山地城市群城市洪澇韌性時空格局研究

樊華 趙翠薇

(貴州師范大學地理與環境科學學院，貴州 貴陽 550025)

引言

改革開放以來，中國社會經濟突飛猛進，同期，城鎮化水平也提升至2021年的64.72%?？焖俪擎偦谔嵘裆ｌ淼耐瑫r，也使得城市不斷遭受來自各方面的擾動和沖擊[1]。其中，由于人口增長、城鎮化和氣候變化等原因，洪澇災害已成為當前城市面臨的主要威脅因素之一[2]，嚴重影響了人們的生產生活和城市經濟社會健康發展。因此，提升城市應對洪澇災害的能力，讓水資源真正成為生命之源和發展之基[3]，對于促進城市治理和實現高質量發展具有重大意義。

“韌性”一詞本意為“恢復到原始狀態”[4]，兼具彈性和恢復力2方面的含義[5]。韌性被應用于生態學、工程學、社會學和心理學等多學科領域[6]。隨著研究深入，韌性得到城市研究者的重視，國外學者針對城市韌性的研究較早，以定性分析為切入點，通過建立理論框架和評估模型，探討自然災害[7]、城市貧困[8]、生產生態系統[9]、城市規劃[10]等與城市韌性的關系，并從智慧城市角度探究提升城市韌性的方式[11]。我國相關研究則起步較晚，在研究內容上，眾多學者通過構建社會、經濟、基礎設施、生態、工程、城市管理等單一維度或多維度融合的韌性評價指標，以此探究其時空演變格局及其影響因素[12，13]。城市作為復雜的自然-社會-經濟巨系統[14]，其韌性與新型城鎮化[15]、旅游發展[16]、數字經濟[17]、土地利用效率[18]等系統的耦合及相互關系逐漸受到廣泛關注。在理論與方法上，學者將木桶理論[19]、復雜適應系統理論[20]、“源—匯”理論[21]等運用于城市韌性相關研究，空間分析法、韌性網絡法、情景模擬法等[22]為量化城市韌性提供了技術與方法支持。

在當前天氣日漸極端、氣候愈發復雜的背景下，城市洪澇韌性受到廣泛關注，這也為有效管理洪澇災害提供了新思路[23]。眾多學者從韌性理論出發，對洪澇背景下的城市系統韌性[24]、災害因子、環境和主體[25]、屬性[26]等進行了測度，以此識別城市洪澇韌性短板，進而為提升城市洪澇韌性建言獻策。此外，還有學者借助歷史災情數據[27]、地理數據庫及數學模型[28]、水文水動力模型[29]等評估了城市洪澇風險，并從綠色道路建設[30]、海綿城市[31]等角度提出了城市洪澇防范與管理措施。

綜上所述，眾多學者普遍認為建設韌性城市已然成為解決城市問題的關鍵，尤其是氣候變化以來，探索提升城市應對洪澇災害的適應能力和調整能力具有重要意義。但當前關于城市洪澇韌性的研究多集中于經濟發達地區的城市群或經濟帶，較少涉及山地城市群縣域尺度研究?？h域作為完整的基層單位，承擔著上傳下達的重要作用。《關于推進以縣城為重要載體的城鎮化建設的意見》指出，縣城是我國城鎮體系的重要組成部分，要增強縣城綜合承載能力，提升縣城發展質量。黔中城市群降水集中，城市發展相對緩慢，加之山地地貌影響，城市洪澇災害日益加劇[32]。研究該區域城市洪澇韌性，對于提升防災減災能力，促進區域協調發展具有重要現實意義。因此，以黔中城市群為研究區，以2010年、2015年、2020年為時間節點，綜合測度其洪澇韌性，希冀為黔中城市群和其他類似區域發展提供借鑒。

1 研究區概況

黔中城市群地處西南喀斯特山區，貴州省核心區域，由33個縣(市、區)構成，面積5.38萬km2，根據研究需要，將其劃分為北部、中部、南部3個區域[33]，見圖1。截至2022年，地區生產總值12134億元，常住人口1885萬人，分別占貴州省的60.2%和48.5%，人均GDP達到6.48萬元，約為全省的1.24倍。2022年，《國務院關于支持貴州在新時代西部大開發上闖新路的意見》要求培育發展黔中城市群，增強要素集聚能力，打造區域高質量發展增長極。在社會經濟和城鎮化快速推進的同時，如何提升城市防災減災能力意義重大。

