韧性视角下城市社会脆弱性评估及优化策略——以珠三角城市群为例

王 钧，陈敬业,2，宫清华，袁少雄，陈 军，刘博文，黎 昊,2

（1.广东省科学院广州地理研究所//广东省地理空间信息技术与应用公共实验室//广东省地质灾害应急技术研究中心，广州 510070；2.昆明理工大学 国土资源工程学院，昆明 650031）

珠三角城市群位于珠江三角洲海陆交汇处的敏感地带，自然条件复杂，不良地层分布广，局部地区地形起伏大，加上近年来受人类活动与极端天气影响，使得崩滑流、洪涝、地面塌陷、地面沉降等自然灾害频发，对城市运行、交通运输、人民生命财产安全、生态安全等造成严重的危害和威胁（王钧 等，2020；宫清华 等，2020）。因此，如何提高珠三角城市群应对自然灾害的能力和自身的韧性水平，是城市开发建设亟待解决的重要问题之一。建立及完善城市社会脆弱性评价体系，提出降低社会脆弱性的优化建议，对整体提升珠三角城市群防灾减灾能力水平具有重要的现实意义。

脆弱性是指人类社会系统暴露在灾害下的损失（Dwyer et al., 2004; Rygel et al., 2006；朱净萱 等，2021；赵东升 等，2022）。早期脆弱性的研究侧重于关注自然脆弱性，探讨致灾因子与孕灾环境在脆弱性形成过程中的作用。随着社会经济的发展，人类活动对灾害事件的影响日益增强，反映系统内部属性的社会脆弱性可以更好地衡量灾害对人类社会的不利影响（Kelly et al., 2000；周利敏，2012；崔凯凯 等，2021；李花 等，2021）。同时灾害的发生具有随机性与不确定性，在现实防灾实践中，很难从控制灾害因子的角度有效地布置防灾减灾工作，但人类社会系统内部结构相对容易调整，因此，社会脆弱性研究为防灾减灾提供了新思路，成为近年来研究的焦点（Adger, 2006; Siagian et al., 2014; Ge et al., 2017；高磊，2018；陈少华 等，2020；程书波 等，2022）。国外代表性研究如Cutter等（2003）基于美国1990年县级行政单元的人口普查数据，选取影响社会脆弱性的多个变量，采用因子分析法将其浓缩为11个因子，构建美国各州的社会脆弱性指标，这些指标涉及社会、经济、政治、教育及文化等各个方面，并根据各成分对于社会脆弱性的增加或减弱作用，利用加法模型构建社会脆弱性指数，得到美国1990年社会脆弱性分布图；Fakhruddin等（2019）从社会、经济和环境等方面评估了英国Tonga 地区的社会脆弱性并提出了提高社会韧性的措施。国内代表性研究如方佳毅等（2015）利用主成分分析法研究中国海岸带地区区县的社会脆弱性分布；阮鑫鑫等（2019）运用信息熵-模糊综合评价法测度2001—2016 年湖北省12 个地级市自然灾害的社会脆弱性；刘成路（2021）从经济发展状况、社会服务状况、人口结构等方面对四川省自然灾害的社会脆弱性进行综合研究。综合而言，目前社会脆弱性评估没有统一的模型，主要有风险-灾害模型（RH Model）、压力释放模型（PAR Model）、地方脆弱性模型（HOP Model）。尽管上述研究方法、区域、尺度之间存在很大差异，但这些研究均紧扣社会脆弱性的本质内涵，因地制宜选取评价指标体系，较好地获得研究区域的社会脆弱性指数。但同时也存在一些不足，如缺乏对某一种或某一类对象的针对性指标体系、指标权重的确定依赖主观判定等。因此，本文针对城市群自然灾害，从人口、经济、基础设施、社会组织保障等4 个方面出发，提出城市群自然灾害的社会脆弱性评价指标体系，基于客观赋权的信息熵法，建立社会脆弱性评价模型，对珠三角城市群2010、2015和2020年的社会脆弱性、演变规律及其影响因素进行分析，提出降低社会脆弱性的优化策略。以期为提升珠三角城市群综合防灾减灾能力和韧性水平提供科学依据。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

珠三角城市群由广州、佛山、肇庆、深圳、东莞、惠州、珠海、中山、江门九市组成，面积5.477 万km2，2018 年常住人口6 670 万人（王甫园等，2020），地理位置如图1所示。珠三角城市群位于中国东南丘陵南缘，地势北高南低，以中低山丘陵为主，气候为亚热带季风气候，年均温为22℃，年均降雨量为2 300 mm（谢和平 等，2019）。珠三角城市群地质环境条件复杂，人类活动强烈，台风、洪涝、崩滑流、地面沉降、地面塌陷等自然灾害频发，危害严重，亟需开展城市群自然灾害社会脆弱性评价。

