災(zāi)害損失視角下城市生命線系統(tǒng)脆弱性評估研究.pdf

1、當(dāng)前，我國正處于城市化、工業(yè)化的快速發(fā)展時期，城市承載能力以及產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的集聚和升級都依托于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和發(fā)展，其中保障和維系居民生活及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心基礎(chǔ)設(shè)施稱為城市生命線系統(tǒng)。城市生命線系統(tǒng)各個子系統(tǒng)之間以及生命線系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展、居民生活之間，呈現(xiàn)出高度依賴性、復(fù)雜性和關(guān)聯(lián)性等特點(diǎn)，這也使城市生命線系統(tǒng)脆弱性日益增加。定性分析災(zāi)害導(dǎo)致直接或間接損失的形成機(jī)理、作用路徑、評估方法與生命線系統(tǒng)脆弱性之間關(guān)系，定量研究城市生命線脆弱性影響因素

2、，已成為城市生命線系統(tǒng)脆弱性評估研究的一項(xiàng)重要議題。脆弱性是客觀存在的，認(rèn)識脆弱性需要一定的途徑或方法，其中災(zāi)害損失是衡量或評估脆弱性的有效途徑，即基于損失或量化災(zāi)害損失程度有效判斷或衡量脆弱性。為此，本文通過梳理災(zāi)害管理和災(zāi)害生命周期理論分析后進(jìn)行問題融合，提出災(zāi)害損失視角下城市生命線系統(tǒng)脆弱性評估，即根據(jù)災(zāi)害發(fā)生前預(yù)防、災(zāi)害發(fā)生后恢復(fù)等不同階段的研究目的和需求，評估城市生命線系統(tǒng)脆弱性。同時，恢復(fù)階段中引入系統(tǒng)彈性效率，提高評估模型

3、的針對性，更具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。本文的主要研究工作如下:
　　(1)運(yùn)用指標(biāo)體系構(gòu)建方法，針對生命線系統(tǒng)在準(zhǔn)備預(yù)防災(zāi)害中體現(xiàn)的系統(tǒng)運(yùn)行屬性進(jìn)行脆弱性評估。如何從城市生命線系統(tǒng)大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)中探求一套客觀有效的綜合評價體系并分析脆弱性的削減機(jī)制，仍是一個值得研究的問題。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建指標(biāo)體系評估城市生命線系統(tǒng)脆弱性，由定性和定量角度，首先分析生命線系統(tǒng)脆弱性的內(nèi)在本質(zhì)和根本屬性，基于可能造成生命線系統(tǒng)損失的角度出發(fā)，從工程類、非工

4、程類和綜合設(shè)施水平三個方面獲取指標(biāo)，依據(jù)信息含量最大和冗余信息剔除原則定量篩選指標(biāo)，構(gòu)建城市生命線系統(tǒng)脆弱性評價指標(biāo)體系;其次，結(jié)合系統(tǒng)脆弱性評價指標(biāo)體系，運(yùn)用主成分分析法確定評價指標(biāo)權(quán)重，評估城市生命線系統(tǒng)脆弱性，建立基于時間序列的城市生命線系統(tǒng)脆弱性指數(shù)曲線;最后，根據(jù)脆弱性評估結(jié)果，探索生命線系統(tǒng)脆弱性的影響路徑和削減機(jī)制，通過對生命線系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)彈性、災(zāi)害損失和系統(tǒng)脆弱性的相關(guān)文獻(xiàn)系統(tǒng)梳理，提出系統(tǒng)脆弱性削減機(jī)制的研究假設(shè)，

5、并采集整理生命線關(guān)聯(lián)企業(yè)調(diào)查問卷樣本，借助LISERL結(jié)構(gòu)方程模型，對系統(tǒng)脆弱性的削減機(jī)制進(jìn)行實(shí)證分析。
　　(2)運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法，針對生命線系統(tǒng)在區(qū)域?yàn)?zāi)害損失中體現(xiàn)的關(guān)聯(lián)損失屬性進(jìn)行脆弱性評估。通過分析直接間接災(zāi)害損失的形成機(jī)制、作用路徑與城市生命線系統(tǒng)關(guān)聯(lián)屬性之間的關(guān)系，建立二者之間矢量轉(zhuǎn)化的區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)，依據(jù)現(xiàn)實(shí)的自然災(zāi)害損失數(shù)據(jù)評估生命線系統(tǒng)脆弱性。首先，基于DEA-Malmquist的城市生命線系統(tǒng)空間區(qū)劃研究，依

6、據(jù)TFP指數(shù)將我國30個省份劃分高中低三個自然災(zāi)害脆弱性層級，有利于均衡比較城市生命線系統(tǒng)差異，避免函數(shù)設(shè)定錯誤或主觀判斷;其次，基于空間區(qū)劃的城市生命線系統(tǒng)脆弱性影響因素研究，依據(jù)分位數(shù)回歸模型和固定效應(yīng)模型，分別對三個自然災(zāi)害脆弱性層級城市生命線系統(tǒng)脆弱性指數(shù)影響因素進(jìn)行計(jì)量分析;第三，基于災(zāi)害損失數(shù)據(jù)和生命線指標(biāo)，將二者作為一個矢量轉(zhuǎn)化“投入-產(chǎn)出”的區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)，并將脆弱性指數(shù)作為一個城市生命線系統(tǒng)建設(shè)水平和災(zāi)害損失量轉(zhuǎn)化為的生

7、產(chǎn)指數(shù)，運(yùn)用DEA-BCC模型進(jìn)行算例分析，實(shí)現(xiàn)脆弱性指數(shù)有效分解，結(jié)果和政策含義更為豐富。
　　(3)運(yùn)用投入產(chǎn)出方法，針對生命線系統(tǒng)在響應(yīng)恢復(fù)災(zāi)害損失中體現(xiàn)的系統(tǒng)前后關(guān)聯(lián)屬性進(jìn)行脆弱性評估。為進(jìn)行有效的災(zāi)情響應(yīng)恢復(fù)決策，基于區(qū)位熵構(gòu)建城市生命線系統(tǒng)投入產(chǎn)出系數(shù)，確定城市生命線系統(tǒng)前后關(guān)聯(lián)影響，評估災(zāi)害狀態(tài)下生命線子系統(tǒng)脆弱性和可能造成損失。首先，基于經(jīng)典非正常投入產(chǎn)出模型（IIM）基礎(chǔ)上，建立生命線5個子系統(tǒng)封閉模型，運(yùn)用多乘

8、數(shù)矩陣(MPM)方法，從供應(yīng)驅(qū)動、需求驅(qū)動和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化驅(qū)動3個角度分析生命線各子系統(tǒng)的前向關(guān)聯(lián)和后向關(guān)聯(lián)，確定生命線的關(guān)鍵子系統(tǒng)（部門）;其次，當(dāng)災(zāi)害或突發(fā)事件發(fā)生時，分析一個或多個生命線子系統(tǒng)遭受擾動作用，而導(dǎo)致整個城市生命線系統(tǒng)非正常程度的變化過程，同時引入彈性效率，建立考慮彈性效率的動態(tài)非正常投入產(chǎn)出模型評估生命線系統(tǒng)脆弱性。
　　綜上，本文以城市生命線系統(tǒng)脆弱性評估為目標(biāo)，從災(zāi)害損失視角，建立城市生命線系統(tǒng)脆弱性評估模型