胡 巍，李景保，王 建

湖南師范大學資源與環境科學學院，中國 長沙 410081)

合理完善的城市生命線系統是城市安全的重要標志，也是衡量一個城市社會經濟發展、基礎建設水平及生態安全的重要指標[1]．長株潭城市群位于湖南省東北部，是以長沙、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1 325萬人，GDP達5 606.7億元，成為中南地區經濟發達的城市群．然而，該地區人口的不斷增長和經濟的快速發展卻造成了城市規模的急劇膨脹，城市安全隱患大為增多，其經濟損失也明顯增大．因此，研究長株潭城市群生命線系統的安全狀態對預防自然災害及其次生災害、應對環境突發性事故、保證社會安定、建設 “兩型社會”具有重大的意義．本文以2010年《湖南省統計年鑒》中的相關基礎數據為依據，運用AHP和關聯度分析法，對長沙、株洲和湘潭3個城市的生命線安全狀況進行評價，為長株潭城市群制定城市安全和可持續發展規劃提供理論依據．

1 生命線系統安全性評價方法

1.1 層次分析法權重確定及步驟

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

①構造判斷矩陣，對于n個元素來說，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相對目標的重要值．uij的取值引用1～9及其倒數比較標度法來進行．于是構成判斷矩陣P．

(1)

②計算判斷矩陣每一行元素乘積Mi.

(2)

(3)

(4)

⑤計算判斷矩陣的最大特征根.

CR=CI/RI,

(5)

(6)

式中：CR為判斷矩陣的隨機一致性比率；CI為判斷矩陣一致性指標；RI為判斷矩陣的平均隨機一致性指標，RI值見(表1)．

表1 平均隨機一致性指標

當CR<0.1時，判斷矩陣具有滿意的一致性，否則就要對其進行調整．

1.2 灰色關聯度分析方法

關聯度分析是分析系統中每一元素間相互關聯程度或相似程度的方法，其基本思想是依據關聯度對系統排次序，對事物的綜合評判．在多數情況下是研究多對象的排序問題，即在各個評價對象之間排出優選順序．在長株潭城市群生命線系統安全性評價過程中，各個子系統包含多種因素，哪些因素是重要的，哪些是次要的，不同城市間生命線系統的安全程度如何，將有必要作因素的關聯分析．其計算思路如下[4-6]：

(1)選擇參考數列V0k=(v01,v02,…,v0n)，k=1,2,…,n.式中V0k為第k個指標的最優值.

(4)計算關聯度.由于安全性系統下指標的重要程度不同，所以關聯度的計算采用權重乘以關聯系數．計算公式為：R=(ri)1×m=(r1,r2,…,rm)=WE.

(5)關聯度排序.基于關聯度的大小，即根據長株潭城市群生命線安全性優劣的次序進行排序．

1.3 評價指標體系的建立

根據長株潭城市群生命線安全系統的實際情況，借鑒目前生命線系統安全性評價的相關成果[7]，遵循指標體系建立的原則，本文把研究對象分為系統層、子系統層和指標層3個層次．其中系統層為生命線系統安全性評價指標(U)；子系統層分為道路交通系統(U1)、源動力系統(U2)、給水排水系統(U3)、信息傳播系統(U4)和生態環境系統(U5)[8]；指標層則具體反映了子系統層的多項指標，根據城市生命線系統的脆弱性與不穩定性特征，本研究將指標層確定為22項指標(表2)．

1.4 指標權重的確定

由于城市生命線系統的模糊性和復雜性，用精確的客觀賦權法來確定權重，難度較大，最主要的是確定的權數有時與指標的實際重要程度相悖．有時若對該系統的分析不足，過分地相信客觀定權的重要性，反而切斷了權重系數主觀性來源．為了保證確定的權重系數的客觀性、公正性和科學性，采用層次分析法確定各級評價要素指標的權重系數子集[9-10]，利用(1)～(6)式可以得到各評價指標的權重(表2)．

表2 生命線系統安全性評價指標體系及權重

表中數據來源于2010年《湖南省統計年鑒》.

2 城市生命線系統安全性綜合評價

2.1 權重的計算與指標的劃分

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

按照上述22項指標對長株潭城市群城市生命線系統安全性的影響程度，結合長株潭城市群的實際狀況，將生命線系統安全性評價指標分為3個等級：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 指標無量綱化處理及關聯度分析

由于不同指標的計算單位和數量不同，不具有可比性．因此，在評價過程中就需要對數據進行無量綱化處理，以消除綱量的干擾．通過SPSS軟件對上述指標層中的原始數據進行標準化處理，得到以下結果(表3)．

表3 長株潭城市群生命線系統評價數據標準化值

根據上述權重計算結果，并利用關聯度的公式R=WET，運用mceGRAY軟件計算子系統層各項指標的關聯度即：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).

進一步可求得最高層次U的關聯度：RU=(r1,r2,r3)=(0.999 8,0.637 4,0.616 9).

