基于熵權法模型的陜西省自然災害綜合承災能力評估與分析

李曉宇，文彥君,2*，耿碩璘，徐 彬，王天英

（1.寶雞文理學院 地理與環境學院，陜西 寶雞 721013；2.寶雞文理學院 陜西省災害監測與機理模擬重點實驗室，陜西 寶雞 721013）

0 引言

自然災害系統也是地球表層系統的一個組成部分，具有多層次、開放性、非線性等特征［1-2］，是人類社會可持續發展的重要威脅。根據災害系統理論的框架，一定區域內災害的發生是孕災環境、致災因子、承災體3個子系統相互作用的結果［3］。降低區域承災體災害脆弱性、強化區域承災能力，是降低災害風險和減少災害損失的重要途徑。隨著我國城市化進程的加快，區域承災體的暴露度和脆弱性也在不斷增加。目前，我國面臨復雜、嚴峻的災害形勢，且受災害新特性影響，區域災害風險增加，自然災害所造成的損失不斷加劇。近年來，國家高度重視綜合防災減災工作?！秶揖C合防災減災規劃（2016～2020年）》中明確要求健全防災減災救災體制，并高度重視綜合承災能力的建設。

目前，國內外已有許多學者針對承災能力開展了廣泛研究，并取得了大量的研究成果。國外學者的相關研究主要聚焦于承災能力指標體系的構建、承災能力的定性或定量評估方法、承災能力評估實踐等。Marsh等［4］從定性的角度對個人和社區的災害恢復力進行了全面評估，而Bruneau等［5］指出了定量評估承災能力的重要性，從此拉開了多學科運用于定量評估研究災害的序幕。目前，國際上較有影響力的自然災害風險評估指標為美洲計劃（American Program）、災害風險指標計劃（DRI）和多發區指標計劃（Hotspots），這3個指標計劃均指出，災害風險由災害暴露、災害發生頻次與強度、承災體的脆弱性3個因素組成［6］。

國內相關學者基于不同視角，建立了承災能力指標體系和評價模型，廣泛開展了區域綜合承災能力評價研究。馮志澤等［7］最先對城市承災能力做了定義，認為城市承災能力是指城市對一種或多種災害的抗御、救護及恢復的綜合能力。王威等［8-9］綜合考慮城市災害危險性、易損性和承災能力，建立了城市綜合防災與減災能力評價的指標體系，并利用實用概率方法、云模型、分形理論等探討了國內29個城市的綜合防災與減災能力。張風華等［10］利用人員傷亡、經濟損失及災后恢復時間等指標，建立了城市防震減災能力模型。李曉娟等［11］基于突變級數理論，構建了城市綜合承災能力評價的指標體系及綜合評價模型。張明媛［12］應用層次分析和區間數模糊可變識別方法，對比分析了全國省會城市及直轄市的承災能力。

陜西省氣候多變，地處我國2個地震帶的過渡位置，全省高原、山地比例遠高于全國平均水平，故氣象災害，地震災害，滑坡、崩塌等地質災害頻發［13］，且陜西省的人口基數大，承災體暴露度高，區域可持續發展有著極大的挑戰。部分學者圍繞陜西省的自然災害孕災環境、災害特點、自然災害脆弱性及其易損性等展開研究，并取得了一定的進展。劉引鴿等［14］對陜西省自然災害進行分區，劃分4個災害等級區域，并對孕災環境及區域差異特征進行分析。張家榮等［15］針對陜西省洪澇災害特征進行分析，得出洪災具有區域性、周期性特征且陜南受災最為嚴重的結論。高茂盛等［16］針對陜西省自然災害發生特征及災后損失進行了分析，得出近年來的陜西省主要災害為水旱災害，且陜西省的防災減災能力有較大提升，防災減災成效顯著的結論。朱嬋嬋等［17-19］則針對陜西省自然災害的社會脆弱性及其易損性進行了分析，得出陜西省的區域性自然災害脆弱性及其易損性均具有顯著的時空分布差異性，以及東部地區的自然災害脆弱性較高等結論。

