臨江城市交通系統(tǒng)洪澇承災(zāi)能力評估研究

周源

摘?要：針對臨江城市交通系統(tǒng)承受洪澇災(zāi)害的能力評估問題，從致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)載體和應(yīng)急管理4個維度分析城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力的影響因素，并基于數(shù)據(jù)的可得性和指標的相關(guān)性，構(gòu)建城市交通系統(tǒng)洪澇災(zāi)害承災(zāi)能力評估指標體系和評估模型，以武漢市為例開展臨江城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力分析評估，得到武漢市歷年來交通系統(tǒng)承災(zāi)能力水平，對比實際驗證了結(jié)果的可信性，進而提出提升臨江城市交通系統(tǒng)洪澇災(zāi)害承災(zāi)能力提升的具體對策和建議。

關(guān)鍵詞：臨江城市;洪澇災(zāi)害;交通系統(tǒng);承災(zāi)能力

中圖分類號：F2?文獻標識碼：A?doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.35.015

0?引言

洪澇是對人類危害最大的自然災(zāi)害之一，也是我國最主要和最嚴重的自然災(zāi)害之一。近年來，受全球氣候變化因素的影響，極端天氣頻繁出現(xiàn)，局部暴雨頻次和強度加大，我國長江流域洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生，尤其是長江中下游平原地區(qū)，地形平坦開闊，地勢較低，極易遭受洪水侵襲。由于臨江城市的特殊地理環(huán)境，在遭受長時間強降雨后，江河水位上漲，城市網(wǎng)管系統(tǒng)趨于飽和，極易發(fā)生城市內(nèi)澇，在極端情況下因江河堤壩失穩(wěn)或潰口，導(dǎo)致洪水蔓延，將會更加嚴重地威脅到臨江城市的經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)和人民的生命財產(chǎn)安全。當(dāng)城市遭受洪澇災(zāi)害影響時，首當(dāng)其沖的就是城市的交通系統(tǒng)。穩(wěn)健的城市交通系統(tǒng)不僅有效降低洪災(zāi)所造成的故障概率，而且還能給城市其他子系統(tǒng)提供必要的應(yīng)急救援，減少洪澇災(zāi)害所帶來的干擾和損失。為有效提升城市交通系統(tǒng)的“韌性”，不僅需要從管理層面出臺相關(guān)的政策和措施，投入相匹配的人力、物力、財力進行交通基礎(chǔ)設(shè)施“強韌”建設(shè)，還需要從科學(xué)的層面研究城市交通系統(tǒng)的承災(zāi)能力構(gòu)成，通過評估城市交通系統(tǒng)的承災(zāi)能力，為交通部門提供防災(zāi)建設(shè)的指導(dǎo)意見，協(xié)助臨江城市政府應(yīng)急管理部門提前預(yù)防，有效應(yīng)對城市洪澇災(zāi)害。

從城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力科學(xué)研究層面，目前有關(guān)城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力的研究主要集中在交通系統(tǒng)脆弱性上，包括對地鐵車站系統(tǒng)、軌道交通系統(tǒng)、道路交通系統(tǒng)等某種交通系統(tǒng)脆弱性的研究，或兩種及以上交通系統(tǒng)的復(fù)合脆弱性研究。此外，學(xué)者還探討了地震、洪水、空氣污染等自然災(zāi)害對城市交通系統(tǒng)的影響，并對其通行能力進行評估。部分學(xué)者根據(jù)城市交通系統(tǒng)所獨具的特點和功能，選取了城市道路交通系統(tǒng)、公共安全應(yīng)急設(shè)施、防災(zāi)救災(zāi)專用設(shè)備、災(zāi)害防救專業(yè)人員等14個方面因素作為評價指標， 構(gòu)建城市交通系統(tǒng)抗災(zāi)能力模型。城市災(zāi)害功能體系由以下三部分組成：即孕災(zāi)環(huán)境的穩(wěn)定性、致災(zāi)因子的風(fēng)險性和承災(zāi)體的脆弱性，因此對交通系統(tǒng)承災(zāi)能力的評估應(yīng)綜合考慮孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子和承災(zāi)體三個方面。此外，目前有關(guān)城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力的評估運用主觀賦權(quán)法較多，如層次分析法、突變級數(shù)法等，而主觀賦權(quán)法具有較強主觀性，容易受判斷者自身的經(jīng)驗、個人偏向等影響。

