城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析與區(qū)劃方法綜述

黃國(guó)如,羅海婉,盧鑫祥,楊聰輝,王 崢,黃 婷,馬經(jīng)廣

(1.華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院，廣東 廣州 510640； 2.華南理工大學(xué)亞熱帶建筑科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640； 3.廣東省水利工程安全與綠色水利工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510640；4.廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510641； 5.廣東省水文局佛山水文分局，廣東 佛山 528000)

隨著全球氣候變化加劇和城市化水平的快速發(fā)展，城市洪澇災(zāi)害已成為影響城市地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要自然災(zāi)害之一，防災(zāi)減災(zāi)問(wèn)題在國(guó)家、城市發(fā)展及學(xué)術(shù)研究等各層面上均引起了廣泛關(guān)注和高度重視[1-8]。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是風(fēng)險(xiǎn)管理和防災(zāi)減災(zāi)決策的基礎(chǔ)和技術(shù)支持，辨析城市洪澇災(zāi)害特性、探究相關(guān)理論方法并進(jìn)行示范和應(yīng)用，可為風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)和管理提供參考和依據(jù)，對(duì)國(guó)民生命財(cái)產(chǎn)安全的保障、社會(huì)的穩(wěn)定及快速發(fā)展、人民群眾洪澇風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)的提高、城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估基礎(chǔ)理論和技術(shù)方法體系的豐富和規(guī)范具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[9]。由于不同區(qū)域的城市洪澇災(zāi)害特性存在差異，加上對(duì)風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)和理解不同，對(duì)城市洪澇災(zāi)害及其風(fēng)險(xiǎn)的內(nèi)涵進(jìn)行研究和梳理，借助風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程進(jìn)行劃分，可加深對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)概念的理解和認(rèn)識(shí)。以風(fēng)險(xiǎn)分析中常用的指標(biāo)體系法為例，基于城市洪澇災(zāi)害特性對(duì)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行分析和研究，構(gòu)建城市洪澇災(zāi)害評(píng)估指標(biāo)體系，介紹指標(biāo)權(quán)重計(jì)算的原理，可為后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供技術(shù)支持。此外，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估區(qū)劃技術(shù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析，在分析其原理及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，探討城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估共性技術(shù)，以期為城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供依據(jù)。

1 城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)涵

關(guān)于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的內(nèi)涵及其定義，隨著時(shí)間推移和研究的不斷深入，其概念在許多領(lǐng)域得到豐富和延伸，相關(guān)理論研究也漸趨豐富。由于不同學(xué)者對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的理解不同而衍生了不同的風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)涵，主要可分為3類[10]：①致災(zāi)因子出現(xiàn)的概率；②一定概率條件發(fā)生的災(zāi)害造成的損失，如人口損失或經(jīng)濟(jì)損失等；③從災(zāi)害系統(tǒng)角度對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定義，系統(tǒng)分析構(gòu)成災(zāi)害系統(tǒng)的組成要素特性。

從洪澇災(zāi)害系統(tǒng)的角度定義風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，對(duì)災(zāi)害系統(tǒng)的組成要素也有不同認(rèn)識(shí)，主要分為以下3種：①洪澇災(zāi)害系統(tǒng)由危險(xiǎn)性、暴露性和脆弱性組成，其中危險(xiǎn)性是指洪澇災(zāi)害發(fā)生的強(qiáng)度及其空間分布，如淹沒(méi)水深、歷時(shí)和范圍等[11]；暴露性一般是指洪澇過(guò)程中可能受影響的人口和經(jīng)濟(jì)的空間分布等[12]；脆弱性一般是指承災(zāi)體在城市洪澇災(zāi)害下的損壞程度，可利用歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)或以災(zāi)損率曲線來(lái)確定[13]。②有學(xué)者認(rèn)為防災(zāi)減災(zāi)能力對(duì)城市洪澇災(zāi)害的影響較大，也是風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)組成的重要內(nèi)容[14]，對(duì)防洪排澇工程的資金投入、洪澇災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)、防災(zāi)減災(zāi)的群眾教育、應(yīng)急救災(zāi)場(chǎng)所的布置均為防災(zāi)減災(zāi)的重要內(nèi)容。③洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)由危險(xiǎn)性和易損性共同作用而產(chǎn)生，此處的易損性和脆弱性的英文表達(dá)均為“vulnerability”，因此對(duì)易損性和脆弱性的辨析存在不同的觀點(diǎn)。目前較為一致的觀點(diǎn)是，易損性的內(nèi)涵更豐富，由脆弱性和暴露性共同決定，不僅包含承災(zāi)體的易損程度，還包含了社會(huì)經(jīng)濟(jì)等分布信息。

