韌性視角下國土空間災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)證研究

袁維軍 王亞明 邵兆偉

（甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730070）

自然災(zāi)害、氣候變化、事故災(zāi)害、金融危機(jī)、傳播病毒和暴力恐怖事件等都是造成人們生存空間可能出現(xiàn)危機(jī)和災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)因子，受上述因子作用[1]，國土脆弱性和易損性進(jìn)一步增加，各類常規(guī)和非常規(guī)的隱患增加、風(fēng)險(xiǎn)增大，人類經(jīng)濟(jì)社會的問題更加突出。國土空間災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估作為“雙評估”的重要內(nèi)容，是科學(xué)合理制定國土間規(guī)劃的基礎(chǔ)。在國土空間規(guī)劃系統(tǒng)中，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理是城市國土空間規(guī)劃與精細(xì)化空間管理的重要基礎(chǔ)，對城市規(guī)劃可持續(xù)發(fā)展有著重大作用[2]。

1 韌性視角及相關(guān)研究

1.1 韌性、韌性防災(zāi)與韌性國土基本認(rèn)識

“韌性”（resilience）一詞最初來自物理和數(shù)學(xué)，用來表示材料或體系在移位后重新平衡的能力。霍林把“韌性”的概念引進(jìn)了自然生態(tài)環(huán)境體系中，并將環(huán)境韌性界定為自然生態(tài)系統(tǒng)對狀態(tài)變量、驅(qū)動變量等環(huán)境參數(shù)影響作用的程度[3]。韌性這一理論還應(yīng)用到材料科學(xué)、社會、市場經(jīng)濟(jì)，以及建筑設(shè)計(jì)等學(xué)科方面。20世紀(jì)90年代末，外國相關(guān)學(xué)界開始深入研究與城市規(guī)劃有關(guān)的韌性概念，多聚焦于對韌性的概念理解以及城市規(guī)劃基礎(chǔ)設(shè)施的完善方面。近年來，氣候變化、地震水災(zāi)等災(zāi)害事故的挑戰(zhàn)日益嚴(yán)重，僅靠單純的“抵抗”思維已無法應(yīng)付未來可能會出現(xiàn)的各類災(zāi)害，“韌性”理念為城鄉(xiāng)防災(zāi)減災(zāi)提供了新方向和新視角，“韌性”理念強(qiáng)調(diào)空間資源配置對不確定擾動的適應(yīng)性和轉(zhuǎn)化能力，國土空間的韌性提升能夠有效減小國土的敏感性、脆弱性和潛在風(fēng)險(xiǎn)危機(jī)，可以提升空間對災(zāi)害影響的適應(yīng)能力和防御能力，使空間遭受災(zāi)害侵襲之后可以快速恢復(fù)。

韌性國土空間可以在多種災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的沖擊和擾動下，保證社會、經(jīng)濟(jì)、政治等全系統(tǒng)各方面能夠正常運(yùn)行，并及時吸納調(diào)整，維持全社會的發(fā)展動力。

韌性國土不但能夠?yàn)檎w災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)控制提供新理念和新思路，更是整體災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)控制必須達(dá)到的基本要求和標(biāo)準(zhǔn)，整體災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)控制是構(gòu)筑韌性國土的關(guān)鍵方法和有效途徑[4]。

