多災(zāi)種耦合綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法在城市用地規(guī)劃中的應(yīng)用

盧 穎，郭良杰，侯云玥，趙云勝，陳連進(jìn)

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 工程學(xué)院，湖北 武漢430074；2.泉州市城鄉(xiāng)規(guī)劃局，福建 泉州362000）

受氣候變暖、海平面上升、人類活動(dòng)等自然或人為因素的影響，沿海地區(qū)受多種災(zāi)害的威脅越來(lái)越嚴(yán)重［1］，單災(zāi)種評(píng)估已無(wú)法滿足城市綜合風(fēng)險(xiǎn)管理的需求，開(kāi)展多災(zāi)種綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估意義重大［2］.隨著多災(zāi)種研究的推進(jìn)，災(zāi)害之間由于存在發(fā)生時(shí)間、影響范圍以及影響效果等耦合而呈現(xiàn)復(fù)雜關(guān)系.忽視這些關(guān)系會(huì)導(dǎo)致無(wú)法捕捉到一些災(zāi)害耦合的危險(xiǎn)性，而使得綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果不準(zhǔn)確［3-5］，因此在多災(zāi)種評(píng)估中如何處理災(zāi)害之間的相互作用關(guān)系成為當(dāng)前多災(zāi)種領(lǐng)域的前沿課題［3，5］.

沿海城市往往土地資源緊缺，具有人口、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)資源高度集中的特點(diǎn)，一旦發(fā)生災(zāi)害，可能造成重大損失［1，6］.在綜合考慮各災(zāi)種及其相互作用的基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行合理的土地利用規(guī)劃，對(duì)于實(shí)現(xiàn)城市土地資源的可持續(xù)利用和自然災(zāi)害的綜合風(fēng)險(xiǎn)防范具有重要意義.聯(lián)合國(guó)發(fā)布的《2005～2015年兵庫(kù)行動(dòng)框架：加強(qiáng)國(guó)家和社區(qū)的抗災(zāi)能力》指出：應(yīng)將災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估納入到城市規(guī)劃和管理中［7］.然而，由于多災(zāi)種相互作用的研究仍處于開(kāi)拓和嘗試階段，大多數(shù)評(píng)估方法僅將單災(zāi)種評(píng)估結(jié)果直接累加或加權(quán)疊加，忽略了災(zāi)害之間的相互作用關(guān)系［8-9］.并且，這些方法往往以區(qū)域行政單位為評(píng)估單元［8，10］，評(píng)估結(jié)果更適用于區(qū)域尺度的宏觀策略制定，而無(wú)法為城市內(nèi)部用地規(guī)劃提供具體指導(dǎo)［8-11］.

在近期相關(guān)研究中，Klein等［12］提出采用城市規(guī)劃用地類型表征潛在的易損性，運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法將災(zāi)害危險(xiǎn)性與用地類型易損性相結(jié)合，得到的綜合風(fēng)險(xiǎn)圖可以指導(dǎo)較為詳細(xì)的城市用地規(guī)劃，并將此方法用于評(píng)估俄羅斯圣彼得堡多種地質(zhì)災(zāi)害對(duì)城市用地規(guī)劃的綜合風(fēng)險(xiǎn)，但是并未考慮各災(zāi)害之間的相互作用關(guān)系.蓋程程等［13］開(kāi)展了北京市多災(zāi)種耦合綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，對(duì)存在關(guān)聯(lián)的災(zāi)害事件建立了耦合規(guī)則，但其耦合規(guī)則沒(méi)有考慮次生災(zāi)害的被觸發(fā)強(qiáng)度.Westen等［14］提出一種觸發(fā)規(guī)則用于處理西班牙巴薩羅那地區(qū)各重力成因?yàn)?zāi)害間的關(guān)系，針對(duì)不同的觸發(fā)事件設(shè)定被觸發(fā)事件的耦合等級(jí)，但僅僅以等級(jí)進(jìn)行危險(xiǎn)性耦合，得到的耦合結(jié)果與實(shí)際情況相差較大，因此在最終的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中沒(méi)能使用這些耦合分析的結(jié)果.Gruber等［9］考慮高山區(qū)多種災(zāi)害，風(fēng)險(xiǎn)值則由災(zāi)害危險(xiǎn)性與用地類型易損性的聯(lián)合風(fēng)險(xiǎn)賦值矩陣決定，但是由于此評(píng)估處于區(qū)域尺度，考慮的用地類型較少，無(wú)法指導(dǎo)詳細(xì)的城市用地規(guī)劃.此外，還有一些多災(zāi)種評(píng)估沒(méi)有兼顧城市用地［8，10］或者忽略了多災(zāi)種之間的關(guān)系［15-16］.也就是說(shuō)，目前能夠考慮多種災(zāi)害及其相互作用關(guān)系并為城市用地規(guī)劃提供有效指導(dǎo)的綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法及實(shí)踐少之又少.