图1 珠三角城市群地理位置Fig.1 The geographic location of the Pearl River Delta urban agglomeration

1.2 研究方法

1.2.1 城市群自然灾害社会脆弱性评估指标体系构建 社会脆弱性是城市在自然灾害冲击下，人类社会所表现出来的易受损失的程度，与城市社会、经济、政府应对灾害的能力等因素密切相关。本文基于韧性城市的基本构架将社会脆弱性划分为人口、经济、基础设施、社会组织保障4个方面，构建珠三角城市群社会脆弱性指标体系（表1）。

表1 珠三角城市群社会脆弱性评价指标体系Table 1 The evaluation index system of the urban social vulnerability of the Pearl River Delta urban agglomeration

1）人口脆弱性。人口脆弱性是指城市人口在面临灾害时受损的可能性，与人口的结构、密度、分布以及弱势群体占比等因素密切相关，可以通过调整人口结构、规划人口、社区空间分布等方式提升人口韧性。本文主要从人口压力因素和弱势群体因素2个方面构建珠三角城市群人口脆弱性评价指标体系。

2）经济脆弱性。经济脆弱性是指城市经济遭受灾害损失的可能性，经济系统可以通过调整城市经济结构、将单一经济发展为多元化经济模式等方法，从而提高经济系统的韧性。本文主要从人均GDP、经济密度、第三产业生产总值比重等方面，构建珠三角城市群经济脆弱性评价指标体系。

3）基础设施脆弱性。基础设施脆弱性指的是城市基础设施遭受灾害时易受损失的程度，可以通过系统内部协调，重新恢复设施原有的结构和功能。本文主要从人均社会固定资产投资、建设用地密度等方面，构建珠三角城市群基础设施脆弱性评价指标体系。

4）社会组织保障脆弱性。社会组织保障脆弱性主要表现在公众的防灾行动与防灾认知、人口稳定、城市居民的生活以及城市组织应急救灾和抗灾的能力、社会保障等方面，可以通过提升居民的防灾减灾认知、提高灾害发生后城市救灾和应急能力等方式，提升城市社会组织保障韧性，增强城市抵御灾害能力。本文主要从社会资本、社会保障、灾害文化等因素，构建珠三角城市群社会组织保障脆弱性评估指标体系。

1.2.2 城市群自然灾害社会脆弱性评价模型 在社会脆弱性评估指标体系建立的基础上，基于信息熵方法构建社会脆弱性评价模型。信息熵法是一种客观赋权法，排除了其他方法如AHP评价过程中的随机性和评价专家主观上的不确定性及认识上的模糊性，有效反映指标的非线性特征，使评价结果更加科学、合理（高立兵 等，2017；宇岩 等，2017；王钧 等，2020）。本文基于客观赋权的信息熵法，计算各个评价指标的权重，综合得到珠三角城市群自然灾害社会脆弱性指数，分析各城市社会脆弱性程度及其影响因素；最后，提出降低珠三角城市群社会脆弱性和提升城市韧性建设的优化建议。本文构建城市自然灾害社会脆弱性评价模型的过程为：

1）假设有m个待评价城市，每个待评价城市的社会脆弱性评估指标体系由n个评价因子组成，首先建立城市社会脆弱性评估指标矩阵A′：

式中：a′ij为第i个城市的第j项评价指标值（i=1，2，…，m；j= 1，2，…，n）。

由于评价指标体系中的各个指标所表征对象的属性不同，其值的量纲也不同，因此需要对初始元素进行数据标准化，对于指标值越大，造成城市社会脆弱性越大的正向指标，归一化公式为（张明媛，2010；）：

式中：aij为第i个城市的第j项评价指标归一化值；a′max，j和a′min，j分别为第j项指标在所有城市数据中的最 大 值 和 最 小 值，i= 1，2，…，m；j=1，2，…，n。

