韌性視角下國土空間災害風險評估實證研究

袁維軍 王亞明 邵兆偉

（甘肅省城鄉規劃設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730070）

自然災害、氣候變化、事故災害、金融危機、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危機和災害的風險因子，受上述因子作用[1]，國土脆弱性和易損性進一步增加，各類常規和非常規的隱患增加、風險增大，人類經濟社會的問題更加突出。國土空間災害風險評估作為“雙評估”的重要內容，是科學合理制定國土間規劃的基礎。在國土空間規劃系統中，環境風險管理是城市國土空間規劃與精細化空間管理的重要基礎，對城市規劃可持續發展有著重大作用[2]。

1 韌性視角及相關研究

1.1 韌性、韌性防災與韌性國土基本認識

“韌性”（resilience）一詞最初來自物理和數學，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”的概念引進了自然生態環境體系中，并將環境韌性界定為自然生態系統對狀態變量、驅動變量等環境參數影響作用的程度[3]。韌性這一理論還應用到材料科學、社會、市場經濟，以及建筑設計等學科方面。20世紀90年代末，外國相關學界開始深入研究與城市規劃有關的韌性概念，多聚焦于對韌性的概念理解以及城市規劃基礎設施的完善方面。近年來，氣候變化、地震水災等災害事故的挑戰日益嚴重，僅靠單純的“抵抗”思維已無法應付未來可能會出現的各類災害，“韌性”理念為城鄉防災減災提供了新方向和新視角，“韌性”理念強調空間資源配置對不確定擾動的適應性和轉化能力，國土空間的韌性提升能夠有效減小國土的敏感性、脆弱性和潛在風險危機，可以提升空間對災害影響的適應能力和防御能力，使空間遭受災害侵襲之后可以快速恢復。

韌性國土空間可以在多種災害風險的沖擊和擾動下，保證社會、經濟、政治等全系統各方面能夠正常運行，并及時吸納調整，維持全社會的發展動力。

韌性國土不但能夠為整體災害風險控制提供新理念和新思路，更是整體災害風險控制必須達到的基本要求和標準，整體災害風險控制是構筑韌性國土的關鍵方法和有效途徑[4]。

1.2 相關研究綜述

分析國外研究結果，韌性的概念隨著世界經濟社會發展過程、研究范圍以及特點的改變而不斷調整與發展[5]，韌性概念與空間研究的交叉點是源于擾動與柔韌的空間之間的相互關系，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]認為空間規劃變動可影響城市生態系統韌性，并主張通過諸如地域留白、土地利用市場化等舉措，實現減少城市潛在風險。翟國方等[8]系統梳理了國際上韌性城市實踐經驗，剖析我國韌性國土空間建設的總體情況和問題，展望提出“建立健全法律法規體系、災害風險綜合普查、編制綜合防災規劃”等工作戰略重點；楊選梅等[9]從國際影響、地域壓力、本地社會生態環境等角度提出縣級國土空間總體規劃中災害風險綜合評估的概念框架；鮑海君等[10]基于城市安全視角，從自然災害、基礎設施、公共、城市交通、社區管理等五個層面，建立了代表城市整體安全狀況的體檢評估指標庫；杜菲等[11]以國際通用的危險性評判四要素，即致災因素、薄弱性、暴露性和防災能力為核心，建立用于多災種危險性評定的指標體系；李義萌等[2]以識別與分析在自然災害、工業生產安全管理、公共等領域對國土空間結構所造成的潛在風險危害為基準，根據對承險體目標薄弱性和抵抗風險能力的綜合判斷，深入分析城市國土空間結構中存在的風險分區和問題，并提供了防范與處理各種經營風險的具體規劃對策；李春燕等[12]提出受威脅對象的易損性定量評價是地質災害風險評估的難點關鍵，完成全國2 869個縣域單元的地質災害風險評估；荊貝貝[13]從自然和人為兩方面研判了實證地區主要生態風險的空間分布和影響后果，并針對性地提出了相應的生態修復策略；張陽等[14]推演自然災害危險性評價的理論過程，歸納了自然災害危險性評價研究中應達到的共性要求，總結了“評估體系構建—風險等級研判—風險綜合評估—風險舉措應對”的災害危機評估基本過程；呂悅風等[15]認為，從韌性的理念內涵、對衡量標準的科學認識，再結合實證的自身稟賦實踐，通過綜合協調建設，推進了國土的韌性安全體系發展；史培軍等[16]回顧了團隊開展災害風險科學研究取得的主要研究成果，分析了目前面臨的主要挑戰，展望了未來研究與學科建設的重點。