本文將從如何降低洪澇災(zāi)害對臨江城市造成影響的問題出發(fā)，根據(jù)城市交通系統(tǒng)對城市承災(zāi)能力的重要影響，綜合考慮孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定性、致災(zāi)因子風(fēng)險性和承災(zāi)體脆弱性三個方面的相互作用，從防災(zāi)能力、抗災(zāi)能力、救災(zāi)能力和恢復(fù)能力四個能力維度，構(gòu)建臨江城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力評估指標體系，開展臨江城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力分析評估，并以武漢市為例，分析歷年來武漢市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力水平，并從能力提升的視角，提出臨江城市交通系統(tǒng)洪澇災(zāi)害承災(zāi)能力的提升對策。

1?城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力評價指標體系構(gòu)建

目前尚未有關(guān)于城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力的相關(guān)定義，因此，本文在借鑒城市承災(zāi)能力含義的基礎(chǔ)上，圍繞城市洪澇災(zāi)害背景，將城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力定義為城市交通系統(tǒng)這一承災(zāi)體對城市洪澇災(zāi)害的前期預(yù)警、預(yù)測、預(yù)防、災(zāi)害期間的救災(zāi)、救護，災(zāi)后的重建和恢復(fù)的綜合能力，由系統(tǒng)防災(zāi)能力、系統(tǒng)抗災(zāi)能力、系統(tǒng)救災(zāi)能力和系統(tǒng)恢復(fù)能力等四種能力組成?；谝陨纤姆N能力，對城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力評估指標體系進行科學(xué)構(gòu)建?？紤]到交通系統(tǒng)承災(zāi)體系是一個復(fù)雜系統(tǒng)，在對評價指標進行選擇時，不僅要針對具體的評價對象、評價內(nèi)容進行分析，還必須采用一些篩選方法對指標進行簡化，除去不需要指標。本文采用頻度統(tǒng)計法，基于收集的使用頻率較高的指標，篩選并剔除影響力較小或者具有重復(fù)性的部分指標，從致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境因子、承災(zāi)體因子和應(yīng)急管理因子等4個維度初步構(gòu)建了由32個指標所組成的城市交通系統(tǒng)洪災(zāi)承災(zāi)能力風(fēng)險評估指標體系。為進一步開展承災(zāi)能力計算，還需要考慮指標數(shù)據(jù)的可得性和相關(guān)性，對于不可獲取數(shù)據(jù)的指標要進一步舍棄，并保留高相關(guān)的指標用于評估分析。為實現(xiàn)這一目的，本文選取長江中下游的臨江城市武漢作為研究對象，從《武漢市統(tǒng)計年鑒》以及中經(jīng)網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、中國國家統(tǒng)計局、中華人民共和國水利部、湖北省水文水資源中心、武漢市水務(wù)局、武漢市統(tǒng)計局、百度等數(shù)據(jù)統(tǒng)計網(wǎng)站和政府部門公布的相關(guān)公告中收集2010-2019年的相關(guān)數(shù)據(jù)，舍棄無法獲得的14個指標并保留18個數(shù)據(jù)指標，如表1所示。

進一步采用SPEARMAN相關(guān)系數(shù)，計算表1中18個指標間的相關(guān)系數(shù)，將計算結(jié)果進行可視化展示，如圖1所示。從圖1中，可以看出初選出的18個指標間的兩兩相關(guān)關(guān)系。根據(jù)相關(guān)性的定義，對相關(guān)系數(shù)大于等于0.8的指標進行標記，如表2所示。從表2中可以看出，除了第1、2、3、4個指標，其他指標均有高度相關(guān)的指標。汽車站數(shù)（4）、軌道交通數(shù)（5）、城際鐵路數(shù)（6）都是用于測度交通樞紐防洪條件;軌道交通客運量（11）、公路客運量（12）都是用于測度地鐵工程總長度占城市道路總長度的比重。因此，可以進一步去掉指標6和12，簡化評估指標數(shù)量。

2?臨江城市交通系統(tǒng)洪澇風(fēng)險承災(zāi)能力評估

2.1?評估模型構(gòu)建

一方面考慮到主觀賦權(quán)法中個人偏好的賦權(quán)可能導(dǎo)致評價結(jié)果產(chǎn)生偏差的風(fēng)險較高;另一方面系統(tǒng)理論中熵值法得到了普遍應(yīng)用，根據(jù)熵的大小判斷綜合指標離散程度取得了良好的效果。因此，本文采取熵值法對城市交通系統(tǒng)洪災(zāi)承災(zāi)能力進行客觀評價。