对于指标数值越大，造成城市社会脆弱性越小的负向指标，归一化公式为（王钧 等，2020）：

2）构建信息熵模型，信息熵值越大，则该因子对城市社会脆弱性的贡献越小（宇岩 等，2017）：

式中：Ej为评价指标j的信息熵值；pij为评价指标j在第i个城市中出现的频率，0 ≤pij≤1；m为评价城市数。

3）计算评价指标的权重，评价指标的权重值越大，表示该指标对城市社会脆弱性的贡献越大，权重计算公式为：

式中：wij为评价指标j的权重值；Ej为评价指标j的信息熵值。

4）构建城市社会脆弱性指数模型，根据指标权重和指标归一化值，得到城市社会脆弱性指数模型：

式中：Ci为第i个城市的社会脆弱性指数（i=1，2，…，m），其他指标意义同上。

1.3 资料来源和处理

珠三角城市群社会脆弱性评价指标数据以2010、2015 和2020 年为基准年，统计数据来源于各个基准年的各大城市《国民经济和社会发展统计公报》，由各城市统计局官网下载，各个指标的获取方法和指标获取说明具体见表1。在此基础上，构建初始评价矩阵A′，对各指标值进行归一化，得到城市社会脆弱性评价指标的标准化无量纲评价矩阵A，然后根据建立的信息熵模型依次计算指标权重和各个基准年城市的社会脆弱性指数；据此分析珠三角城市群各大城市的社会脆弱性水平、演变趋势以及影响脆弱性程度主要因素，最后提出降低社会脆弱性的优化策略。

2 结果与讨论

2.1 城市群自然灾害社会脆弱性指数变化特征

由图2 可知，2010 年，9 个城市的社会脆弱性指数在0.255 8～0.575 0之间，平均值为0.435 1；其中，深圳市社会脆弱性最低，其次为珠海市和广州市，肇庆市社会脆弱性最高。2015年，9个城市的社会脆弱性指数在0.286 5～0.697 8之间，平均值为0.545 8；其中，广州市社会脆弱性最低，其次为珠海市和深圳市，江门市社会脆弱性最高。2020 年，9 个城市的社会脆弱性在0.249 6～0.638 2 之间，平均值为0.521 6；其中，广州市的社会脆弱性最低，其次为珠海市，东莞市社会脆弱性最高。

图2 珠三角城市群各大城市不同年份社会脆弱性指数对比Fig.2 Comparison of the urban social vulnerability of the Pearl River Delta urban agglomeration in different years

2010—2020年9个城市的社会脆弱性指数平均值呈先增加后降低的趋势，具体而言：广州市的社会脆弱性指数一直在降低，由2010 年的0.353 2 下降到2020 年的0.249 6；深圳市和中山市的社会脆弱性指数一直在增加，深圳市由2010 年的0.258 3增加到2020年的0.551 1，中山市由2010年的0.451 6增加到2020年的0.634 0；珠海市的社会脆弱性指数呈先减小后增加的趋势，由2010 年的0.339 2 减小到2015 年的0.317 3 再增加到2020 年的0.348 8；佛山市、东莞市、惠州市、江门市和肇庆市的5大城市的社会脆弱性总体上呈先增加后减小的趋势，如佛山市由2010 年的0.383 5 增加到2015 年的0.580 4 再减小至2020 年的0.484 2，肇庆市由2010年的0.575 0增加到2015年的0.674 7再减小到2020年的0.609 5；整体而言，9个城市的社会脆弱性指数由低到高依次为：广州市、珠海市、深圳市、佛山市、中山市、东莞市、惠州市、江门市和肇庆市。

2.2 城市群自然灾害社会脆弱性指数分级

城市的社会脆弱性指数越大，遭受自然灾害冲击和带来重大损失的可能性也越大。在ArcGIS 中采用标准差（刘毅 等，2011；崔鹏 等，2018）对2010、2015 和2020 年社会脆弱性指数进行分级，划分为低、较低、中等、较高4个等级，得到不同年份珠三角城市群9大城市的社会脆弱性等级空间分布（图3）。

图3 珠三角城市群社会脆弱性等级分级Fig.3 The classified figure of the urban social vulnerability of the Pearl River Delta urban agglomeration

可以看出，2010年珠三角城市群各大城市中深圳市的社会脆弱性等级为低，广州市、珠海市和佛山市的社会脆弱性等级为较低，东莞市和中山市的社会脆弱性中等，惠州市、江门市和肇庆市的社会脆弱性等级较高；2015年珠三角城市群各大城市中广州市和珠海市的社会脆弱性低，深圳市社会脆弱性较低，佛山市、惠州市和中山市的社会脆弱性等级中等，江门市、东莞市和肇庆市的社会脆弱性等级较高；2020年珠三角城市群各大城市中广州市和珠海市的社会脆弱性等级低，佛山市的社会脆弱性等级较低，江门市、深圳市和惠州市的社会脆弱性等级中等，中山市、东莞市和肇庆市的社会脆弱性等级较高。

