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序論：在您撰寫自然災害危險性分析時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
關鍵詞:山洪災害;風險評估;風險區(qū)劃;GIS技術;易損性指標
中圖分類號:S157．1 文獻標志碼:A 文章編號:1001－5485(2015)12－0041－05
1研究背景
我國是一個多山的國家，山丘區(qū)面積約占全國陸地面積的2/3。復雜的地形地質條件、暴雨多發(fā)的氣候特征、密集的人口分布和人類活動的影響，導致山洪災害發(fā)生頻繁。據(jù)《全國山洪災害防治規(guī)劃報告》數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國山丘區(qū)流域面積在100km2以上的山溪河流約5萬條，其中70%因受降雨、地形及人類活動影響會發(fā)生山洪災害［1］。由于山洪災害的發(fā)生具有突發(fā)性強、來勢猛、時間短等一系列特點，且其造成的危害對人們的生命財產(chǎn)影響巨大［2］，因此，關于山洪災害的研究早在20世紀初就已經(jīng)開始了。經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，山洪災害的研究已經(jīng)涉及成因、空間分布特征、災害損失評估、風險評價與制圖等各方面［3－11］。風險評估與管理逐漸也成為國際上倡導和推廣的減災防災有效途徑之一［12］。目前，山洪災情評估工作得到了來自地學工作者、工程專家和各級政府部門的高度重視，并逐漸成為國際性的研究項目。特別是在山洪風險評估方面的表現(xiàn)尤為突出［7－11］。但是，這些評價工作的對象往往是泥石流、滑坡或單純的溪河洪水等單一災種，評價單元基本以行政區(qū)域為單元，缺乏流域系統(tǒng)性、災害種類完整性，評價指標選擇也無可比性［2－6］。其次，目前對大尺度范圍上的山洪災害區(qū)劃成果，多為如何防治山洪災害的目的進行的，是一種黑箱模型，未完整給出各山洪溝的危險性、易損性和風險等級水平，因而無法準確判斷不同區(qū)域的山洪風險等級。因此，本文將借鑒全國山洪災害防治規(guī)劃中對山洪災害的定義，將由降雨在山丘區(qū)引發(fā)的洪水及由山洪誘發(fā)的泥石流、滑坡等對國民經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)造成損失的災害統(tǒng)一納入研究范圍［1］。以小流域為評價單元，開展四川省山洪災害風險評估研究，以期為四川省山洪災害管理及防治提供一定的理論依據(jù)。
2研究方法與數(shù)據(jù)來源
2．1研究方法
本研究對風險評估的方法，仍借鑒聯(lián)合國有關自然災害風險的定義，即風險是危險性與易損性的乘積。其中危險性是災害的自然屬性，易損性則是災害的社會屬性。風險分析在危險性和經(jīng)濟社會易損性分析的疊加基礎上完成。因此，本研究的內(nèi)容主要包括危險性分析、易損性分析以及二者疊加基礎上的風險分析。最后，在風險分析的結果基礎上，采用一定的區(qū)劃原則和方法，結合全國山洪災害防治規(guī)劃中的一級區(qū)劃和二級區(qū)劃，對四川省山洪災害風險進行更進一步的三級分區(qū)，形成風險區(qū)劃圖。由于在進行危險性和易損性分析時，選取的指標較多，各個指標在危險性和易損性大小中的貢獻不同，為定量評價各指標在其中的權重，本研究選用層次分析法進行分析。其基本原理為:首先建立山洪災害危險性、易損性分析評價指標體系，每一層都有1個或2個評價因素對應上層目標層，根據(jù)這些相互影響，相互制約的因素按照它們之間的隸屬關系排成3層評價結構體系;然后，根據(jù)專家經(jīng)驗針對某一個指標相對于另一個指標的重要程度進行打分，打分后即建立判別矩陣。根據(jù)山洪災害的成因和特點，結合目前現(xiàn)有數(shù)據(jù)情況，本研究選取的危險性和易損性評價指標體系見表1和表2。在進行山洪災害危險性和易損性的評價時，為了將不同的指標體系組合后用一個統(tǒng)一的量化標準對其等級進行劃分，首先根據(jù)已有數(shù)據(jù)的分布區(qū)間按照StandardDeviation分類方法，對危險性和易損性水平進行劃分，根據(jù)實際需要，共劃分為5個等級，各個等級的指標范圍見表1和表2。
2．2數(shù)據(jù)來源
四川省山洪歷史災害資料來自四川省山洪災害防治分區(qū)項目調查數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)以小流域為單元，其面積界定為＜200km2［1］的小流域共計2471條(近50a來發(fā)生過山洪災害的小流域)。部分縣域，小流域單元數(shù)據(jù)是由國家氣象局與國家科技基礎條件平臺建設項目———系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)共享平臺提供;四川省內(nèi)及周邊82個站點年雨量數(shù)據(jù)來自中國氣象局數(shù)據(jù)庫;DEM(90m)數(shù)據(jù)來自SRTM;土地利用數(shù)據(jù)來自中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心;巖性數(shù)據(jù)來自中國地質調查局的1∶250萬中國數(shù)字地質圖;基礎土壤數(shù)據(jù)來自中國科學院南京土壤研究所的1∶100萬中國土壤屬性數(shù)據(jù)庫。
3山洪災害風險評估與區(qū)劃
3．1危險性指標體系及評估
