王躍 劉家福

(吉林師范大學(xué)旅游與地理科學(xué)學(xué)院，吉林 四平136000)

洪災(zāi)是由洪水泛濫而造成的災(zāi)害，是威脅人類生存、發(fā)生頻繁、影響面廣的十大自然災(zāi)害之一[1]。洪災(zāi)包括水災(zāi)和澇災(zāi)；水災(zāi)是由降水強(qiáng)度較大農(nóng)田被覆蓋造成的災(zāi)害；澇災(zāi)指降水面積大并造成積水而帶來的災(zāi)害。洪災(zāi)對我國造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失。

洪災(zāi)脆弱性分析可以按照風(fēng)險要素指標(biāo)，暴露指標(biāo)和敏感性指標(biāo)來劃分[2]。具體條件包括：暴雨(致災(zāi)因子)；地形地貌、水系、植被(孕育環(huán)境)；對居民或社會財產(chǎn)的損失(承災(zāi)體)；社會經(jīng)濟(jì)因素，對洪災(zāi)的防御、適應(yīng)或回避的措施(脆弱性)。從近年來災(zāi)害研究的發(fā)展形勢來看，脆弱性已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)問題，減少脆弱性的有效方法之一就是建立脆弱性評價體系以及評價模型[3]。社會脆弱性模型的構(gòu)建對于洪災(zāi)的預(yù)防具有很大的幫助，專業(yè)人士可以通過模型，對災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測，有效地較少不必要的損失，為人們的生活減少了許多擔(dān)憂。對于脆弱性進(jìn)行區(qū)域的分析可以有針對性地對區(qū)域進(jìn)行預(yù)防并采取措施，有利于政府合理的資源配置，對于脆弱性較大的區(qū)域應(yīng)該增加有利資源，分配更多人力、物力。

松花江為我國重要的流域之一[4]。松花江流域地處亞洲東北部，地勢平緩，河道多為寬淺河道，流速比較慢。降水集中在7—8月，多為連續(xù)性降雨[5]。此時流域氣溫以暖為主，降水量的年際變化差異較大，呈現(xiàn)出極端化發(fā)展的趨勢，使受災(zāi)面積、經(jīng)濟(jì)都遭受嚴(yán)重的威脅。如，1998年夏季特大洪水、2013年夏季大水均造成了超百億的慘重經(jīng)濟(jì)損失[6]。因此對松花江流域洪災(zāi)社會脆弱性的研究對保護(hù)人們的生命安全、減少洪災(zāi)損失都有重要意義。

1 研究區(qū)概況

松花江是中國主要的江河之一[7]，其跨越黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古東北4省份[8]，28個地級市，如圖1所示。整個流域地形向東北方向傾斜，3面以群山環(huán)繞，河道可劃分為3段[9]。松花江流域地處溫帶和寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明[10]。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源于《吉林省統(tǒng)計年鑒》、《遼寧省統(tǒng)計年鑒》、《黑龍江省統(tǒng)計年鑒》、《內(nèi)蒙古自治州統(tǒng)計年鑒》(2020年)，利用松花江流域內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)[11]，對指標(biāo)進(jìn)行篩選，從洪災(zāi)社會脆弱性的暴露性、敏感性與應(yīng)對能力3個方面中人口、經(jīng)濟(jì)、防災(zāi)避險3個角度構(gòu)建洪災(zāi)社會脆弱性指標(biāo)體系，以市級為研究尺度[12]，最后選取流域內(nèi)28個地級市為研究區(qū)。

2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

依據(jù)災(zāi)害位置模型理論可知，決定洪災(zāi)發(fā)生位置的因素可分為孕育環(huán)境、承災(zāi)體以及承災(zāi)體的抗災(zāi)能力，位置的差異也會導(dǎo)致受災(zāi)與抵抗能力不同，因此社會脆弱性各不相同[13]。各因素之間彼此聯(lián)系、彼此制約。本文以災(zāi)害位置模型理論與應(yīng)急管理周期理論為理論基礎(chǔ)[14]，選擇松花江流域作為洪災(zāi)社會脆弱性評價的研究區(qū)，綜合考慮暴露性、敏感性、防災(zāi)減災(zāi)3方面、模型的適用性以及數(shù)據(jù)的可獲取性最終選取10個指標(biāo)構(gòu)建洪災(zāi)社會脆弱性評價體系，見表1。