圖1 研究區示意圖

2 研究思路與方法

2.1 指標體系構建

洪澇災害下的城市韌性可分為抵抗力、適應力和恢復力3大屬性及社會、經濟、生態和基礎設施4個維度[26]。當城市遭遇洪澇災害時，首先表現為對災害的抵抗和防御，即承災能力。城市人口疏密、建筑抗壓能力、資金投入等都會顯著影響城市系統對災害的抵抗能力和承受程度。隨著災害加劇，城市所受威脅達到一定強度后，城市系統憑借已有基礎設施、經濟能力不斷進行自我調整，適應新的變化，以此達到系統穩定。災害過后，城市系統在新的條件下逐漸恢復到干擾前的狀態并轉型，實現經濟復蘇、環境改善、社會和諧。在這一過程中，內外動力相互作用，促使要素和結構不斷完善，城市洪澇韌性不斷經歷層次躍升，從低級到高級、無序到有序、量變到質變，最終促進韌性優化提升，實現可持續發展[34]。

研究以韌性理論為根本遵循，參考已有研究成果[26]，基于數據可獲得性，從社會、經濟、生態、基礎設施等4個維度，構建城市洪澇韌性評價指標，見表1。其中，社會韌性表現為城市洪澇發生時的抵抗能力，以及災后的社會保障能力與可持續發展潛力，是測度其能否保障城市居民物質與精神生活穩定的關鍵。經濟韌性是城市洪澇韌性升級和可持續發展的基礎和動力[22]，表現為面對未知和不確定風險時，其靈活應對風險、減少損失的能力。生態韌性是城市的安全屏障，影響城市面對洪澇問題時的緩沖作用與快速恢復能力。基礎設施韌性是保障物質系統與人類社會穩定的關鍵，加強基礎設施建設，增強城市面對洪澇災害的防御和抵抗能力，減輕由此帶來的社會風險。

表1 城市洪澇韌性評價指標體系

2.2 數據來源及處理

在研究時段內行政區劃有所調整，為保證具有時空可比性，以2020年行政區劃為基礎進行研究。主要數據來源：社會經濟數據來源于相關年份的《貴州省統計年鑒》《中國縣域統計年鑒》，貴州省宏觀經濟數據庫，中經網統計數據庫，各市、縣(區)統計年鑒以及國民經濟和社會發展統計公報；土地利用數據來源于武漢大學楊杰和黃昕團隊制作的數據集，DEM數據來源于91衛圖。缺失數據主要通過SPSS進行填補。

2.3 研究方法

2.3.1 綜合得分計算

在指標體系中，其性質可分為正向、負向以及適度指標，參考已有研究做法，對適度指標進行正向化處理后，再進行無量綱化處理[35]。為消除主觀因素影響，保證評價的客觀性和科學性，采用熵值法確定各指標權重，在此基礎上計算得出33個區域洪澇韌性得分。

2.3.2 標準差橢圓

標準差橢圓可以用來分析地理要素空間差異與分布特征，運用標準差橢圓探究黔中城市群城市洪澇韌性的方向、分布及重心演變。

2.3.3 動態變化度

為測算城市洪澇韌性影響因素的動態變化程度，借鑒土地利用多功能動態變化度，以此探究各類影響因素的動態變化，具體公式見劉愿理等人研究[36]。

2.3.4 地理探測器

地理探測器是用于度量地理要素空間分異并揭示其背后驅動因子的一種統計學方法，運用地理探測器中的因子探測及交互探測對城市洪澇韌性空間分異的影響因素與機理進行分析，具體公式見王勁峰等人研究[37]。q的取值范圍[0，1]，值越大，則解釋力越強，反之，則解釋力越弱[38]。

3 結果分析

3.1 洪澇韌性時空特征分析

利用熵值法計算得出黔中城市群各年份城市洪澇韌性綜合得分，并以自然間斷點分級法為基礎，將2010年、2015年、2020年的城市洪澇韌性劃分為低值區、次低值區、中值區、次高值區和高值區5個等級，見圖2。

