陜西省暴雨洪澇災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力的評估

車璐陽，史維良

西安財經(jīng)大學(xué) 統(tǒng)計學(xué)院，陜西西安 710100

20世紀(jì)以來，由于氣候變化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，自然災(zāi)害頻發(fā)，其中暴雨洪澇災(zāi)害位居首位，對人類社會造成了巨大的威脅，制約了社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[1]。根據(jù)國際組織對自然災(zāi)害的統(tǒng)計，暴雨洪澇災(zāi)害是破壞程度最高的一種災(zāi)害。目前，國內(nèi)外對暴雨洪澇災(zāi)害開展了大量的研究工作，在風(fēng)險評估方面取得了不錯的成果。一般對于暴雨洪澇災(zāi)害的研究主要集中在危險性、暴露性和脆弱性3個方面，但是隨著“國際減災(zāi)十年”的提出，國家越來越重視防災(zāi)減災(zāi)工作。暴雨災(zāi)害研究領(lǐng)域缺少關(guān)于防災(zāi)減災(zāi)能力評估的研究，因此，有必要綜合、精準(zhǔn)地評估防災(zāi)減災(zāi)能力對暴雨災(zāi)害的影響。

國內(nèi)外學(xué)者有許多關(guān)于防災(zāi)減災(zāi)能力評估的研究成果。王鶯等[2]以市、縣為單位選擇地區(qū)生產(chǎn)總值、財政預(yù)算支出和農(nóng)民人均純收入作為防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo)，利用災(zāi)害學(xué)理論和加權(quán)綜合評價法建立干旱災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力評估模型，用自然斷點分級法劃分防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)。孫旭[3]使用層次分析法和模糊分析法從防災(zāi)減災(zāi)、監(jiān)測預(yù)警、搶險救災(zāi)與災(zāi)害管理能力4個方面對陜西省府谷縣防洪應(yīng)急能力進(jìn)行評價，發(fā)現(xiàn)此方法可行有效。黃大鵬等[4]從綜合防洪除澇能力、監(jiān)測預(yù)警能力、搶險救災(zāi)與恢復(fù)重建能力、災(zāi)害管理能力5個方面建立評價指標(biāo)體系對安徽省淮河流域進(jìn)行防災(zāi)減災(zāi)能力評價。王彥澤[5]從監(jiān)測預(yù)警能力、應(yīng)急處置與救援能力、災(zāi)后恢復(fù)與更新維護(hù)能力、災(zāi)害管理能力4個方面建立評價指標(biāo)體系。對于陜西省暴雨災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)能力評估研究較少，基于防洪除澇、監(jiān)測預(yù)警、搶險救災(zāi)及災(zāi)害管理4個方面建立陜西省防災(zāi)減災(zāi)評價指標(biāo)體系，以期為陜西省暴雨災(zāi)害風(fēng)險評估和應(yīng)急管理部門提供理論依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來自《陜西統(tǒng)計年鑒2021》《陜西統(tǒng)計年鑒2020》《西安統(tǒng)計年鑒2021》《西安市2021年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《銅川市2021年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《寶雞市2021年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《咸陽市2021年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《渭南市2021年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《延安市2021年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《榆林市2021年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《漢中市2021年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《安康市2021年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《商洛市2021年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》國家氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)等。

1.2 指標(biāo)體系的構(gòu)建

防災(zāi)減災(zāi)涉及社會的各個領(lǐng)域，參考胡俊峰和黃大鵬建立的指標(biāo)體系，考慮數(shù)據(jù)的可獲得性、指標(biāo)量化的可行性等構(gòu)建陜西省暴雨災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo)體系（表1），體系分為目標(biāo)層(A)、功能層（B）和指標(biāo)層（C），涉及防洪除澇、監(jiān)測預(yù)警、搶險救災(zāi)與恢復(fù)重建、災(zāi)害管理4個方面，共選取了堤防保護(hù)人口比例、旱澇保收面積比例、水文水位站點密度數(shù)等14個指標(biāo)對功能層進(jìn)行分析評價。

表1 陜西省暴雨災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo)體系

1.3 權(quán)重確定方法

賦權(quán)方法的選擇決定綜合評價的成功與否。賦權(quán)方法分為主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法和組合賦權(quán)法。主觀賦權(quán)法是以賦權(quán)者（或?qū)＜遥┑慕?jīng)驗或主觀上對各屬性的重視程度來確定權(quán)重，常用的方法包括專家調(diào)查法（Delphi法）、層次分析法（AHP）、環(huán)比評分法等?？陀^賦權(quán)法是依據(jù)實際數(shù)據(jù)對各屬性來確定權(quán)重，常用的方法包括主成分分析法、熵值法、離差均方差法。組合賦權(quán)法考慮到主客觀賦權(quán)法的優(yōu)缺點，兼顧賦權(quán)者的偏好，又努力減少賦權(quán)的主觀隨意性，使主客觀統(tǒng)一，常用的方法包括乘法加成和線性加權(quán)等方法。本研究利用組合賦權(quán)法對層次分析法（主觀賦權(quán)法）和熵值法（客觀賦權(quán)法）計算的權(quán)重進(jìn)行最優(yōu)組合。