本文提出針對(duì)城市用地規(guī)劃的多災(zāi)種耦合綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法：在單災(zāi)種危險(xiǎn)性分級(jí)的基礎(chǔ)上，建立一種基于觸發(fā)關(guān)系的多災(zāi)種耦合危險(xiǎn)性評(píng)估模型，將耦合后的危險(xiǎn)性與城市用地規(guī)劃相結(jié)合進(jìn)行綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并以福建省泉州市為例，探討其實(shí)際運(yùn)用.

1 多災(zāi)種及其相互作用關(guān)系

多災(zāi)種通常指目標(biāo)區(qū)域內(nèi)多種致災(zāi)因子并存或者并發(fā)的狀況［3，5］.多災(zāi)種耦合綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估［13］則是考慮目標(biāo)區(qū)域內(nèi)多災(zāi)種及其相互作用關(guān)系，對(duì)其導(dǎo)致的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估.

針對(duì)多災(zāi)種之間的相互作用關(guān)系，已有研究大都使用災(zāi)害鏈［17］、多米諾效應(yīng)［18］、級(jí)聯(lián)效應(yīng)［2，19］、耦合關(guān) 系［13，19］和 觸 發(fā) 關(guān) 系［14，19］等 來(lái) 描 述.Westen等［14］通過(guò)綜合比較各種關(guān)系后發(fā)現(xiàn)，只有氣象起源或地球內(nèi)動(dòng)力起源（主要為地震和火山噴發(fā)）的災(zāi)害現(xiàn)象是初始觸發(fā)事件，因而可從觸發(fā)關(guān)系的角度入手，逐步實(shí)現(xiàn)災(zāi)害鏈等復(fù)雜關(guān)系的綜合評(píng)估.本文以此為參考，從觸發(fā)關(guān)系（不包括災(zāi)害鏈）的角度進(jìn)行研究區(qū)多災(zāi)種耦合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估.

2 針對(duì)用地規(guī)劃的多災(zāi)種耦合綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

在多災(zāi)種評(píng)估中，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)R（risk）一般由致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性H（hazard）和承災(zāi)體的脆弱性V（vulnerability）（暴露度也被歸為脆弱性）所確定，即R=f（H，V）.

2.1 多災(zāi)種耦合危險(xiǎn)性評(píng)估

為了提高多災(zāi)種耦合危險(xiǎn)性評(píng)估的準(zhǔn)確性，用危險(xiǎn)性指數(shù)H表征各災(zāi)種及其指標(biāo)的危險(xiǎn)性，危險(xiǎn)性指數(shù)與危險(xiǎn)性等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示.

表1 危險(xiǎn)性指數(shù)與危險(xiǎn)性等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系Tab.1 Corresponding relationship between hazard index_______and hazard level

2.1.1 確定各災(zāi)種的初始危險(xiǎn)性指數(shù) 確定單災(zāi)種初始危險(xiǎn)性指數(shù)并進(jìn)行危險(xiǎn)性分級(jí)，是多災(zāi)種耦合分析的基礎(chǔ).采用指標(biāo)權(quán)重法計(jì)算各災(zāi)種初始危險(xiǎn)性指數(shù)，并依據(jù)表1進(jìn)行分級(jí).

設(shè)區(qū)域內(nèi)共有m種災(zāi)害，對(duì)于每一評(píng)價(jià)單元，災(zāi)害i的初始危險(xiǎn)性指數(shù)用Hi表示，計(jì)算公式如下：

式中：m為災(zāi)種總數(shù)，災(zāi)種用i標(biāo)記，i=1，2，…，m；n為災(zāi)害i的指標(biāo)個(gè)數(shù)，指標(biāo)用j標(biāo)記，j=1，2，…，n；ωij為第j個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重，；H ij為第j個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)性大小.

2.1.2 基于多災(zāi)種耦合的危險(xiǎn)性指數(shù)修正 在單災(zāi)種危險(xiǎn)性分級(jí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行觸發(fā)關(guān)系分析.若災(zāi)害之間存在觸發(fā)關(guān)系，則表明被觸發(fā)災(zāi)害的初始危險(xiǎn)性指數(shù)H i不能完全反映其危險(xiǎn)性，需要依據(jù)觸發(fā)關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，在此引入變量ΔH i來(lái)表征初始危險(xiǎn)性指數(shù)的改變量.