上述部分研究對陜西省自然災害的承災能力有所涉及，但對陜西省承災能力缺少系統性的理論及實證分析?；诖?，本文利用熵權法和綜合評價方法，對陜西省自然災害綜合承災能力進行了系統、全面分析，以期發現陜西省自然災害承災能力的短板區域及薄弱環節，為區域綜合防災減災戰略及措施提供科學依據。

1 研究區概況與方法

1.1 研究區概況

目前，陜西省下轄西安市、銅川市、寶雞市、咸陽市、渭南市、延安市、漢中市、榆林市、安康市、商洛市共10個地級市，以及楊凌高新示范區1區（圖1）。陜西省占地總面積為20.5萬km2，常住人口為3953萬人［20］。陜西省在我國西部內陸腹地，地處我國東西和南北2個地震帶的過渡位置［14］，地勢南北高中間低，由高原、山地、盆地等多種地貌構成，主要地域性土壤為風沙土、黃綿土等，地跨黃河、長江兩大水系、3個氣候帶，地形復雜，氣候變化多端。陜北北部沿長城一線是中溫帶季風氣候，關中及陜北大部地區為暖溫帶季風氣候，陜南屬于北亞熱帶季風氣候［21］。

1.2 數據來源與研究方法

1.2.1 數據的來源與處理 各項評價指標數據以2019年為準，統計數據基本來自2019年的《陜西省統計年鑒》［20］，災害風險數據部分則通過各市（區）應急管理部部門預算獲取，防災、抗災、救災及恢復能力中所需的各項指標可通過表1查詢。在表1的基礎上，構建原始指標評價矩陣A′，再將各項指標進行歸一化處理，其中正向和負向指標分別用不同的歸一化方法處理，得到城市綜合承災能力評價指標的標準化無量綱評價矩陣A。

1.2.2 城市綜合承災能力評價指標體系 （1）防災能力。防災能力是指通過規劃和對策的實施，確保國家和人民生命財產安全的能力［22］。提高防災能力和防災水平，在災害中可以保證城市要害系統和生命線系統的完全，使重要企業和關鍵部門不至于被嚴重破壞，并能迅速恢復生產，減少建筑物的破壞和人員傷亡。本文從社會、經濟、環境因素3個方面，構建了陜西省城市群防災能力的指標體系。

（2）抗災能力?？篂哪芰κ侵该媾R災害時城市的建筑、社會經濟的一種抵抗能力。本文通過人口、空間布局和經濟因素，搭建了陜西省城市群抗災能力的指標體系。

（3）救災能力。救災能力是指災害發生后政府緊急救災和應對災難的能力，通常受城市緊急避難所、醫師數量、空地等因素影響。故本文從社會、環境及交通3個因素，構建了陜西省城市群救災能力的指標體系。

（4）恢復能力?；謴湍芰κ侵笧暮蟪鞘兄亟?、恢復災前正常發展水平的能力，目前暫無固定的指標體系，本文暫且從社會和經濟因素入手，構建陜西省城市群恢復能力的指標體系。

通過對防災、抗災、救災和恢復能力的分析，本文將城市功能性分類的因素作為城市承災能力的主要因素，包括社會、經濟、環境、人口等，建立了陜西省的綜合承災能力評價指標體系（表1）。

表1 陜西省城市群綜合承災能力評價指標體系

1.2.3 綜合承災能力評價模型 綜合評價法是在確定研究對象評價指標體系的基礎上，運用一定的方法，對各指標在研究領域內的重要程度及其權重進行確定；根據所選擇的評價模型，利用綜合指數的計算公式，定量地對某現象進行綜合評價的方法［23］。

熵權法是一種客觀賦權方法，根據各個評價指標所傳遞的信息量來確定權重。熵值越小，權重越大［24］。熵權法可準確、客觀地反映陜西省城市群綜合承災能力指標的信息，并對定性信息準確量化。