表1 松花江流域洪災(zāi)社會脆弱性評價指標(biāo)體系

2.3 評價指標(biāo)無量綱處理

由于各指標(biāo)的量級不同，把數(shù)據(jù)歸類為正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)2種[15]，再依次進(jìn)行相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，公式如下。

正向指標(biāo)：

負(fù)向指標(biāo)：

式中，Pij為歸一化后的數(shù)據(jù)；Xij、Xmin、Xmax分別為各指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)、最小值以及最大值。

2.4 突變理論

脆弱性的評價需要借助數(shù)學(xué)工具，目前常用的方法有集對分析法[16]、層次分析法[17]、主成分分析法[18]、灰色關(guān)聯(lián)法[19]、熵權(quán)法[20]等，應(yīng)用數(shù)學(xué)方法來評估社會脆弱性，可以相對減小評價的主觀性和隨意性，但也有一定的局限性。本文依據(jù)指標(biāo)特點(diǎn)和數(shù)據(jù)特征選擇能夠表現(xiàn)系統(tǒng)特性的數(shù)學(xué)方法，將突變理論應(yīng)用于脆弱性的評價中，采用突變級數(shù)法對松花江流域的脆弱性加以評估[21]。

突變理論于20世紀(jì)60年代提出[22]，突變級數(shù)法是對評價目標(biāo)分解成多個層次，構(gòu)建突變模糊隸屬函數(shù)，最后根據(jù)歸一化公式進(jìn)行量化計算得出參數(shù)，即求出總的隸屬函數(shù)，從而對評價目標(biāo)進(jìn)行排序分析的一種綜合評價方法。突變理論的勢函數(shù)包括2類變量[23]，即狀態(tài)變量和控制變量，常見的模型有4種，分別為折疊模型、尖點(diǎn)模型、燕尾模型、蝴蝶模型，見表2。

表2 狀態(tài)變量的突變模型

2.5 歸一化公式

利用已建立好的層次結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)控制變量個數(shù)選取突變模型，對指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，選擇其對應(yīng)的歸一化公式[24]，由最底層依次逐層向上層計算得出總突變級數(shù)。在計算過程中要遵循兩條原則，當(dāng)控制變量間作用無法彌補(bǔ)時，遵循“大中取小”原則，當(dāng)各控制變量間作用可相互彌補(bǔ)，按“平均值”的原則取值[25]。

3 結(jié)果分析

3.1 歸一化計算

由表1可知，C1、C2、C3構(gòu)成燕尾突變，以長春市為例，Xc1=(0.783)1/2=0.885，Xc2=(0.709)1/3=0.892，Xc3=(0.954)1/4=0.988，由于各控制變量可以相互彌補(bǔ)，為此按互補(bǔ)原則取平均值，得到B1=(Xc1+Xc2+Xc3)/3=0.922，C3、C4、C5構(gòu)成燕尾突變、C6、C7、C8、C9、C10構(gòu)成蝴蝶突變，同理計算出B2=0.245、B3=0.704，根據(jù)底層評價指標(biāo)計算上層指標(biāo)評價值，由于底層各指標(biāo)間是互補(bǔ)的，求取平均值即為綜合評價值，X1=0.623,根據(jù)上述計算方法，求取松花江流域28個市級的洪災(zāi)脆弱性評價指標(biāo)值，見表3。