根據(jù)危險性各評價指標及對各指標數(shù)值的綜合統(tǒng)計分析，結合專家的經(jīng)驗判斷，參與者均為全國山洪災害防治規(guī)劃中承擔相應數(shù)據(jù)資料分析的專家(共3位)，各位專家根據(jù)經(jīng)驗判斷各級指標間的相對重要性，然后利用層次分析法確定出危險性各指標的權重值，如表3所示。結合ArcGIS的空間分析計算，將各指標危險性分級圖轉換為柵格格式(見圖1(a)至圖1(e))，結合上表給出的每個指標所確定的綜合權重值，利用ArcGIS的柵格疊加計算功能，可得到山洪災害危險性圖(見圖1(f))。具體計算方法為:山洪災害危險性=0．041×最大24h暴雨極值+0．021×最大24h暴雨極值變差系數(shù)+0．207×最大1h暴雨極值+0．105×最大1h時暴雨極值變差系數(shù)+0．035×地形坡度+0．04×地形起伏度+0．091×小流域主溝比降+0．19×河網(wǎng)緩沖區(qū)+0．071×歷史災害緩沖區(qū)。
3．2易損性指標體系及評估危險性
根據(jù)易損性評價指標體系，依據(jù)層次分析法計算了四川省山洪災害易損性指標的權重值(見表4)。在ArcGIS中，將各指標分級圖轉換為柵格格式(見圖2(a)至圖2(c))，結合表4給出每個指標所確定的綜合權重值，利用ArcGIS的柵格疊加計算功能，可得到山洪災害易損性成果圖(見圖2(d))。具體計算方法即為山洪災害易損性=0．18×溝道兩側范圍人口數(shù)量+0．42×溝道兩側范圍人口密度+0．18×地均GDP+0．12×人均住房數(shù)量+0．06×歷史災害死亡人數(shù)+0．04×歷史災害沖毀房屋數(shù)。
3．3山洪風險評估
根據(jù)山洪風險度R等于危險度H乘以易損度V的定義，利用ArcGIS的空間分析疊加功能，可以計算山洪災害的風險度圖。在處理數(shù)據(jù)時，首先將危險性分級圖和易損性分級圖進行歸一化取值(0～1)見表5，然后進行柵格相乘計算，即可得到四川省山洪災害的風險圖，其取值范圍為0～1之間。根據(jù)山洪災害風險區(qū)等級劃分標準進行分級，可得到四川省山洪災害風險分級圖，如圖3所示。
3．4山洪風險區(qū)劃
根據(jù)山洪災害風險分級結果，結合全國山洪災害防治規(guī)劃中的一、二級防治分區(qū)范圍，采用基于空間鄰接系數(shù)的聚類分析方法，對風險分級結果中的最小單元進行逐級向上合并，根據(jù)主導因素與綜合因素相結合、區(qū)域單元內(nèi)部相對一致、以人為本的經(jīng)濟社會分析等山洪災害區(qū)劃原則，劃分出全國山洪災害風險區(qū)劃單元。以四川省山洪災害風險等級為基礎進行最小單元聚類，在ArcGIS中疊加全國山洪災害防治二級區(qū)劃(四川省境內(nèi))成果，同時根據(jù)四川省自然條件和山洪災害防治現(xiàn)狀，將四川省境內(nèi)的西南地區(qū)細分為3個三級區(qū)(圖4所示Ⅰ－8－3，Ⅰ－8－1，Ⅰ－8－2)，原二級區(qū)劃中的藏南地區(qū)、藏北地區(qū)、秦巴山地區(qū)由于面積不大，山洪災害現(xiàn)狀和自然條件比較一致，因此不做進一步劃分(如圖4所示的Ⅲ－1，Ⅲ－2和I－4)。因此，四川省山洪災害風險區(qū)劃共涉及6個區(qū)劃單元，如圖4所示。在完成風險性等級劃分圖和區(qū)劃圖以后，以各風險區(qū)劃單元為單位，統(tǒng)計各三級區(qū)內(nèi)風險度等級分布特征。表6為四川省各風險區(qū)劃單元內(nèi)風險度等級面積統(tǒng)計，表7為四川省各風險區(qū)風險等級比例統(tǒng)計。從表7中可見，四川盆地及周邊為山洪災害中高風險區(qū)，為四川省山洪災害重點防治地區(qū)。其它地區(qū)山洪災害風險等級較低，在進行山洪災害防治時，應以防治措施為主，同時加強災害監(jiān)測的預警預報。
4結論
(1)整個四川省的山洪災害風險等級水平處于較高水平，特別是四川盆地及周邊地區(qū)是山洪災害的高風險值地區(qū)，中風險區(qū)等級以上的面積占到了整個四川盆地及周邊總面積的近80%，這一區(qū)域也是四川省人口、經(jīng)濟密度最大的區(qū)域，因此山洪災害防治任務艱巨。其次，秦巴山地區(qū)是四川省山洪災害次嚴重地區(qū)，中風險區(qū)等級以上的面積占到了整個四川省秦巴山地區(qū)總面積的18%。其它幾個三級區(qū)域山洪災害風險水平不高，大多處于低風險和較低風險水平，山洪災害防治應以防治措施為主，同時加強災害監(jiān)測的預警預報。(2)由于山洪災害的成因機理十分復雜，特別是溪河洪水及其誘發(fā)的滑坡、泥石流災害成因更為復雜，在進行山洪災害危險性、易損性評估時，評價指標體系應在深入研究成因機理的基礎上進行選取，但限于目前研究成果和資料的可獲取性限制，本研究風險評估結果的準確性仍有待驗證。
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摘 要：在統(tǒng)計廣西2015年暴雨洪澇災情數(shù)據(jù)的基礎上，從時間和空間角度對暴雨洪澇災害的特征進行分析，并對其暴雨洪澇災害的危險性進行評價。結果表明：2015年廣西暴雨洪澇災害月際分布不均，主要集中在5月、6月和9月；中東部地區(qū)的暴雨洪澇災害危險高，而西南地區(qū)的暴雨洪澇災害危險性低，其中南寧市的暴雨洪澇災害危險性最大，防城港市和崇左市的危險性最小。
關鍵詞：暴雨洪澇災害；承災體；危險性評價；時空格局
中圖分類號 P531 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）06-0021-04
Spatial-temporal Distribution and Risk Assessment of Flood Disaster in Guangxi in 2015
Liao Chungui et al.