圖2 城市洪澇韌性水平時空分布格局

整體來看，2010—2020年，黔中城市群城市洪澇韌性綜合得分整體上呈不斷提高的趨勢，大致呈現中部向四周減小的趨勢。但受到自然、社會經濟等因素的影響，中心城市綜合實力不強，輻射帶動作用較弱，區域總體韌性水平不高。2010年，無高值區分布，次高值區和中值區分布于中部的云巖區、南明區和觀山湖區，次低值區包括紅花崗區、清鎮市、西秀區，低值區數量最多，共計27個，占比高達81.82%。2015年，區域整體洪澇韌性水平有較大提升，北部最為明顯，廣大區縣晉升為次低值區，中部的云巖區、觀山湖區提升為高值區，南明區、花溪區為次高值區。但仍要注意的是，盡管大部分地區洪澇韌性均有了較大提升，仍有16個區縣為低值區，占比近50%，廣泛分布于南部和中部廣大區縣。2020年，區域洪澇韌性水平繼續提高，高值區和次高值區增加明顯，個數均為4個，兩者合計占比24.24%，低值區減至5個，僅占15.15%，多集中于南部。總體而言，研究期內，黔中城市群洪澇韌性水平提升較快，低值區數量減少明顯，中值區及以上數量增加較多，其中北部和中部提升幅度較大，南部提升相對緩慢。

分系統來看，見圖3，2010—2020年，經濟韌性發展最快，自2012年以來，黔中經濟區被列為新一輪西部大開發布局的重點經濟區之一，黔中被稱為貴州經濟社會發展的火車頭和發動機，加之國發〔2012〕2號文件的出臺，使得該時期成為貴州經濟發展的黃金時期。然而在經濟韌性發展迅速的同時，生態韌性增長緩慢，社會韌性、基礎設施韌性還處于較低水平發展，區域協調發展能力較弱。城市洪澇韌性作為綜合系統，無論是生態環境及社會基礎建設，還是城市對災害的應急能力，都是城市洪澇韌性的重要組成部分，因此未來需加強生態、社會、基礎設施等方面的建設，實現系統均衡發展。分屬性來看，城市洪澇韌性各屬性差異較大，抵抗力3年均為最低，表明黔中城市群對于洪澇災害的抵抗和防御能力較弱，還有較大提升空間。而恢復力始終處于較好的發展態勢，表明黔中城市群擁有較強的災后恢復能力?？傊?，黔中城市群的抵抗力、適應力和恢復力表現各不相同，但均處于增長趨勢。

圖3 系統和屬性水平

3.2 標準差橢圓分析

利用標準差橢圓分析不同時間及不同區域洪澇韌性的分布范圍、移動趨勢及重心遷移等特征，見圖4。由圖4可知，3個區域不同時期標準差橢圓均呈現較為明顯的“東北-西南”方向分布，黔中城市群北部和南部橢圓面積經歷了“擴大-縮小”的過程。隨著織金縣、七星關區等地的洪澇韌性水平提升，北部區域重心整體上向西遷移。中部區域重心從2010—2020年趨于東偏，隨著貴安新區的成立及強省會戰略的提出，為貴陽發展帶來利好政策，其城市洪澇韌性水平也實現了增強。南部區域重心先向東北遷移，再向西遷移，但移動距離較短，中心位置始終落在貴定縣境內。

圖4 城市洪澇韌性標準差橢圓及重心

從整體來看，2010—2020年，橢圓面積呈現逐漸“縮小”的過程，表明研究期內城市洪澇韌性趨于集中，重心整體上向西北遷移趨勢明顯，但各個時期變化不大，都是以貴陽市修文縣為中心。分時段來看，2010—2015年，橢圓面積縮小，重心向北遷移，但仍位于貴陽市境內，貴陽市作為貴州省會及黔中城市群核心，在社會經濟、基礎設施、集聚能力等方面具有較強綜合實力。2015—2020年，橢圓面積繼續縮小，重心向西北方向遷移，隨著時間推移，仁懷市、紅花崗區、七星關區等黔北經濟要地發展態勢良好，使得城市洪澇韌性重心向北偏移較大。綜合來看，未來洪澇韌性重心可能仍將以貴陽為中心，北移趨勢大于南移趨勢。