國家相關指南均明確了風險評估為支撐國土空間發展與保障穩定的基本準備措施。文章以甘肅省甘南藏族自治州為實證（以下簡稱甘南州），通過構建指標體系框架，以天災、人為自然災害風險評估為實證研究，進行國土空間災害風險評估工作，分災類構建了不同層次的指標體系框架，對各種自然災害進行風險評估與整體評價，以期得出各個級別的風險地域方案，并相應提供對應災害空間管理對策，為甘南州構建不同級別的國土空間結構綜合防災減災網絡體系提供支撐。

2 研究區概況

2.1 地理區位

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、漢族文化發展的重要交叉帶，是中國黃河、長江流域的重要水源涵養帶和補給點。甘南州境內草場面積遼闊，一般高度為1 100～4 900 m，多數地方高達3 000 m以上[17]。

2.2 研究對象

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

表1 災害分類表

3 評估指標體系與方法

3.1 評估指標體系的構建

文章研究內容以清華大學公共安全研究所形成的328個致災因素的全要素系統研究為依托，去除甘南地區包含的因素，綜合考察出現頻次、成災強度、危害程度，以及與國土空間發展的相互關系等要素，得到了17個致災因素，作為文章的主要研究范圍。其中自然災害共13種，包括生態災害5種、氣象災害6種、地震災害2種；人為災害4種，包含火災2種、重大危險源2種。

評估采用層次分析法對17個因子進行指標體系建模。層次分析法基本原理是將復雜過程分解成研究目標、原則、方法等，在此基礎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構模型；構造判斷矩陣；計算權向量；一致性檢驗[20]。判斷矩陣標度及其含義如表2所示。

表2 判斷矩陣標度及其含義

（1）建立遞階層次結構模型。層次結構通常分為目標層（頂層）、指標層（中間層）和基礎指標層（底層）。評價以國土空間災害風險作為目標層，選擇自然災害和人為災害構成二級指標層，選取生態災害、氣象災害、地震災害、火災、重大危險源5個因子構成三級指標層，將三級指標層分解為17個因子構成四級指標層，四級指標層中的地質災害、人為火險2個因子分解為11個因子進行評價，構成基礎指標層。

（2）構造判別矩陣。在層次結構上，將從構成（或影響）某一級的每個要素的與同一級諸要素進行對比，判斷作為準則的重要地位，將事前確定的標度定量化，組成矩陣結構，即判斷標準矩陣。

（3）計算權向量。評估結果應用和積法完成計算。

將判斷矩陣每一列歸一化：

每一列經正規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。

對各因子權重的排名打分[21]，采取國際通用的1～9標度方式。

（4）一致性檢驗。為了減少其他各種因素對判別矩陣的影響，在實際使用中需要判斷矩陣滿足大體上的統一性。通過一致性試驗后，表明判斷矩陣在邏輯上的合理后，方可進一步對結論作出分析。判斷矩陣一致性試驗計算公式：