利用洪澇災(zāi)害系統(tǒng)理論進(jìn)行區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，取得了較多成果，表1列舉了近年來(lái)3種組成因素方案下的應(yīng)用案例。由表1可知，以第3種風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)涵為例，即從洪澇災(zāi)害系統(tǒng)的角度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，不同的研究者對(duì)災(zāi)害系統(tǒng)的組成因素有不同的認(rèn)識(shí)，系統(tǒng)的組成要素不同，其風(fēng)險(xiǎn)表達(dá)式也不同，系統(tǒng)組成要素可分為3種，即危險(xiǎn)性-暴露性-脆弱性(H-E-V)、危險(xiǎn)性-暴露性-脆弱性-防災(zāi)減災(zāi)能力(H-E-V-R)和危險(xiǎn)性-易損性(H-V)。若以城市洪澇災(zāi)害系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)為框架，則其評(píng)估框架可分為3種，即H-E-V、H-E-V-R和H-V。由此可知，即使在風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)涵相同的前提下，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作的開(kāi)展仍有不同側(cè)重，如第2種風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)涵，即概率-損失等，對(duì)概率和損失的定義依然是多樣的，仍需根據(jù)區(qū)域的洪澇災(zāi)害特征進(jìn)行分析，使風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的成果符合實(shí)際情況。

表1 洪澇災(zāi)害系統(tǒng)角度下風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用案例Table 1 Application case of risk assessment from the perspective of flood disaster system

2 城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析方法

不同領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)類型不同，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估開(kāi)展的形式也不同。GB/T 27921—2011《風(fēng)險(xiǎn)管理-風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)》中指出，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程通常按風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、分析和評(píng)價(jià)3個(gè)步驟進(jìn)行，這是開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本步驟。開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估之前，應(yīng)明確評(píng)估問(wèn)題、整理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和確定分析方法。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中，要做好每個(gè)步驟的溝通和記錄工作，必要時(shí)接受監(jiān)督和檢查，保證風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估各步驟的正常開(kāi)展和評(píng)估結(jié)果的可靠性，提高風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程如圖1所示。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程示意圖Fig.1 Schematic diagram of risk assessment process

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是發(fā)現(xiàn)、列舉和描述風(fēng)險(xiǎn)要素的過(guò)程，如風(fēng)險(xiǎn)源、概率、暴露性、后果等。識(shí)別方法包括：①對(duì)洪澇災(zāi)害各過(guò)程進(jìn)行審查和研究，結(jié)合專家、管理者豐富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)找出可能制約和影響洪澇災(zāi)害的因素和前提條件；②分析歷史洪澇災(zāi)害結(jié)果，基于歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別。識(shí)別過(guò)程中，分析可能影響洪澇過(guò)程的事件和情況，要認(rèn)識(shí)到人的因素和組織因素的重要性，以便于風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)。

