鞠偉軼 吳潔 王龍帥 周思宇 王瑩 康青春 邢志祥

（常州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院 江蘇 常州 213164）

0 引言

常州市位于江蘇省南部，屬于長江下游地區(qū)，北倚長江，東臨太湖，西與鎮(zhèn)江、南京相接，南與安徽接壤，位于北緯31°09′～32°04′、東經(jīng)119°08′～120°12′之間，面積共4 375 km2。常州市地形西南高、東北低，屬于長江下游平原，兼有高沙平原和山丘湖圩。常州市擁有十分便利的交通條件，市內(nèi)有滬寧鐵路、滬寧高速公路、312國道等主要交通干道，京杭大運(yùn)河穿城而過，北部沿江建有常州港，西北部建有常州奔牛國際機(jī)場，市內(nèi)建有多條BRT快速公交路線，現(xiàn)今還一舉跨入了雙地鐵時(shí)代。

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，旅游業(yè)發(fā)展態(tài)勢也十分迅猛，這無形之間給山林增加了許多人類活動(dòng)的可能性，也給森林防火帶來了新的挑戰(zhàn)［1］。

1 森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估研究概述

許多國內(nèi)外學(xué)者都開始利用數(shù)學(xué)評估方法來對森林火災(zāi)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估。高明等［2］利用層次分析法對黑龍江省森林火災(zāi)氣象進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，借助于各個(gè)年份的資料，對森林火災(zāi)的致災(zāi)危險(xiǎn)性、森林火災(zāi)的易損性和森林火災(zāi)的防御能力進(jìn)行了分析。MAHDAVI A［3］利用層次分析法與GIS軟件相結(jié)合的方式對泰國森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估。AHMAD F等［4］對亞洲部分區(qū)域進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估，從氣候、植被類型等一些因素上進(jìn)行分析。楊建華等［5］利用灰色模糊綜合評價(jià)法對大興安嶺某片森林進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估。劉敏等［6］針對于森林火災(zāi)蔓延進(jìn)行了快速預(yù)判模型分析，并以黑龍江省黑河市森林火災(zāi)作為案例進(jìn)行分析。黃寶華等［7］對山東省屬農(nóng)區(qū)林業(yè)進(jìn)行了研究分析，通過構(gòu)建林火預(yù)報(bào)模型（FRI）來對森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估。周雪等［8］依據(jù)信息擴(kuò)散理論對中國森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。邵豹偉等［9］采用了基于二次熵權(quán)法來對森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃進(jìn)行分析研究。李江龍等［10］以西北地區(qū)的關(guān)中平原城市群、呼包鄂榆城市群、蘭西城市群為研究區(qū)域，對提出的基于熵權(quán)——云模型進(jìn)行驗(yàn)證。雖然眾多學(xué)者在大型成片森林林場研究方面取得了較大的進(jìn)展，但是在城市小片森林及城市人造森林公園火災(zāi)研究方面涉獵的很少。城市公共安全［11］主要是指人民生活、生產(chǎn)、娛樂和交往等活動(dòng)所需穩(wěn)定的外部環(huán)境與良好秩序，其中也包括自然災(zāi)害事件。森林火災(zāi)是指在森林燃燒中，失去人為控制，對森林產(chǎn)生破壞作用的一種自由燃燒現(xiàn)象［5］。本文以常州市森林為研究區(qū)域，采用層次分析法對城市森林火災(zāi)及人造森林公園風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估研究，并根據(jù)歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)法來對評估結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

2 研究區(qū)域森林資源情況

常州市植被類型屬亞熱帶常綠與落葉闊葉林，植物資源豐富，600余種分屬138科，主要造林樹種有馬尾松、火炬松、濕地松、杉木、水杉、池杉、櫟樹、毛竹、淡竹、櫸樹等。常州市有林地面積逾600 km2，市級以上生態(tài)公益林面積達(dá)280 km2，林木覆蓋率26.57%。其中，山林面積380 km2，金壇區(qū)33 km2、武進(jìn)區(qū)19 km2，以及新北區(qū)2.8 km2、天寧區(qū)1.9 km2、常州經(jīng)開區(qū)3.1 km2［12］。常州市森林地帶主要有新北區(qū)小黃山（孟河林場）、新龍生態(tài)林，天寧區(qū)舜過山森林公園，經(jīng)開區(qū)林場、橫山橋鎮(zhèn)芳茂山山林，武進(jìn)區(qū)清明山、鳳凰山，金壇區(qū)茅山、顧龍山、大涪山等。其中，新龍生態(tài)林為人造山林，對市民開放。山林占地面積情況見表1。

表1 常州市山林占地面積一覽

續(xù)表1

常州市林地分布情況及山體坡度見圖1、圖2。

圖1 常州市林地分布［13］

圖2 常州市山體坡度

3 常州市森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系構(gòu)建

本文風(fēng)險(xiǎn)評估對象為江蘇省常州市森林區(qū)域，參考國內(nèi)外學(xué)者的相關(guān)研究，結(jié)合公共安全三角形理論［14］，從指定研究區(qū)域的城市森林情況出發(fā)，遵循指標(biāo)體系構(gòu)建原則，構(gòu)建了針對于該研究區(qū)域內(nèi)城市森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系（見圖3），該指標(biāo)體系包含4個(gè)一級評估指標(biāo)，12個(gè)二級評估指標(biāo)。