（Key Laboratory of Environment Change and Resources Use in Beibu Gulf （Guangxi Teachers Education University），Ministry of Education，Nanning 530001，China；Guangxi Key Laboratory of Earth Surface Processes and Intelligent Simulation（Guangxi Teachers Education University），Nanning 530001，China；Guangxi Teachers Education University，Nanning 530001，China）
Abstract：Records for rainstorm-floods in Guangxi in 2015 were analyzed for disaster temporal-spatial distribution and risk assessment of flood disaster. The results show that ：disasters on international distribution，the summer is most concentrated；the risk assessment of flood disaster is the most in Nanning ，and the lowest in Chongzuo or Fangchenggang .
Key words：Flood disaster；Index CH；Risk assessment；Spatial and temporal characteristics
暴雨洪吃趾κ怯沙て詒昊蚪鄧而造成大量積水和徑流淹沒低洼地區(qū)造成的人口、經(jīng)濟財產(chǎn)損失的自然災害[1]，在全球氣候變暖環(huán)境下，我國自然災害發(fā)生的頻率和強度及影響范圍不斷上升[2]。我國的暴雨洪澇災害大部分是由暴雨引發(fā)的，其發(fā)生頻率高、影響范圍大、造成經(jīng)濟損失高[3]。自然氣象災害引起的農(nóng)作物受災面積也出現(xiàn)不斷增加的趨勢[4]。我國每年因暴雨洪澇災害造成的經(jīng)濟損失也在100億元以上[5]。2015年中國有20多個地區(qū)發(fā)生暴雨洪澇災害，受災人口約有2 000萬人；造成的緊急轉移安置人口約有100萬人和4.4萬間房屋倒塌。暴雨洪澇災害給我國的社會經(jīng)濟發(fā)展、人民生命健康帶來嚴重的威脅。而處在我國南部沿海地區(qū)的廣西降水豐富、暴雨量大，每年暴雨引發(fā)的泥石流等災害也給人民生命財產(chǎn)造成巨大威脅。據(jù)統(tǒng)計，2015年廣西洪澇災害，造成約有300萬人受災，而因災死亡有28人，有16.7萬hm2農(nóng)作物受災，其中成災有8.7萬hm2；有7 000多間房屋倒塌，造成直接經(jīng)濟損失高達2.2億元。因此需要對廣西洪澇災害的時空特征及危險性進行研究，切實為廣西減災防災工作提供科學的參考依據(jù)。
目前，國內(nèi)外對洪澇災害時空格局特征和洪澇災害的危險性開展了大量的研究。如陳香等人根據(jù)福建省氣象災害年鑒提供的數(shù)據(jù)資料，對福建省的暴雨洪澇災害時空格局進行研究分析，提出了具有針對福建沿海地區(qū)的防災減災對策[6-7]；楊佩國等人利用EM-DAT中的災害記錄數(shù)據(jù)資料，對亞太地區(qū)近20a洪澇災害的時空特分析[8]；廖永豐等人對我國21世紀初發(fā)生的的自然災情，進行空間分析[9]，景垠娜等人利用GIS對上海浦東新區(qū)暴雨內(nèi)澇災害的危險性分析[1]；李香等人利用GIS技術對海南島暴雨災害的危險性進行評價[10]；馬國斌等人對中國短時洪澇災害的危險性進行評估研究[11]；樊高峰等人用GIS對浙江省暴雨災害的危險性進行評價[12]；張振國等人運用情景模擬對城市社區(qū)暴雨內(nèi)澇災害的危險性進行分析[13]；范擎宇等人對松花江流域暴雨災害的危險性進行評估[14]。還有學者對廣西暴雨洪澇的時空分布特征及成因、風險評估與區(qū)劃、防御對策等進行相關研究[15-21]。廣西地貌類型復雜多樣，地勢西北高東南低，區(qū)內(nèi)有紅水河、南流江、西江等流域，河網(wǎng)密度大，受東南季風的影響，每年暴雨出現(xiàn)的次數(shù)較多，而且降水歷時較短暴雨量大，區(qū)內(nèi)的河流水位變幅大，喀斯特地區(qū)范圍廣排水不暢，遇到暴雨容易引發(fā)洪澇災害。基于上述研究，本文采用災情數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計方法，搜集了2015年廣西壯族自治區(qū)暴雨洪澇災害的災情數(shù)據(jù)資料，從時間和空間角度對暴雨洪澇災害的特征進行分析，并對其暴雨洪澇災害的危險性進行評價，為廣西防災減災的規(guī)劃工作提供科學依據(jù)。