建立基于觸發(fā)關(guān)系的空間耦合規(guī)則，如表2所示.在觸發(fā)災(zāi)害的初始危險(xiǎn)性等級(jí)為非常高、高和中的區(qū)域，相應(yīng)被觸發(fā)災(zāi)害的分別為1.0、0.6和0.3；在危險(xiǎn)性等級(jí)為低或非常低的區(qū)域，認(rèn)為其等級(jí)過(guò)低而不足以觸發(fā)次生災(zāi)害，即相應(yīng)=0.若某種災(zāi)害不被任何災(zāi)害觸發(fā)，則記其=0；若某種災(zāi)害可被多種災(zāi)害觸發(fā)，則對(duì)其進(jìn)行累加.

表2 基于觸發(fā)關(guān)系的多災(zāi)種耦合規(guī)則Tab.2 Assumption for triggering-triggered relations

依據(jù)按照表1中對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行危險(xiǎn)性分級(jí)，當(dāng)＞5時(shí)認(rèn)為其等級(jí)為非常高.

耦合模型的建立及實(shí)現(xiàn)是開(kāi)展多災(zāi)種耦合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的難點(diǎn).國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此問(wèn)題的研究仍處于嘗試階段，既沒(méi)形成統(tǒng)一理論，更缺乏應(yīng)用實(shí)例［3，5］.由于現(xiàn)階段對(duì)多災(zāi)種耦合案例信息的統(tǒng)計(jì)缺失，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定耦合規(guī)則并應(yīng)用GIS技術(shù)進(jìn)行模型實(shí)現(xiàn)是當(dāng)前最優(yōu)的處理方式［13-14］.在此方式下，充分考慮次生災(zāi)害的強(qiáng)度，以危險(xiǎn)性指數(shù)而非危險(xiǎn)性等級(jí)進(jìn)行耦合，提高了評(píng)估的合理性，在實(shí)際應(yīng)用中還可依據(jù)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)多災(zāi)種耦合案例區(qū)分不同的觸發(fā)過(guò)程并對(duì)相應(yīng)的進(jìn)行修正.

2.2 城市用地類型易損性

通常認(rèn)為易損性是承災(zāi)體由于災(zāi)害影響而可能遭受損害的程度，按研究?jī)?nèi)容可以分為物理易損性（physical vulnerability）［20］和 社 會(huì) 易 損 性 （social vulnerability）［21］.城市用地類型易損性側(cè)重于物理易損性，即強(qiáng)調(diào)災(zāi)害發(fā)生時(shí)在不同城市用地單元上可能造成的潛在人員傷亡、建筑損失、環(huán)境破壞等.

為了有效解決多災(zāi)種危險(xiǎn)性評(píng)估結(jié)果在城市規(guī)劃中的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，Klein等［12］指出可將用地類型作為易損性.雖然用地類型不像傳統(tǒng)的易損指標(biāo)（如人均GDP、人口密度和人口構(gòu)成等）便于計(jì)算，但是通過(guò)城市用地規(guī)劃的指導(dǎo)，不同的用地類型涵蓋了未來(lái)城市發(fā)展的易損性信息，它可以引導(dǎo)產(chǎn)生人口聚集（如居住用地）、建筑物建設(shè)（如商業(yè)金融用地）、工業(yè)設(shè)施分布（如三類工業(yè)用地）、應(yīng)急避難場(chǎng)所分布（如公共管理與公共服務(wù)用地）等.城市用地類型與傳統(tǒng)的易損性指標(biāo)相比，更強(qiáng)調(diào)不同功能用地空間上的易損性，通過(guò)改變城市用地功能屬性可以改變相應(yīng)空間的易損性特征，因此可用城市用地類型表征潛在的易損性.

2.3 針對(duì)城市用地規(guī)劃的多災(zāi)種綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.3.1 單災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 由于每一種用地類型對(duì)不同的災(zāi)種呈現(xiàn)出不同的易損性特征，需將耦合后的單災(zāi)種危險(xiǎn)性分別與城市用地類型相結(jié)合進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，并制定統(tǒng)一的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn).依據(jù)Klein等［12，22］的研究以及專家意見(jiàn)，將規(guī)劃的城市用地類型下的各災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)分為4個(gè)等級(jí)，用指數(shù)R表示，風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示.以此風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，將各災(zāi)種危險(xiǎn)性與城市用地類型相結(jié)合進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，針對(duì)城市用地規(guī)劃的單災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)記為Ri，可以表示為

式中：H i′為單災(zāi)種修正的危險(xiǎn)性指數(shù)，V i為城市用地類型易損性，f為危險(xiǎn)性與易損性結(jié)合的風(fēng)險(xiǎn)函數(shù).由于用地類型易損性不像傳統(tǒng)的易損指標(biāo)便于計(jì)算，基于用地類型的風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)一般由風(fēng)險(xiǎn)矩陣法［9，12］所確定，本文亦采用此方法，詳見(jiàn)3.2節(jié)所述.