1.2 相關(guān)研究綜述

分析國外研究結(jié)果，韌性的概念隨著世界經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展過程、研究范圍以及特點(diǎn)的改變而不斷調(diào)整與發(fā)展[5]，韌性概念與空間研究的交叉點(diǎn)是源于擾動與柔韌的空間之間的相互關(guān)系，Mackinnon等[6]指出了韌性的空間可以不定期的改變自身，從而滿足了在國際化背景下對資本積累的需要。Fleischhauer等[7]認(rèn)為空間規(guī)劃變動可影響城市生態(tài)系統(tǒng)韌性，并主張通過諸如地域留白、土地利用市場化等舉措，實(shí)現(xiàn)減少城市潛在風(fēng)險(xiǎn)。翟國方等[8]系統(tǒng)梳理了國際上韌性城市實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，剖析我國韌性國土空間建設(shè)的總體情況和問題，展望提出“建立健全法律法規(guī)體系、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合普查、編制綜合防災(zāi)規(guī)劃”等工作戰(zhàn)略重點(diǎn)；楊選梅等[9]從國際影響、地域壓力、本地社會生態(tài)環(huán)境等角度提出縣級國土空間總體規(guī)劃中災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評估的概念框架；鮑海君等[10]基于城市安全視角，從自然災(zāi)害、基礎(chǔ)設(shè)施、公共、城市交通、社區(qū)管理等五個層面，建立了代表城市整體安全狀況的體檢評估指標(biāo)庫；杜菲等[11]以國際通用的危險(xiǎn)性評判四要素，即致災(zāi)因素、薄弱性、暴露性和防災(zāi)能力為核心，建立用于多災(zāi)種危險(xiǎn)性評定的指標(biāo)體系；李義萌等[2]以識別與分析在自然災(zāi)害、工業(yè)生產(chǎn)安全管理、公共等領(lǐng)域?qū)量臻g結(jié)構(gòu)所造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)危害為基準(zhǔn)，根據(jù)對承險(xiǎn)體目標(biāo)薄弱性和抵抗風(fēng)險(xiǎn)能力的綜合判斷，深入分析城市國土空間結(jié)構(gòu)中存在的風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)和問題，并提供了防范與處理各種經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)的具體規(guī)劃對策；李春燕等[12]提出受威脅對象的易損性定量評價是地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估的難點(diǎn)關(guān)鍵，完成全國2 869個縣域單元的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估；荊貝貝[13]從自然和人為兩方面研判了實(shí)證地區(qū)主要生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布和影響后果，并針對性地提出了相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)策略；張陽等[14]推演自然災(zāi)害危險(xiǎn)性評價的理論過程，歸納了自然災(zāi)害危險(xiǎn)性評價研究中應(yīng)達(dá)到的共性要求，總結(jié)了“評估體系構(gòu)建—風(fēng)險(xiǎn)等級研判—風(fēng)險(xiǎn)綜合評估—風(fēng)險(xiǎn)舉措應(yīng)對”的災(zāi)害危機(jī)評估基本過程；呂悅風(fēng)等[15]認(rèn)為，從韌性的理念內(nèi)涵、對衡量標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)認(rèn)識，再結(jié)合實(shí)證的自身稟賦實(shí)踐，通過綜合協(xié)調(diào)建設(shè)，推進(jìn)了國土的韌性安全體系發(fā)展；史培軍等[16]回顧了團(tuán)隊(duì)開展災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)科學(xué)研究取得的主要研究成果，分析了目前面臨的主要挑戰(zhàn)，展望了未來研究與學(xué)科建設(shè)的重點(diǎn)。

國家相關(guān)指南均明確了風(fēng)險(xiǎn)評估為支撐國土空間發(fā)展與保障穩(wěn)定的基本準(zhǔn)備措施。文章以甘肅省甘南藏族自治州為實(shí)證（以下簡稱甘南州），通過構(gòu)建指標(biāo)體系框架，以天災(zāi)、人為自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估為實(shí)證研究，進(jìn)行國土空間災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估工作，分災(zāi)類構(gòu)建了不同層次的指標(biāo)體系框架，對各種自然災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估與整體評價，以期得出各個級別的風(fēng)險(xiǎn)地域方案，并相應(yīng)提供對應(yīng)災(zāi)害空間管理對策，為甘南州構(gòu)建不同級別的國土空間結(jié)構(gòu)綜合防災(zāi)減災(zāi)網(wǎng)絡(luò)體系提供支撐。

2 研究區(qū)概況

2.1 地理區(qū)位

甘南藏族自治州隸屬于甘肅省，地處青藏高原東北邊緣與黃土高原西部過渡地段，國土面積為38 521 km2，是藏族、漢族文化發(fā)展的重要交叉帶，是中國黃河、長江流域的重要水源涵養(yǎng)帶和補(bǔ)給點(diǎn)。甘南州境內(nèi)草場面積遼闊，一般高度為1 100～4 900 m，多數(shù)地方高達(dá)3 000 m以上[17]。

2.2 研究對象

災(zāi)害是指可以對人體或者人們賴以生存的自然環(huán)境產(chǎn)生毀滅性影響的事件統(tǒng)稱。自然災(zāi)害是自然變異過程作用與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之后產(chǎn)生的惡性后果，是在一定的資源、環(huán)境、人口和其他社會經(jīng)濟(jì)條件和背景下發(fā)生和發(fā)展的。災(zāi)害的發(fā)生原因主要包括自然變異和人為因素。根據(jù)災(zāi)害發(fā)生原因，參照《自然災(zāi)害分類與代碼》（GB/T 28921—2012），并結(jié)合甘南藏族自治州實(shí)際情況，對2大類6小類的災(zāi)害進(jìn)行識別研究并進(jìn)行對應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評估，災(zāi)害分類表如表1所示。建設(shè)甘南州防災(zāi)減災(zāi)體系，是改變目前全州災(zāi)害頻發(fā)、災(zāi)害損失大、災(zāi)害蔓延廣的重要措施。

