焦士興, 袁換歡, 李 燕, 趙榮欽, 尹義星, 李 靜, 張艷玲

(1.安陽師范學院 資源環(huán)境與旅游學院, 河南 安陽 455002; 2.黃河水利委員會信息中心, 鄭州 450004;3.華北水利水電學院 資源與環(huán)境學院, 鄭州 450011; 4.南京信息工程大學 應用水文氣象研究院, 南京 210044;5.中國科學院 寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所 凍土工程國家重點實驗室, 蘭州 730000; 6.測繪出版社, 北京 100045)

城市經濟發(fā)展對洪澇災害承災能力的影響研究
——以河南省安陽市為例

焦士興1, 袁換歡1, 李 燕2, 趙榮欽3, 尹義星4, 李 靜5, 張艷玲6

(1.安陽師范學院 資源環(huán)境與旅游學院, 河南 安陽 455002; 2.黃河水利委員會信息中心, 鄭州 450004;3.華北水利水電學院 資源與環(huán)境學院, 鄭州 450011; 4.南京信息工程大學 應用水文氣象研究院, 南京 210044;5.中國科學院 寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所 凍土工程國家重點實驗室, 蘭州 730000; 6.測繪出版社, 北京 100045)

洪澇災害是城市經濟發(fā)展過程中面臨的最主要災害之一，研究城市經濟發(fā)展對洪澇災害承災能力的影響具有重要意義。在分析經濟發(fā)展帶來新誘導因子的基礎上，闡述了洪澇災害、承災能力的概念及關系，探討了城市洪澇災害承災能力的影響因素，提出了新誘導因子房屋建筑施工面積對洪澇災害承災能力具有一定的影響。在分析安陽市經濟發(fā)展狀況的基礎上，探討了經濟發(fā)展與房屋建筑施工面積的相關度，研究了典型年份生產總值、房屋建筑施工面積與經濟損失之間的關系。結果表明：安陽市生產總值和房屋建筑面積同步增長，增長曲線呈“J”型，且二者相關系數(shù)為0.97。典型年份相對較少的降水卻造成損失相對較大的經濟損失，說明了房屋建筑施工面積等不透水面的增加相對削弱了城市的洪澇災害承災能力。

洪澇災害承災能力; 新誘導因子; 房屋建筑施工面積; 安陽市

城市是人口和財富高度集聚區(qū)域，是一定地域政治、經濟、文化中心，是現(xiàn)代社會發(fā)展的引領核心，城市一旦受災，損失巨大。在城市經濟發(fā)展過程中，洪澇災害是當前我國城市面臨的最主要災害之一[1]。自然環(huán)境變化和城市化兩個因素相互疊加，導致城市成為易遭受災害侵襲，并造成重大損失的高風險區(qū)[2]。研究城市經濟發(fā)展對洪澇災害承災能力影響，具有重要的理論意義和實踐意義。

國內外學者對城市洪澇災害承災能力進行了大量研究。國外災害風險評估多集中在災害指標計劃(DRI)、多發(fā)展指標計劃(Hotspots)和美洲計劃(American program)等方面[3]。我國研究主要集中在三個方面：(1) 城市綜合承災能力評價。在構建評價指標體系的基礎上，張明媛等[4]基于模糊可變識別評價進行了城市承災能力等級劃分，而李曉娟[5]則在運用突變級數(shù)理論的指導下，構建了城市承災能力綜合評價模型，同時通過構建粒子群化投影尋蹤模型，王威等[6]進一步分析了城市綜合承災能力的主要影響因素。(2) 具體因素對洪澇災害頻率的影響。隨著時間的推移，人類改造自然的方式不斷發(fā)生變化，洪澇災害的影響也發(fā)生了改變。通過對渭河上游地區(qū)1400—1899年的文獻分析，王挺等[7]認為洪澇災害的頻率與城市修筑頻度變化大體一致。(3) 洪澇災害風險區(qū)劃評估。采用GIS技術，結合RS技術和自然災害風險指數(shù)方法，劉德義等[8]研究了天津市區(qū)縣級洪澇災害風險指數(shù)及風險區(qū)劃圖，同時單九生等運用Matlab神經網(wǎng)絡工具箱，建立了BP神經網(wǎng)絡洪澇災害評估模型[9]，而杜曉燕等[10]則在基于組合思想的指導下，優(yōu)化了傳統(tǒng)的綜合評價模型進行。

