Geological Hazard Vulnerability Evaluation Model and Its Application Based on Disaster-Bearing Body’s Disaster Resistance Ability: A Typical Area of Karst Ground Subsidence in Wuhan City
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摘要:
抗灾能力与易损性是承灾体的两个相反属性，易损性评价是地质灾害风险评价与风险管控的基础工作之一，承灾体的抗灾能力是评价城市承灾体风险程度的有益补充。本文将承灾体抗灾能力引入地质灾害易损性评价模型，构建了基于承灾体抗灾能力的地质灾害易损性评价模型，并运用到武汉市汉南—金口岩溶地面塌陷典型区。通过精细化调查与致灾过程高度相关的社会经济特征，如人口分布、经济背景、工程活动、环境资源开发等方面，建立了工作区易损性和抗灾能力评价指标体系，利用ArcGIS软件实现了基于抗灾能力的地质灾害易损性评价可视化。结果显示，无建筑区内，传统易损性评价与基于承灾体抗灾能力的易损性评价分区结果一致，而在建筑区内，抗灾能力对城市地质灾害风险影响显著，导致传统易损性评价与基于承灾体抗灾能力的易损性评价分区具有显著差异。该研究结果丰富了城市地质灾害风险评价理论，可服务于城市地质灾害防治工作。
Abstract:Disaster resistance and vulnerability are two opposite attributes of disaster-bearing bodies, and vulnerability assessment is one of the basic tasks of geological disaster risk assessment and control, and the disaster resistance of disaster-bearing bodies is a useful supplement to evaluate the risk degree of urban disaster-bearing bodies. A geological hazard vulnerability evaluation model based on the disaster-bearing body's disaster resistance was constructed and applied to the typical karst ground subsidence area of the Hannan-Jinkou area, Wuhan City. Through the detailed investigation of the socio-economic characteristics that are highly related to the disaster-causing process, such as population distribution, economic background, engineering activities, environmental resource development, etc., an evaluation index system for the vulnerability and disaster resistance of the work area was established. ArcGIS software was used to visualize the vulnerability assessment of geological hazards based on disaster resilience. The results show that in the non-building area, the traditional vulnerability assessment is consistent with the zoning result of vulnerability assessment based on the disaster resistance of the disaster-bearing body, while in the built-up area, the disaster resistance has a significant impact on the urban geological disaster risk, resulting in a significant difference between the traditional vulnerability assessment and the zoning vulnerability assessment based on the disaster resistance of the disaster-bearing body. The results of this study enrich the theory of urban geological disaster risk assessment and can serve the prevention and mitigation of urban geological disasters.
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Key words:
- geological hazards /
- vulnerability /
- disaster resilience /
- GIS /
- karst ground collapse /
- Wuhan City
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表 1 层次分析法的判断矩阵标志及其含义
Table 1. Signs and meanings of the judgment matrix in the analytic hierarchy process
标度 含义 1 表示两个因素相比，具有同等重要性 3 表示两个因素相比，前者比后者稍微重要 5 表示两个因素相比，前者比后者明显重要 7 表示两个因素相比，前者比后者更为重要 9 表示两个因素相比，前者比后者极端重要 2，4，6，8 表示上述两相邻判断之中值 倒数 若因素i与因素j的重要性之比为aij，
那么因素j与因素i的重要性之比aji=1/ aij
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表 2 武汉市汉南—金口岩溶塌陷典型区易损性评价因子评分表
Table 2. Scoring table of vulnerability evaluation factors in the typical karst collapse area from Hannan to Jinkou in Wuhan City
评价因子 评价等级及量化值 准则 量化说明 指标 极高（4） 高（3） 中（2） 低（1） 生命易损性 人口密度（人/km2） F1 ≥ 30000 [10000， 30000) [5000， 10000) [0， 5000) 社会经济易损性 土地利用类型 F2 居住用地、政府机构、
教育科研机构、医院商业办公、
厂房、仓库市政设施、道路
交通、文娱用地耕地、林地、
水系、未利用地建筑价值（元/m2） F3 ≥ 50000 [10000, 50000) [5000， 10000) [0， 5000)
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表 3 武汉市汉南-金口岩溶塌陷典型区承灾体抗灾能力评价因子评分表
Table 3. Scoring table of evaluation factors for the disaster - resistance capacity of the disaster - bearing body in the typical karst collapse area from Hannan to Jinkou in Wuhan City
评价因子 评价等级及量化值 准则 量化说明 指标 极高（4） 高（3） 中（2） 低（1） 生命抗灾能力 人口年龄系数 F4 Ca≤0.2 0.2<Ca≤0.4 0.4<Ca≤0.6 Ca>0.6 社会经济抗灾能力 建筑结构 F5 钢筋混凝土 钢结构 砖混结构 装配式结构 建筑年代 F6 ≥2020年 2005—2019年 1995—2004年 <1995年 注：人口年龄系数范围为0~1，0表示评价区人口全部为青壮年人，1表示全部为老年人和少年儿童.