1 數(shù)據(jù)與方法
1.1 數(shù)據(jù) 根據(jù)暴雨洪澇災害的時空特征與危險性評價的基本要素分析，文中所用統(tǒng)計數(shù)據(jù)來自2015年廣西統(tǒng)計年鑒，包括各縣的行政面積、人口、GDP及耕地面積。應用廣西地情網(wǎng)、廣西氣象局網(wǎng)站的暴雨洪澇災害統(tǒng)計資料，以及廣西民政廳的《災情快報》中各縣的受災人口、直接經(jīng)濟損失和農(nóng)作物受災面積等資料。
1.2 暴雨洪澇災害的危險度指標及評價方法
1.2.1 暴雨洪澇災害的危險度指標 暴雨洪澇致災和成災的程度由多種因素決定，暴雨洪澇災害時空方面出現(xiàn)差異。暴雨洪澇災害的形成與發(fā)展與暴雨災害天氣和影響區(qū)域的自然社會、經(jīng)濟狀況等有關聯(lián)，在暴雨洪澇災害危險性評價指標的選取上，包括災次ZC和承災指數(shù)CH。
[災次ZC=Ni（i=1，2，3…14）] （1）
當有暴雨洪澇災害發(fā)生時，Ni=1；沒有暴雨洪澇災害時，Ni=0。
[CH=a+b+c3] （2）
式中的a、b、c分別代表人口密度等級數(shù)、耕地面積等級數(shù)和地均GDP等級數(shù)，a、b、c的取值范圍在1～6，災次ZC和承災指數(shù)CH指標的分級標準見表1。
1.2.2 暴雨洪澇災害的危險度評價方法 根據(jù)王靜愛等人的研究[22]，以ZC和CH的等級數(shù)構建廣西暴雨洪澇災害危險度指數(shù)W，
[W=ZC等級數(shù)+CH等級數(shù)2] （3）
式中的ZC和CH分別代表暴雨洪澇災害的災次和承災指數(shù)。最后以地級市為單位制圖單元編制出暴雨洪澇災害危險度評價圖。
2 暴雨洪澇災害時空特征
2.1 時間分布特征 廣西南臨北部灣，常受到臺風等天氣系統(tǒng)的影響，容易形成致洪暴雨。2015年5―11月，廣西共發(fā)生14場暴雨洪澇災害，涉及14個地級市，80多個縣，受災人口達300多萬；其中較大范圍的有11場。暴雨洪澇災害從4月下旬_始出現(xiàn)，主要集中在5月、6月和9月。由圖1可知，2015年廣西暴雨洪澇災害事件中，5月18日這次暴雨洪澇災害，造成的直接經(jīng)濟損失最高達9 500萬元；受災人口最多的是發(fā)生在7月31日這次暴雨洪澇災害，其受災人口高達101.87萬人；6月15日這次暴雨洪澇災害造成的農(nóng)作物受災面積最大高達4.9萬hm2，占全年農(nóng)作物受災面積的29.4%。廣西暴雨洪澇災害年內(nèi)分布不均，夏季最為集中。
農(nóng)作物受災面積和直接經(jīng)濟損失對比
2.2 空間分布特征 強降水是引發(fā)暴雨洪澇災害的主要原因之一，廣西降水的空間分布受到不同的地形地貌等條件的影響。從地勢上看廣西西北高東南低，受到地形的影響，全區(qū)降水分布差異明顯，西北喀斯特石灰?guī)r地區(qū)排水不暢，暴雨洪澇災害頻繁發(fā)生。利用廣西氣象局網(wǎng)站2015年各類暴雨洪澇災害統(tǒng)計資料，以及廣西壯族自治區(qū)民政廳的《災情快報》中各縣的受災次數(shù)、受災人口、直接經(jīng)濟損失和農(nóng)作物受災面積的數(shù)據(jù)資料，分析暴雨洪澇災害災次的空間分布。由圖2可知廣西各地級市發(fā)生暴雨洪澇災害的災次在空間分布上差異較大，河池、南寧以及百色的災次位居前三，發(fā)生的暴雨洪澇災次分別為16次、12次和12次；崇左的暴雨洪澇災次最少，僅有1次。在空間分布上總體表現(xiàn)由東北部地區(qū)向西南部地區(qū)減小，其中發(fā)生災害的次數(shù)中桂東>桂北>桂中>桂南>桂西。桂東地區(qū)在2015年共發(fā)生28次，發(fā)生的暴雨洪澇災害最多，占總數(shù)的27.2%；桂西地區(qū)發(fā)生的暴雨洪澇災害次數(shù)最少，僅有13次。
1
3 暴雨洪澇災害的危險性評價