風(fēng)險(xiǎn)分析是在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的基礎(chǔ)上，確定城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的分布及其相對(duì)大小，可為其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和防災(zāi)減災(zāi)決策提供信息支持。風(fēng)險(xiǎn)分析方法可以是定性、定量或半定量的。定量分析可估計(jì)出洪澇災(zāi)害發(fā)生的概率及其后果的實(shí)際數(shù)值，如經(jīng)濟(jì)損失值、受災(zāi)人口數(shù)量、暴雨發(fā)生概率等，并形成對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線或圖表，如概率-經(jīng)濟(jì)損失曲線、概率-死亡人口曲線等。在實(shí)際應(yīng)用中，受資料限制，全面的定量分析可行性較低，多采用定性或半定量方法進(jìn)行分析。許多學(xué)者對(duì)洪澇災(zāi)害分析已有較多研究并形成了多種方法，如基于歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)、基于遙感技術(shù)和GIS耦合、基于指標(biāo)體系及基于情景模擬等的方法。

2.1 基于歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)的方法

基于歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法一般以研究區(qū)域記載的歷史災(zāi)害強(qiáng)度數(shù)據(jù)和損失數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用數(shù)學(xué)模型對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲得災(zāi)害強(qiáng)度與損失的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)自然災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。其評(píng)估一般有如下步驟：①選取科學(xué)的洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模型或公式；②從研究區(qū)域相關(guān)歷史資料中提取相關(guān)歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)；③對(duì)研究區(qū)域洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析評(píng)估。

基于歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)的分析方法是建立在災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上的定量評(píng)估方法，在資料數(shù)據(jù)可獲得的前提下，該方法不需要詳細(xì)的地理背景數(shù)據(jù)，只需要通過(guò)一定的災(zāi)害資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用數(shù)學(xué)方法建立起災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模型，是一種思路清晰、計(jì)算簡(jiǎn)單的研究方法。另外，還可以根據(jù)已有歷史資料進(jìn)行推敲，分析其合理性和科學(xué)性，但此方法非常依賴樣本數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中常受到以下幾點(diǎn)限制：①該方法對(duì)歷史洪澇災(zāi)情數(shù)據(jù)的完整性要求較高。長(zhǎng)時(shí)間序列的歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)一般是保密數(shù)據(jù)，不易獲取，常常會(huì)出現(xiàn)樣本數(shù)據(jù)太少或者不完備，甚至數(shù)據(jù)缺失的情況，影響歷史災(zāi)情分析的準(zhǔn)確性。②在歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)的記錄方面，歷史災(zāi)害強(qiáng)度數(shù)據(jù)一般在較大空間尺度上記錄，如河流流域，而歷史災(zāi)害損失數(shù)據(jù)通常以行政區(qū)為單位進(jìn)行記載，如縣、郡、市等，兩方面數(shù)據(jù)難以進(jìn)行空間上的匹配。③該方法對(duì)歷史洪澇災(zāi)情數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求較高，可獲取的歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)受限于歷史資料記載的詳略情況，這在進(jìn)行歷史災(zāi)害統(tǒng)計(jì)分析時(shí)可能出現(xiàn)偏差，統(tǒng)計(jì)分析無(wú)法做到細(xì)致準(zhǔn)確，從而影響對(duì)歷史災(zāi)情的精確分析與評(píng)估。

2.2 基于遙感技術(shù)與GIS耦合的方法

該方法是指利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)獲取淹沒(méi)范圍、淹沒(méi)歷時(shí)、承災(zāi)體數(shù)量等災(zāi)情信息，耦合GIS的空間分析技術(shù)及其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能，結(jié)合研究區(qū)域的地面高程數(shù)據(jù)獲取淹沒(méi)水深、構(gòu)建社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)等進(jìn)行洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析的方法。采用遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)獲取洪澇災(zāi)害信息的關(guān)鍵在于監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的水體識(shí)別技術(shù)，目前可用于識(shí)別水體的方法主要為閾值法、譜間分析法和多波段運(yùn)算法。獲取水體分布信息后，利用GIS技術(shù)分析災(zāi)害的空間分布規(guī)律并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。該方法可反映區(qū)域的洪澇災(zāi)害及其風(fēng)險(xiǎn)的空間分布特征，還可對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。該方法的局限在于對(duì)地面高程數(shù)據(jù)的精度要求高，GIS的淹沒(méi)水深分析技術(shù)尚未成熟等。