1.3.1 層次分析法（AHP）層次分析法通常是用來解決難以量化的測度問題，它能在復(fù)雜決策過程中引入定量分析，利用決策者的偏好在兩兩比較中進(jìn)行分析并作出決策，可以很好地解決多目標(biāo)評價問題[6-7]。層次分析法一般分為4個步驟。

（1）建立階梯層次結(jié)構(gòu)，分析各因子之間的關(guān)系，按照屬性構(gòu)建階梯層次，一般層次結(jié)構(gòu)為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。

（2）將因子兩兩比較構(gòu)造每層的判斷矩陣。決策者對每層因子兩兩之間的重要程度進(jìn)行判斷比較，引用1～9標(biāo)度法對重要性程度進(jìn)行賦值，兩兩比較結(jié)果構(gòu)成的矩陣為判斷矩陣。

（3）層次單排序與一致性檢驗。計算判斷矩陣的最大特征根λmax，對其進(jìn)行歸一化處理，最終得到的值為同一層次因素對上一層次某因素的排序權(quán)值。

計算一致性比例CR的值，一般CR＜0.1，則認(rèn)為該判斷矩陣通過一致性檢驗，反之則不通過。

CI=0，認(rèn)為完全一致；CI接近于0，具有滿意的一致性；CI越大，不一致越嚴(yán)重。RI的值可通過查表獲得。

（4）層次總排序及其一致性檢驗。計算某一層次所有因素對總目標(biāo)相對重要性的權(quán)值，由高到低進(jìn)行排序。

1.3.2 熵值法熵值法是一種客觀賦權(quán)方法，在多指標(biāo)評價方法，利用信息熵計算各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行排序，熵值越高，則認(rèn)為指標(biāo)的變異程度越低，在評價指標(biāo)體系中對應(yīng)的權(quán)重就越小[8]。具體計算步驟如下。

對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使用Min-Max進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

求各個指標(biāo)的信息熵。

確定權(quán)重。根據(jù)信息熵公式計算權(quán)重：

1.3.3 組合賦權(quán)法為避免主觀賦權(quán)法易受決策者偏好的影響和出現(xiàn)客觀賦權(quán)法可能與實際不符的情況，提出了組合賦權(quán)法，采用組合賦權(quán)法對主、客觀賦權(quán)得到的權(quán)重進(jìn)行融合。

對于不同的賦權(quán)方法融合權(quán)重時，首先要對各賦權(quán)方法得到的權(quán)重進(jìn)行一致性檢驗。當(dāng)賦權(quán)方法為兩種時，可采用距離函數(shù)來計算一致性，當(dāng)時，則認(rèn)為兩種賦權(quán)方法可以進(jìn)行融合[9]。

在確定了一致性之后，可以對賦權(quán)方法進(jìn)行融合，一般所采用的計算方法為乘法加成和線性加權(quán)法。乘法加成適用于指標(biāo)個數(shù)較多且權(quán)數(shù)分配均勻的情況，其計算公式為：

w1、w2分別為主、客觀賦權(quán)法的權(quán)重。

線性加權(quán)合成法主要考慮到?jīng)Q策者對于不同賦權(quán)方法的一些偏好。其計算公式為：

λ為待定常數(shù)，且0≤λ≤1。

2 陜西省暴雨災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力評價

2.1 層次分析法的權(quán)重確定

基于層次分析原理，借鑒相關(guān)文獻(xiàn)構(gòu)造判斷矩陣A-B和Bi-C，利用YAAHP軟件進(jìn)行分析，所得的判斷矩陣一致性檢驗均合格，判斷矩陣的權(quán)重見表2、表3。

表2 Bi-C的判斷矩陣及權(quán)重

表3 的判斷矩陣及權(quán)重值

CR=0.0000＜0.1，層次總排序一致性檢驗合格。

經(jīng)驗證，判斷矩陣A-B和Bi-C的一致性檢驗均合格；對層次總排序的一致性進(jìn)行檢驗，CR=0.0000＜0.1，通過檢驗，說明各指標(biāo)賦權(quán)結(jié)果有效。

2.2 熵值法計算權(quán)重

根據(jù)熵值法的定義和公式（3）（4）（5），得出陜西省暴雨災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo)的權(quán)重結(jié)果（表4）。

