舟山市風暴潮承災(zāi)體脆弱性評估研究

梁鑫鑫，陳 潔，過仲陽,2

（1.華東師范大學地理科學學院，上海200241；2.華東師范大學地理信息科學教育部重點實驗室，上海200241）

舟山市風暴潮承災(zāi)體脆弱性評估研究

梁鑫鑫1，陳 潔1，過仲陽1,2

（1.華東師范大學地理科學學院，上海200241；2.華東師范大學地理信息科學教育部重點實驗室，上海200241）

以舟山市為研究對象，從自然和社會兩個方面出發(fā)進行脆弱性評估。選擇土地利用類型為指標進行自然脆弱性評估；選取人口房屋密度、城鎮(zhèn)化率、區(qū)域疏散度等9個指標，采用SDSVI指數(shù)與AHP決策分析法進行社會脆弱性評估，其中SDSVI指數(shù)是參考沿海脆弱性指數(shù)CVI構(gòu)建的風暴潮承災(zāi)體社會脆弱性指數(shù)。在此基礎(chǔ)上，對綜合脆弱性評估進行分析與探究。結(jié)果顯示，脆弱性由高到低依次為：岱山縣、嵊泗縣、普陀區(qū)、定海區(qū)。研究結(jié)果可為政府應(yīng)對風暴潮災(zāi)害以及進一步開展相應(yīng)的風暴潮災(zāi)害風險評估工作等提供科學參考。

風暴潮災(zāi)害；脆弱性評估；GIS技術(shù)；AHP；SDSVI

1引言

風暴潮災(zāi)害是我國頻發(fā)的重大海洋災(zāi)害之一，幾乎遍及中國沿海，被國家納入民政部巨災(zāi)范疇[1]。在全球氣候變化、海平面上升和城市化快速發(fā)展的背景下，風暴潮災(zāi)害造成巨大損失的風險日益增加。因此，風暴潮災(zāi)害風險研究成為我國海洋防災(zāi)減災(zāi)面臨的重大挑戰(zhàn)之一。

目前國內(nèi)外對風暴潮災(zāi)害風險的評估主要包括風暴潮過程的數(shù)值模擬、典型重現(xiàn)期風暴潮估計、可能最大風暴潮計算[2-4]。對風暴潮承災(zāi)體脆弱性的評估方法主要有以下3種[5]：基于歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)判斷的區(qū)域脆弱性評估，如譚麗榮等基于近20 a風暴潮災(zāi)害損失數(shù)據(jù)，構(gòu)建風暴潮災(zāi)害脆弱性指數(shù)系統(tǒng)，對沿海地區(qū)省級尺度上風暴潮災(zāi)害脆弱性進行了評估[6]；基于指標的區(qū)域脆弱性評估，如Li等通過指標評價體系的構(gòu)建來評估廣東省沿海區(qū)縣風暴潮災(zāi)害脆弱性[7]；基于實際調(diào)查的承災(zāi)個體脆弱性評估，該方法主要應(yīng)用災(zāi)損曲線來衡量不同強度的各災(zāi)種與損失之間的關(guān)系，以表格或曲線的形式表示。1996年，Cutter提出了結(jié)合自然脆弱性和社會脆弱性的HOP模型，并應(yīng)用到特定的地域單元[8]。但針對區(qū)域承災(zāi)體綜合脆弱性評估的研究還不是很多，尤其從自然、社會和綜合3個角度對區(qū)域進行系統(tǒng)評估的研究較為少見。

舟山市位于浙江省舟山群島，地處杭州灣入?？冢０毒€綿延曲折，故常年受臺風侵襲。若適逢天文大潮，常引發(fā)嚴重的臺風風暴潮災(zāi)害，對區(qū)域生命財產(chǎn)安全及經(jīng)濟發(fā)展構(gòu)成嚴重損失[9-10]。據(jù)統(tǒng)計，僅2008—2012年間，就有9場臺風風暴潮對舟山造成不同程度的損失[1]。災(zāi)害所造成的后果是由致災(zāi)環(huán)境的危險性和承災(zāi)體的脆弱性決定的[11]，所以承災(zāi)體的脆弱性研究對區(qū)域減災(zāi)有著極為重要的作用。因此，系統(tǒng)開展舟山市風暴潮承災(zāi)體脆弱性評估顯得十分緊迫。2012年，浙江省人民政府出臺的《浙江省海洋災(zāi)害防御“十二五”規(guī)劃》指出了強化海洋災(zāi)害風險防范措施的重要性，舟山市風暴潮脆弱性評估成為浙江省海洋災(zāi)害風險評估與區(qū)劃重點工程之一?；谥笜梭w系的脆弱性評估方法是一種操作簡單、易于實現(xiàn)的方法，所以在對舟山市