2.3 基于指標(biāo)體系的方法

基于指標(biāo)體系的城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法是基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論，從危險(xiǎn)性和易損性等災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成要素出發(fā)，構(gòu)建研究區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，通過(guò)一系列數(shù)學(xué)方法處理原始指標(biāo)，對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法，常用的方法有加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法、模糊數(shù)學(xué)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、灰色系統(tǒng)模型、概率模型和動(dòng)力學(xué)模型等，其評(píng)估方法一般步驟如下：①確定洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)數(shù)學(xué)評(píng)估方法和指標(biāo)權(quán)重計(jì)算方法；②從研究區(qū)域相關(guān)資料中選擇洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)要素資料，構(gòu)建研究區(qū)域洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，確定指標(biāo)權(quán)重；③根據(jù)選定的評(píng)估方法和構(gòu)建的指標(biāo)體系對(duì)研究區(qū)域洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析評(píng)估。

基于指標(biāo)體系的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法具有建模與計(jì)算簡(jiǎn)便、數(shù)據(jù)易于獲取的優(yōu)點(diǎn)，可宏觀反映區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)分布特性，在我國(guó)洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析中應(yīng)用廣泛。但該方法也存在一定的局限：①評(píng)估指標(biāo)的選取受限于數(shù)據(jù)的可獲取性，若評(píng)估指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)的可用指標(biāo)數(shù)量較少時(shí)，較難保證選取指標(biāo)的代表性及指標(biāo)體系的系統(tǒng)性；②對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)精度的要求較高，若評(píng)估指標(biāo)數(shù)據(jù)精度較低時(shí)，容易出現(xiàn)以點(diǎn)代面的情況，進(jìn)而影響評(píng)估成果的精度。

2.4 基于情景模擬的方法

基于情景模擬的城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是指通過(guò)設(shè)置洪澇災(zāi)害發(fā)生的頻率和強(qiáng)度、氣候變化模式、土地利用變化、人口和經(jīng)濟(jì)變化等情景進(jìn)行多種涉及自然和社會(huì)變化的情景并進(jìn)行模擬，分析城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的未來(lái)態(tài)勢(shì)。該方法的步驟一般為：①構(gòu)建模型，根據(jù)區(qū)域特征建立相應(yīng)的水文水動(dòng)力模型，并對(duì)構(gòu)建模型的可靠性和精度進(jìn)行驗(yàn)證；②情景設(shè)計(jì)，根據(jù)研究需要設(shè)定特定城市洪澇災(zāi)害發(fā)生的頻率和強(qiáng)度、氣候變化模式及人口與經(jīng)濟(jì)等模擬情景；③情景模擬與分析，對(duì)各種情景下的城市洪澇災(zāi)害進(jìn)行模擬并獲取洪澇災(zāi)害過(guò)程，對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。

基于情景分析的評(píng)估方法對(duì)歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)要求較低，且可對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行可視化表達(dá)，使區(qū)域內(nèi)承災(zāi)體的易損性精確到個(gè)體或系統(tǒng)，能夠直觀、高精度地顯示災(zāi)害事件的影響范圍和程度，展示災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的空間分布特征；同時(shí)，該方法可以實(shí)現(xiàn)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)評(píng)估，為防災(zāi)減災(zāi)及風(fēng)險(xiǎn)管理決策提供數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù)，是自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估發(fā)展的必然趨勢(shì)。但是，該方法對(duì)區(qū)域的地理背景資料和排水系統(tǒng)資料要求較高，對(duì)構(gòu)建區(qū)域水文水動(dòng)力模型的精度有一定要求，工作量大，適宜在中、小尺度進(jìn)行災(zāi)害評(píng)估，在大尺度區(qū)域較難開(kāi)展。盡管基于情景模擬方法的研究和應(yīng)用取得了很大進(jìn)展，但研究范圍多限于對(duì)致災(zāi)因子強(qiáng)度表征，綜合區(qū)域承災(zāi)體易損性方面的洪澇災(zāi)害研究仍較缺乏。