4 影響因素分析

4.1 影響因素選取

基于上述研究發現，城市洪澇韌性存在顯著的空間分異性，而其內在的驅動因子尚待明確，因此，借助地理探測器對其影響因素進行分析。城市洪澇韌性受到“自然-經濟-社會”等多方因素影響，自然本底是城市發展的背景與依托，是人為較難改變的因素，影響著城市的規模與空間布局，對洪澇災害的發生具有較大的影響；社會基礎及經濟條件是城市發展的助推器，與城市發展互促互進，洪澇韌性的提升需要強大的經濟條件作為支撐，而完善的社會基礎則有利于抵御洪澇災害，減小損失。自然、經濟、社會可以綜合反映出區域發展現狀及環境資源現狀。據此，從自然本底、社會基礎、經濟條件3方面進行影響因素選取。其中，自然本底選取高程(X1)、坡度(X2)，在山區，城市的發展及其空間分布極大的受制于地形地貌，每遇大雨或暴雨都極易造成河水猛漲，洪災嚴重。社會基礎選取人口增量(X3)、城鎮新增就業人數(X4)，黔中城市群過快過高的人口增長，對城市基礎設施、環境等承載力帶來較大挑戰，很大程度上不利于洪澇韌性的提升，城鎮新增就業人數可以反映城鎮就業狀況，對于穩定社會具有重大推動作用。經濟條件方面選取GDP增長率(X5)、二三產業增加值占比(X6)、一般公共預算收入(X7)，GDP增長率反映了區域經濟實力，是城市發展的基礎，二三產業增加值占比可以較好地反映地區非農化發展水平及城市經濟結構，一般公共預算反映了政府調控能力，對于維護社會穩定和救災減災具有重要作用。

4.2 因子探測分析

利用地理探測器求得各因子對城市洪澇韌性的影響力q值，見表2。由表2可知，各影響因子的q均值大小排序為X7>X4>X6>X2>X3>X5>X1，總體來說，社會基礎和經濟條件類因子對城市洪澇韌性的影響較強，自然本底對洪澇韌性的影響則較弱，黔中城市群雖地處山區，地形復雜，山高坡陡，但從分析結果來看，自然本底對洪澇韌性的影響較弱，可見隨著社會進步，自然環境的束縛作用逐漸降低。分年份來看，2010年，X4、X7、X3為排名前3的影響因子，這個時期城市洪澇韌性主要受到社會基礎的重要影響，至2015年，排名前3的因子為X7、X4、X6，表明隨著時間變化，經濟條件逐漸變化為影響城市洪澇韌性的主導因素，至2020年，主導因素進一步變化為X7、X6、X4，表明在城市洪澇韌性的發展過程中，經濟條件的作用越來越強。由此可知，一座城市的產業結構、經濟發展程度對于城市在洪澇災害中的抵抗和防御能力具有重要影響。綜合而言，隨時間推移，城市洪澇韌性由社會基礎為主導因素，逐漸演化為社會基礎、經濟條件綜合影響，并以經濟條件為主導。從其動態變化度可知，各因子對洪澇韌性的影響變化不一，僅有X6和X7呈現逐年增強的現象，其余因子都表現為短時的上升或下降趨勢。此外，雖然X1對洪澇韌性的q值較低，但由于山地地形復雜，加之喀斯特地貌，洪澇災害造成的損失難以掌握，因此，未來在關注社會經濟對洪澇韌性影響的同時，仍需關注自然本底的重要作用。

表2 因子探測

4.3 交互探測分析

對影響因子進行交互探測，以探究其相互關系，見圖5。各個影響因素表現為非線性增強或雙因子增強，說明洪澇韌性是自然、社會、經濟等多因素綜合作用結果。2010年，X4與X2交互后，其解釋力達到0.829，排首位，表明自然本底與社會基礎的綜合作用對洪澇韌性的影響較強。此外，X4與X3、X5、X6和X7交互后，解釋力均達到0.700以上，表明X4與其他因子的交互作用將會對洪澇韌性產生顯著影響，未來需更加注重就業對社會穩定的重要作用。單因子中，2010年，X1的q值最低，而在與其他因子交互作用后，解釋力顯著提升，尤其是在與X2交互后解釋力達到0.700以上。2015年，X3與X7交互后解釋力達到0.953，0.900以上的還有X1與X7、X2與X3、X3與X4、X3與X6。2020年，X1與X7的交互作用居首位，但相較2015年解釋力有所下降，為0.916，表明即使自然本底單因子對洪澇韌性的解釋力較低，但與其他因子交互后則有顯著提升。綜上，城市洪澇韌性是多因素綜合形成的結果，未來需要制定多組合發展策略，實現城市洪澇韌性水平提升。

