(nèi)，這也是今后亟待探討的問題．

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