2.3 城市群社会脆弱性影响因素及韧性城市建设的优化建议

2.3.1 影响城市群社会脆弱性的主要因素 由图3可知，广州市的社会脆弱性等级由2010年的较低降低为2015 和2020 年的低等级，进一步分析，广州市的人口脆弱性和基础设施脆弱性一直在增加，经济脆弱性呈先降后升的趋势，但社会组织保障脆弱性一直在降低，说明广州市一直在民生基本保障方面持续投入大，抵消了由人口、基础设施和经济带来的脆弱性。深圳市的社会脆弱性等级由2010年的低到2015 年的较低再到2020 年的中等，其人口脆弱性先减后增，基础设施脆弱性和经济脆弱性一直在增加，社会组织保障的脆弱性一直在降低，但社会组织保障的投入不足以抵消人口、基础设施和经济带来的冲击，还需继续加大社会组织保障方面的投入以减轻自然灾害带来的影响。佛山市的社会脆弱性等级由2010 年的较低到2015年的中等再到2020年的较低，佛山市人口脆弱性、基础设施脆弱性呈增加趋势，经济脆弱性呈先增加后减小的趋势，社会组织保障脆弱性一直在减小，说明佛山市经济和社会组织保障的整体社会脆弱性的影响显著，需调整经济结构、继续加大社会组织保障方面的投入，以持续降低社会脆弱性。珠海市的社会脆弱性等级由2010年的较低降低为2015 和2020 年的低，珠海市的人口、基础设施脆弱性、经济脆弱性均在增加，但社会组织保障的脆弱性却在一直减少，说明珠海市的社会组织保障对社会脆弱性的降低起绝对的优势。东莞市的社会脆弱性等级由2010 年的中等到2015 和2020 年的较高，说明东莞社会脆弱性一直处于高位，东莞的人口、经济、基础设施的脆弱性在增加，社会组织保障的脆弱性在降低，但社会组织保障方面的投入还不够，不足以抵消人口、经济、基础设施带来的社会脆弱性的增加，还需进一步加大社会组织保障方面的投入以降低整个城市社会的脆弱性。惠州市的社会脆弱性由2010 年的较高下降到2015 和2020年的中等，惠州市人口脆弱性呈现微弱的先增加后减少的趋势，基础设施和经济脆弱性增加，社会组织保障脆弱性一直在降低，要注意增加基础设施和经济的韧性，以防止其脆弱性快速增加带来的整个社会脆弱性和灾害风险的增加。中山市的社会脆弱性等级由2010 和2015 年的中等到2020年的较高，人口脆弱性微弱增加，基础设施脆弱性先减小后增加，经济脆弱性先增加后减小，社会脆弱性在缓慢增加。江门的社会脆弱性等级由2010年的较高下降为2015 和2020 年的中等，人口脆弱性先减小后增加，经济脆弱性在增加，基础设施脆弱性在增加，社会组织保障脆弱性在减小，说明社会组织保障对江门的社会脆弱性影响较大。肇庆市的社会脆弱性等级一直为较高等级，其人口脆弱性微弱降低然后微弱升高，人口引起的脆弱性变化不大；而经济脆弱性和基础设施脆弱性均一直在增加；社会组织保障脆弱性一直在减小，说明肇庆市投入社会组织保障的力量和资金还不够，不足以抵消由人口、经济和基础设施带来的社会脆弱性的增加。

总体而言，珠三角城市群9个城市的人口脆弱性在增加，经济脆弱性呈先增后减趋势，基础设施脆弱性在增加，社会组织保障的脆弱性一直在降低，导致整体的社会脆弱性呈先增后降的趋势。影响各个城市社会脆弱性的因素差异化显著，但总体上经济脆弱性和社会组织保障脆弱性是影响整个城市群社会脆弱性的主要因素，亟需提出降低社会脆弱性的优化策略，以整体提升珠三角城市群韧性水平。

2.3.2 降低社会脆弱性的优化策略 根据珠三角城市群自然灾害社会脆弱性评价及影响因素的分析结果，提出珠三角城市群降低社会脆弱性的优化策略：

1）科学制订城市空间规划。在规划建设阶段，需合理地将城市建设规划、人口规划、经济规划等因素与自然灾害的高风险区域紧密结合，从源头上主动避让高风险区域，科学地制定考虑防灾韧性视角下的城市空间建设规划。

2）开展城市韧性水平的科学评估。针对城市在发展过程中面临的各种慢性压力和急性冲击，建立健全城市韧性评估指标体系和模型，构建专业研究平台，科学合理地评估城市的韧性水平以及提出影响城市韧性水平的主导因素，从而提出科学有效的城市韧性水平提升的具体措施和方法，以应对城市发展过程中遇到的各种压力和风险。