2.3.2 多災(zāi)種綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 在單災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)Ri的基礎(chǔ)上進(jìn)行多災(zāi)種綜合風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算及綜合風(fēng)險(xiǎn)圖的繪制.因?yàn)樾拚蟮膯螢?zāi)種危險(xiǎn)性已經(jīng)考慮了災(zāi)害間的相互作用關(guān)系，且評(píng)估目的是為了指導(dǎo)城市用地規(guī)劃，故采用取最大值原則確定綜合風(fēng)險(xiǎn)值.即對(duì)于每一個(gè)評(píng)價(jià)單元，綜合風(fēng)險(xiǎn)值為

2.3.3 評(píng)估結(jié)果的可視化 地理信息系統(tǒng)（GIS）因其強(qiáng)大的空間信息存儲(chǔ)、分析、模擬、顯示等功能被越來(lái)越多地應(yīng)用于災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理、區(qū)域規(guī)劃等領(lǐng)域中.借助GIS手段，可以建立數(shù)據(jù)庫(kù)，依據(jù)式（1）～（4）完成相關(guān)計(jì)算，生成單災(zāi)種初始危險(xiǎn)性圖、耦合后的危險(xiǎn)性圖、基于城市用地規(guī)劃的單災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)圖以及綜合風(fēng)險(xiǎn)圖，實(shí)現(xiàn)可視化并進(jìn)行分析.

表3 基于城市規(guī)劃用地類型的多災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Description of potential multi-hazard risk levels for planned land-use types

3 應(yīng)用實(shí)例

以福建省泉州市為例，研究區(qū)范圍為該市已規(guī)劃的中心城區(qū)（2008—2030年），根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研選取對(duì)其城市發(fā)展威脅較大的7種災(zāi)害進(jìn)行評(píng)估，包括地震、地面沉降、滑坡、崩塌、暴雨、海水入侵及海岸侵蝕.

3.1 多災(zāi)種耦合危險(xiǎn)性評(píng)估

3.1.1 確定各災(zāi)種的初始危險(xiǎn)性指數(shù) 按2.1節(jié)所述的初始危險(xiǎn)性分級(jí)方法，根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可提供性、相關(guān)文獻(xiàn)［13，16，23-25］及專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)這7種災(zāi)害選取指標(biāo)并分級(jí)，指標(biāo)權(quán)重則依據(jù)專家判斷由層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）確定，最終形成分級(jí)方案，如表4所示.以GIS為平臺(tái)建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，按照式（1）完成各指標(biāo)圖層疊加及初始危險(xiǎn)性指數(shù)的計(jì)算，生成各災(zāi)種初始危險(xiǎn)性圖.以地面沉降為例進(jìn)行圖件展示，如圖1（a）所示.

3.1.2 基于多災(zāi)種耦合的危險(xiǎn)性指數(shù)修正 對(duì)研究區(qū)內(nèi)存在觸發(fā)關(guān)系的災(zāi)種進(jìn)行識(shí)別和統(tǒng)計(jì)，如表5所示.表中1表示存在觸發(fā)關(guān)系，0表示不存在.

表4 研究區(qū)各災(zāi)種危險(xiǎn)性指標(biāo)、權(quán)重及其分級(jí)方案Tab.4 Hazard indicators，weights and their classification scenarios for each single hazard in study area

圖1 多災(zāi)種耦合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估用于地面沉降的中間成果Fig.1 Intermediate results of comprehensive multi-hazard risk assessment for land subsidence

表5 災(zāi)害之間的觸發(fā)關(guān)系統(tǒng)計(jì)Tab.5 Statistics for triggering-triggered relations among________multiple hazards

由表5可知，研究區(qū)內(nèi)氣象起源的觸發(fā)災(zāi)害為暴雨，可觸發(fā)滑坡或崩塌；地球內(nèi)動(dòng)力起源的觸發(fā)災(zāi)害為地震，可觸發(fā)地面沉降、滑坡或崩塌.