基于熵權法確定各指標權重，分別計算陜西省11個地市的防災、抗災、救災和恢復能力指數，再綜合4項能力指數計算出陜西省各城市的綜合承災能力水平，再通過ArcGIS軟件中自然斷點法進行分類繪圖。構建模型如下。

（1）假設共有m個城市等待評價，每個城市由n個評價因子構成其綜合承災能力指標體系，建立城市綜合承災能力評價指標矩陣A′：

式（1）中，為第i個城市中的第j項評價指標值。

由于評價指標體系中各個指標所代表的屬性和量綱不同，故而需要對原始數據進行標準化處理。歸一化公式為：

式（2）中，aij為第i個城市中第j項評價指標歸一化值和分別是第j項評價指標在所有城市數據中的最大值和最小值。

可得標準化后的無量綱矩陣：

（2）依據熵權法構建模型，熵值越大則說明該因子指標對城市綜合承災能力貢獻小。

其中，

（3）計算各評價指標的權重，評價指標權重越大則表示對城市綜合承載能力貢獻越大，計算公式為：

式（5）中，Wj為評價指標j的權重值，Ej為評價指標j的熵值。

（4）構建城市綜合承災能力指數模型，根據指標歸一化后的值及指標權重，可得到城市綜合承災能力指數模型：

式（6）中，Ci為第i個城市的綜合承災能力指數。

2 結果與分析

2.1 承災能力分項指標評價結果

2.1.1 防災能力 由圖2和表1可知，陜西省的防災能力大體呈北高南低的趨勢，西安市、楊凌高新示范區的防災能力最高，榆林市、延安市、銅川市的防災能力較強，寶雞市的防災能力為中，咸陽市、渭南市、安康市的防災能力較低，漢中市、商洛市的防災能力最低。防災能力受社會因素、經濟因素及環境因素的影響，人均教育費用支出與建成區綠化覆蓋率指標對陜西省防災能力的貢獻較低，占比僅為8.55%；綠地面積占比對防災能力的貢獻最高，權重占比為40.97%。西安市與楊凌高新示范區的綠地面積占比均較其他城市高，因此西安市與楊凌高新示范區的防災能力最強。

圖2 陜西省承災能力分項圖

2.1.2 抗災能力 陜西省抗災能力的空間分布特征表現為南北高、中間低。楊凌高新示范區的抗災能力最高，其次是西安市，抗災能力為較高，榆林市和延安市抗災能力為中，寶雞市、安康市、漢中市和商洛市抗災能力為較低，咸陽市和渭南市抗災能力最低?？篂哪芰χ笜擞扇丝谝蛩?、空間布局因素和經濟因素構成，其中，人口密度、城鎮建筑竣工面積占比與綜合抗災能力呈反比，二者的權重共占6.12%，而城市道路面積占比與城市橋梁數對抗災能力的貢獻較高，分別占比約33.80%和38.87%。楊凌高新示范區城市的道路面積占比、橋梁數、人口密度的權重均高于其他城市，故楊凌高新示范區的抗災能力最高。

2.1.3 救災能力 陜西省的救災能力表現為中間高、南北低。西安市的救災能力最高，其次為榆林市，渭南市和寶雞市的救災能力較強，咸陽市和銅川市的救災能力為中，楊凌高新示范區、商洛市的救災能力較低，延安市、漢中市和安康市的救災能力最低。救災能力由社會因素、環境因素和交通因素組成，公（鐵）客運總量信息熵值最高，所占權重值也最高，為37.18%；執業醫師數量熵值最低，所占權重也最低，為12.53%。由于西安市的公（鐵）客運總量和運貨總量最高，故其救災能力也最強。

