中国沿海地区医疗服务设施在洪水情景下的隔离风险评估

《Geomatics, Natural Hazards and Risk》：An isolation risk assessment of medical service facilities under flood scenarios in China's coastal areas

沿海地区医疗设施洪水风险研究发现间接风险显著高于直接风险（4.5倍），孤立风险达直接风险的3.5倍（9.02%）。未来气候情景下，间接和直接风险将分别增至12.96%和10.09%，并呈现风险类型转化特征。研究提出整合道路中断影响的评估框架，强调需针对性提升医疗设施网络韧性。

　　医疗服务体系设施（Medical Service Facilities, MSFs）在气候变化背景下，成为洪水场景中面临风险的关键要素。除了直接的洪水淹没外，这些设施还可能因道路网络中断而面临间接风险，甚至在完全失去通行能力时遭遇隔离风险，这些风险往往被忽视。为填补这一研究空白，本研究开发了一种隔离指数，用于量化MSFs的直接、间接和隔离风险。通过在中国沿海地区的案例研究，结果表明，在当前100年一遇的洪水情景下，间接风险（影响11.60%的MSFs）显著高于直接风险（影响2.58%），其中9.02%的设施面临完全隔离风险，这一比例是直接风险的3.50倍。在未来的代表性浓度路径8.5（RCP8.5）情景下，这些间接和隔离风险预计将加剧，洪水风险可能从无风险传播至间接、隔离和直接风险。到2100年，目前未受影响的设施中，有13.00%可能会遭遇间接风险，而当前处于间接风险（不包括隔离风险）的MSFs中，有70.54%可能会最终面临直接淹没风险；在当前处于隔离风险的设施中，有29.59%可能会演变为直接风险。这些发现强调了间接和隔离风险相对于直接风险在影响严重性上的上升趋势。本研究为政策制定者提供了实证依据，以通过识别和管理多种风险来提升MSFs的韧性。

本研究的背景在于，随着气候变化和快速城市化，沿海洪水的频率和严重程度预计将加剧，这对可持续发展构成日益严峻的威胁，尤其是在发展中国家。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的预测，到2100年，RCP8.5情景下，100年洪水平原内的资产价值将达到8.80至14.21万亿美元，比当前水平增长25.29%至36.53%。此外，全球基础设施损失预计将达到4200亿美元（RCP4.5情景）和13810亿美元（RCP8.5情景），相当于全球基础设施总价值的9.65%。同时，由于全球变暖，维护和重建沿海城市服务设施的成本将上升，导致严重的服务中断。沿海洪水风险的评估具有挑战性，因为暴露和脆弱性的空间异质性以及未来社会经济和适应情景的不确定性。因此，有必要关注沿海洪水对城市关键服务设施，特别是医疗服务体系设施的影响，这些设施在热带气旋和洪水期间是受影响最严重的行业之一。

医疗服务体系设施作为关键设施，对洪水风险高度敏感。直接洪水可能破坏医疗服务，加剧受影响人群的脆弱性。即使没有直接淹没，MSFs也可能因周边道路网络的中断而出现运营障碍。例如，在2012年的飓风桑迪中，80家医院中有40%（32家）位于受影响区域，这不仅加剧了短期和长期的脆弱性影响。因此，洪水对MSFs的风险可以分为三类：（1）设施直接被淹没的直接风险；（2）因周边道路网络中断导致的间接风险；（3）因道路网络完全失效而导致的隔离风险。然而，现有研究主要关注设施结构的直接损害和空间布局，较少涉及道路网络中断带来的间接影响，这可能导致对洪水引发服务中断的低估。

近年来，一些研究开始将道路网络中断纳入对MSFs洪水影响的评估中。例如，Tsang和Scott（2020）研究了加拿大卡尔加里医疗急救中心在洪水期间服务区域的变化，强调了洪水导致某些地区变得不可达所带来的健康风险。Gangwal和Dong（2022）评估了美国德克萨斯州哈里斯县的医疗设施在飓风哈维期间和模拟洪水情景下，因道路中断而面临的脆弱性。Zhang等人（2024）则指出，道路关闭可能显著延长救护车和患者的出行时间。除了这些一般性影响，隔离风险作为间接影响的一种极端形式，当MSFs的所有周边道路完全被淹没或中断时，这些设施就变成了孤立的“孤岛”，无法接收新患者或在设施之间转运重症患者。例如，在2017年飓风哈维期间，休斯顿的多所医院被迫关闭，而仍在运营的医院则面临因隔离导致的服务缺口。这些实例突显了在全面的洪水风险研究中，将隔离风险纳入评估的重要性。

尽管有这些进展，仍存在三个研究空白。首先，由道路网络失效导致的隔离问题仍缺乏深入研究和实证数据。其次，以往的研究多集中于局部尺度，如个别城市或特定城市区域，而对更广泛区域或国家层面的影响研究较少。第三，在时间维度上，研究多关注历史洪水事件或当前洪水情景的影响，对MSFs在未来的隔离风险演变关注不足。缺乏对MSFs未来洪水情景下隔离风险的研究，阻碍了对暴露变化的追踪和针对性适应策略的设计。