式中：CR——一致性比例；CI——一致性指標。

當CR＜0.10時，認為判斷矩陣的一致性是可以接受的，否則應對判斷矩陣作適當修正。

一致性指標計算公式：

式中：λmax——判斷矩陣的最大特征根；n——成對比較因子的個數；CI——隨機一致性指標，可查表確定。評價模型隨機一致性指標如表3所示。

表3 評價模型隨機一致性指標

矩陣修正直至產生令人滿意的統一結果即可。經檢查，評價模型各層次均具有滿意的一致性。國土空間風險評估層次分析模型評價因子及權重如表4所示。

表4 國土空間風險評估層次分析模型評價因子及權重

3.2 評估方法

通過定性與定量、半定量相結合的方式進行分區評估，以定性分區為主，通過對各區域的自然災害發育條件、分布狀況和社會影響程度等因素進行劃分，著力考察各類型自然災害的構成條件。根據17種風險評估因子進行綜合風險評估和區劃，判斷各種災害類別的危害程度和危險性級別，在此基礎上，形成多災種耦合的綜合風險評估系統。

采用層次分析法（AHP法）的半定量分析技術，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重反映危害情況。在甘南州范圍內按照網格的剖分（網格大小為100 m×100 m，共計108 773個）建立數據區間，對各抽樣區域根據每個區域指標打分的方法，進行數據分析后，得到各個樣本區域的指標分區數值，再對每個區域指標進行疊加計算，得到抽樣區域的風險程度值，將每個鄉鎮區域的柵格平均值和整體自然間斷點分類值確定為鄉鎮級別，根據風險評估層次分析模型對每個抽樣區域的風險程度值加以計算，分區得出不同級別因子評分結果，逐級分析得到綜合評估結果。

4 國土空間災害風險評估實證研究

4.1 自然災害風險評估實證結果

自然災害風險評估主要考慮生態災害、氣象災害及地震災害等主要自然災害類型。自然災害因子評價層次分析模型權重如表5所示。

表5 自然災害因子評價層次分析模型權重

B1 自然災害風險等級綜合評價結果如圖1所示。

圖1 B1自然災害風險等級綜合評價結果

分別開展生態災害、氣象災害及地震災害等次一級因子風險評價。根據自然災害風險評價層次分析模型（表4），通過ArcGIS平臺，將生態災害、氣象災害及地震災害風險評價結果進行空間分析，得到自然災害風險綜合評價結果，經重分類，將評價結果劃分為五個等級。

4.2 人為災害風險評估實證結果

結合甘南州實際情況以及各部門資料收集情況，人為災害風險評估主要考慮火災與重大風險源兩類，將火災風險、重大風險源風險評價結果進行空間分析，得到人為災害風險綜合評價結果。

人為災害因子評價層次分析模型權重如表6所示。

表6 人為災害因子評價層次分析模型權重

B2人為災害風險綜合評價結果如圖2所示。

圖2 B2人為災害風險綜合評價結果

4.3 國土空間災害風險綜合評估實證結果

國土空間災害風險綜合評價結果如圖3所示。

圖3 國土空間災害風險綜合評價結果

包括高風險鄉鎮數量4個；較高風險鄉鎮21個；中等風險鄉鎮43個；較低風險鄉鎮31個；低風險鄉鎮8個。

5 結語

文章對各鄉鎮國土空間風險評估涉及的2個二級指標風險等級（自然災害風險、人為災害風險）、5個三級指標風險等級（生態災害風險、氣象災害風險、地震風險、火災風險、重大風險源風險）以及17個四級指標（凍融侵蝕災害、土壤侵蝕災害、荒漠化災害、山洪災害、地質災害、暴雪災害、冰雹災害、雷暴災害、暴雨災害、低溫災害、干旱災害、動峰值加速度、反應譜特征周期、森林火災、人為火災、尾礦庫、風險化學品）的風險等級進行了詳述與匯總。由于災害種類較多，涉及國土空間風險各方面，建議根據各鄉鎮不同災害類型風險等級有針對性地提出空間管制意見建議并提出相應的防治措施，從“抵抗、恢復、適應”三個方面系統提升國土空間韌性，結合區域實際情況構建綜合防災減災網絡體系。