表1 災(zāi)害分類表

3 評估指標(biāo)體系與方法

3.1 評估指標(biāo)體系的構(gòu)建

文章研究內(nèi)容以清華大學(xué)公共安全研究所形成的328個致災(zāi)因素的全要素系統(tǒng)研究為依托，去除甘南地區(qū)包含的因素，綜合考察出現(xiàn)頻次、成災(zāi)強(qiáng)度、危害程度，以及與國土空間發(fā)展的相互關(guān)系等要素，得到了17個致災(zāi)因素，作為文章的主要研究范圍。其中自然災(zāi)害共13種，包括生態(tài)災(zāi)害5種、氣象災(zāi)害6種、地震災(zāi)害2種；人為災(zāi)害4種，包含火災(zāi)2種、重大危險(xiǎn)源2種。

評估采用層次分析法對17個因子進(jìn)行指標(biāo)體系建模。層次分析法基本原理是將復(fù)雜過程分解成研究目標(biāo)、原則、方法等，在此基礎(chǔ)上作出定性與定量分析的綜合判斷方法[18-19]。

采用層次分析法建模，流程為建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型；構(gòu)造判斷矩陣；計(jì)算權(quán)向量；一致性檢驗(yàn)[20]。判斷矩陣標(biāo)度及其含義如表2所示。

表2 判斷矩陣標(biāo)度及其含義

（1）建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型。層次結(jié)構(gòu)通常分為目標(biāo)層（頂層）、指標(biāo)層（中間層）和基礎(chǔ)指標(biāo)層（底層）。評價以國土空間災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)作為目標(biāo)層，選擇自然災(zāi)害和人為災(zāi)害構(gòu)成二級指標(biāo)層，選取生態(tài)災(zāi)害、氣象災(zāi)害、地震災(zāi)害、火災(zāi)、重大危險(xiǎn)源5個因子構(gòu)成三級指標(biāo)層，將三級指標(biāo)層分解為17個因子構(gòu)成四級指標(biāo)層，四級指標(biāo)層中的地質(zhì)災(zāi)害、人為火險(xiǎn)2個因子分解為11個因子進(jìn)行評價，構(gòu)成基礎(chǔ)指標(biāo)層。

（2）構(gòu)造判別矩陣。在層次結(jié)構(gòu)上，將從構(gòu)成（或影響）某一級的每個要素的與同一級諸要素進(jìn)行對比，判斷作為準(zhǔn)則的重要地位，將事前確定的標(biāo)度定量化，組成矩陣結(jié)構(gòu)，即判斷標(biāo)準(zhǔn)矩陣。

（3）計(jì)算權(quán)向量。評估結(jié)果應(yīng)用和積法完成計(jì)算。

將判斷矩陣每一列歸一化：

每一列經(jīng)正規(guī)化的判斷矩陣按行相加：

依次所得到的A=(a1，a2，…，am)即為所求特征向量。

計(jì)算判斷矩陣的最大特征根λmax：

式中：(TA)i——向量TA的第i個元素。

對各因子權(quán)重的排名打分[21]，采取國際通用的1～9標(biāo)度方式。

（4）一致性檢驗(yàn)。為了減少其他各種因素對判別矩陣的影響，在實(shí)際使用中需要判斷矩陣滿足大體上的統(tǒng)一性。通過一致性試驗(yàn)后，表明判斷矩陣在邏輯上的合理后，方可進(jìn)一步對結(jié)論作出分析。判斷矩陣一致性試驗(yàn)計(jì)算公式：

式中：CR——一致性比例；CI——一致性指標(biāo)。

當(dāng)CR＜0.10時，認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的，否則應(yīng)對判斷矩陣作適當(dāng)修正。

一致性指標(biāo)計(jì)算公式：

式中：λmax——判斷矩陣的最大特征根；n——成對比較因子的個數(shù)；CI——隨機(jī)一致性指標(biāo)，可查表確定。評價模型隨機(jī)一致性指標(biāo)如表3所示。

表3 評價模型隨機(jī)一致性指標(biāo)

矩陣修正直至產(chǎn)生令人滿意的統(tǒng)一結(jié)果即可。經(jīng)檢查，評價模型各層次均具有滿意的一致性。國土空間風(fēng)險(xiǎn)評估層次分析模型評價因子及權(quán)重如表4所示。

表4 國土空間風(fēng)險(xiǎn)評估層次分析模型評價因子及權(quán)重

3.2 評估方法

通過定性與定量、半定量相結(jié)合的方式進(jìn)行分區(qū)評估，以定性分區(qū)為主，通過對各區(qū)域的自然災(zāi)害發(fā)育條件、分布狀況和社會影響程度等因素進(jìn)行劃分，著力考察各類型自然災(zāi)害的構(gòu)成條件。根據(jù)17種風(fēng)險(xiǎn)評估因子進(jìn)行綜合風(fēng)險(xiǎn)評估和區(qū)劃，判斷各種災(zāi)害類別的危害程度和危險(xiǎn)性級別，在此基礎(chǔ)上，形成多災(zāi)種耦合的綜合風(fēng)險(xiǎn)評估系統(tǒng)。

