論城鎮(zhèn)災(zāi)害的綜合保障能力建設(shè)

論城鎮(zhèn)災(zāi)害的綜合保障能力建設(shè)

0缺少對(duì)城鎮(zhèn)承災(zāi)能力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果在城市災(zāi)害應(yīng)對(duì)能力的評(píng)價(jià)中，以往的研究方法針對(duì)特定的災(zāi)難類型（地震和洪水等），對(duì)特定災(zāi)難類型的綜合評(píng)價(jià)很少。此外,傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)承災(zāi)能力的評(píng)價(jià)中,更多的是分別研究防災(zāi)能力、抗災(zāi)能力、災(zāi)后恢復(fù)重建能力,很少有綜合災(zāi)害管理全過程進(jìn)行評(píng)價(jià)的研究結(jié)果。高慶華等人在《“十五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)課題的研究報(bào)告》中以省為研究單元,以工程防災(zāi)能力、非工程減災(zāi)能力和基礎(chǔ)減災(zāi)能力構(gòu)成的綜合減災(zāi)能力為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)21世紀(jì)初中國(guó)綜合減災(zāi)能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析,研究思路與本文基本相似,重點(diǎn)考察了各地區(qū)的防洪抗震設(shè)施、社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況等。1load、c、n的表達(dá)研究隨著“承載力”一詞應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,在災(zāi)害研究中也就出現(xiàn)了“承災(zāi)能力”一詞。在承載力研究進(jìn)程中,對(duì)于“承載”一詞對(duì)應(yīng)的英文詞匯曾有三種使用,即bearing,loading和carrying。其中bear表達(dá)的主要是意識(shí)形態(tài)領(lǐng)域的較抽象的容忍與承受能力,load表達(dá)的主要是物理學(xué)的負(fù)重含義,而carry則不僅具攜帶、承受的含義,還有維系、支撐的意義。從字面上看,承災(zāi)能力即為對(duì)災(zāi)害的承受能力,又由于carry一詞意義的擴(kuò)展,承災(zāi)能力也就涵蓋了除承受能力之外的其他能力。馮志澤等用抗災(zāi)能力、救災(zāi)能力和恢復(fù)能力構(gòu)建了城鎮(zhèn)自然災(zāi)害承災(zāi)能力指標(biāo);高慶華、聶高眾等在“十五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)課題《綜合自然災(zāi)害信息共享》綜合分析的研究中對(duì)承災(zāi)能力作了詳細(xì)分析,綜合承災(zāi)能力是工程防災(zāi)房屋建筑抗災(zāi)能力、工程防洪除澇能力、社會(huì)經(jīng)濟(jì)承災(zāi)能力的綜合反映。本文從災(zāi)前防御、災(zāi)中抗衡與救援到災(zāi)后重建四個(gè)方面考察了城鎮(zhèn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境功能系統(tǒng)的綜合承災(zāi)能力問題。1.1備與準(zhǔn)備充分性如何衡量防災(zāi)能力的大小,就要考察城鎮(zhèn)在災(zāi)害來臨之前應(yīng)該做的哪些準(zhǔn)備與準(zhǔn)備的充分性。由于現(xiàn)在的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)還不能滿足人們對(duì)災(zāi)害來臨時(shí)間和破壞力度準(zhǔn)確性的要求,人們只能通過增強(qiáng)防范意識(shí),根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)改善承災(zāi)環(huán)境。