總之，我國雖然在洪澇災害承災能力方面取得了一些成就，但針對房屋建筑施工面積對洪澇災害承災能力影響方面的研究仍然不夠。雖然研究方法具有多樣性，研究指標具有全面性、多樣性等特點，但忽略了經濟發(fā)展變化導致孕災環(huán)境變化的影響?；诖耍诜治鰠^(qū)域經濟動態(tài)變化的情況下，探討房屋建筑施工面積與洪澇災害承災能力的關系。

1 經濟發(fā)展帶來新誘導因子

新誘導因子具有雙重涵義，不僅指新發(fā)現(xiàn)的因子，也指具有新含義或特征的因子，其“新”具有相對性。新誘導因子具有三個特征，致災作用連續(xù)三年不減、致災作用調整后影響較大、以及因子危險系數(shù)與當?shù)孛娣e乘積之和較大。其中，致災作用是指造成洪澇災害發(fā)生所起到的作用，危險系數(shù)是指致災因子對暴露在區(qū)域內的物品造成破壞的概率，致災作用調整是指在災害發(fā)生中致災因子作用大小的變化。

改革開放以來，我國經濟快速發(fā)展，促使許多附加值高的產業(yè)應運而生。能明顯產生經濟效益的建筑業(yè)等行業(yè)，短期投入能帶來巨大經濟利益。因此，建筑行業(yè)得到了迅速發(fā)展。由于片面追求利益最大化，往往占用防洪設施用地，從而導致洪澇災害承災能力與經濟發(fā)展不相適應，增加了發(fā)生洪澇災害的風險。建筑面在改變下墊面性質的同時，導致徑流系數(shù)、匯水速度增加，調整了洪澇災害誘導因子的致災系數(shù)。因此在經濟快速發(fā)展的情況下，房屋建筑施工面積被賦予了新的含義，成為了新誘導因子(圖1)。

圖1 新致災因子形成過程

2 城市洪澇災害承災能力

承災能力是指災害的承受能力，涵蓋了除承受能力之外的其他能力。在防災減災方面也出現(xiàn)了“承災能力”一詞[4]。

2.1 洪澇災害及承災能力的概念

洪澇災害指水流與積水超出天然或人工限制范圍，危及人類生命財產安全的現(xiàn)象。洪澇災害有突發(fā)性、綜合性、連鎖性、放大性、多樣性和復雜性等特征。洪災系統(tǒng)是自然環(huán)境系統(tǒng)、人類經濟社會系統(tǒng)非線性耦合的結果，具有高度復雜性的特征。

承災能力是針對某一主體而言的，本研究把城市作為承災能力的主體。城市是一個宏觀的承災體，其結構、作用具有一定的特殊性。城市洪災承災能力指在特定洪澇災害規(guī)模和頻次下，在城市防災、抗災、救災以及災后恢復能力過程中，區(qū)域減少經濟損失的能力。

洪澇災害與承災能力之間有三種關系。若洪澇災害破壞力大于承災能力，發(fā)生洪澇災害；洪澇災害破壞力等于承災能力，處于臨界狀態(tài)，沒有發(fā)生洪澇災害；洪澇災害破壞力小于承災能力，沒有發(fā)生洪澇災害。二者之間的關系不是此消彼長，也不是相互促進，而是洪澇災害是否威脅到人類的生命財產。

2.2 城市洪澇災害承災能力影響因素

洪澇災害承災能力的影響因素與承災體和洪澇災害性質密不可分，主要包括防災能力、抗災能力、救災能力、災后恢復能力等方面[4](圖2)。

圖2 城市洪澇災害的構成及相互作用

防災能力是防范突發(fā)事故所表現(xiàn)出來的能力[11-12]，主要表現(xiàn)是災害來臨前應做的準備、準備的充分性、防災工程和信息通達度等。抗災能力是災害發(fā)生瞬間、在災害破壞情況下承災體保持原狀的能力[13]，主要表現(xiàn)在建筑結構、防洪體系、防洪設施的維護與更新等方面。救災能力是災害發(fā)生緊后期的應急處理能力[14-15]，主要表現(xiàn)在應急預案的周密性、可操作性，各部門協(xié)調救援能力等?；謴湍芰κ侵负闈碁暮υ斐尚畔⑾到y(tǒng)出現(xiàn)故障或癱瘓，通過修復、重建從不正常狀態(tài)恢復到可接受狀態(tài)的能力[16-17]，主要表現(xiàn)在災后重建能力、恢復經濟發(fā)展的能力以及災民正常生活的能力等。