按2.1節(jié)建立的耦合規(guī)則，在GIS系統(tǒng)中，對(duì)研究中存在觸發(fā)關(guān)系的事件進(jìn)行空間耦合，依據(jù)式（2）得到修正的危險(xiǎn)指數(shù)H i′，并生成耦合后的危險(xiǎn)性圖.以地面沉降為例進(jìn)行展示，如圖1（b）所示.

3.2 基于城市用地規(guī)劃的多災(zāi)種綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

3.2.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣 將城市用地類型作為潛在的易損性.通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)矩陣法［12］將耦合后的單災(zāi)種危險(xiǎn)性與主要的城市用地類型結(jié)合進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析.風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3.風(fēng)險(xiǎn)矩陣中各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)值的獲取則依據(jù)盲數(shù)理論［26］的專家打分方案，最終的風(fēng)險(xiǎn)矩陣如表6所示.

按照風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣，依據(jù)式（3），結(jié)合GIS技術(shù)，將耦合后的危險(xiǎn)性圖分別與泉州城市用地布局圖進(jìn)行疊加，生成7幅基于城市用地規(guī)劃的單災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)圖.以地面沉降為例進(jìn)行展示，如圖1（c）所示.

3.2.2 綜合風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算及可視化 采用取最大值原則確定綜合風(fēng)險(xiǎn)值，即將7幅基于城市用地規(guī)劃的單災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)圖進(jìn)行疊加，依據(jù)式（4）生成綜合風(fēng)險(xiǎn)圖，如圖2所示.

3.2.3 評(píng)估結(jié)果分析 綜合風(fēng)險(xiǎn)圖（見(jiàn)圖2）顯示，研究區(qū)域內(nèi)有0.5%的區(qū)域處于非常高的風(fēng)險(xiǎn)，主要位于河市鎮(zhèn)南部；8.5%的區(qū)域處于高風(fēng)險(xiǎn)，在沿海的泉港區(qū)及晉江入?？谔幏植驾^多；32%處于中等風(fēng)險(xiǎn)，60%處于低風(fēng)險(xiǎn).這表明在綜合考慮多災(zāi)種及其耦合作用的基礎(chǔ)上，研究區(qū)域內(nèi)大部分區(qū)域的用地規(guī)劃都是合理的或可行的.

在GIS系統(tǒng)中，對(duì)圖2中各用地類型的潛在綜合風(fēng)險(xiǎn)空間分布比r1進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示（見(jiàn)圖3）：在已規(guī)劃區(qū)域中，居住用地、公共管理與公共服務(wù)用地、商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地和綠地中都存在極少量的非常高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，且高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中在這4類用地類型中.因此，對(duì)這4類用地類型的詳細(xì)規(guī)劃和管理需特別引起重視.

對(duì)每一類用地類型的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，由于篇幅有限，以居住用地為例進(jìn)行說(shuō)明：在GIS系統(tǒng)中，提取居住用地綜合風(fēng)險(xiǎn)及各單災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)空間分布信息，其綜合風(fēng)險(xiǎn)分布如圖4所示，對(duì)居住用地的各災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)比（r2）見(jiàn)圖5.結(jié)果顯示：居住用地的非常高風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源于潛在的滑坡災(zāi)害（見(jiàn)圖5）.經(jīng)調(diào)查，該區(qū)存在一個(gè)土方量為420 000 km3的不穩(wěn)定滑坡，且在耦合分析時(shí)可由地震及暴雨觸發(fā)而增加了觸發(fā)增量，因而綜合風(fēng)險(xiǎn)非常高.建議調(diào)整規(guī)劃用地類型或加強(qiáng)對(duì)此滑坡隱患點(diǎn)的工程監(jiān)測(cè)和治理.

居住用地的高風(fēng)險(xiǎn)則主要源于海水入侵（見(jiàn)圖5），分布在沿海的泉港區(qū)、張坂鎮(zhèn)南部、晉江入海口等地（見(jiàn)圖4）.在這些地區(qū)建立居住區(qū)，應(yīng)避免居民直接飲用地下水，并且嚴(yán)格控制地下水開(kāi)采，加強(qiáng)地下水監(jiān)測(cè).少量的高風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源于潛在的地震及耦合后的地面沉降災(zāi)害（見(jiàn)圖5），分布在池店鎮(zhèn)東部、浮橋鎮(zhèn)、雙陽(yáng)鎮(zhèn)及晉江入?？诘鹊兀ㄒ?jiàn)圖4）.這些區(qū)域應(yīng)避免規(guī)劃高層居住區(qū)，并且建立嚴(yán)格的建筑審批制度.中等風(fēng)險(xiǎn)則分布在鯉城區(qū)東部、豐澤區(qū)西南部及洛江區(qū)西部等地（見(jiàn)圖4），這些區(qū)域規(guī)劃為居住用地是可行的，可酌情采取一些必要的風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策.低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域受多種災(zāi)害的威脅較小，無(wú)須采取風(fēng)險(xiǎn)管理措施.對(duì)于其他類型的用地，都進(jìn)行了類似的分析.