的脆弱性評估中也得到了廣泛的應(yīng)用。因此，本研究參考沿海脆弱性指數(shù)（Coastal Vulnerability Index，CVI）構(gòu)建風暴潮承災(zāi)體社會脆弱性指數(shù)（Storm Surge Disaster Social Vulnerability Index，SDSVI），并結(jié)合土地利用類型等信息，從自然、社會和綜合3個方面對舟山市風暴潮承災(zāi)體脆弱性進行系統(tǒng)評估，為進一步開展相應(yīng)的風暴潮災(zāi)害風險評估工作等提供科學參考。

2數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)源

本研究中，承災(zāi)體自然脆弱性評估所用的舟山市遙感影像來源于地理空間數(shù)據(jù)云[12]，土地利用類型由遙感影像解譯得到；社會脆弱性評估所用數(shù)據(jù)主要來源于2012年舟山統(tǒng)計年鑒[13]，浙江省統(tǒng)計局2012年統(tǒng)計數(shù)據(jù)[14]，浙江省測繪與地理信息局2012年基礎(chǔ)地理信息[15]。

2.2 脆弱性含義

脆弱性的定義眾多[16-17]，Timmerman于1981年首先提出了地學領(lǐng)域的脆弱性的概念[18]。目前，脆弱性已成為一個受自然、社會、經(jīng)濟、環(huán)境共同影響的綜合概念[19]。本文所指的脆弱性為承災(zāi)體承受風暴潮災(zāi)害打擊的能力，將從自然、社會、綜合3個方面對其進行評估分析。

2.3 自然脆弱性評估方法

風暴潮承災(zāi)體自然脆弱性是指自然環(huán)境對風暴潮災(zāi)害的承受能力。本研究中，選擇區(qū)域土地利用現(xiàn)狀來評估自然脆弱性。根據(jù)土地利用現(xiàn)狀二級分類與脆弱性范圍對應(yīng)關(guān)系表[20]，將植被、水體、鹽田、居民區(qū)、農(nóng)田、裸地6種土地類型賦予相應(yīng)的脆弱性等級，分別是2、1、3、5、4、1，等級越低代表脆弱性越低，等級越高代表脆弱性越高，進而得到區(qū)域自然脆弱性區(qū)劃。

2.4 社會脆弱性評估方法

風暴潮承災(zāi)體社會脆弱性是指風暴潮承災(zāi)體受社會、經(jīng)濟、政治等體系影響的脆弱性。本研究中，以舟山市下轄定海區(qū)、普陀區(qū)、岱山縣、嵊泗縣4個區(qū)域為基本評估單元，用歸納法，選取代表性指標衡量脆弱性。基于指標體系的脆弱性評估包括敏感性、應(yīng)對能力和恢復力3個方面。其中敏感性強調(diào)了承災(zāi)體本身屬性，災(zāi)害發(fā)生前就存在；應(yīng)對能力主要體現(xiàn)在災(zāi)害發(fā)生過程中；恢復力則為災(zāi)害發(fā)生之后表現(xiàn)出來的脆弱性屬性[21]?；诖?，選擇具有代表性、典型性的指標，分別衡量承災(zāi)體災(zāi)前的敏感性、災(zāi)中的應(yīng)對能力和災(zāi)后的恢復力，最終選取人口房屋密度、城鎮(zhèn)化率、財政收入、生產(chǎn)總值、財產(chǎn)險、人身險、避災(zāi)場所數(shù)、區(qū)域疏散度、男性人口比重9個指標（見表1），運用AHP(Analytical Hierarchy Process)決策法和SDSVI指數(shù)進行社會脆弱性評估。

表1 社會承災(zāi)體脆弱性評估指標表

圖1 AHP決策分析層次結(jié)構(gòu)圖

表2 準則層與方案層間判斷矩陣

表3 定量化處理后指標數(shù)據(jù)