此外，影響洪澇災害承災能力因素還有水位起漲率、洪峰流量、洪峰高度、下墊面性質、累計雨量，預示降水可能的落區(qū)、大氣的對流動力條件等方面[18]。

3 新誘導因子對洪澇災害承災能力的影響

房屋建筑施工面等下墊面是洪澇災害發(fā)生的孕災環(huán)境。城市經濟發(fā)展促使房屋建筑施工面成為新誘導因子，從而影響了洪澇災害的承災能力。房屋建筑施工面加劇了城市熱島效應、渾濁效應，增加了城市降水的強度和頻率，增加了單位時間內的累計雨量，增加了洪澇災害發(fā)生的概率。《室外排水設計規(guī)范》給出了屋面、混凝土和瀝青路的徑流系數(shù)為0.85～0.95，非鋪砌土路面為0.25～0.35[19]。由此看來，下墊面性質影響了洪峰流量和流速，表明了下墊面性質與洪澇災害承災能力具有密切關系。

房屋建筑施工面等不透水面增加降水匯流速度，減少了城市緩沖洪澇能力的能力[1]。城市大量建造房屋，導致滲水地面、植被面積減小，在降水發(fā)生時，雨水快速聚集，暴雨徑流速度加快，在匯水量超越城市雨水管網(wǎng)的排水能力時，便發(fā)生了洪澇災害?？傊课萁ㄖ┕っ娴炔煌杆嬖跍p少滲水速度的同時，增加了地表徑流的速度，在單位雨量聚成較深水流時便發(fā)生了洪澇災害。

4 安陽市經濟發(fā)展對洪澇災害承災能力的影響

安陽地處北緯35°50′—36°20′，東經113°40′—114°45′，總面積7 413 km2。地處北亞熱帶與暖溫帶過渡區(qū)，屬溫帶大陸性氣候。1997—2011年平均降水量570.21 mm(2005年除外)，6—9月份的降水占全年降水的72%左右，且年際、年內變化大。安陽市2011年人口總數(shù)57萬人，生產總值1 490億元，人均生產總值2.88萬元。三類產業(yè)結構比例為12∶59∶29。第二產業(yè)中，建筑業(yè)占工業(yè)總產值比值由1978年的4.86%增長到2011年的11.42%，2011年房地產投資房屋施工建筑面積達1 460萬km2。

4.1 安陽市經濟發(fā)展趨勢分析

采用回歸分析方法，分析安陽市近15 a(1997—2011年)的經濟發(fā)展狀況。生產總值數(shù)據(jù)來源于《安陽市統(tǒng)計年鑒》，通過3次多項式擬合分析其發(fā)展趨勢(圖3)。

圖3 1997-2011年安陽市生產總值

注：橫軸的數(shù)據(jù)為品質標志數(shù)據(jù)中的有序數(shù)據(jù)，沒有實際意義僅表示順序，生產總值單位是億元。

經濟發(fā)展階段呈快速增長的“J”型。圖3表明，安陽市1997—2011生產總值曲線基本呈現(xiàn)一種波動“J”型增長，經濟增長曲線類似于條件適宜的微生物增長量“J”型曲線?！癑”型增長表明，近15 a來安陽市經濟發(fā)展狀況良好。

4.2 安陽市經濟發(fā)展與房屋建筑施工面積關系

近15 a來，安陽市房屋建筑施工面積顯著增長。1997年房屋建筑施工面積為73.040 7 km2，2011年已經達到1 464.59 km2，2011年是1997年的20倍。

安陽市房屋建筑施工面積與經濟發(fā)展具有相同的趨勢。圖4表明，房屋建筑施工面積增長速度處在“J”型曲線增長狀態(tài)，與經濟發(fā)展具有相同的變化趨勢，二者相關性很大。

圖4 1997-2011年安陽市生產總值與房屋建筑施工面積變化曲線

注：2007年房屋建筑施工面積數(shù)據(jù)缺失，圖中數(shù)據(jù)是2006年、2008年平均值，單位是萬km2；生產總值單位是億元。

采用相關系數(shù)方法，研究安陽市生產總值與房屋建筑施工面積的關系。數(shù)據(jù)來源于《安陽市統(tǒng)計年鑒》，其中x代表生產總值，y代表房屋建筑施工面積，2006年之后的生產總值計算方法與之前不同，產生兩組相關系數(shù)。1997—2005年：Lxy= 56409.69，Lxx=112296.67，

Lyy=30532.4，rxy(1997—2005)=0.96

2006—2011年：Lxy=632124.96，Lxx=473203.41，

Lyy=877876.04，rxy(2006—2011)=0.98

計算表明，rxy(1997—2005)=0.96，rxy(2006—2011)=0.98，取其平均值rxy=0.97作為最終x，y相關系數(shù)。 的絕對值越接近1，rxy表示兩個要素的關系越密切。