表6 基于城市規(guī)劃用地類型的多災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)矩陣Tab.6 Risk Matrix of potential multi-hazard with respect to urban land-use types

3.3 評(píng)估方法和結(jié)果的不確定性分析

圖2 基于城市用地規(guī)劃的研究區(qū)綜合風(fēng)險(xiǎn)圖Fig.2 Integrated risk map for urban land-use planning

圖3 研究區(qū)各用地類型的多災(zāi)種綜合風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)圖Fig.3 Statistical chart of potential multi-hazard risk with respect to each land-use type in study area

不確定性是與風(fēng)險(xiǎn)相伴而生的問(wèn)題.由于多災(zāi)種耦合綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究仍處于初步發(fā)展階段，關(guān)于其不確定性問(wèn)題的探討甚少.歐盟第7框架計(jì)劃（new multi-hazard and multi-risk assessment methods for Europe，MATRIX）項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)于2014年首次公布了有關(guān)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中不確定性問(wèn)題的研究成果，且僅對(duì)地震單災(zāi)種進(jìn)行闡述［27］.由此可以預(yù)見(jiàn)，不確定性問(wèn)題作為災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估無(wú)法回避的問(wèn)題必將成為今后多災(zāi)種領(lǐng)域的又一研究熱點(diǎn).

針對(duì)城市用地規(guī)劃的多災(zāi)種耦合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，一方面，災(zāi)害的發(fā)生具有隨機(jī)性，即存在客觀不確定性；另一方面，由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏，且多災(zāi)種與城市用地相互作用系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，而研究者對(duì)此系統(tǒng)的分析判斷能力存在局限性，在實(shí)際評(píng)估中，難以精確判斷和預(yù)計(jì)不同災(zāi)種對(duì)不同用地類型的破壞機(jī)理、強(qiáng)度、造成的損失等.為了能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，必須對(duì)復(fù)雜的災(zāi)害危險(xiǎn)性、耦合作用以及用地類型易損性等進(jìn)行某些簡(jiǎn)化和假設(shè)，以此作為分析和評(píng)估的基礎(chǔ)，這就引入了主觀不確定性.

圖4 研究區(qū)居住用地的綜合風(fēng)險(xiǎn)圖Fig.4 Multi-hazard risk map with respect to residential land in study area

圖5 研究區(qū)規(guī)劃居住用地的各災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)圖Fig.5 Statistical chart of potential risk of each hazard with respect to residential land in study area

在以泉州市為例進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，這些不確定性問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面.1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可提供性是本方法應(yīng)用的主要制約因素.2）很大程度上影響單災(zāi)種分級(jí)方案指標(biāo)的選擇及評(píng)估結(jié)果的科學(xué)性.3）建立多災(zāi)種耦合危險(xiǎn)性評(píng)估模型，但權(quán)重及耦合參數(shù)的設(shè)定是平衡專家意見(jiàn)、學(xué)科經(jīng)驗(yàn)及筆者認(rèn)識(shí)的結(jié)果，具有一定的主觀局限性；在評(píng)估城市規(guī)劃用地類型下各災(zāi)種的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)時(shí)，雖采用盲數(shù)理論的專家打分方案以減少評(píng)估的未確知因素，但這種不確定性依然存在且無(wú)法消除.因此，本案例的評(píng)估結(jié)果是針對(duì)城市用地規(guī)劃的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)而非絕對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值，且這些風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)由于現(xiàn)階段基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不完備及研究者的認(rèn)識(shí)能力有限而存在一定的主觀不確定性.

針對(duì)這些不確定性問(wèn)題，本文方法的可拓展之處在于：首先，在采用指標(biāo)權(quán)重法進(jìn)行單災(zāi)種分級(jí)時(shí)，可依據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的提供性選取數(shù)據(jù)精度較高的指標(biāo)；其次，在已建立的耦合模型的基礎(chǔ)上，可依據(jù)相應(yīng)耦合案例對(duì)進(jìn)行修正；最后，在基于城市規(guī)劃用地類型的多災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)矩陣中，可嘗試使用不確定性信息處理方法獲取風(fēng)險(xiǎn)值.