3.1 暴雨洪澇災害承災體特征 暴雨洪澇災害承災體指數(shù)CH表示暴雨洪澇災害發(fā)生地區(qū)的承災體強度，是地區(qū)單元人口密度、耕地面積和地均GDP的綜合指標。地區(qū)承災體指數(shù)值越高，表明地區(qū)承災體潛在的危險性越大。2015年廣西14個地級市的平均承災體指數(shù)為3.24，屬于第3等級，表明全區(qū)承災體潛在的危險性在中度水平。由圖3可知，暴雨洪澇災害的承災體在空間分布上總體表現(xiàn)由中南部地區(qū)向西北部地區(qū)減小的特點。南寧、玉林、北海的承災體指數(shù)位居前三位分別為4.7、4.7和4.3，承災體指數(shù)3～3.5的城市有欽州、柳州、桂林、來賓、崇左，梧州和百色的承災體指數(shù)2.5～3。承災體指數(shù)低于2.5的有河池、防城港、賀州。
3.2 暴雨洪澇災害的危險度 暴雨洪澇災害的危險度是災次與承災體綜合評價的結果。由圖4可知，2015年廣西14個地級市的平均危險度指數(shù)為3.03。廣西暴雨洪澇災害的危險度指數(shù)桂東>桂中>桂北>桂南>桂西。暴雨洪澇災害的危險度在空間分布上總體表現(xiàn)由桂東桂中地區(qū)向桂西南地區(qū)減小的趨勢。由圖4可知，南寧、玉林的危險度指數(shù)都超過5，南寧市的危險度指數(shù)甚至高達5.5萬人；梧州市、北海市、河池市、百色市的危險度指數(shù)也在3.5以上，防城港市、崇左市的危險度指數(shù)最低在2以下。由此可知，南寧的暴雨洪澇災害危險性最大，防城港市和崇左市的危險性最小，廣西中東部地區(qū)暴雨洪澇災害危險高，而西南地區(qū)的暴雨洪澇災害危險性較低。
4 結論與討論
采用2015年廣西地情網(wǎng)、廣西氣象局網(wǎng)站的各類暴雨洪澇災害統(tǒng)計資料，以及廣西統(tǒng)計年鑒等資料對廣西暴雨洪澇災害的時空格局和危險性進行研究，主要結論如下：
（1）利用2015年的災情數(shù)據(jù)，重建了廣西暴雨洪澇的時空特征，客觀地反映2015年廣西暴雨洪澇災害的分布規(guī)律，暴雨洪澇災害月際分配不均，夏季最為集中，暴雨洪澇主要發(fā)生在5月―11月。暴雨洪澇災害的災次數(shù)空間差異大，總體表現(xiàn)由東北部地區(qū)向西南部地區(qū)減小，其中河池市的災次最高。
（2）暴雨洪澇災害承災體在空間分布上表現(xiàn)為中南部地區(qū)向西北部地區(qū)減小。南寧的暴雨洪澇災害危險性最大，防城港市和崇左市的危險性最小，廣西中東部地區(qū)暴雨洪澇災害危險性高，而西南地區(qū)的暴雨洪澇災害危險性低。
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關鍵詞 暴雨內(nèi)澇；農(nóng)業(yè)用地；危險性評價；上海市；浦東新區(qū)
中圖分類號 P333.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2011）12-0019-03
危險性評價是目前國際減災和災害風險研究普遍關注的熱點問題，是自然災害風險評估的前提[1-2]。暴雨內(nèi)澇災害一直是造成農(nóng)業(yè)損失的重大問題，特別是在經(jīng)濟發(fā)達的大城市周圍地區(qū)，投入成本高，地位顯著，進行有效的災害管理，最大限度地降低對農(nóng)業(yè)造成的損失是當前防災減災部門的難題[3-4]。該研究不僅可以完善危險性評估的方法與案例，也可以為極端降雨災害事件的損失評估提供依據(jù)，從而為政府防災減災提供科學支撐和決策依據(jù)。
目前，災害風險評價研究主要集中于災害的自然屬性，即危險性評價[5-6]。危險性評價主要是衡量致災因子對承災體的致險強度[7]，是災害風險評價的第一步，一般用災害發(fā)生的強度和頻率來表示。危險性評價方法主要有3類：一是以歷史災害頻率分析為主的單因子評估法；二是綜合歷史災害強度、頻率和孕災環(huán)境的多指標評價法[5，8-11]；三是結合災害情景模擬的評價法。其中，對于單因子評價法和多指標評價法來說， 前者方法過于簡單，忽視了災害發(fā)生的強度。后者不能明確災害強度和頻率之間的關系[5]。二者都不能準確反映災害的致險程度[5]。近年來，隨著GIS技術的發(fā)展，情景模擬方法的應用日益廣泛。該方法是以一定歷史災害數(shù)據(jù)為基礎，假定災害事件的多個關鍵影響因素有可能發(fā)生的前提下，基于成因機制構造出未來的災害情景，從而用來評估災害的不同致災可能性和相應的災害可能活動強度[5，12]。對于暴雨內(nèi)澇災害而言，根據(jù)其特點和研究區(qū)狀況，農(nóng)業(yè)用地受影響較大。該文基于情景模擬，對浦東新區(qū)各鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)用地進行危險性評價，探討浦東新區(qū)農(nóng)業(yè)用地在暴雨內(nèi)澇災害中的危險性空間分布規(guī)律[5]，為建立規(guī)范、合理、科學的災害管理提供依據(jù)。
1 研究區(qū)數(shù)據(jù)來源及方法