1997年亞洲金融危機首起于泰銖大幅貶值，之后迅速蔓延至馬來西亞、新加坡、菲律賓、中國香港等地，造成各主要貨幣大幅貶值，同時各地股市恐慌性下跌，繼而沖擊實體經濟，造成大量失業甚至是政治動蕩。其中，香港雖有波及，但有強有力的中央政府支撐，最終頂住壓力，香港金融市場得以穩定。與此同時，中國政府作出人民幣不貶值承諾，提振了東南亞各地區的信心，防止金融危機進一步擴散，在本次危機中起到了中流砥柱的作用。

2.1.4 恢復能力 陜西省災后恢復能力以中間最高，北邊次之，南部最低。西安市、楊凌高新示范區和銅川市的恢復能力最高，寶雞市的恢復能力較強，榆林市、咸陽市和延安市的恢復能力為中，漢中市和渭南市的恢復能力較低，商洛市和安康市的恢復能力最低?；謴湍芰τ缮鐣蛩睾徒洕蛩亟M成，其中，第二三產業生產總值所占權重最低，為12.01%；人均儲蓄額的權重占比最高，為27.91%，醫保參保占比權重值較高，為23.63%，西安市的醫保參保占比及人均儲蓄額均高于其他城市，銅川市的醫保參保占比位居第2位，楊凌高新示范區的人均儲蓄額位居第2位，故西安市、楊凌高新示范區和銅川市的恢復能力均較高。

2.2 綜合承災能力評價的結果及影響因素

2.2.1 評價結果 由圖3和表2可知，陜西省的綜合承災能力整體呈中部略高、北部次之、南部較低的特征。綜合承災能力最高的地區較為集中，為中部地區的西安市及楊凌高新示范區，綜合承災能力在陜西省中分別排第1、第2位；而綜合承災能力較強區分別是陜北的榆林市、關中的銅川市；綜合承災能力中等地區較為集中，主要分布于陜西省的西北部，包含關中的寶雞市、咸陽市及陜北的延安市；陜西省綜合承災能力較低的城市是關中的渭南市及陜南的漢中市；而綜合承災能力最低的城市集中于陜西省東南部，為安康市和商洛市。陜西省的綜合承災能力從高至低依次為西安市、楊凌高新示范區、榆林市、銅川市、寶雞市、延安市、咸陽市、渭南市、漢中市、安康市和商洛市。

表2 陜西省綜合承災能力的比較

圖3 陜西省綜合承災能力的空間分布

2.2.2 綜合承災能力的影響因素 按陜北、關中、陜南3個區域，分析了陜西省綜合承災能力高低的原因主要有以下3個方面：

（1）陜北的榆林市的恢復能力弱于防災、抗災和救災能力，主要影響因素為養老保險參保占比和醫保參保占比，防災、抗災和救災能力較強，使得綜合承災能力也較強；而延安市救災能力及恢復能力弱于其他能力，影響因素為人均執業醫師數量、公（鐵）客運總量、第二三產業生產總值占比、人均儲蓄額，故延安市綜合承災能力排名僅處于中等，排名第6位。

（2）關中地區渭南市的抗災能力與恢復能力較弱，主要影響因素為常用耕地面積占比、人均GDP、醫保參保占比等；咸陽市的抗災能力較弱，主要是受常用耕地面積占比、人均GDP因素的影響；寶雞市的防災、抗災能力弱于救災能力和恢復能力，主要受制于綠地面積占比、城市道路面積占比和人均GDP；銅川市的抗災能力和救災能力略低于其他能力，影響因素為城市的道路面積占比、人均公園面積、公（鐵）客運總量；楊凌高新示范區的救災能力相對最弱，主要原因為人均公園面積、公（鐵）客運及運貨總量較低；西安市的抗災能力略弱于防災、救災和恢復能力，是城鎮建筑竣工面積占比過高和承災體暴露度較高所致。