2.4.1 AHP決策法

采用AHP決策法來確定各社會脆弱性評估指標的權(quán)重，權(quán)重即衡量各項指標和準則層對其目標層貢獻程度大小的物理量。首先建立層次結(jié)構(gòu)（見圖1）；第2步，通過構(gòu)造判斷矩陣（見表2）將某一層中的要素與高一層次因素之間的相對重要程度表示出來，比較本層次的各因素與某一因素之間的相對重要程度；第3步，計算權(quán)重。

在得到各指標權(quán)重的基礎(chǔ)上，計算社會脆弱性指數(shù)。為統(tǒng)一評價標準，基于每個指標的風險等級，分別將各等級賦予相應(yīng)的數(shù)值（見表3），其中1—5分別表示低、較低、中等、較高、高，將定量化處理后的指標與相應(yīng)的權(quán)重相乘，并加權(quán)求和，得風暴潮承災(zāi)體社會脆弱性指數(shù)，公式為：

式中：R為承災(zāi)體社會脆弱性指數(shù)，F(xiàn)i為各指標的標準值，Wi為第i種指標的權(quán)重。

2.4.2 SDSVI指數(shù)

SDSVI是基于海岸帶脆弱性指數(shù)CVI的構(gòu)建方法與評價思路構(gòu)建的風暴潮災(zāi)害社會脆弱性指數(shù)，用于衡量風暴潮承災(zāi)體社會脆弱性程度。公式為：

式中：a、b、c、d、e、f、g、h、i分別表示人口房屋密度、城鎮(zhèn)化率、財政收入、生產(chǎn)總值、財產(chǎn)險、人身險、避災(zāi)場所數(shù)、區(qū)域疏散度、男性人口比重9個指標定量化處理后的值。

3結(jié)果分析

3.1 風暴潮自然脆弱性分析

根據(jù)上述方法，得到舟山市風暴潮承災(zāi)體自然脆弱性分布圖（見圖2）。

圖2 自然脆弱性分布圖

通過自然脆弱性分布圖進行舟山市風暴潮承災(zāi)體自然脆弱性評估，可得出如下結(jié)論：不同土地利用類型對風暴潮的承受能力存在差異，由于沿海岸多為居民區(qū)、農(nóng)田、鹽田，土地脆弱性等級較高，尤其是普陀區(qū)，沿岸居民區(qū)和農(nóng)田密集，因此普陀區(qū)沿岸承災(zāi)體自然脆弱性等級高，易遭受風暴潮災(zāi)害。

3.2 風暴潮社會脆弱性分析

根據(jù)構(gòu)造的層次結(jié)構(gòu)模型及6個判斷矩陣進行分析，得到各指標對脆弱性影響的權(quán)重值（見表4）。結(jié)果顯示社會脆弱性評估中起決定性作用的指標為人口房屋密度、區(qū)域疏散度、避災(zāi)場所數(shù)。根據(jù)公式（1）和（2）計算得出定海區(qū)、普陀區(qū)、岱山縣、嵊泗縣4個區(qū)域的社會脆弱性指數(shù)分別為：2.627 5、2.231 3、3.263 7、4.179 7，SDSVI指數(shù)分別為：3.873 0、14.605 9、130.639 5、93.169 5。

表4 各指標權(quán)重值

結(jié)果顯示：岱山縣和嵊泗縣的社會脆弱性程度較高，人口房屋密度、區(qū)域疏散度、避災(zāi)場所數(shù)對社會承災(zāi)體脆弱性的影響很大，相關(guān)部門應(yīng)結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，重點從這3方面著手，降低風暴潮承災(zāi)體的脆弱性，增強承災(zāi)體抗風暴潮打擊的能力。

需要指出的是，通過AHP決策法和SDSVI指數(shù)得到的評估結(jié)果有一定的差異，這是因為兩種方法中評估者的主觀想法會影響分析所得結(jié)果，如AHP決策法中判斷矩陣的構(gòu)建。

3.3 風暴潮承災(zāi)體綜合脆弱性評估探討

脆弱性包括自然脆弱性和社會脆弱性，災(zāi)害損失大小隨著地理因素的影響與地區(qū)社會結(jié)構(gòu)的不同而不盡相同，自然與社會脆弱性共同作用決定了整個區(qū)域的脆弱性。因此，基于風暴潮承災(zāi)體自然和社會評估對研究區(qū)進行風暴潮承災(zāi)體綜合脆弱性評估具有重要意義。