1.1 研究區(qū)概況
上海浦東新區(qū)地處上海市東大門，位于東海之濱，地處黃浦江下游和長江入海口南側，全區(qū)面積569 km2，是上海市受海洋氣候影響最大的區(qū)域。近些年來，浦東新區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展迅猛，已成為一個基本具備現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)結構的新城區(qū)。同時，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)在浦東新區(qū)發(fā)展中占有重要地位，決定了其面臨災害的高風險性和災害評估與預防的重要性[13]。統(tǒng)計顯示，浦東新區(qū)是夏季暴雨內(nèi)澇災害多發(fā)地區(qū)，加之農(nóng)業(yè)用地排水設施不健全，是上海暴雨內(nèi)澇的重災區(qū)，隨著極端降雨災害發(fā)生頻度的上升，浦東新區(qū)每年因暴雨內(nèi)澇造成的損失嚴重。浦東新區(qū)農(nóng)業(yè)用地分布圖如圖1所示。
1.2 研究數(shù)據(jù)來源
該研究的土地利用數(shù)據(jù)來自2006年3月上海市航空遙感圖像解譯得到的浦東新區(qū)土地利用數(shù)據(jù)[14]；DEM數(shù)據(jù)來源于2005年上海市等高線數(shù)據(jù)，等高線間距為0.5 m；1968—2009年42年最大日降雨量數(shù)據(jù)和排水能力分布圖均由浦東新區(qū)防汛辦提供；SCS徑流模型中用到的參數(shù)均借鑒已有的研究成果[15]。
1.3 研究方法
1.3.1 P-III模擬不同重現(xiàn)期的最大降雨量。暴雨內(nèi)澇的致災因子為降雨，而極端強降雨雖然發(fā)生的頻率低，但是損失嚴重，不同重現(xiàn)期的最大降雨量數(shù)據(jù)是目前防災減災策略制定的前提。該文利用擬合暴雨頻率結果較好的P-III型概率曲線[16]，根據(jù)近42年浦東新區(qū)的年最大日降雨量數(shù)據(jù)，得到浦東新區(qū)不同重現(xiàn)期的最大降雨量數(shù)據(jù)。其概率密度函數(shù)和保證率函數(shù)分別如下：
f（x）=■（x-x0）■exp[-β（x-x0）]α>0，x≥x0（1）
α=4cs2 （2）
β=2σcs（3）
x0=m（■）（4）
式中，參數(shù)x0為隨機變量x所能取的最小值；α為形狀參數(shù)；β為尺度參數(shù)；Γ（α）是α的伽瑪函數(shù)；m為數(shù)學期望，σ為均方差；cs為偏態(tài)系數(shù)，cv為變差系數(shù)。利用spss統(tǒng)計工具計算，并通過擬合優(yōu)度檢驗，在顯著性水平a=0.05，自由度為1時，查表得χ20.05=3.84，通過計算χ2=1.645，χ2
1.3.2 暴雨內(nèi)澇模型。研究參考已有的暴雨內(nèi)澇模型[17]，結合ArcGIS的三維分析和空間分析模塊，利用城市地形模型、城市降雨和徑流模型、城市排水模型進行模擬計算，獲得6種重現(xiàn)期下的最大徑流量、淹沒深度等數(shù)據(jù)。
利用ArcGIS將浦東新區(qū)0.5 m×0.5 m等高線數(shù)據(jù)轉換成30 m×30 m的DEM數(shù)據(jù)，并根據(jù)專家咨詢和實際考察，需要對洼地進行預處理[18]。對生成的DEM數(shù)據(jù)低于3.0 m以下的區(qū)域進行洼地填充，最后得到修正后的DEM。地表的產(chǎn)匯流的計算采用經(jīng)過修正的、適合上海地區(qū)的SCS水文模型[5，19]，利用研究區(qū)的經(jīng)驗徑流參數(shù)、已經(jīng)計算的降雨量數(shù)據(jù)以及城市的排水能力進行計算，根據(jù)浦東新區(qū)2009年排水能力分布圖，計算徑流量和排水能力之差，最終得到不同重現(xiàn)期下的實際徑流量。其中排水能力值是假設日最大降雨量持續(xù)時間為2 h，且排水設施沒有達到排水限制的情形，實際凈流量的計算公式為：
W=■（Qi-V）×S（5）
式中，W為研究區(qū)總徑流量；Qi表示第i個柵格單元的徑流量；V表示排水能力；S表示柵格單元面積（30 m×30 m）；n表示柵格單元個數(shù)。