上述4種城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的分類是相對(duì)的，各方法之間互有聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)。如，情景模擬得出的淹沒(méi)情況和歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)可作為評(píng)估指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。因此，在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)研究對(duì)象的災(zāi)情數(shù)據(jù)庫(kù)、地理背景資料等具體特征，充分考慮研究區(qū)域的空間尺度大小以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果精度要求，選擇科學(xué)合理的評(píng)估方法。

3 城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建和權(quán)重確定

由風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程和方法可知，指標(biāo)體系法是常用的風(fēng)險(xiǎn)分析方法之一，應(yīng)用廣泛且適用性強(qiáng)，能夠用于多種尺度區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)分析[23]。選取合理可行的評(píng)估指標(biāo)是開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的前提，國(guó)內(nèi)外均開(kāi)展了洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)研究，但由于各地區(qū)洪澇災(zāi)害特性存在差異、資料獲取能力不同等，在評(píng)估指標(biāo)的選取上尚未形成統(tǒng)一的體系。盡管不同地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)存在一定差異，但指標(biāo)選取仍需遵循可行性、科學(xué)性、代表性、獨(dú)立性和系統(tǒng)性等原則。此外，若從災(zāi)害系統(tǒng)角度定義城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)估指標(biāo)的選擇與評(píng)估框架相關(guān)，可根據(jù)指標(biāo)選取原則和評(píng)估框架進(jìn)行評(píng)估體系構(gòu)建。本文以危險(xiǎn)性-易損性(H-V)評(píng)估框架為例，從危險(xiǎn)性、易損性兩方面出發(fā)，綜合考慮城市系統(tǒng)及其洪澇災(zāi)害的特性建立指標(biāo)體系，如圖2所示。該體系僅提供參考價(jià)值，實(shí)際應(yīng)用中的指標(biāo)選擇仍需根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的尺度、單元、資料可獲取性等實(shí)際情況確定。

圖2 城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系Fig.2 Risk assessment index system of urban flood disaster

當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中涉及指標(biāo)體系法并需要計(jì)算指標(biāo)權(quán)重時(shí)，可選擇特定的數(shù)學(xué)方法確定權(quán)重。指標(biāo)權(quán)重的大小反映了指標(biāo)在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的重要程度，權(quán)重越大，說(shuō)明該指標(biāo)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)值越大，反之則說(shuō)明該指標(biāo)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)值較小。目前可用于指標(biāo)權(quán)重計(jì)算的方法較多，主要分為3類：①主觀權(quán)重法，如直接評(píng)分法、對(duì)比排序法、Delphi法和層次分析法等；②客觀權(quán)重法，如熵權(quán)法、標(biāo)準(zhǔn)差法和CRITIC法等；③主客觀組合權(quán)重法，即利用兩種或兩種以上的方法對(duì)權(quán)重進(jìn)行組合計(jì)算的方法。

主觀權(quán)重法主要依靠行業(yè)專家自身的專業(yè)知識(shí)對(duì)指標(biāo)的重要性做出排序而確定指標(biāo)權(quán)重值，受主觀因素影響較大，有時(shí)不能客觀地反映實(shí)際情況；客觀權(quán)重法主要根據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律進(jìn)行分析而求得各指標(biāo)權(quán)重，該方法一定程度上克服了主觀因素影響，體現(xiàn)了數(shù)據(jù)的客觀性。但是指標(biāo)權(quán)重既是決策者的主觀評(píng)價(jià)，同時(shí)又是指標(biāo)本身物理屬性的客觀反映，是主客觀綜合度量的結(jié)果，為了全面反映指標(biāo)的實(shí)際重要性，可采用綜合權(quán)重方法，將主觀權(quán)重和客觀權(quán)重進(jìn)行加權(quán)平均得到評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重[24]，以促使指標(biāo)的權(quán)重更加合理。