通過熵值法確定指標權(quán)重的步驟如下所示：

假設(shè)有N個樣本，M個指標，則Xij為第I個樣本的第J個指標的值（I=1，2，3，…，N; J=1，2，3，…，M）。

（1）指標標準化。由于各項指標的度量單位并不一致，因此在計算指標權(quán)重之前，首先需要對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，即把各個指標的絕對值相對化，從而使所有指標向量具在同一長度上進行比較。并且由于指標數(shù)值的正負包含含義不同，針對不同性質(zhì)的指標應(yīng)采用不同處理方法進行的數(shù)據(jù)標準化，本文在此處采用了MIN-MAX標準化，如公式（1）所示。

2.2?評估實例分析

以武漢市為例，利用最終篩選得到的16個指標及數(shù)據(jù)和熵權(quán)評估模型，對武漢市2010-2018年歷年交通系統(tǒng)的洪澇災(zāi)害承災(zāi)能力進行評估計算。將16個指標作為模型評估指標，即M=16，將每個指標下2010-2018年的數(shù)據(jù)作為樣本，即N=9，計算16個指標的權(quán)重結(jié)果如表3所示，由表3可以看出，各指標權(quán)重均在0.051-0.075指標，各指標之間的權(quán)重相差不大，這也進一步表明經(jīng)過篩選的評價指標均具有典型的代表性，是影響承災(zāi)能力評估結(jié)果的重要因素。進一步運用模型計算，最終得到2010-2018年武漢市交通系統(tǒng)洪澇災(zāi)害承災(zāi)能力評估值如圖2所示。

可以看出，近十年中武漢市交通系統(tǒng)的洪澇承災(zāi)能力總體處于相較低的水平，從時間上看承災(zāi)能力呈現(xiàn)先上升再下降之后再上升的波動趨勢。在2014年以前，由于武漢市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的總體發(fā)展，城市交通基礎(chǔ)設(shè)施體量和輻射面增大，其承受自然災(zāi)害如洪澇的水平有緩慢的提升。2014年之后，由于武漢夏季連續(xù)幾年受長江流域強降雨和汛期洪峰影響，城市交通系統(tǒng)洪澇承災(zāi)能力面臨極挑戰(zhàn)，特別是在2016年持續(xù)一個月的強降雨導(dǎo)致武漢中心城區(qū)內(nèi)澇嚴重，城市重要交通樞紐、機場、高鐵站、公共場站、部分地鐵因積水被迫臨時關(guān)閉，武漢市交通系統(tǒng)的洪澇承災(zāi)能力降到低點，這個評估結(jié)果和武漢的實際是一致的。2016年以后，武漢市吸取了經(jīng)驗教訓(xùn)，進一步加大了城市地下管網(wǎng)的整治，如雨污分流工程、南湖地下通道建設(shè)等措施，城市交通系統(tǒng)整體防洪防澇和承災(zāi)能力不斷提升，到2018年，其承災(zāi)能力相較2010年提升了99.94%，即武漢市通過將近10年發(fā)展，其交通系統(tǒng)的洪澇災(zāi)害承災(zāi)能力提升了1倍，雖然在10年的發(fā)展中承災(zāi)能力有升有降低，但總體上還是隨著城市的建設(shè)不斷提升。通過對比實際分析，可以證實指標體系、評估方法和評估結(jié)果的可信度。

3?臨江城市交通系統(tǒng)洪澇承災(zāi)能力提升對策

由于長江流域地理與氣候的特殊性在給沿江城市帶來便利的同時也產(chǎn)生了一定的洪災(zāi)風(fēng)險，特別是長江中下游地區(qū)，其城市交通系統(tǒng)存在巨大的災(zāi)害與隱患。城市交通系統(tǒng)不僅面臨洪災(zāi)所造成的損壞，而且承擔(dān)著洪災(zāi)時救援行動與人員轉(zhuǎn)移的任務(wù)，因此，提升城市交通系統(tǒng)的承災(zāi)能力對于沿江城市的規(guī)劃建設(shè)與防災(zāi)減災(zāi)工作具有重要的意義。通過分析各因素對城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力的影響情況，可以針對性地提出提升臨江城市交通系統(tǒng)洪澇風(fēng)險承災(zāi)能力的重要途徑。

（1）從致災(zāi)因子方面，引起洪災(zāi)的致災(zāi)因子為洪水，通過暴雨強度、年均降雨量、歷史洪水頻率三個指標進行度量，暴雨強度、年均降雨量、歷史洪水頻率與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力相關(guān)系數(shù)的絕對值均小于0.5，與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力的相關(guān)性不高，對城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力的影響不大，且暴雨強度、年均降雨量、歷史洪水頻率多與自然地理和天氣有關(guān)，人為無法進行較大的干預(yù)，因此對于提升城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力應(yīng)從其他因素入手。