表4 熵值法權(quán)重結(jié)果

2.3 組合賦權(quán)法的權(quán)重確定

權(quán)重融合前需要對層次分析法和熵值法分別求得的權(quán)重進(jìn)行一致性檢驗，各指標(biāo)權(quán)重的距離函數(shù)d(w(1)w(2))=0.1422，在[0,1]范圍內(nèi)，通過一致性檢驗，可以進(jìn)行權(quán)重融合。

組合賦權(quán)法的實際應(yīng)用中主要使用的計算方法包括乘法加成和線性加權(quán)。乘法加成方法適用于指標(biāo)個數(shù)較多且權(quán)數(shù)在指標(biāo)間分配較均勻的情況。由于計算出的權(quán)重分配不均，因此認(rèn)為線性加權(quán)方法更適用于陜西省暴雨災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力綜合評價。線性組合權(quán)重公式為：wj=(a1w1j)+(a2w2j)，其中0＜ai＜1，且a1+a2=1，j為指標(biāo)項數(shù)，即1≤j≤14，a1、a2分別表示兩種賦權(quán)的權(quán)重大小。

本研究的目的是利用組合賦權(quán)法和主客觀賦權(quán)法的權(quán)重系數(shù)，再應(yīng)用組合賦權(quán)法得到陜西省10個市的防災(zāi)減災(zāi)能力排名結(jié)果，運用組合賦權(quán)法確定權(quán)重時不能有任何偏好，因此假設(shè)該組合賦權(quán)法中的層次分析法和熵值法得到的權(quán)重在組合賦權(quán)法中同等重要，即假設(shè)組合權(quán)重中主客觀權(quán)重占有均等的比例，即a1=0.5、a2=0.5。通過上述公式，計算組合賦權(quán)法的系數(shù)結(jié)果見表5。

2.4 防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)計算

根據(jù)表5的不同方法賦權(quán)結(jié)果計算2020年陜西省各市暴雨災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)，結(jié)果見表6。

表5 各賦權(quán)方法確定的權(quán)重系數(shù)

由表6可看出，無論是層次分析法、熵值法還是組合權(quán)重法，西安市的排名都是第1；陜南地區(qū)的漢中市、商洛市、安康市，排名沒有變化，分別處于第8、9、10名；其余幾個市的排名發(fā)生變化，最多排名相差3名?？傮w來講，關(guān)中地區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)能力要強于陜北和陜南地區(qū)，陜北地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力處于中間位置，陜南地區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)能力相對較弱。根據(jù)各指標(biāo)的權(quán)重，占比較大的3個指標(biāo)為旱澇保收面積比例、除澇面積比例及人均生產(chǎn)總值。旱澇保收面積比例和除澇面積比例主要是防御能力，人均生產(chǎn)總值越高代表災(zāi)后恢復(fù)能力較強。西安市的旱澇保收面積及除澇面積和人均生產(chǎn)總值都處于全省前列，因此西安市的防災(zāi)減災(zāi)能力最強。陜南地區(qū)的平均降雨較多，但是由于旱澇保收面積和除澇面積不大，且經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度比陜北和關(guān)中地區(qū)慢，因此其災(zāi)前防護(hù)和災(zāi)后恢復(fù)較弱，防災(zāi)減災(zāi)能力在省內(nèi)3個地區(qū)處于末位。

表6 陜西省各市暴雨災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力綜合排名

3 結(jié)束語

選取陜西省為研究區(qū)域，以省內(nèi)10個城市為評估單元，從防洪除澇、監(jiān)測預(yù)警、搶險救災(zāi)與恢復(fù)重建能力及災(zāi)害管理能力4個方面構(gòu)建陜西省暴雨災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力評價指標(biāo)體系，分別采用層次分析法、熵值法和組合賦權(quán)法計算指標(biāo)體系的權(quán)重，根據(jù)得到的權(quán)重值計算陜西省10個城市的防災(zāi)減災(zāi)能力綜合評價指數(shù)并進(jìn)行排名。結(jié)果表明：陜西省10個城市中，西安市的防災(zāi)減災(zāi)能力最強，安康市的防災(zāi)減災(zāi)能力最弱。分區(qū)來講，關(guān)中地區(qū)的暴雨災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)能力最強，陜北地區(qū)次之，陜南地區(qū)最弱。主要的影響指標(biāo)為旱澇保收面積、除澇面積和人均生產(chǎn)總值。利用多種方法來計算防災(zāi)減災(zāi)能力指標(biāo)體系的權(quán)重，目的是能夠更精確地評估陜西省的防災(zāi)減災(zāi)能力，評估結(jié)果可為陜西省暴雨災(zāi)害的風(fēng)險管理和防洪規(guī)劃等提供參考。