表3 松花江流域28個市級洪災(zāi)社會脆弱性評價結(jié)果

3.2 人口脆弱性分布

人口脆弱性總體呈現(xiàn)西北部較高，中部較低的趨勢，見圖2，其中長春市和哈爾濱市為人口脆弱性指數(shù)最高的區(qū)域，最低的區(qū)域?yàn)榇笈d安嶺市和雙鴨山市，人口脆弱性主要受女性人口比例以及自然增長率的影響，長春市和哈爾濱市分別為吉林省和黑龍江省的省會，自然增長率較大，人口老齡化嚴(yán)重，老人在應(yīng)急避險過程中缺乏充足的體力支持，需要青壯年的協(xié)助和交通工具的運(yùn)輸下才能完成避險，過多的老齡人口、空巢老人容易暴露地區(qū)的洪災(zāi)脆弱性?？偟膩碚f，人口脆弱性較高的區(qū)域，人口老齡化較嚴(yán)重、女性人口比例較高等原因共同制約了地區(qū)的防洪能力。

雙鴨山市人口脆弱性最低，脆弱性指數(shù)為0.902，女性人口比例較低，自然增長率為-10.69，在所有市級中最低，這將導(dǎo)致城市青少年比例較小，并隨著生活水平不斷提高不斷減輕城市的負(fù)擔(dān)，有利于環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，且在眾多外來務(wù)工人員中以男性居多，男性常住人口在1/2以上，因此雙鴨山市為人口脆弱性最低的地區(qū)。

3.3 經(jīng)濟(jì)脆弱性分布

松花江流域經(jīng)濟(jì)脆弱性整體呈現(xiàn)四周較高、中部較低的趨勢，見圖3，經(jīng)濟(jì)脆弱性最高的區(qū)域?yàn)槠吲_河市、伊春市、白山市、遼源市，其中脆弱性指數(shù)均高于0.98。七臺河市為經(jīng)濟(jì)脆弱最高的城市，該地區(qū)生產(chǎn)總值僅為231.3萬元、農(nóng)林牧漁業(yè)生產(chǎn)總值僅為66.6萬元，都為研究區(qū)內(nèi)最低，這將是導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)脆弱性最高的主要原因，且經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為緩慢是導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)脆弱性較高的重要因素。

經(jīng)濟(jì)脆弱性較低的區(qū)域?yàn)殚L春市、哈爾濱市、大慶市、綏化市，其中長春市、哈爾濱市分別為所在省份的省會城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值、一二三產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)都名列前茅，人民的生活水平普遍較高。長春市經(jīng)濟(jì)脆弱性最低，僅為0.245，這與該市生產(chǎn)總值高達(dá)5904.138萬元，位于研究區(qū)內(nèi)最高有直接的關(guān)聯(lián)。

3.4 防災(zāi)脆弱性

研究區(qū)內(nèi)防災(zāi)脆弱性整體呈現(xiàn)東部地區(qū)較高，西部地區(qū)較低的趨勢，見圖4，防災(zāi)避險主要受交通、醫(yī)療機(jī)構(gòu)數(shù)、教育、衛(wèi)生技術(shù)人員等因素影響。哈爾濱市、長春市、呼倫貝爾市脆弱性最低，哈爾濱市防災(zāi)脆弱性指數(shù)最低僅為0.204，在校學(xué)生數(shù)403149人，較高的學(xué)生綜合素質(zhì)、教育條件和師資力量與其他市級比都較高，在所有地市中處于領(lǐng)先地位，醫(yī)院床位數(shù)78888個、執(zhí)業(yè)醫(yī)師有27972名，豐富的醫(yī)療資源、良好的互聯(lián)網(wǎng)條件、發(fā)達(dá)的通信水平等因素共同抵抗了地區(qū)的防洪能力。防災(zāi)脆弱性較高的是大興安嶺市和鶴崗市，脆弱性指數(shù)高于0.97。大興安嶺市醫(yī)療床位數(shù)和執(zhí)業(yè)醫(yī)師人數(shù)只為2000多位，遠(yuǎn)低于研究區(qū)內(nèi)的平均水平，醫(yī)療條件的落后影響地區(qū)的防災(zāi)脆弱性。