（2）孕災(zāi)環(huán)境方面，城市承災(zāi)能力主要與其內(nèi)部的交通網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，與其相關(guān)的主要交通工具即為汽車與地鐵，汽車站作為汽車遭受洪災(zāi)的孕災(zāi)環(huán)境，在國家興建地鐵、高鐵的發(fā)展趨勢下，很多老舊的汽車站并沒有得以改造，其防災(zāi)能力沒有及時得以提升，在洪水來臨時容易被淹，嚴重阻礙了汽車的正常運行，成為城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力的弱勢，且汽車站數(shù)量與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力相關(guān)系數(shù)為-0.5175，汽車站數(shù)量與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力具有中度相關(guān)性，因此，可通過減少汽車站數(shù)量或提高汽車站的防洪標準來加以完善。軌道交通數(shù)量與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力相關(guān)系數(shù)為0.84037，由于對地鐵安全建設(shè)的加強，地鐵站內(nèi)均設(shè)置了相關(guān)防線，抗災(zāi)能力較強，即使在較大暴雨強度下仍能保障城市內(nèi)網(wǎng)的正常運行，為此更應(yīng)加強地鐵的防洪建設(shè)，提高站點的防洪級別，完善站內(nèi)的防洪水平。建議拆除防洪條件無法達標的汽車站，城市之間的通行使用城際鐵路等，城內(nèi)通行多使用地鐵或輕軌;改善老舊汽車站的防洪條件，提高汽車站的防洪標準，改善汽車站周邊地形條件，改善汽車站出入口類型，提高汽車站內(nèi)臺階高度;完善地鐵站的防洪條件，依據(jù)地鐵的設(shè)防水準，獨立設(shè)計地鐵雨水排放系統(tǒng)、廢水排放系統(tǒng)和污水排放系統(tǒng)，提升雨水排放能力，提高雨水排放標準，保障地鐵周邊的雨水排出路徑通暢，在出入口設(shè)置防淹門，確保來水不能翻入站內(nèi)，站點風(fēng)亭的通風(fēng)孔也應(yīng)與站點防澇級別相匹配，保證有足夠的安全高度等。

（3）承災(zāi)載體方面，城市交通系統(tǒng)是一個綜合承災(zāi)體，對其建設(shè)的支持包括對道路基礎(chǔ)設(shè)施、交通工具和交通出行主體等方面的支持，通過建成區(qū)排水管道密度、排水管道長度_市轄區(qū)、建成區(qū)綠化覆蓋率_市轄區(qū)、道路面積_市轄區(qū)、軌道交通客運量、常住人口密度、人均擁有道路面積共7個指標進行度量。其中，排水管道長度_市轄區(qū)和軌道交通客運量與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力相關(guān)系數(shù)最高，都為0.83333，與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力均呈高度相關(guān)，對城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力影響較大。在城市排水管道長度逐年增長的趨勢下，需進一步優(yōu)化排水管道技術(shù)，提高供水管道質(zhì)量標準，增加使用年限;優(yōu)化排水管道結(jié)構(gòu)布置，降低維護成本;減少污水漏損，引入新的技術(shù)應(yīng)用。在軌道交通客運量逐漸增加的趨勢下，網(wǎng)絡(luò)化效應(yīng)愈發(fā)明顯，提升軌道交通的承災(zāi)能力就顯得特別重要，應(yīng)嚴格執(zhí)行城市軌道交通運營管理規(guī)定，不斷完善軌道交通隱患排查治理制度和風(fēng)險分級管控制度。道路面積_市轄區(qū)、建成區(qū)綠化覆蓋率_市轄區(qū)、建成區(qū)排水管道密度、常住人口密度與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力相關(guān)系數(shù)分別為0.78333、0.70294、0.6、0.4，與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力均呈中度相關(guān)。一是隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，城市道路面積不斷提升，提升道路建設(shè)質(zhì)量對提高道路通行能力的意義不言而喻，是提高地面通行和暢通地下循環(huán)的重要舉措，應(yīng)充分利用現(xiàn)有的道路空間，合理布局雨水、中水、給水等各類管網(wǎng)，綜合協(xié)調(diào)地下工程和地上工程建設(shè)。二是在城市區(qū)域植樹和增加綠地面積，不僅可以美化環(huán)境，而且在減小城市區(qū)域徑流量、削減洪峰流量、改善徑流水質(zhì)方面有很大的作用。因此，需要政府部門提高城市綠化建設(shè)的保障條件，多形式多樣式提升城市綠化覆蓋率。三是加強對排水管網(wǎng)建設(shè)的支持力度，逐年對老舊排水設(shè)施建設(shè)改造，同時要加強城市排水主干管網(wǎng)建設(shè)，盡快形成主干排水網(wǎng)絡(luò)體系，使新建排水管網(wǎng)建成后立即投入使用不閑置。四是洪災(zāi)中的直接當(dāng)事人是受災(zāi)群眾，在發(fā)生災(zāi)害時受災(zāi)群眾的各種行為直接影響著抗災(zāi)救災(zāi)的有效性，常住人口密度增加會增加災(zāi)害救援的難度，但同時群眾在災(zāi)害救援中發(fā)揮著重要的作用，因此，應(yīng)提升群眾的防災(zāi)救災(zāi)能力，補齊短板，實現(xiàn)全民參與的社會共治模式。人均擁有道路面積與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力相關(guān)系數(shù)為0.14226，與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力低度相關(guān)，隨著城市發(fā)展的加快，城市人口劇增，同時城市的道路建設(shè)也在不斷加強，人均擁有道路面積維持比較穩(wěn)定，對城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力影響較小。