4 城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方法

洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方法最常用于處理風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果，因此風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)亦可稱為風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃包括將風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則或閾值相比較，或是風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果之間進(jìn)行比較，從而確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃是在風(fēng)險(xiǎn)分析上的宏觀分區(qū)，風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖可反映風(fēng)險(xiǎn)的空間分布，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果進(jìn)行科學(xué)合理的區(qū)劃，可真實(shí)、客觀地反映洪澇風(fēng)險(xiǎn)空間分布的特征和規(guī)律，從而繪制出科學(xué)性、實(shí)用性和指導(dǎo)性較好的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖，是重要的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估成果，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)及管理、防洪排澇和防災(zāi)減災(zāi)等均有重要的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃是洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估必不可少的步驟，一般是指將風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果劃分為若干個(gè)不同風(fēng)險(xiǎn)高低等級(jí)的區(qū)域，最簡(jiǎn)單的等級(jí)區(qū)劃方式是把風(fēng)險(xiǎn)分為需要應(yīng)對(duì)區(qū)域或不需要應(yīng)對(duì)區(qū)域兩種。此外，還可根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的可承受程度劃分為不可承受、中間、廣泛可承受區(qū)域共3種。不可承受區(qū)域即特級(jí)重點(diǎn)防范區(qū)域，無(wú)論發(fā)生洪澇災(zāi)害的可能性大小、風(fēng)險(xiǎn)值高低，此區(qū)域發(fā)生洪澇災(zāi)害的后果是無(wú)法承受的，因此要不惜代價(jià)地防范該區(qū)域的災(zāi)害發(fā)生，采取全面的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。中間區(qū)域的重要性處于不可承受區(qū)域和廣泛可承受區(qū)域之間，該區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施需要綜合考慮措施的收益比。廣泛可承受區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)重要性很低或發(fā)生洪澇災(zāi)害的概率很低，風(fēng)險(xiǎn)值一般較小，不需要采取任何風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。

由于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估整個(gè)過(guò)程均具有一定的不確定性，因此以上兩種形式的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方式均存在較大的局限性，難以確定各類區(qū)域的界定值。以往的研究中，常將結(jié)果根據(jù)特定的等級(jí)區(qū)劃方法將風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果區(qū)劃成若干個(gè)等級(jí)，并繪制成直觀可靠的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖，為防洪排澇部門的決策提供科學(xué)依據(jù)。對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖而言，區(qū)劃等級(jí)的數(shù)量應(yīng)綜合考慮數(shù)據(jù)精度、比例尺大小、數(shù)據(jù)分布特征和人眼辨認(rèn)能力進(jìn)行確定。對(duì)于一般的區(qū)劃圖而言，以3～7級(jí)為宜。洪澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃常用等級(jí)的相關(guān)描述，數(shù)字越大代表風(fēng)險(xiǎn)越高：1級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)極低；2級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)低；3級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)較低；4級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)中等；5級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)較高；6級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)高；7級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)極高。這個(gè)可供不同等級(jí)數(shù)量的區(qū)劃參考。風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方法有：

a. 相等間隔法。相等間隔法是指將風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果的值劃分為大小相等的若干間隔，此方法可突出極值的變化，適合數(shù)據(jù)分布較均勻的分級(jí)。將風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果按從小到大順序排列，包含x1、x2、…、xn共n個(gè)區(qū)劃單元，區(qū)劃等級(jí)數(shù)為m，第i與i+1個(gè)等級(jí)(i=1,2,…，m-1)之間的界限值A(chǔ)i計(jì)算公式為

(1)

b. 分位數(shù)法。分位數(shù)法是指按風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的單元數(shù)量進(jìn)行劃分，使各區(qū)間數(shù)據(jù)的數(shù)量相同，此方法可突出中間值的變化，適合數(shù)據(jù)分布較均勻的分級(jí)。假設(shè)風(fēng)險(xiǎn)分析的結(jié)果按從小到大的順序進(jìn)行排列，包含x1、x2、…、xn共n個(gè)區(qū)劃單元，區(qū)劃等級(jí)數(shù)為m。當(dāng)n為m的K倍(K為正整數(shù))時(shí)，該方法才具備適用性。第i與i+1個(gè)等級(jí)(i=1,2,…，m-1)之間的界限值A(chǔ)i為