安陽市經濟發(fā)展促進了房屋建筑施工面積的快速增長，房屋建筑施工面積不僅改變了地表物理力場，而且改變了地表性質、狀態(tài)，從而可能導致災變。

4.3 安陽市洪澇災害承災能力典型年份回顧

1983年8月2日，安陽市總雨量596 mm，市區(qū)普遍積水1 m左右，倒塌房屋3.7萬間，許多工廠、企業(yè)被淹、沖毀廠房設備和生產原材料69種，廠庫9個，沖走物資約0.1億 kg，死亡20多人，受傷220人，直接經濟損失0.21億元[20]。2000年7月3日至7日，安陽市平均降雨量269 mm。全市受災人口73.44萬人，倒塌房屋約6.4萬間，耕地受災面積8萬 hm2，成災面積4.59萬hm2，洪水沖壞堤防、護岸42處，沖毀橋、涵、閘258座，損壞灌溉設施189處，淤塞機井5 186眼，沖毀塘壩20座，直接經濟損失0.51億元。

4.3 安陽市洪澇災害承災能力典型年份分析

分析安陽市1983年、2000年的降雨量、經濟損失和房屋倒塌數(shù)量，表明相對較少的降水卻造成相對嚴重的洪澇災害，并造成巨大的經濟損失。

(1) 降雨量比較。2000年安陽市平均降雨量比1983年低327 mm，不足1983年的50%。

(2) 經濟損失比較。2000年直接經濟損失比1983年多0.34億元，盡管貨幣表示的直接經濟損失沒有可比性，但有參考價值。原因在于隨著城市在工、農、商等方面經濟的發(fā)展及“三化”的逐步實現(xiàn)，經濟發(fā)展水平有所提高，但洪澇災害承災能力建設相對滯后，在洪澇災害中先進的設備、工業(yè)設施等固定資產顯示出脆弱性和易損性。

(3) 房屋倒塌比較。2000年房屋倒塌數(shù)量比1983年多約2.7萬間，經濟的快速發(fā)展促使安陽市在防洪設備、措施預報等方面有提高，在洪澇災害承災能力明顯增強，但不能忽視城市建筑質量與承災能力的相對屬性。由于管理措施等原因，在房屋建筑建設中，存在的邊勘測、邊設計、邊施工的“三邊”行為，忽略了房屋建筑質量，導致經濟發(fā)展與洪澇災害承災能力不匹配及脆弱的城市防災體系。

5 結 論

(1) 安陽市生產總值和房屋建筑面積同步增長。安陽市處在經濟增長曲線的“J”型狀態(tài)，屬于加速增長階段；但伴隨其來的房屋建筑施工面積增長仍然屬于“J”型曲線，這與經濟增長曲線吻合，二者相關系數(shù)為0.97。

(2) 通過分析歷史年份典型洪澇災害，表明相對較少的降水卻造成相對嚴重的洪澇災害，并造成巨大的經濟損失，表明不透水面的增加相對削弱了城市的洪澇災害承災能力。

(3) 經濟發(fā)展產生新誘導因子。新誘導因子具有致災作用連續(xù)三年不減、致災作用調整后影響較大，以及因子危險系數(shù)與該因子影響面積乘積較大等特征。

(4) 洪澇災害承能力的影響因素很多。本文僅以建筑面積作為經濟指標研究洪澇災害造成的經濟損失，指標較少，今后可采用多指標、可操作性的模型進行研究。

[1] 戴慎志,曹凱.我國城市防洪排澇對策研究[J].現(xiàn)代城市研究,2012,27(1):21-22,28.

[2] 董鎖成,陶澍,楊旺舟,等.氣候變化對我國中西部地區(qū)城市群的影響[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2011,25(2):72-76.

[3] 顏峻,左哲.自然災害風險評估指標體系及方法研究[J].中國安全科學學報,2010,20(11):61-65.

[4] 張明媛,劉妍,袁永博.基于可變模糊聚類的城鎮(zhèn)綜合承災能力評價研究[J].災害學,2012,27(1):135-138.

[5] 李曉娟.城市綜合承災能力評價研究[J].西安建筑科學大學學報,2012,44(4):389-494.

[6] 王威,蘇經宇,馬東輝,等.城市綜合承災能力評價的粒子群優(yōu)化投影尋蹤模型[J].北京工業(yè)大學學報,2012,38(8):1174-1179.

[7] 王挺,費杰,周杰.1400—1899年渭河上游地區(qū)洪澇災害與城市變遷初探[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2012,26(2):60-67.