主要表現(xiàn)在防災(zāi)教育、防災(zāi)工程和防災(zāi)的經(jīng)濟(jì)投入上。1.2易損性的定義抗災(zāi)能力,是災(zāi)害發(fā)生瞬間,承災(zāi)體在災(zāi)害破壞情況下保持原狀或接近原狀的能力?？篂?zāi)能力與易損性同樣是承災(zāi)體的屬性,只不過是屬性的正反相對(duì)的兩方面。正如MarcoAntonioTorres-Vera的觀點(diǎn):易損性是用來衡量一個(gè)結(jié)構(gòu)在地震活動(dòng)下受破壞的量,它與地面運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系,只由結(jié)構(gòu)本身決定,因此,一個(gè)系統(tǒng)的易損性也不依靠當(dāng)?shù)氐牡卣痫L(fēng)險(xiǎn)決定。該定義說明即使在地震安全區(qū)域結(jié)構(gòu)也是易損的。一個(gè)城鎮(zhèn)的易損性是由其現(xiàn)代化程度的高低、建筑物的結(jié)構(gòu)類型及質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等和社會(huì)因素所決定。這些因素是可以通過科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)、采取加固和調(diào)整等措施來改變它們的特征。1.3迅速的應(yīng)急救援救災(zāi)能力的主要表現(xiàn)在于災(zāi)害的應(yīng)急處理。災(zāi)害發(fā)生緊后期,盡管城鎮(zhèn)各種狀況還不能完全掌控,但迅速的應(yīng)急救援可以減少和降低災(zāi)害造成的損失。抗災(zāi)與救災(zāi)的差別是,抗災(zāi)側(cè)重點(diǎn)是抗御災(zāi)害,降低災(zāi)害的危害程度,而救災(zāi)則側(cè)重在事故發(fā)生后開展救援。1.4恢復(fù)力指標(biāo)體系的建立恢復(fù)力的英文單詞為:Resilience。災(zāi)害恢復(fù)力目前仍沒有較公認(rèn)和統(tǒng)一的定義,不同研究者都根據(jù)自己研究的需要有不同的理解。以往的研究,在恢復(fù)力量化方面也僅在地震對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的影響方面從數(shù)學(xué)模型入手有一些深入的研究,既沒有針對(duì)某種災(zāi)害建立恢復(fù)力指標(biāo)體系,即沒有從數(shù)量上回答“什么因素決定恢復(fù)力大小”和“在多大程度上決定恢復(fù)力大小”,也沒有建立較全面的、系統(tǒng)的綜合評(píng)估模型。但恢復(fù)力評(píng)估在應(yīng)急管理和減災(zāi)規(guī)劃中的價(jià)值已得到足夠重視?；诖?本文建立了城鎮(zhèn)承災(zāi)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1所示。2確定模糊聚類分析權(quán)傳統(tǒng)模糊聚類迭代模型和經(jīng)典K-means算法在聚類過程中均不考慮指標(biāo)權(quán)重,基于此,可變模糊集理論給出了考慮模型參數(shù)指標(biāo)權(quán)重變化的可變模糊聚類迭代模型,通過指標(biāo)權(quán)重、相對(duì)隸屬度與聚類中心之間的動(dòng)態(tài)迭代使聚類結(jié)果趨于平衡?？勺兡：垲惖Ｐ腿缦滤?。設(shè)有待聚類的n個(gè)樣本組成集合,m是樣本指標(biāo)個(gè)數(shù),可用m×n階指標(biāo)特征值矩陣對(duì)樣本集進(jìn)行聚類,將樣本集表示為:X=[x11x12?x1nx21x22?x2n????xm1xm2?xmn]=(xij)?(1)式中:xij為聚類樣本j指標(biāo)i的特征值,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n。由于m個(gè)指標(biāo)的量綱和數(shù)量級(jí)不同,必須先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)格化處理,使規(guī)格化數(shù)在之間。