Ai=x1+in/m

(2)

d. 自然間斷點(diǎn)法。自然間斷點(diǎn)法是美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所(ESRI)研制并應(yīng)用在ArcGIS中的一種分級(jí)方法，屬聚類分析的單變量分類方法。該方法根據(jù)數(shù)值統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律進(jìn)行分級(jí)和分類，目的是在不改變有序樣本的前提下，使其分割的相同等級(jí)內(nèi)的數(shù)據(jù)相似值最優(yōu)，而不同級(jí)別之間的數(shù)據(jù)差距達(dá)到最大，不同級(jí)別之間的界限點(diǎn)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)突變明顯處。自然間斷點(diǎn)法適用性強(qiáng)，能夠用于多類型數(shù)據(jù)的分級(jí)處理，在干旱、洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)劃中應(yīng)用廣泛。

e. 隸屬度函數(shù)法。隸屬度函數(shù)法是模糊數(shù)學(xué)中區(qū)劃數(shù)據(jù)等級(jí)中的關(guān)鍵處理方法。若將區(qū)劃等級(jí)看作集合，需要分級(jí)的數(shù)據(jù)看作是元素，上述的相等間隔法、分位數(shù)法等方法的集合和元素之間的關(guān)系則是絕對(duì)的，元素只有屬于或不屬于該集合的關(guān)系。但模糊數(shù)學(xué)認(rèn)為元素和集合之間的關(guān)系并非絕對(duì)的，可利用隸屬度來(lái)表示元素屬于集合的程度，其中隸屬度值范圍為[0,1]，隸屬度越高說(shuō)明元素和集合的貼近程度越高。因此運(yùn)用隸屬度函數(shù)法進(jìn)行m個(gè)等級(jí)的區(qū)劃時(shí)，需要確定m個(gè)模糊集合和元素與集合之間的隸屬度函數(shù)，計(jì)算元素與模糊集合之間的隸屬度ui(i=1,2,…,m)，通常采用最大隸屬度原則對(duì)元素進(jìn)行區(qū)劃等級(jí)處理，即元素與模糊集合之間隸屬度最大時(shí)，即代表該元素屬于該集合。

5 結(jié) 論

a. 洪澇災(zāi)害系統(tǒng)主要有3種評(píng)估框架，即危險(xiǎn)性-暴露性-脆弱性(H-E-V)、危險(xiǎn)性-暴露性-脆弱性-防災(zāi)減災(zāi)能力(H-E-V-R)、危險(xiǎn)性-易損性(H-V)。城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)作為風(fēng)險(xiǎn)的一種，其評(píng)估流程遵循風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的規(guī)律，即風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

b. 以危險(xiǎn)性-易損性評(píng)估框架為例，綜合考慮城市洪澇災(zāi)害特性構(gòu)建了反映洪澇風(fēng)險(xiǎn)特征的指標(biāo)體系，論述了主觀、客觀賦權(quán)法中多種指標(biāo)權(quán)重計(jì)算方法，其中主觀賦權(quán)法主要依靠行業(yè)專家自身的專業(yè)知識(shí)對(duì)指標(biāo)的重要性做出排序而確定指標(biāo)權(quán)重值，客觀賦權(quán)法則是根據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律進(jìn)行分析而求得各指標(biāo)權(quán)重。

c. 洪澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)可反映風(fēng)險(xiǎn)高低，可對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量或定性的描述和比較。風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃等級(jí)數(shù)量一般以3～7級(jí)為宜，論述了可應(yīng)用于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)劃的相等間隔法、分位數(shù)法、均值標(biāo)準(zhǔn)差法、自然間斷法和隸屬度函數(shù)法等方法，可為等級(jí)區(qū)劃提供參考。