圖5 交互探測

由上述研究可知，單因子方面，社會基礎、經濟條件是影響洪澇韌性的主要因素，在交互作用后，因子的解釋力均有顯著提升。具體來看，高程、坡度是影響城市空間布局的重要因素，山區資源梯度性、災害頻發性和生態脆弱性顯著[39]，把城市空間布局與自然環境相統籌，順應自然，尊重自然，可有效提升城市洪澇韌性。人口增量、城鎮新增就業人數對于洪澇韌性具有顯著影響，其實質反映了城市發展活力與城市承載力，過高的人口增長量勢必會增加城市壓力，適當調控人口增長速度，緩解人口、經濟、資源與環境之間的矛盾，可有效提升城市防災減災能力。GDP增長率、二三產業增加值占比、一般公共預算收入可以充分反映地區經濟發展狀況和政府調控能力，當城市遭受洪澇災害時，雄厚的經濟實力可以減少災難中的損失并快速恢復到災害之前的狀態。值得注意的是，城市洪澇韌性的高低不僅受主導因素的影響，更是自然環境、社會基礎和經濟條件多因素綜合作用的結果。

5 討論與結論

5.1 討論

全球氣候變化已然是不爭的事實，隨著社會發展，人們也逐漸認識到提升城市應對洪澇災害能力的重要性。黔中城市群屬亞熱帶季風氣候，降水集中且多暴雨，相較于其他城市群而言應對城市洪澇災害的能力較弱，基于前述研究，提出以下建議。

充分認識山地城市發展限制，促進人地和諧綠色發展。由分析可知，自然環境對城市洪澇韌性的影響雖小，但黔中城市群地處山區，坡地多，平壩少，城市發展仍然受到地形限制。未來發展需因地制宜，充分尊重地形地貌特點，合理利用地勢起伏和緩的山間壩子，規劃建設分片集中和有機松散的城市總體發展布局。堅持走綠色可持續發展道路，鞏固和增強生態優勢，持續進行石漠化、水土流失綜合治理，建立起“山水林田湖草沙”一體協調的長江上游生態安全屏障。

加強基礎設施建設，促進區域一體化發展。隨著黔中城市群發展，越來越密集的人口，加劇了潛在的洪澇風險，也對城市基礎設施和公共服務承載能力提出更高要求。因此，未來發展應完善生產生活配套設施并提升其質量，著力補齊城市基礎設施、公共服務短板，以此提升承載能力。此外，要強化區域合作，打破行政界限壁壘，促進生產要素自由流動，推動區域基礎設施共建、資源共享，實現區域協同發展。

提升經濟發展水平，打造更具韌性的經濟系統。與發達地區相比，黔中城市群經濟發展方式較為粗放，質量和效益不高。經濟發展在很大程度上影響著城市在洪澇災害中的抵抗力和恢復力。因此，未來應調整經濟結構，健全現代化產業體系，搶抓發展機遇，同時積極融入周邊發達經濟圈，學習周邊區域先進經驗，促進區域協調發展。

治理“水”問題，提升水系統韌性。解決城市洪澇問題，關鍵在“水”，下墊面、水庫容量、排水能力等都是城市洪澇問題的關鍵影響因素。為此，需要加強海綿城市建設，完善灰-藍-綠基礎設施建設，優化城市管網布局，增加透水性下墊面，系統解決城市水安全、水環境等問題。

5.2 結論

研究通過探討黔中城市群城市洪澇韌性的時空演變格局及其影響因素，得出以下結論。

城市洪澇韌性是城市各方面綜合作用的結果，黔中城市群城市洪澇韌性在時間上，呈逐年增長的趨勢，空間上大致呈現中部向四周減小的趨勢。其中經濟韌性發展較快，其余維度還有較大提升空間。

黔中城市群城市洪澇韌性整體上橢圓面積逐漸縮小，洪澇韌性趨于集中；重心北移趨勢明顯，這與貴陽和遵義發展較好具有相關關系。

單因子方面，城市洪澇韌性主要受到社會基礎和經濟條件的影響，但自然因素仍需關注。雙因子方面，不同因子交互作用對城市洪澇韌性影響顯著，未來發展應更加注重多種因素的組合影響。