4 評估模型的建立

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是美國運(yùn)籌學(xué)家匹茲堡大學(xué)的托·沙蒂于20世紀(jì)70年代中期提出的一種系統(tǒng)分析方法，這種方法在計(jì)算過程中可以進(jìn)行定量和定性分析，對指標(biāo)之間的重要度兩兩相比較，構(gòu)成判斷矩陣，經(jīng)計(jì)算得出權(quán)重和一致性檢驗(yàn)結(jié)果［15］。

第一層次為目標(biāo)層，第二層次為風(fēng)險(xiǎn)層，即可能引發(fā)森林火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)因素，分別是地理地形、氣象條件、控火能力、其他因素四個(gè)方面，第三層次為指標(biāo)層。圖3為常州市森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)層次分析結(jié)構(gòu)模型。通過建立層次分析結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)造出判斷矩陣，利用特征值方法就可確定地理地形、氣象條件、控火能力、其他因素的重要性排序權(quán)值，從而可在此數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。

圖3 常州市森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)層次結(jié)構(gòu)

表2 一級指標(biāo)權(quán)重表

將矩陣的每一列正規(guī)化，得到按列正規(guī)化后的判斷矩陣為：

將向量（0.360，0.271，1.106，2.264）T正規(guī)化得

則所求特征向量=（0.090，0.068，0.276，0.566）T。

表3 地理地形1的指標(biāo)權(quán)重

表3 地理地形1的指標(biāo)權(quán)重

二級指標(biāo)B1 B11 B12 B13 CR B11 1 3 5 B12 1/3 1 2 CR=0.003 B13 1/5 1/2 1 <0.1權(quán)重 0.648 0.230 0.122

表4 氣象條件2的指標(biāo)權(quán)重

表4 氣象條件2的指標(biāo)權(quán)重

二級指標(biāo)B2 B21 B22 B23 CR B21 1 4 1/3 B22 1/4 1 1/6 CR=0.046 B23 3 6 1 <0.1權(quán)重 0.271 0.085 0.644

表5 控火能力3的指標(biāo)權(quán)重

表5 控火能力3的指標(biāo)權(quán)重

二級指標(biāo)B3 B31 B32 B33 CR B31 1 4 7 CR=0.066<0.1 B32 1/4 1 4 B33 1/7 1/4 1權(quán)重 0.696 0.229 0.075

表6 其他因素4的指標(biāo)權(quán)重

表6 其他因素4的指標(biāo)權(quán)重

二級指標(biāo)B4 B41 B42 B43 CR B41 1 5 7 CR=0.056<0.1 B42 1/5 1 3 B43 1/7 1/3 1權(quán)重 0.731 0.188 0.081

綜合重要度的計(jì)算見表7。

表7 綜合重要度

5 常州市森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果

5.1 結(jié)果分析

采用層次分析法計(jì)算各級指標(biāo)的權(quán)重并進(jìn)行排序。通過分析，在一級指標(biāo)中，其他因素方面的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率最大，其次是控火能力方面的風(fēng)險(xiǎn)，地理地形與氣象條件風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重接近。

5.2 采用歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)驗(yàn)證評估結(jié)果

經(jīng)查閱相關(guān)資料，常州市近年來森林火情事件發(fā)生近10余起，部分?jǐn)?shù)據(jù)信息見表8。

表8 常州市森林火災(zāi)歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)一覽

由表8可知，常州市森林火災(zāi)發(fā)生原因大多為人類活動(dòng)，如人員玩火、燃燒生活垃圾、上墳、燒荒等，這與此次評估所占權(quán)重比最大的41人類活動(dòng)一致。

6 結(jié)論

1）參考相關(guān)學(xué)者的研究，并結(jié)合研究區(qū)域城市的特點(diǎn)，構(gòu)建了適用于城市森林火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系，包括4個(gè)一級指標(biāo)和12個(gè)二級指標(biāo)。

2）采用層次分析法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重占比評估，并使用歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)驗(yàn)證法對評估結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，保證評估結(jié)果的科學(xué)性和有效性。分析結(jié)果表明，城市森林火災(zāi)與傳統(tǒng)大型森林火災(zāi)區(qū)別度很大，傳統(tǒng)大型森林火災(zāi)往往是由于雷電引發(fā)可燃物著火或火源管理不到位所致，而城市森林火災(zāi)由于地理位置在城市郊區(qū)或者市區(qū)，極大地增加了當(dāng)?shù)鼐用窈陀慰偷热祟惢顒?dòng)的可能性。城區(qū)人造山林雖可有效地緩解城市生活所產(chǎn)生的污染，但隨之而來也帶來了相應(yīng)的火災(zāi)安全問題。

3）本文選取了4個(gè)一級指標(biāo)、12個(gè)二級指標(biāo)來對城市森林火災(zāi)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，基本能反映總體情況，但是在數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)化、評估自動(dòng)集成化方面還需進(jìn)一步的探討和研究。