1.3.3 危險性指數(shù)。為了更加直觀地反映暴雨內(nèi)澇災害的危險程度，采用危險性指數(shù)來衡量其危險性的大小[19]。危險性指數(shù)越高，內(nèi)澇災害的危險性就越大。該文的危險性指數(shù)是指通過構造模型來計算被淹農(nóng)業(yè)用地。首先，根據(jù)實際調查以及承災體實際受到的影響，將積水深度劃分為4個等級：I級：水深在0.1 m以下，基本無積澇；II級：水深在0.1～0.2 m，輕度積澇，田地有積水，但對作物以及蔬菜的影響不大；III級：淹沒深度在0.2～0.4 m，中度積澇，作物、蔬菜以及花卉等大部分被淹沒，損失嚴重；IV級：田地積水在0.4 m以上，重度澇災，作物等基本全部被淹沒，損失非常嚴重，田間蔬菜、花卉大棚也會嚴重進水，居民家庭也受到嚴重影響。由于各種危險性級別對區(qū)域整體農(nóng)業(yè)用地危險性的貢獻不同，給I～IV級的危險性級別分別賦予危險性系數(shù)為20、40、60、80，相同水深淹沒農(nóng)業(yè)用地的危險性系數(shù)相同。最終，該情景各區(qū)域的危險性指數(shù)即為該區(qū)不同危險級別的農(nóng)業(yè)用地在浦東新區(qū)該危險級別中所占比例的累計求和，用公式計算過程如下：
特定情景下各鎮(zhèn)不同危險級別的淹沒農(nóng)業(yè)用地占浦東新區(qū)該危險級別淹沒農(nóng)業(yè)用地面積的比例：
fi（uj）=gi（uj）/ci （i=1，2，…，m；j=1，2，…，n） （6）
其中，gi（uj）代表各鎮(zhèn)每種危險級別的被淹沒農(nóng)業(yè)用地面積；m代表危險性級別；n代表各個鎮(zhèn)，ci=Σ■■gi（uj）。Wi代表I～IV 級的危險系數(shù)20、40、60、80，那么，區(qū)域農(nóng)業(yè)用地的內(nèi)澇危險指數(shù)即為：
Hj=Σ■■fi（uj）×Wi（7）
用上述公式，將各鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)用地危險性指數(shù)求和，得浦東新區(qū)各鎮(zhèn)危險性大小（表1）。
2 結果與分析
2.1 暴雨內(nèi)澇淹沒分析
根據(jù)計算得出的暴雨內(nèi)澇總徑流量，結合城市地形模型，根據(jù)徑流量與淹沒體積相等的原理，采用GIS中的“等體積法”，凡是高程低于淹沒高程的柵格都計入淹沒區(qū)，得到6種重現(xiàn)期（T）分別為20、50、100、200、500、1 000年的最大淹沒深度（表1），利用GIS中的柵格計算，用浦東新區(qū)DEM與不同重現(xiàn)期的淹沒水深柵格圖進行柵格相減，得到不同情景下的浦東新區(qū)暴雨內(nèi)澇農(nóng)業(yè)用地的淹沒深度分布圖（圖2）。
可以看出，在6個暴雨重現(xiàn)期的淹沒深度圖中，從50年一遇開始，淹沒深度的范圍急劇增加，淹沒深度最大的地區(qū)是在孫橋鎮(zhèn)，這些地區(qū)是低地勢，排水能力相對較差的地區(qū)，而高橋鎮(zhèn)、機場鎮(zhèn)以及三林鎮(zhèn)、北蔡鎮(zhèn)等由于地勢高，淹沒范圍很小。
2.2 危險性分析
針對6種淹沒情景，利用GIS統(tǒng)計分析工具統(tǒng)計浦東新區(qū)各鎮(zhèn)每種危險性級別被淹農(nóng)業(yè)用地面積， 根據(jù)公式（6）求出浦東新區(qū)各鎮(zhèn)該危險性級別所占全部被淹該危險性級別農(nóng)業(yè)用地面積的比例。最后利用公式（7）計算得出浦東新區(qū)各鎮(zhèn)的危險性指數(shù)如表2所示。
評價結果顯示，在6種情景下，張江鎮(zhèn)危險性指數(shù)值最小，這與張江是浦東新區(qū)最新發(fā)展的高科技園區(qū)，農(nóng)業(yè)用地較少，經(jīng)濟發(fā)達，政府部門的防災減災策略實施完善，并具備良好的基礎設施和完善的排水條件有很大關系；20年一遇的情景中，孫橋鎮(zhèn)、北蔡鎮(zhèn)、機場鎮(zhèn)和川沙鎮(zhèn)的危險性指數(shù)很高，50年一遇的情景中，曹路鎮(zhèn)、機場鎮(zhèn)、合慶鎮(zhèn)和川沙鎮(zhèn)的危險性指數(shù)很高，100年一遇的情景中孫橋鎮(zhèn)、機場鎮(zhèn)和川沙鎮(zhèn)的危險性高，200年一遇的情景中，孫橋鎮(zhèn)、高橋鎮(zhèn)的危險性高，500年一遇的情境下孫橋鎮(zhèn)和川沙鎮(zhèn)的危險性高，1 000年一遇的情境下，曹路鎮(zhèn)、機場鎮(zhèn)、合慶鎮(zhèn)和川沙鎮(zhèn)的危險性指數(shù)最大，區(qū)域的高程情況、農(nóng)業(yè)用地的集中分布、基礎設施的不完善是主要的原因。其中孫橋鎮(zhèn)、曹路鎮(zhèn)、機場鎮(zhèn)和川沙鎮(zhèn)的危險性一直處于較高的危險性水平，與模擬結果對比，說明承災體分布情況直接影響著區(qū)域危險性大小。
3 結論