[8] 劉德義,傅寧,李明財,等.基于3S技術的天津市洪澇風險區(qū)劃與分析[J].中國農學通報,2010,26(9):377-381.

[9] 單九生,徐星生,樊建勇,等.基于GIS的BP神經網(wǎng)絡洪澇災害評估模型研究[J].江西農業(yè)大學學報,2009,31(4):777-780.

[10] 杜曉燕,黃歲樑.基于組合思路的天津地區(qū)洪澇脆弱性評價研究[J].水土保持通報,2012,32(1):192-196.

[11] Torres-Vera M A, Antonio Canas J. A lifeline vulnerability study in Barcelona, Spain[J]. Reliability Engineering & System Safety,2003,80(2):205-210.

[12] 冀萌新,張文生.中國自然災害轉移、安置的財政補助機制[J].自然災害學報,2006,15(6):67-71.

[13] Zerger A, Smith D I, Hunter G J. Riding the storm: a comparison of uncertainty modelling techniques for storm surge risk management[J]. Applied Geography,2002,22(3):307-330.

[14] 史培軍.四論災害系統(tǒng)研究的理論與實踐[J].自然災害學報,2006,15(6):67-71.

[15] 劉婧,方偉華,葛怡.1400—1899年渭河上游地區(qū)洪澇災害與城市變遷初探[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2012,26(2):60-67.

[16] Diodato N, Ceccarelli M. Geographical information systems and geostatistics for modelling radioactively contaminated land areas[J]. Natural Hazards,2005,35(2):229-242.

[17] Montoya L, Masser L. Management of natural hazard risk in Cartago, Costa Rica[J]. Habitat International,2005,29(3):493-509.

[18] 齊丹,趙魯強.2009年7月珠江流域暴雨致洪成因分析[J].氣象科技進展,2012,2(2):25-31.

[19] 上海市建設和交通委員會.室外排水設計規(guī)范GB50014-2006[S].北京：中國計劃出版社，2006.

[20] 王超,丁向陽.河南省城市洪澇災害[J].中國減災,1998,8(3):17-19,23.

InfluenceofUrbanEconomicDevelopmentontheFloodDisaster-CarryingCapability—ACaseStudyofAnyangCity,He′nanProvince

JIAO Shi-xing1, YUAN Huan-huan1, LI Yan2, ZHAO Rong-qin3, YIN Yi-xing4, LI Jing5, ZHANG Yan-ling6

(1.DepartmentofResources&EnvironmentandTourism,AnyangNormalUniversity,Anyang,He′nan455002,China; 2.InformationCenterofYellowRiverConservancyCommitteeofMinistryofWaterResources,Zhengzhou450004,China; 3.CollegeofResourcesandEnvironment,NorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower,Zhengzhou450011,China; 4.AppliedHydrometeorologicalResearchInstitute,NanjingUniversityofInformationScienceandTechnology,Nanjing210044,China; 5.StateKeyLaboratoryofFrozenSoilEngineering,CAREERI,CAS,Lanzhou730000,China; 6.SurveyingandMappingPress,Beijing100045,China)

The flood disaster is one of the most important disasters faced in the urban economic development. It is of great significance to study the influence of urban economic development on the flood disaster-carrying capability. The authors expounded the floods, the disaster-carrying capability concept and relationships, explored the influence factor on urban flood disaster-carrying capability, and put forward that new inducible factor such as housing construction area had some influences on disaster-carrying capability. On the basis of analyzing economic development of Anyang City, the article discussed the relevance of economic development and housing construction area. From this point, the authors studied the relationship among GDP of typical year, building construction area and economic damage. The results show that GDP and housing construction area have a simultaneous growth with each other, and the growth curve presents the type ‘J’, and the correlation coefficient is 0.97 in Anyang City. In typical years, relatively smaller rainfalls have resulted in huge losses, suggesting that the increase of impervious surface relatively weakens the city′s flood disaster-carrying capability.

flood disaster-carrying capability; new inducible factor; housing construction area; Anyang city

2013-07-01

：2013-09-01

河南省科技發(fā)展計劃軟科學研究項目(132400410205);河南省教育廳科學技術研究重點項目(13B170892);安陽師范學院國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(201310479030);安陽市2013年社會發(fā)展攻關項目(項目序號74);安陽師范學院大學生創(chuàng)新基金項目(ASCX/2013-Z58)

焦士興(1970—),男,河南省淮陽人,教授,博士,主要研究方向為水資源、水環(huán)境。E-mail:jiaoshixing@163.com

P426.616;X43

：A

：1005-3409(2014)02-0311-05