采用層次分析法（AHP法）的半定量分析技術(shù)，充分考慮所選因子對國土空間威脅程度等，采用層次分析法的不同權(quán)重反映危害情況。在甘南州范圍內(nèi)按照網(wǎng)格的剖分（網(wǎng)格大小為100 m×100 m，共計(jì)108 773個）建立數(shù)據(jù)區(qū)間，對各抽樣區(qū)域根據(jù)每個區(qū)域指標(biāo)打分的方法，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后，得到各個樣本區(qū)域的指標(biāo)分區(qū)數(shù)值，再對每個區(qū)域指標(biāo)進(jìn)行疊加計(jì)算，得到抽樣區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)程度值，將每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域的柵格平均值和整體自然間斷點(diǎn)分類值確定為鄉(xiāng)鎮(zhèn)級別，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評估層次分析模型對每個抽樣區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)程度值加以計(jì)算，分區(qū)得出不同級別因子評分結(jié)果，逐級分析得到綜合評估結(jié)果。

4 國土空間災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)證研究

4.1 自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)證結(jié)果

自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估主要考慮生態(tài)災(zāi)害、氣象災(zāi)害及地震災(zāi)害等主要自然災(zāi)害類型。自然災(zāi)害因子評價層次分析模型權(quán)重如表5所示。

表5 自然災(zāi)害因子評價層次分析模型權(quán)重

B1 自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級綜合評價結(jié)果如圖1所示。

圖1 B1自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級綜合評價結(jié)果

分別開展生態(tài)災(zāi)害、氣象災(zāi)害及地震災(zāi)害等次一級因子風(fēng)險(xiǎn)評價。根據(jù)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價層次分析模型（表4），通過ArcGIS平臺，將生態(tài)災(zāi)害、氣象災(zāi)害及地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價結(jié)果進(jìn)行空間分析，得到自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評價結(jié)果，經(jīng)重分類，將評價結(jié)果劃分為五個等級。

4.2 人為災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)證結(jié)果

結(jié)合甘南州實(shí)際情況以及各部門資料收集情況，人為災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估主要考慮火災(zāi)與重大風(fēng)險(xiǎn)源兩類，將火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)、重大風(fēng)險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評價結(jié)果進(jìn)行空間分析，得到人為災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評價結(jié)果。

人為災(zāi)害因子評價層次分析模型權(quán)重如表6所示。

表6 人為災(zāi)害因子評價層次分析模型權(quán)重

B2人為災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評價結(jié)果如圖2所示。

圖2 B2人為災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評價結(jié)果

4.3 國土空間災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評估實(shí)證結(jié)果

國土空間災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評價結(jié)果如圖3所示。

圖3 國土空間災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評價結(jié)果

包括高風(fēng)險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)量4個；較高風(fēng)險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)21個；中等風(fēng)險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)43個；較低風(fēng)險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)31個；低風(fēng)險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)8個。

5 結(jié)語

文章對各鄉(xiāng)鎮(zhèn)國土空間風(fēng)險(xiǎn)評估涉及的2個二級指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)等級（自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、人為災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)）、5個三級指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)等級（生態(tài)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、地震風(fēng)險(xiǎn)、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)、重大風(fēng)險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)）以及17個四級指標(biāo)（凍融侵蝕災(zāi)害、土壤侵蝕災(zāi)害、荒漠化災(zāi)害、山洪災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、暴雪災(zāi)害、冰雹災(zāi)害、雷暴災(zāi)害、暴雨災(zāi)害、低溫災(zāi)害、干旱災(zāi)害、動峰值加速度、反應(yīng)譜特征周期、森林火災(zāi)、人為火災(zāi)、尾礦庫、風(fēng)險(xiǎn)化學(xué)品）的風(fēng)險(xiǎn)等級進(jìn)行了詳述與匯總。由于災(zāi)害種類較多，涉及國土空間風(fēng)險(xiǎn)各方面，建議根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同災(zāi)害類型風(fēng)險(xiǎn)等級有針對性地提出空間管制意見建議并提出相應(yīng)的防治措施，從“抵抗、恢復(fù)、適應(yīng)”三個方面系統(tǒng)提升國土空間韌性，結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況構(gòu)建綜合防災(zāi)減災(zāi)網(wǎng)絡(luò)體系。