由于指標(biāo)主要分為正相關(guān)指標(biāo)(即指標(biāo)值越大,能力越大的指標(biāo))、負(fù)相關(guān)指標(biāo)(即指標(biāo)值越小,能力越大的指標(biāo))和中間型指標(biāo)(指標(biāo)值在某區(qū)間內(nèi),能力越大的指標(biāo))三大類,分別基于這三種指標(biāo)類型的規(guī)格化方法如下所示。X*=x-xminxmax-xmin?(2)X*=xmax-xxmax-xmin?(3)X*=1-|x-ˉx|max|x-ˉx|。(4)式中:x為真實(shí)值,xmin、xmax分別為真實(shí)值中的最小值與最大值,ˉx為中間最優(yōu)值,X*為歸一化后的值。根據(jù)待聚類矩陣X的指標(biāo)類型采用上述歸一化方法進(jìn)行規(guī)格化,矩陣X經(jīng)規(guī)格化后變?yōu)橹笜?biāo)特征值規(guī)格化矩陣:R=[r11r12?r1nr21r22?r2n????rm1rm2?rmn]=(rij)?(5)式中:rij為指標(biāo)特征值規(guī)格化數(shù),則樣本j的m個(gè)指標(biāo)特征值向量rj=(r1jr2j…rnj)。設(shè)將樣本集分為c類,類別h的模糊聚類中心用向量表示為sj=(s1hs2h…smh),式中h=1,2,…,c;0≤sih≤1。樣本j與類別h之間的差異,可用廣義距離表示:d0hj=|m∑i=1(rij-sih)p|1p,(6)式中:p為距離參數(shù),p=1時(shí)為海明距離,p=2時(shí)為歐氏距離,即K-means算法相似度測(cè)度的基礎(chǔ)。由于權(quán)重的存在,不同指標(biāo)對(duì)模糊聚類的影響力不同,這是可變模糊聚類迭代模型中的一個(gè)重要可變參數(shù),因此將指標(biāo)權(quán)向量引入廣義距離公式,則有廣義權(quán)距離公式:dhj=|m∑i=1ωi(rij-sih)p|1p。(7)該式表示了考慮指標(biāo)權(quán)重矩陣后,樣本j與級(jí)別h之間的差異。式中,p=1時(shí)為加權(quán)海明距離,p=2時(shí)即為常用的加權(quán)歐氏距離。指標(biāo)權(quán)重可以用主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法,也可以用綜合賦權(quán)法確定,在此不再贅述。設(shè)指標(biāo)權(quán)向量ω=(ω1,ω2,…,ωm),且m∑i=1ωi=1。設(shè)Dhj=uhjdhj=uhj{m∑i=1[ωi(rij-sih)]p}1p?(8)為樣本j與級(jí)別h之間的加權(quán)廣義權(quán)距離,可知Dhj不僅考慮了指標(biāo)權(quán)重,而且計(jì)入以樣本j歸屬于級(jí)別h的相對(duì)隸屬度uhj為權(quán)重,是對(duì)權(quán)重距離的發(fā)展與完善。為了求解最優(yōu)模糊聚類矩陣與最優(yōu)模糊聚類中心矩陣,建立模糊聚類準(zhǔn)則函數(shù):min{F(uhj,sih)=n∑j=1c∑h=1u2hj|m∑i=1[ωi(rij-sth)]p|αp},(9)滿足c∑h=1uhj=1,0≤uhj≤1,n∑j=1uhj>0。式中:uhj為樣本j隸屬于類別h的相對(duì)隸屬度,是一個(gè)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的求解過程,α為優(yōu)化準(zhǔn)則參數(shù)。引入拉格朗日乘子λ構(gòu)造拉格朗日函數(shù)并解得可變模糊聚類迭代模型:uhj={|c∑h=1m∑i=1[ωi(rij-sih)]pm∑i=1[ωi(rij-sik)]p|αp}-1,(10)sih=n∑j=1u2p-1hjrijn∑j=1u2p-1hj;αp=1。(11)式(10)、(11)可用以迭代求解最優(yōu)模糊聚類矩陣u*hj與模糊聚類中心矩陣s*ih,其中α、p、ωi為可變參數(shù),在給定的參數(shù)組合下,可解得相應(yīng)的u*hj與s*ih。