（3）陜南地區商洛市的防災能力最弱，恢復能力也不強，主要受制于建成區綠化覆蓋率、綠地面積占比、醫保參保占比和人均儲蓄額4個因素。安康市的救災及恢復能力最差，主要原因為人均醫療床位數、失業保險參保占比、人均儲蓄額較少。漢中市的防災和救災能力較弱，主要制約因素為人均垃圾清運量、人均執業醫師數量等。

綜上所述，陜西省區域的綜合承災能力呈現顯著的區域差異性，且各區域綜合承災能力制約因素也有一定差異，但也有部分因素出現頻次較高，如綠地面積占比、醫保參保占比、人均GDP、人均儲蓄額、公（鐵）客運總量等，故陜西省需有針對性地加強區域的綜合承災能力建設，彌補短板之處，才能從整體提升綜合承災能力水平，保障區域社會經濟可持續發展。

3 討論

陜西省自然災害危險性與綜合承災能力的空間分布具有一定的耦合度。綜合承災能力較強的城市，其災害危險性也較高。從陜西省自然災害危險性空間分布特征［14］中可得出，極重災害區主要位于陜西省最北部，即榆林市長城沿線干旱區，主要災害有干旱、滑坡、水土流失等。榆林市長期受自然災害的威脅，其防災及救災能力均較強，綜合承災能力排名第3位，且該市的人均教育費用、災害防治資金相對較多，人民防災及救災意識也較強。

重災害區包括陜西省南部大部分地區，以及榆林市西部部分地區、延安市北部地區、西安市大部地區，關中地區自然災害較為多樣，有干旱、冰雹、滑坡等災害，而陜南地區自然災害以滑坡、泥石流、洪水等為主。關中地區防災、抗災、救災及恢復能力都較強，區域的綜合承災能力相對強于陜北、陜南。

但自然災害危險性與綜合承災能力的空間分布并非完全一致。自然災害的危險性越高，人們應當更加注重提高災害風險防范意識，政府也應更加注重防災、抗災、救災相關設施與災后恢復政策的建設。盡管安康市與商洛市為重災害區，綜合承災能力卻為低，主要原因為防災能力、救災能力與恢復能力較弱，當地政府應提高綠化覆蓋率、綠地面積以及醫療床位數，鼓勵人民積極繳納醫療和失業保險，才能更好地保障人民生命財產安全，維護區域的可持續發展。

4 結論

（1）通過對陜西省綜合承災能力進行了評價分析，從陜西省的防災、抗災、救災、恢復的能力4個方面入手，建立了承災能力的評價指標體系及評價模型，得出陜西省的西安市綜合承災能力最強，商洛市的綜合承災能力最弱。綜合承災能力評價結果由高到低依次為西安市、楊凌高新示范區、榆林市、銅川市、寶雞市、延安市、咸陽市、渭南市、漢中市、安康市、商洛市。區域綜合承災能力主要影響因素有綠地面積占比、人均GDP、人均儲蓄額和公（鐵）客運總量等。

（2）陜西省11個地（市、區）中，防災能力和恢復能力的空間分布特征與綜合承災能力的空間分布特征較為相似，均表現為中間高、北部次之、南部最弱。而抗災能力的空間分布特征則表現為南北地區高于中部地區。救災能力的空間分布特征表現為中間高、南北（除榆林市外）均較低。防災能力最強的城市為西安市，最弱的為商洛市；楊凌高新示范區的抗災能力最強，而渭南市的抗災能力最弱；西安市的救災與恢復能力也最強，安康市的救災能力與恢復能力則最弱。

（3）陜西省綜合承災能力的空間分布與陜西省自然災害危險性空間分布相耦合，災害高發區對應綜合承災能力較強區，極重災害區在榆林市北部，而榆林市的綜合承災能力也較強。安康市與商洛市屬于重災害區，但綜合承災能力較低，防災能力、救災能力與恢復能力最弱，當地需提高綠化覆蓋率、綠地面積占比及醫療床位數，鼓勵人民積極繳納保險，提高風險防范意識，才能有力地維護區域社會經濟的可持續發展，保障人民生命財產安全。