（4）應(yīng)急管理方面，每萬人擁有公共交通數(shù)量與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力相關(guān)系數(shù)為-0.1333，呈負的低度相關(guān)。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，武漢市的每萬人擁有公共交通數(shù)量均大于12臺，在國家規(guī)定的全國文明城市A類測評標準萬人擁有公交車12標臺的標準之上，進一步提高每萬人擁有公共交通數(shù)量對于提升城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力的意義不大。交通倉儲郵電業(yè)從業(yè)人員數(shù)量與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力相關(guān)系數(shù)為-0.45，呈負的中度相關(guān)。近年來，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，提高了道路利用率、道路交通的安全程度和道路使用的舒適性，這在一定程度上影響了交通倉儲郵電業(yè)從業(yè)人員數(shù)量，但是城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力在逐步提升，更加明確了交通運輸行業(yè)的發(fā)展方向。公共管理和社會組織從業(yè)人員在抗洪搶險救援工作中起著重要的帶頭作用，公共管理和社會組織從業(yè)人員數(shù)量與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力相關(guān)系數(shù)為0.7，呈正的中度相關(guān)，隨著國家對應(yīng)急管理社會治理的重視，公共管理和社會組織從業(yè)人員在穩(wěn)步增加，提升了城市交通系統(tǒng)的抗災(zāi)、救災(zāi)和恢復(fù)能力，還應(yīng)進一步提升公共管理和社會組織從業(yè)人員的素質(zhì)，加強其專業(yè)技能培訓(xùn)與抗洪搶險救災(zāi)業(yè)務(wù)能力。普通高等學(xué)校數(shù)量代表了城市居民的教育素質(zhì)，同時在一定程度上體現(xiàn)了城市居民防洪管理的能力，普通高等學(xué)校數(shù)量與城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力相關(guān)系數(shù)為0.72674，呈正的中度相關(guān)，在國家大力提倡國民素質(zhì)發(fā)展作用下，高校數(shù)量得以迅速提升，一方面為城市交通系統(tǒng)承災(zāi)體系提供技術(shù)人員儲備，另一方面居民素質(zhì)的提升也能在城市抗洪中發(fā)揮作用，提升了城市交通系統(tǒng)的承災(zāi)能力。

4?結(jié)論與展望

本文針對構(gòu)建臨江城市交通系統(tǒng)洪澇風(fēng)險承災(zāi)能力評估指標體系和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的評估模型等問題，從如何降低洪澇災(zāi)害對臨江城市造成的影響的問題出發(fā)，根據(jù)城市交通系統(tǒng)對城市承災(zāi)能力的重要影響，綜合考慮孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定性、致災(zāi)因子風(fēng)險性和承災(zāi)體脆弱性三個方面的相互作用，從防災(zāi)能力、抗災(zāi)能力、救災(zāi)能力和恢復(fù)能力四個能力維度，構(gòu)建臨江城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力評估指標體系，開展臨江城市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力分析評估，并以武漢市為例，分析歷年來武漢市交通系統(tǒng)承災(zāi)能力水平，并從能力提升的視角提出了臨江城市交通系統(tǒng)洪澇承災(zāi)能力提升的具體對策，可為我國城市交通系統(tǒng)治理能力提升提供參考。

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