Bezdek已經(jīng)證明了迭代模型式((10)、(11))取p=2、α=2時(shí)是收斂的,而且計(jì)算實(shí)踐表明,可以得到合理的聚類結(jié)果。然而該聚類方法雖具有理論優(yōu)越性,但實(shí)踐應(yīng)用卻相對(duì)落后,因此本文采用可變模糊聚類方法對(duì)城鎮(zhèn)綜合承災(zāi)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。3聚類分析結(jié)果文獻(xiàn)中通過對(duì)指標(biāo)的層層賦權(quán)計(jì)算,分別計(jì)算了樣本數(shù)據(jù)的防災(zāi)能力指數(shù)、抗災(zāi)能力指數(shù)、救災(zāi)能力指數(shù)和恢復(fù)能力指數(shù),最后綜合成一個(gè)承災(zāi)能力指數(shù)進(jìn)行比較。此計(jì)算過程主觀因素參與較多,對(duì)分層指標(biāo)的權(quán)重確定,以及對(duì)防災(zāi)、抗災(zāi)、救災(zāi)和災(zāi)后恢復(fù)能力的權(quán)重確定都是通過主觀賦權(quán)法確定的。并且,僅能通過最終確定的承災(zāi)能力指數(shù)進(jìn)行各樣本之間的比較,分不清各樣本在防災(zāi)、抗災(zāi)、救災(zāi)和災(zāi)后恢復(fù)四個(gè)方面的孰優(yōu)孰劣。因此,本文選擇將可變模糊聚類引入城鎮(zhèn)綜合承災(zāi)能力評(píng)價(jià)的過程中,分別對(duì)樣本數(shù)據(jù)的四種能力進(jìn)行聚類分析,以此判斷樣本城市的綜合承災(zāi)能力及其在防災(zāi)減災(zāi)等方面相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)。將所有作為訓(xùn)練集進(jìn)行可變模糊聚類迭代,設(shè)定迭代計(jì)算精度e=10-5,由權(quán)變量和樣本指標(biāo)相對(duì)隸屬度矩陣R,分別設(shè)c=3和c=5,確定最優(yōu)模糊聚類矩陣u*hj與模糊聚類中心矩陣s*ih。聚類結(jié)果如表2所示。根據(jù)樣本數(shù)量,為了更客觀地進(jìn)行聚類判斷,本文分別選擇了聚3類和聚5類進(jìn)行分析,通過兩個(gè)聚類結(jié)果來共同判斷樣本城市的承災(zāi)能力水平。雖然,最大隸屬度原則是經(jīng)典模糊集中的重要判斷、預(yù)測(cè)與決策準(zhǔn)則,被廣泛地用于模糊模式識(shí)別、模糊綜合評(píng)判、模糊決策等許多方面,但在模糊概念分級(jí)條件下,用最大隸屬原則對(duì)級(jí)別歸屬進(jìn)行識(shí)別是一種錯(cuò)誤,會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的判斷、識(shí)別、預(yù)測(cè)的結(jié)果,因此本文在得到u*hj和s*ih后,由類別和優(yōu)屬度的乘積得到類別H,即H=c×u*hj。計(jì)算結(jié)果為H越大越優(yōu)。通過分析我們看出,29個(gè)樣本城市中,大多數(shù)城市的防災(zāi)、抗災(zāi)、救災(zāi)和災(zāi)后恢復(fù)能力居于中等水平,有些樣本城市在從防災(zāi)到災(zāi)后恢復(fù)的能力建設(shè)上發(fā)展不均衡,如樣本城市2的防災(zāi)能力明顯較弱,樣本城市15的救災(zāi)能力較弱,抗災(zāi)能力相對(duì)較強(qiáng),而樣本城市18的防災(zāi)能力與抗災(zāi)能力均相對(duì)較弱……以往,我們更注重于城市的救災(zāi)能力。人們已逐漸認(rèn)識(shí)到防災(zāi)能力建設(shè)對(duì)城鎮(zhèn)綜合承災(zāi)的重要作用。從城鎮(zhèn)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等功能的實(shí)現(xiàn)及其發(fā)展方向來看,以防代救,將災(zāi)害可能對(duì)城鎮(zhèn)造成的危害控制在源頭,才是降低災(zāi)害損失的根本辦法。4基于樣本的隸屬度理論通過對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的可