4 結(jié) 論

（1）在單災(zāi)種分級(jí)的基礎(chǔ)上建立基于觸發(fā)關(guān)系的多災(zāi)種耦合危險(xiǎn)性評(píng)估模型.該模型考慮了次生災(zāi)害的被觸發(fā)強(qiáng)度，且采用危險(xiǎn)性指數(shù)而非危險(xiǎn)性等級(jí)進(jìn)行耦合，提高了多災(zāi)種耦合危險(xiǎn)性評(píng)估的準(zhǔn)確性.

（2）通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)矩陣將多災(zāi)種耦合危險(xiǎn)性與城市用地規(guī)劃有效結(jié)合，獲取的結(jié)果可以幫助決策者和城市規(guī)劃者快速識(shí)別規(guī)劃用地的綜合風(fēng)險(xiǎn)，提出的規(guī)劃策略和風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策也更加具有針對(duì)性.

（3）泉州市實(shí)例應(yīng)用表明：該方法便于結(jié)合GIS技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，且GIS數(shù)據(jù)庫(kù)支持不斷更新與拓展，具有極大的可拓性和應(yīng)用潛力，評(píng)估結(jié)果符合泉州市實(shí)際現(xiàn)狀，能夠反映不同用地類型的多災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)的差異性和相似性，可為泉州市城市規(guī)劃及綜合風(fēng)險(xiǎn)管理提供科學(xué)依據(jù).

針對(duì)城市用地規(guī)劃的多災(zāi)種耦合綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是一個(gè)新的交叉學(xué)科課題，今后還有很多工作需要開(kāi)展.例如，理論上如何在多災(zāi)種評(píng)估中系統(tǒng)或較為有效地考慮各災(zāi)種之間的相互作用關(guān)系，并予以實(shí)施是當(dāng)前多災(zāi)種領(lǐng)域亟需解決的難題.本文對(duì)觸發(fā)關(guān)系進(jìn)行了嘗試性研究，且在城市規(guī)劃中進(jìn)行了實(shí)施，得到的風(fēng)險(xiǎn)值是針對(duì)城市用地規(guī)劃的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值.多災(zāi)種評(píng)估中的不確定性問(wèn)題及災(zāi)害鏈、多米諾效應(yīng)等更復(fù)雜的關(guān)系，還有待進(jìn)一步研究.在今后的實(shí)踐過(guò)程中，還須加強(qiáng)多災(zāi)種耦合過(guò)程的跟蹤、監(jiān)測(cè)和信息記錄，建立基于城市用地單元的多災(zāi)種信息數(shù)據(jù)庫(kù)，以完善基礎(chǔ)信息，提高評(píng)估精度.

（

）:

［1］SHEIK M P，CHANDRASEKAR N.Coastal erosion hazard and vulnerability assessment for southern coastal Tamil Nadu of India by using remote sensing and GIS［J］.Natural Hazards，2011，69（3）：1295- 1314.

［2］KAPPES M S，KEILER M，GLADE T.From single to multi-hazard risk analyses：a concept addressing emerging challenges［C］∥ Proceedings of the‘Mountain Risks’International Conference.Strasbourg：CERG Editions，2010：351- 356.

［3］KAPPES M S，KEILER M，ELVERFELDT K，et al.Challenges of analyzing multi-hazard risk：a review［J］.Natural Hazards，2012，64（2）：1925- 1958.

［4］SELVA J.Long-term multi-risk assessment：statistical treatment of interaction among risks［J］.Natural Hazards，2013，67（2）：701- 722.

［5］明曉東，徐偉，劉寶印，等.多災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究進(jìn)展［J］.災(zāi)害學(xué)，2013，28（1）：126- 132.MING Xiao-dong，XU Wei，LIU Bao-yin，et al.An overview of progress on multi-risk assessment ［J］.Journal of Catastrophology，2013，28（1）：126- 132.

［6］LOZOYA J P，SARDA R，JIMENEZ J A.A methodological framework for multi-hazard risk assessment in beaches［J］.Environmental Science and Policy，2011，14（6）：685- 696.

［7］ISDR U N.Hyogo framework for action 2005-2015：building the resilience of nations and communities to disasters［C］∥ Extract from the Final Report of the World Conference on Disaster Reduction.Kobe：WCRD，2005.

［8］SILVIA M M，DILLEY M.A comparison of selected global disaster risk assessment results［J］.Natural Hazards，2008，48（3）：439- 456.

［9］GRUBER F E，MERGILI M.Regional-scale analysis of high-mountain multi-hazard and risk indicators in the Pamir（Tajikistan）with GRASS GIS［J］.Natural Hazards and Earth System Science，2013，13（11）：2779- 2796.