3.5 松花江流域社會脆弱性空間分布特征

研究區(qū)內(nèi)綜合脆弱性呈現(xiàn)東南和東北方向脆弱性總體較高，中部和西北部較低的趨勢，見圖5，其中微度脆弱性占整體的1/16，主要分布在省會城市附近，省會城市在醫(yī)療、經(jīng)濟(jì)、交通等方面都居于前列，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平增長速度也加快，致使其成為研究區(qū)內(nèi)整體社會脆弱性最低的城市；重度脆弱性占研究區(qū)內(nèi)整體的1/7，分別為鶴崗市、通化市、撫順市以及延邊朝鮮族自治州，共同特點(diǎn)為人口脆弱性排名均在中下水平，而經(jīng)濟(jì)脆弱性和防災(zāi)脆弱性排名都在中上水平，這體現(xiàn)了城市的復(fù)雜性共同制約著城市的綜合脆弱性水平。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本文針對松花江流域目前的區(qū)域特點(diǎn)和災(zāi)害特點(diǎn)現(xiàn)狀，以松花江流域內(nèi)各城市為研究對象，依據(jù)突變級數(shù)理論從人口、經(jīng)濟(jì)、防災(zāi)避險3個方面構(gòu)建指標(biāo)體系，由于突變級數(shù)法對每層指標(biāo)個數(shù)的構(gòu)建具有較強(qiáng)嚴(yán)格性，因此構(gòu)建3個一級指標(biāo)、10個二級指標(biāo)。以指標(biāo)評估法評價松花江流域洪災(zāi)脆弱性，從空間角度分析2020年松花江流域洪災(zāi)脆弱性的分布規(guī)律和分布特點(diǎn)。

計算結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)呈東南和東北方向社會脆弱性較高，中部和西北部較低的分布，整體社會脆弱性以中度占大部分，該等級城市占總體的13/28，分別為黑河市、齊齊哈爾市、白城市、松原市、四平市、遼源市、白山市、吉林市、牡丹江市、七臺河市、雞西市、佳木斯市和伊春市，重度脆弱性占整體的3/28，中等以上水平接近總體的1/2，從而可看出，研究區(qū)內(nèi)整體呈中等偏高水平。通過對人口、經(jīng)濟(jì)、防災(zāi)脆弱性3個方面對其總體脆弱性進(jìn)行評價與分析，從中可得出，每一方面都占有重要的比重，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與城市制度的建設(shè)對研究區(qū)防洪減災(zāi)和降低脆弱性具有重要的意義，人類社會和社會結(jié)構(gòu)的存在可以很大程度地影響生活區(qū)域的脆弱性高低，防洪設(shè)施的建設(shè)、社會保障制度的健全和政府機(jī)構(gòu)的重視都能夠極大程度降低區(qū)域洪災(zāi)脆弱性。

4.2 討論

本文在指標(biāo)構(gòu)建以及研究方法上進(jìn)行豐富，從而對松花江流域內(nèi)28個地級市的洪災(zāi)社會脆弱性進(jìn)行量化分析，研究結(jié)果可以為松花江流域的未來發(fā)展規(guī)劃提供參考，也可以為同類型的地區(qū)類型提供研究思路。

但由于人力限制只進(jìn)行了單一年份的研究，想要深入地對該地區(qū)的洪災(zāi)狀況進(jìn)行探究還應(yīng)該開展連續(xù)的時間序列洪災(zāi)脆弱性時空格局研究；在數(shù)據(jù)方面，數(shù)據(jù)主要來源于2020年的統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)表現(xiàn)的主要是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的平均水平，可能與實(shí)際情況有一定的出入，在往后的研究中可以參考更加成熟的數(shù)據(jù)；在研究方法上，突變級數(shù)法對洪災(zāi)社會脆弱性評價的過程中，關(guān)鍵步驟是指標(biāo)權(quán)重的排序，本文采用的方法較為主觀，雖然基本符合要求，但還可以采取更為客觀的方法加以驗(yàn)證。如何選擇研究方法、構(gòu)建合理的指標(biāo)體系以及不同方法造成的結(jié)果差異的探討都將是今后研究的重點(diǎn)。