为解决这些不足，本研究评估了MSFs在当前和未来洪水情景下的间接和隔离风险，以中国沿海城市为案例。研究构建了一个综合的MSF服务效果评估框架，结合了100年一遇的沿海洪水淹没范围与城市道路网络数据。该框架不仅量化了MSF的隔离风险，并在省级和市级行政层级上评估了其当前和未来模式，还提供了关于间接和隔离风险演变的新实证证据，超越了对直接淹没影响的单一研究。这为政策制定者提供了更全面的风险分析，以提升MSFs的韧性。

本研究的数据来源于中国沿海地区的2022年AutoNavi兴趣点（POI）数据库，该数据库广泛用于空间分析，因其可获取性和丰富的信息。研究使用了大约142,400个MSFs的数据，包括名称、类型、经纬度和地址等属性。道路网络数据则来自开放街图（OpenStreetMap, OSM）数据集，该数据集涵盖了交通基础设施和城市环境。研究中采用了四个主要道路类别，即高速公路、主干道、次干道和支路，以代表2022年中国沿海地区的城市道路网络。

研究方法部分提出了一个评估MSFs洪水风险的框架，用于识别不同类型的洪水风险暴露情况，并评估其风险演变路径。首先，通过将MSFs与洪水危险地图叠加，识别出直接位于洪水区域的设施，即直接风险。其次，使用MSF隔离指数来识别间接风险和隔离风险。该指数定义为在洪水情景下，每个MSF的服务区域内仍可安全通行的道路数量与原服务区域内道路总数的比例。该指数范围在0到1之间，当指数为0时，表示MSF的所有周边道路均被部分或完全淹没，设施完全孤立；当指数在（0,1）区间时，表示部分道路受影响，但MSF仍可访问；当指数为1时，表示设施不受影响，道路完全可用。通过该指数，研究界定了未受影响的MSFs、间接风险和隔离风险。第三，使用桑基图（Sankey Diagram）分析不同风险类别之间的潜在转变路径。桑基图被广泛用于展示不同类别之间数量的流动（如土地资源和能源），在此研究中，用于可视化MSFs在不同风险类别之间的转变。

研究结果显示，在2022年，中国沿海地区的20,201个MSFs受到洪水影响，占所有MSFs的14.18%（即综合风险）。其中，3,676个设施（2.58%）受到直接洪水影响，而16,525个设施（11.60%）受到洪水和部分道路中断的影响，即间接风险。值得注意的是，间接风险的严重程度是直接风险的4.50倍。这种差异不仅体现在全国范围内，也体现在省级和市级层面。在所有沿海省份中，间接风险的比例均高于直接风险，而在98.36%的沿海地级市中，间接风险仍然是主要威胁。此外，MSFs的风险分布在中国沿海地区呈现出显著的空间异质性。在省级层面，综合风险主要集中在低洼的长江三角洲（YRD）地区，尤其是江苏（27.84%）、上海（20.73%）和浙江（20.40%）。相比之下，山东的综合风险最低（7.75%）。在市级层面，高综合风险主要出现在YRD和北部湾地区的沿海城市。间接风险的空间分布更为多样，从南到北，一些沿海城市如海南、广西、广东、福建、YRD和辽宁西部表现出较高的间接风险。

在不同类型的MSFs中，间接风险的空间分布与整体MSFs的分布趋势基本一致。然而，应急中心的间接风险暴露情况在不同地级市中存在显著差异。某些地区因缺乏应急中心而出现“空白区域”，即没有风险值。此外，研究发现，在RCP8.5情景下，到2100年，未受影响设施的比例预计将从2022年的85.82%下降至67.15%。同时，间接风险（不包括隔离风险）预计将从2.58%上升至12.96%，而直接风险则可能从2.58%上升至10.09%。隔离风险预计将略有上升，从9.02%上升至9.80%。在RCP4.5情景下，未受影响设施的比例将从2022年的85.82%下降至2100年的70.59%，间接风险（不包括隔离风险）预计从2.58%上升至11.11%，而直接风险则可能从2.58%上升至8.70%。隔离风险预计将略有上升，从9.02%上升至9.60%。预计的变化显示出显著的空间异质性，特别是在RCP8.5情景下，预计到2100年，隔离风险较高的地级市主要集中在辽宁西部、北京、天津和河北的沿海地区、福建的部分地区以及广东西部和北部湾地区。在RCP4.5情景下，隔离风险的空间分布类似，但程度较低。

未来洪水情景下，MSFs的风险类别之间将出现显著的转变路径。在RCP8.5情景下，从2022年到2100年，13.00%的未受影响设施（占总设施的11.16%）预计将转变为间接风险，4.96%的设施（占总设施的3.32%）将转变为隔离风险，而29.59%的设施（占总设施的2.67%）将转变为直接风险。同时，70.54%的设施（占总设施的1.82%）将从间接风险（不包括隔离风险）转变为直接风险，而5.04%的设施（占总设施的0.13%）将从间接风险转变为隔离风险。这些转变路径显示，随着洪水易发区域的扩大，MSFs的直接和间接风险都将显著上升。