3）依据社会脆弱性主导因素推进城市韧性系统建设。对于社会脆弱性一直降低的广州市，要继续全面提升基础设施韧性、经济系统韧性、人口韧性和社会组织保障韧性，以增强应对灾害风险的综合能力。对于社会脆弱性一直增加的深圳市和中山市，其经济规模增加和基础设施快速建设，是导致社会脆弱性增大的主导因素，因此要重点通过城市系统内部协调更新提升基础设施韧性，重点加快调整城市经济结构，发展多元化经济模式等方法提高经济系统的韧性；同时，增加社会保障方面的投入和调整人口结构，以提升社会保障和人口韧性，进而快速降低社会脆弱性。对于社会脆弱性呈先减小后增加的珠海市，社会组织保障是影响社会脆弱性的主导因素，因此要加大社会组织保障方面的持续投入，辅之以经济结构、人口结构和基础设施布局调整，从而有效降低社会脆弱性。对于社会脆弱性总体上呈先增加后减小的佛山市、东莞市、惠州市、江门市和肇庆市，要注重城市系统内部协调更新提升、人口结构和社区空间布局调整、城市经济结构调整，在增加基础设施、人口和经济系统韧性的同时，特别要增加社会组织保障方面的持续投入，以持续降低城市的社会脆弱性，提升城市韧性水平。

4）优化现有的防灾设施布局，促进蓝、绿、灰防灾基础设施的融合。一是要充分发挥城市群区域的山、水、林、田、湖、草等自然要素的防灾功能，与城市防洪排涝避难场所等灰色基础设施相结合，提高城市群的防灾恢复力和防灾韧性。二是要拓展城市内部生态空间的功能，强化森林、公园、绿地生态体系的建设与保护，通过建设“海绵城市”修复城市的水生态、涵养水资源，增强城市防涝能力。三是要加强城市基础设施的改造和提升，优化防灾和应急避险空间的布局，释放防灾韧性弹性空间，提升城市群防灾减灾的韧性水平。

5）强化城市群之间的防灾合作，构建城市群防灾韧性管理制度。积极推动建立城市群防灾减灾联动机制，以珠三角城市群为整体，合理配置各类要素和资源，突破传统管理机制壁垒，加强城市之间的防灾合作，研究跨区域的防灾功能布局、协作分工模式以及城市防灾韧性管理制度，提升城市群防灾减灾和公共服务水平。

3 结论与讨论

1）社会脆弱性指数计算结果表明，2010—2020年9个城市的社会脆弱性指数平均值呈先增加后降低的趋势，平均值由2010 年的0.435 1 增加到2015 年的0.545 8，再减小到2020 年的0.521 6。总体上，社会脆弱性由低到高依次为：广州市、珠海市、深圳市、佛山市、中山市、东莞市、惠州市、江门市和肇庆市。

2）社会脆弱性分级结果表明，2010 年深圳市的社会脆弱性等级为低，广州市、珠海市和佛山市为较低，东莞市和中山市为中等，惠州市、江门市和肇庆市为较高；2015年广州市和珠海市的社会脆弱性等级为低，深圳市为较低，佛山市、惠州市和中山市为中等，江门市、东莞市和肇庆市为较高；2020年广州市和珠海市的社会脆弱性等级为低，佛山市为较低，江门市、深圳市和惠州市为中等，中山市、东莞市和肇庆市为较高。

3）总体上，珠三角城市群9个城市的人口脆弱性在增加，经济脆弱性呈先增后减趋势，基础设施脆弱性在增加，社会组织保障的脆弱性在一直降低，导致整体的社会脆弱性呈先增后降的趋势。影响各个城市社会脆弱性的因素差异化显著，但总体上经济脆弱性和社会组织保障脆弱性是影响整个城市群社会脆弱性的主要因素。

4）基于城市自然灾害社会脆弱性评价分析结果，提出科学制订城市空间规划，开展城市韧性水平的科学评估，推进城市韧性系统建设，促进蓝、绿、灰防灾基础设施的融合，构建城市群防灾韧性管理制度等5项韧性城市建设建议，以整体提升珠三角城市群防灾减灾能力水平。

本研究城市群自然灾害社会脆弱性评价指标体系的选取不可避免的具有主观性和不确定性，采用的信息熵评价模型虽避免了权重的随意性但忽略了指标间的重复性，下一步将进一步建立健全指标体系，采用补充验证数据或多数据评估方法等对比，进一步完善珠三角城市群社会脆弱性评估结果。

致谢 感谢广东省地理科学数据中心（地理所）提供相关数据。