按RU中關聯度的大小得到長株潭城市群生命線系統安全性評價的優劣次序結果(表4)．根據關聯度分析結果和等級劃分標準可知，長沙市安全性綜合得分為0.999 8，接近最優值，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 關聯度總排序

2.3 評價結果分析

從表4中可以看出，在2010年長株潭城市群生命線系統安全性綜合評價中，長沙市總分排名第一，且在5項子系統中都位居第一，安全性的關聯度都超過了0.92．其中給水排水系統安全性的關聯度為0.997 4，這是因為在給水方面，長沙市加強水資源的節約和保護，大力推廣節水技術，提高了公共供水系統能力，供水保證率達到90%，用水普及率達到100%，并在2009年1月1日起實施了《長沙市城市供水用水管理條例(修訂案)》，對城市供水用水管理起到積極的推動作用；排水方面，長沙市城鄉污水處理實現跨越，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%，并積極實行工業污水工程處理和生活污水生物處理的辦法．供氣方面，長沙市天然氣供氣總量已超過0.8 km3，位居第一，但在冬春季節，經常會出現用氣不足的現象，應重點加強氣源的調運和輪流交錯限時供應的措施，以保障居民的生活用氣.供電方面，2009年啟動的黑麋峰抽水蓄能電站，可迅速向長沙電網并網供電，成為長株潭地區的可靠應急電源，目前長沙市供電保障率達到了99.7%，有力地保障了工農業及人們日常的用電需求．道路交通方面，現階段長沙市主要公共交通方式是公共汽車，長沙市現有公共汽車3 939輛，公交線路100條，公交運營線路總長度1 642.1 km，設置了1 400多個?？空军c[11]，為居民的出行帶來了很大的便利．但是公交線路覆蓋不均衡以及公交站場地不足問題仍然存在，建議借鑒各地經驗和做法，整合現有公交企業和重復率高的線路，以保障公交系統的良好發展．在通信方面，固定電話和移動電話的普及率分別為33.29戶/百人和96.98戶/百人．在生態環境方面，由于長沙市加快城鄉垃圾處理工作，市區垃圾處理率達100%，鄉鎮垃圾收集率達40%，其關聯度也居3市第一．

株洲市是湖南省第二大城市和中部地區重要的區域中心城市．在生命線系統安全性評價中得分為0.637 4，位居第二，在給水排水、源動力、和道路交通方面位居第二，各項子系統指標比較均衡，體現了株洲城市綜合競爭力作為中部非省會第一的優勢．人均日生活用水量(379 L)和污水處理率(68%)排在3個城市的第一，在信息傳播方面，株洲、湘潭與省會長沙差距明顯，但隨著長株潭通信一體化的實施和不斷完善，三地之間的差距將會不斷縮小．在排水方面，全年處理污水能力達到51.81 Mt，污水處理率達到68%，位列省內前茅；株洲市還建設湖南首家垃圾焚燒發電廠，日均處理垃圾1.5 kt，提高了城市的環境衛生水平．

湘潭市位于湖南中部偏東地區，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) 高于省會長沙(13.43 m2)，在生態環境系統(0.944 8)中位居第二．在供水方面，有良好的綜合生產能力，用水普及率接近100%；垃圾處理率達到了100%；在供氣方面遠低于長沙和株洲，用氣普及率也只有85%，湘潭市的道路交通子系統關聯度為0.709 4，排在第三位，湘潭公交線路營運里程是165 km，年客運量是6 278萬人次，已基本解決群眾出行難的問題，但是公交線路重復率達30%，空載率達40%．據此，湘潭市今后的發展應當大力加強公共交通管理體制，依法整治和規范客運市場，從整體上提高道路交通系統的安全水平．

3 結論

采用AHP和關聯度分析法對長株潭城市群生命線系統的安全性進行了綜合評價，研究結果表明：

(1)長沙市作為湖南省省會，長株潭城市群核心城市，具有一定的政策、經濟優勢，與生命線系統安全性的關聯度最高，綜合得分為0.999 8，5項子系統層得分都達到0.92以上，與預期的結果相符．株洲和湘潭臨近省會長沙，具有良好的區位優勢，得分分別為0.637 4和0.616 9，兩者水平相差不大，與生命線系統安全性的關聯度都在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峻，亟需加強一系列有效可行的管理措施．

(2)AHP和關聯度分析法的綜合應用，可以較為準確地評價城市生命線系統的安全狀況，具有較強的可操作性和可行性．AHP能夠較準確地確定各項指標的權重，并能合理地劃分層次，再運算計量方法得出合理權重．在通過關聯度分析法對長株潭城市群生命線系統安全狀況作出綜合評價，評價結果與三市生命線系統安全狀況基本相符．

(3)由于AHP和關聯度分析法本身存在的一些不足，指標體系仍需進一步完善.評價生命線安全狀況是多種因素共同作用的結果．關聯度分析中應盡量劃分評判標準，使每個城市的安全系數能夠處在一個相對合理的范圍之內，這也是今后亟待探討的問題．

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