研究结果强调了评估不同类型的医疗设施风险在洪水期间的重要性。间接影响显著高于直接影响，尤其是在道路中断的情况下。大量设施因道路网络的完全中断而面临隔离风险，占所有MSFs的9.02%，这比直接风险高3.50倍。在洪水期间，MSFs作为关键服务设施，对道路淹没的间接影响和交通网络瘫痪导致的隔离风险尤为敏感。这种交通中断不仅使MSFs孤立，还切断了周边社区，导致患者访问延迟和关键资源在设施间的转运受阻。这些相互作用加剧了间接和隔离风险，从而削弱了整个医疗体系的洪水韧性。这种现象在过去的灾害事件中已被证实，例如2011年日本的三重灾害，乳腺癌患者因道路严重损坏而遭遇治疗中断或延迟（Kaneda等人，2024）。同样，在2020年热带气旋安帕姆袭击孟加拉国西南沿海地区时，广泛的道路损坏破坏了区域MSFs与居民之间的连通性，严重阻碍了孤立医疗设施提供基本医疗服务和向受影响人群输送救援资源的能力（Salman，2023）。

此外，研究结果还表明，未来风险变化不仅涉及直接、间接和隔离风险的同时上升，还可能表现出这些不同风险类型之间复杂转变路径。这些相互关联的动态趋势会整体加剧MSFs面临的洪水风险。更关键的是，未来间接、隔离和直接风险的变化及其转变路径可能对脆弱社会群体产生不成比例的影响，从而在灾害情景下加剧健康不平等（Shi等人，2023）。这些案例强调了隔离风险的重要性，正如本研究所指出的（Kiparisov等人，2023），但现有研究在MSFs隔离风险的认知和量化方面仍显不足（McHenry和Smith，2023）。因此，将隔离风险纳入全面的洪水风险评估框架，为增强灾害风险管理并提升MSFs的韧性提供了科学依据。

从政策角度来看，研究结果表明，间接和隔离风险超过了直接风险，这提示政策制定者应优先考虑提高道路网络的洪水韧性。在洪水期间，部分或完全的道路中断可能导致MSFs无法提供服务（Dong等人，2022）。对于某些MSFs周边道路网络布局不足的地区（Yin等人，2018），优化道路网络可以缓解其间接和隔离风险。一个更为关键的策略是提高连接MSFs的道路的防洪标准（de Ruig等人，2022）以及确保极端洪水情景下的医疗应急路线的可达性（Ma?ecki等人，2022）。在实践中，应提前规划应对极端洪水情景的应急路线（Xu等人，2022b）。此外，替代性交通解决方案，如城市空中交通，可以有效缓解隔离风险（Cohen等人，2021）。这些措施可以确保在洪水期间维持MSFs的韧性，尤其是通过避免完全的通行失效来降低隔离风险。

对于直接风险，增强MSFs的防洪标准和韧性至关重要。这可以通过诸如干式防洪、湿式防洪以及抬高设施基础等措施实现（Du等人，2020）。为了更好地应对间接、隔离和直接风险之间的转变路径，有必要加强不同风险类别的早期检测和预警系统（Calvo-Solano和Quesada-Román，2024）。2021年郑州7月的洪水事件表明，随着洪水范围的扩大，MSFs可能面临所有三种风险（Zhou等人，2023），这突显了在不同风险情景下实施早期检测和及时预警的重要性。

考虑到洪水风险的演变趋势，政策制定者应采取分阶段的韧性措施（Chen等人，2024）。对于目前面临较高间接或隔离风险的地区，应优先考虑维持连通性和访问能力，包括道路网络的改善、关键交通链接的防洪加固以及应急交通计划的制定。随着某些设施或区域在未来洪水情景下风险模式向直接淹没转变，应加强对MSFs结构韧性的关注，如实施防洪措施和抬高脆弱设施的基础。这种分阶段的方法确保了在不同洪水条件下的干预措施能够根据当前的风险分布和未来预期的转变进行针对性调整，从而最大化韧性措施的有效性。

尽管本研究取得了一定成果，但仍然存在一些局限性。由于数据限制，本研究仅考虑了MSFs的类别和空间分布，未纳入诸如医疗资源可用性和床位占用率等关键容量指标（Chen等人，2022）。我们希望这些指标能在未来研究中被纳入，以提高评估的分辨率，这得益于日益丰富的数据来源。未来的研究应结合这些额外属性，以提升对MSFs间接和隔离风险的评估精度。此外，本研究主要关注MSFs，而忽略了其他关键服务设施的洪水风险，例如老年护理机构和教育设施，特别是在多灾害情景下。未来研究应扩展本研究提出的评估框架，以评估多种设施类别中的复合隔离风险，并提出相应的优化策略。