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表 4 武汉市汉南-金口岩溶塌陷典型区易损性评价因子组合权重表
Table 4. Combined weight values of vulnerability evaluation factors in the typical karst collapse area from Hannan to Jinkou in Wuhan City
指标 生命易损性 社会经济易损性 F层总排序
权重0.600 0.400 人口密度 F1 0.600 0.600 土地利用类型 F2 0.250 0.100 建筑价值 F3 0.750 0.300
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表 5 武汉市汉南-金口岩溶塌陷典型区承灾体抗灾能力评价因子组合权重表
Table 5. Combined weight values of evaluation factors for the disaster - resistance capacity of disaster - bearing bodies in the typical karst collapse area from Hannan to Jinkou in Wuhan City
指标 生命抗灾能力 社会经济抗灾能力 F层总排序权重 0.400 0.600 人口年龄系数（Ca） F4 0.400 0.400 建筑结构 F5 0.666 0.400 建筑年代 F6 0.333 0.200
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表 6 基于抗灾能力的武汉市汉南—金口岩溶塌陷典型区易损性与传统易损性评价等级差异一览表
Table 6. Comparison table of vulnerability and traditional vulnerability evaluation grades in the typical karst collapse area from Hannan to Jinkou in Wuhan City based on disaster resistance capacity
基于抗灾
能力的
易损性等级面积（km2） 典型分布区 传统易损
性等级抗灾能力影响 极高 1.00 汉南纱帽区陡埠村；
汉南纱帽区南侧约500 m处；
金口金水闸长江村、范湖社区西侧、
金兴社区西侧、闸东社区、农科所西南侧高 区内人口年龄系数大、建筑年代老、建筑结构多为砖混，承灾体抗灾能力低，导致基于承灾体抗灾能力的易损性评价等级升高。 长江大堤 中 长江大堤一旦溃堤，造成的生命与社会经济损失不可估量。 高 2.28 汉南纱帽区新兰社区—兴城社区南段 极高 建筑地基良好，建筑结构为钢筋混凝土，建筑年代较新，人口年龄系数中等，抗灾能力高，导致基于承灾体抗灾能力的易损性评价等级降低。 道路 中 道路地基薄，抗灾能力低，导致基于承灾体抗灾能力的易损评价等级升高。 长江大堤的0 ~ 50 m范围 低 地下结构失稳会威胁长江大堤的安全。 中 1.03 汉南纱帽区陡埠村南侧 高 建筑年代较新，为钢结构，人口年龄系数中等，抗灾能力高，导致基于承灾体抗灾能力的易损性评价等级降低。 金口金水闸农科所北侧、闸东社区东侧 建筑年代较新，导致基于承灾体抗灾能力的易损性评价等级降低。 金口金水闸金康社区西侧；
汉南纱帽区兴城社区—马影河社区西侧、
薇湖路社区西侧、陡埠村北侧极高 区内高层建筑地基良好，建筑结构为钢筋混凝土，建筑年代较新，人口年龄系数中等，抗灾能力高，导致基于承灾体抗灾能力的易损性评价等级降低。 低 19.99 汉南纱帽区幸福村和陡埠村西侧 中 建筑年代较新，为钢结构，人口年龄系数中等，导致基于承灾体抗灾能力的易损性评价等级降低。
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图(7)
表(6)
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