在本研究中，在研究區(qū)域范圍內(nèi)，可知岱山縣的承災(zāi)體綜合脆弱性是最高的。無論從土地利用類型的自然層面出發(fā)，還是通過社會經(jīng)濟指標的評估，岱山縣的風險等級均處于較高的位置。因此，岱山縣應(yīng)加強防災(zāi)減災(zāi)能力，以應(yīng)對臺風風暴潮災(zāi)害。而經(jīng)濟相對發(fā)達的定海區(qū)和普陀區(qū)，雖然脆弱性等級相對較低，但應(yīng)當重視城鎮(zhèn)化率上升、人口房屋密度過大可能造成的威脅。

4結(jié)論與討論

本文以舟山市為研究對象，對風暴潮承災(zāi)體自然脆弱性、社會脆弱性及綜合脆弱性進行了系統(tǒng)的評估研究，主要得出以下3點結(jié)論：

（1）利用土地利用現(xiàn)狀對研究區(qū)進行風暴潮承災(zāi)體自然脆弱性評估，結(jié)果表明：不同土地利用類型對應(yīng)的脆弱性程度存在差異，其中居民區(qū)、農(nóng)田、鹽田的土地脆弱性等級較高，而普陀區(qū)沿海岸密集分布著居民區(qū)和農(nóng)田，因此普陀區(qū)沿岸承災(zāi)體自然脆弱性等級高，易遭受風暴潮災(zāi)害；

（2）運用AHP決策法和SDSVI指標對研究區(qū)的社會脆弱性進行評估，研究結(jié)果顯示：岱山縣和嵊泗縣的脆弱性程度較高，定海區(qū)和普陀區(qū)次之；在人口房屋密度、城鎮(zhèn)化率、財政收入、生產(chǎn)總值、財產(chǎn)險、人身險、避災(zāi)場所數(shù)、區(qū)域疏散度、男性人口比重9個指標中，人口房屋密度、區(qū)域疏散度、避災(zāi)場所數(shù)3指標對社會承災(zāi)體脆弱性的影響所占比重較大，因此可以采取增加應(yīng)急避災(zāi)場所、完善區(qū)域疏散布局等措施來降低研究區(qū)域承災(zāi)體的社會脆弱性；

（3）綜合自然脆弱性和社會脆弱性分析結(jié)果可知：舟山市風暴潮承災(zāi)體綜合脆弱性由高到低依次為岱山縣、嵊泗縣、普陀區(qū)、定海區(qū)。

由于數(shù)據(jù)獲取有限且脆弱性研究的相關(guān)問題較為復雜，本研究還存在不足，對于風暴潮承災(zāi)體脆弱性評估的新思路和方法還有待進一步的探討。

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Storm surge vulnerability assessment study of Zhoushan City

LIANG Xin-xin1,CHEN Jie1,GUO Zhong-yang1,2
（1.SchoolofGeographic Sciences,EastChina NormalUniversity,Shanghai200241China; 2.Key Laboratory ofGeographic Information Science,M inistry ofEducation,EastChina Normal University,Shanghai200241 China）

Taken Zhoushan City as the research object,storm surge vulnerability assessment in physical and social aspects is completed.For the nature aspect,vulnerability is ranked based on land use types.As for social vulnerability assessment,nine indexes are selected such as population-building density,urbanization rate and the degree of regional evacuation,themethods are AHP decision analysismethod and SDSVI index.SDSVI index which means Storm Surge Disaster’s Social Vulnerability Index is builtaccording to the assessmentmethod of Coastal Vulnerability Index(CVI).On this basis,we try to explore the comprehensive vulnerability assessment. The results show that the vulnerability in sequence from high to low is Daishan County,Shengsi County,Putuo County,Dinghai County.The results can be provided for the government's response to the storm surge disaster and the further study.

storm surge disaster;vulnerability assessment;GIS;AHP;SDSVI

P731.23

A

1003-0239（2015）06-0080-05

10.11737/j.issn.1003-0239.2015.06.011

2015-05-13

國家自然科學基金:國家理科基地科研訓練及科研能力提高項目（44108150）;華東師范大學大夏基金項目（2014DX-209）

梁鑫鑫（1995-），女，本科在讀，研究方向為地理信息系統(tǒng)。E-mail:xxlecnugeo@163.com

過仲陽（1965-），男，教授，博士,主要從事GIS系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計、虛擬地理環(huán)境、遙感圖像處理和數(shù)據(jù)挖掘方向研究。E-mail:zyguo@geo.ecnu.edu.cn