灾害承灾体脆弱性研究

灾害承灾体脆弱性研究

中国是世界上最严重的自然灾害之一。自然灾害已成为区域研究和世界变化研究的重点。灾害的后果是由致灾环境的危险性和承灾体的脆弱性两个因素共同决定的,承灾体的脆弱性研究不仅对于灾害理论的进一步完善尤为重要,而且对于区域减灾政策的实施、对于减灾投资的合理性将会提供一个重要的依据。承灾体脆弱性研究是根据区域的经济、社会指标确定当自然灾害一旦发生时区域可能造成的损失,因而建立合理的评价模型,对区域承灾体脆弱程度进行准确的综合评价则成为这一研究的关键。由于区域承灾体脆弱性指标涉及区域经济、社会和文化等诸多的评价因素和评价因子,指标的量纲不统一,故承灾体脆弱性评判是一个较为复杂的问题,如何综合这些评价因子应属于分级聚类的方法,本文采用模糊综合评判的方法综合评价区域的承灾体脆弱性等级。承灾体脆弱性是由多个脆弱性因素决定的,而每个脆弱性因素又往往由多个脆弱性因子所组成;同时,根据任何一个因子无法做出区域承灾体确定性的脆弱性评判。即每一个因子的判定具有模糊性,模糊综合评判具体步骤包括:因素集、综合评价集以及权重集的建立,隶属函数的确定和最终结果评价。1建立模糊的评估区域，以应对灾难的脆弱性1.1承灾体脆弱性综合评价指标体系承灾体的脆弱性是由多种因素决定的,评判因素的选择合适与否将对最终评判结果的确立起着关键的作用,文献综合了反推法、信息量法等多种方法得到12项承灾体脆弱性综合评价指标,则定义承灾体脆弱性综合评价指标集合为U={U1,U2,U3,U4,U5,U6,U7,U8,U9,U10,U11,U12,}1.2各等级的综合评价标准为确定某一评价区域或评价点各因子指标的性状,需确定评价集合。若将承灾体脆弱性程度分为五级,即评价指标集合为V={V1,V2,V3,V4,V5}V1,V2,V3,V4,V5为Ui相应的综合评价标准的集合。脚标值大小反映了脆弱等级,当下标为1时表示脆弱程度最强烈,脚标为5时表示脆弱程度最微弱。在区域脆弱性的分级评价中,U是一个模糊向量,而V则是一个矩阵。对于参评因素的分级代表值,由于我国经济、社会和文化等发展的不均衡,各脆弱性指标随县域的变化而产生很大的变化,文献确定了各指标分级代表值。1.3不同评价因子间的权重不同权重集的确定对承灾体综合评价的最终结果有着极为重要的意义。在承灾体脆弱性评价中,由于选择多个要素和多个因子一起参与评价,在这些评价因素综合时,各个变量所具有权衡轻重的作用不同,即权重不同。权重要反映不同评价因子间的重要性程度的差异,而在“重要”和“不重要”两者间本身就有着明显的不确定性。权重集的确定有多种方法,层次分析法原理简单,且有数学依据,故本文选用文献所确定各指标的综合评价权重,即:W={W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7,W8,W9,W10,W11,W12,}2各脆弱性指标属性表1由于模糊性的产生有主观因素,也有客观因素,因此,欲建立反映模糊性的数学刻划-隶属函数,也必然受主观因素的影响,所以,合理地建立隶属函对准确评价区域承灾体脆弱程度有着重要的意义。在建立隶属函数时,根据承灾体脆弱性综合评价特点,可参考一些典型的函数构造所需要的隶属函数。典型的隶属函数包括偏小型隶属函数,偏大型隶属函数、中间型隶属函数以及S型、Z型和(型隶属函数。本文结合偏小型降半梯形分布和偏大型升半梯形分布隶属函数进行评判,得承灾体脆弱性模糊综合评判隶属见图1。脆弱性指标论域U和综合评价标准论域V之间的模糊关系可以用模糊关系矩阵R来表示。模糊关系矩阵R代表了每个评价因子对每一级脆弱性等级标准的隶属度,因此可以把隶属度看成脆弱性指标因素的性状数据和脆弱性等级的函数。相应的隶属函数为:γk1(χik)=⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪λkmax−χi1λkmax−λk11χi1−λk2λk1−λk20λ11≤χi1＜λ1maxχi1=λ11λ12＜χi1＜λ11χi1≤λ12j=1γk1(χik)={λkmax-χi1λkmax-λk1λ11≤χi1＜λ1max1χi1=λ11χi1-λk2λk1-λk2λ12＜χi1＜λ110χi1≤λ12j=1γkj(χik)=⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪0λk(j−1)−χikλ((j−1)−λkj1χik−λ(j+1)λkj−λk(j+1)0χik≥λk(j−1)λkj＜χik＜λk(j−1)χik=λkjλk(j+1)＜χik＜λkjχik≥λk4j=2,3,4(1)γkj(χik)={0χik≥λk(j-1)λk(j-1)-χikλ((j-1)-λkjλkj＜χik＜λk(j-1)1χik=λkjχik-λ(j+1)λkj-λk(j+1)λk(j+1)＜χik＜λkj0χik≥λk4j=2,3,4(1)γk5(χik)=⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪0λk4−χikλk4−λk51χikjλk5χik≥λk4λk4＜χik＜λk5χik=λk50≤χik＜λk5j=5γk5(χik)={0χik≥λk4λk4-χikλk4-λk5λk4＜χik＜λk51χik=λk5χikjλk50≤χik＜λk5j=5假定某个脆弱性指标性状数据为χik,那么,这个指标对各个脆弱性级别的隶属度可以根据公式(1)计算求得。Ri=⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢r11r21r31⋯r121r12r22r32⋯r122r13r23r33⋯r123r14r24r34⋯r124r15r25r35⋯r125⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥(2)Ri=[r11r12r13r14r15r21r22r23r24r25r31r32r33r34r35⋯⋯⋯⋯⋯r121r122r123r124r125](2)根据模糊关系的定义,rkj表示第i研究区域第k个评价因子的数值可以被评为第j级脆弱性的可能性,即k对于j的隶属度。因此,模糊关系矩阵R中的第k行Rk=(rk1,rk2,…,rkn)(k=1,2,…,12),实际上代表了第k个评价因子对承灾体各级脆弱性标准的隶属性;而模糊关系矩阵中的第j列Rj=(r1j,r2j,…,rmj)(j=1,2,…5)则代表了各个评价因子对第j级承灾体脆弱性标准的隶属性3综合评价的结果3.1各阵r既有时评价子集表达当模糊向量W,即权重集和模糊关系矩阵R已知时,评价子集可以表达为:Bij=∑k=112rkj×wk(3)Bij=∑k=112rkj×wk(3)3.2模糊综合评判的量b根据模糊集的运算方法,可以种采用小中取大原则、取最大者原则以及归一