［10］LIU B Y，SIU Y L，MITCHELL G，et al.Exceedance probability of multiple natural hazards：risk assessment in China's Yangtze River Delta［J］.Natural Hazards，2013，69（3）：2039- 2055.

［11］辜智慧，徐偉，葛怡，等.基于城市用地單元的自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估概念模型［J］.中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，22（4）：110- 115.GU Zhi-hui，XU Wei，GE Yi，et al.Conceptual model for natural disaster risk assessment based on urban land use unit［J］.Chinese Safety Science Journal，2012，22（4）：110- 115.

［12］KLEIN J，JARVA J，F(xiàn)RANK-KAMENETSKY D，et al.Integrated geological risk mapping：a qualitative methodology applied in St.Petersburg，Russia［J］.Environmental Earth Sciences，2013，70（4）：1629- 1645.

［13］蓋程程，翁文國(guó)，袁宏永.基于GIS的多災(zāi)種耦合綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估［J］.清華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，51（5）：627- 631.GAI Cheng-cheng，WENG Wen-guo，YUAN Hongyong.Multi-hazard risk assessment using GIS in urban areas［J］.Journal of Tsinghua University：Science and technology，2011，51（5）：627- 631.

［14］WESTEN C V，MELANIE S，KAPPES M S，et al.Mountain risks：from prediction to management and governance［M］.Dordrecht：Springer Netherlands，2014：201- 231.

［15］GRUTHAL G，THIEKEN A H，SCHWARZ J，et al.Comparative risk assessments for the city of Cologne：storms，floods，earthquakes［J］.Natural Hazards，2006，38（1／2）：21- 44.

［16］BATHRELLOS G D，GAKI P K，SKILODIMOU H D，et al.Assessment of rural community and agricultural development using geomorphological-geological factors and GIS in the Trikala prefecture（Central Greece）［J］.Stochastic Environmental Research and Risk Assessment，2012，27（2）：573- 588.

［17］SHI P J.On the role of government in integrated disaster risk governance：based on practices in China ［J］.International Journal of Disaster Risk Science，2012，3（3）：139- 146.

［18］DELMONACO G，MARGOTTINI C，SPIZZICHINO D.Report on new methodology for multi-risk assessment and the harmonisation of different natural risk maps（Del 3.1，ARMONIA）［R］.Genova：European Community，2006.

［19］ MARZOCCHI W， GARCIA-ARISTIZABAL A，GASPARINI P，et al.Basic principles of multi-risk assessment：a case study in Italy［J］.Natural Hazards，2012，62（2）：551- 573.

［20］PAPATHOMA-K?HLE M，KAPPES M，KEILER M，et al.Physical vulnerability assessment for alpine hazards：state of the art and future needs［J］.Natural Hazard，2011，58（2）：645- 680.

［21］CUTTER S L，BORUFF B J，SHIRLEY W L.Social vulnerability to environmental hazards［J］.Social Science Quarterly，2003，84（2）：242- 261.

［22］THIERRY P，STIELTJES L，KOUOKAM E，et al.Multi-hazard risk mapping and assessment on an active volcano：the GRINP project at Mount Cameroon［J］.Natural Hazard，2008，45（3）：429- 456.

［23］梁和成，周愛(ài)國(guó)，唐朝暉，等.城市建設(shè)用地地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)與區(qū)劃［M］.武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2010.

［24］LUO W L，SHEN X K，ZHOU H L，et al.Study of the features and the influential factors of land subsidence in the Eastern Part of Beijing，China ［J］.Geotechnical Special Publication，2014，243：208- 218.

［25］葉賓賓.泉州降水精細(xì)化空間分布特征及其與地形關(guān)系淺析［D］.南京：南京信息工程大學(xué)，2013：14- 23.YE Bin-bin.Elaborate Spatial distribution of precipitation in quanzhou and analysis of relationships between precipitation and terrain［D］.Nanjing：Nanjing University of Information Science and Technology，2013：14- 23.

［26］王光遠(yuǎn).論未確知性信息及其數(shù)學(xué)處理［J］.哈爾濱建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1990，23（4）：52- 58.WANG Guang-yuan.Uncertainty information and its mathematical treatment［J］.Journal of Harbin Architecture and Engineering Institute，1990，23（4）：52- 58.

［27］TYAGUNOV S，PITTORE M，WIELAND M，et al.Uncertainty and sensitivity analyses in seismic risk assessments on the example of Cologne，Germany［J］.Natural Hazards and Earth System Science，2014，14（6）：1625- 1640.