危險性評價作為災害風險評價的基礎，是關系未來災害學發(fā)展的前提，其可靠性和準確性直接影響風險評價的科學性。該文基于情景模擬，借助GIS空間分析工具，針對農(nóng)業(yè)用地，對浦東新區(qū)主要的發(fā)展農(nóng)業(yè)的14個鎮(zhèn)暴雨內(nèi)澇的危險性評價做初步嘗試。結果表明，在6種不同情景下，各個鎮(zhèn)的危險性存在一定的差異。危險性指數(shù)高值分布在孫橋鎮(zhèn)、曹路鎮(zhèn)、機場鎮(zhèn)和川沙鎮(zhèn)，低值分布在張江鎮(zhèn)、高橋鎮(zhèn)和花木鎮(zhèn)。該評價結果可以為浦東新區(qū)防災減災提供科學依據(jù)。
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關鍵詞 地面沉降；風險指數(shù)；風險評估；風險區(qū)劃
中圖分類號 U456.33 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2008)04-0028-07
地面沉降是在自然和人為因素作用下，由于地殼表層土體壓縮而導致區(qū)域性地面標高降低的 一種緩變性地質災害，是一種不可補償?shù)挠谰眯原h(huán)境和資源損失，是地質環(huán)境系統(tǒng)破壞所導 致的惡果［1］。國內(nèi)外對地面沉降的研究主要集中在成因分析、監(jiān)測方法、經(jīng)濟損 失評估、時空分布、預測、危害及防治對策等領域［2～7］。有些學者對地面沉降危 險性分級標準進行了探討［8～9］；部分學者采用模糊數(shù)學層次分析法和相應的指標 體系對廣州市地面沉降危險性進行了評價［10］；Ki-Dong Kim等運用GIS技術［ 11］評估了廢棄地下煤礦的地面沉降危害性；魏風華［12］進行了河北省唐山市地 面沉降危險性區(qū)劃和地面沉降物質財富風險區(qū)劃研究。然而，地面沉降災害風險評估與區(qū)劃 尚無成熟先例。地面沉降災害風險是地面沉降對人類社會及其生存環(huán)境所造成危害或不利影 響的可能性及不確定性的描述。為了對地面沉降災害風險進行有效管理，減小損失發(fā)生的影 響，必須進行地面沉降災害風險評估與區(qū)劃。天津市是我國地面沉降比較嚴重的區(qū)域之一， 地面沉降給天津市造成了多方面的危害，如建筑物下沉變形、開裂乃至破壞；市政給排水管 線的破壞；海水倒灌造成的地下水質破壞；地面標高損失，風暴潮災害加??；河流泄洪能力 的喪失；土壤的鹽漬化等。研究區(qū)人口密集、經(jīng)濟發(fā)達，地面沉降嚴重，并具備比較完整的 監(jiān)測數(shù)據(jù)。因此，選擇該區(qū)域進行地面沉降災害風險評估與區(qū)劃具有較大的理論與實踐 意義。
1 研究區(qū)概況
天津市位于九河下梢，渤海灣西岸。整個天津和鄰近地區(qū)處于華北斷塊盤地的東北部，從構 造分區(qū)上看西部為滄東隆起的一部分，東部則包括了黃驊凹陷的一大部分，由古近紀以前的 沉積巖層和古老的結晶基底，組成了本區(qū)的地質構造基礎，長期以來緩慢下降，沉積了巨厚 的松散沉積物。
研究區(qū)包括天津市和平、河東、河西、南開、河北和紅橋市內(nèi)六區(qū)，以及東麗、西青、津南 和北辰四區(qū)，總面積2 054.01km2(見圖1)。2005年底，總人口518.96萬人 ，地區(qū)生產(chǎn)總值760.30億元［13］。
隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，由于過量開采地下流體資源，地面沉降已經(jīng)成為研究區(qū)最為嚴重 的災害之一，該區(qū)域1985-2005年累計地面沉降量最大達2.93m；累計地面沉降量超過1 000mm 的面積達623.88km2，占總面積的
30.37%；1985-2005年平均地面沉降速率為29.99mm 天津市控制地面沉降工作辦公室.1986-2006天津市地面沉降年報。。
2 研究方法
2.1 自然災害風險指數(shù)法
自然災害系指自然變異超過一定的程度，對人類和社會經(jīng)濟造成損失的事件。自然災害風險 指未來若干年內(nèi)可能達到的災害程度及其發(fā)生的可能性。自然災害風險評估（Risk Assessm ent of Natural Disaster）是指通過風險分析的手段或觀察外表法，對尚未發(fā)生的自然災 害之致災因子強度、潛在受災程度,進行評定和估計，是風險分析技術在自然災害學中的應 用［14］。
胡蓓蓓等：天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災害風險評估與區(qū)劃中國人口•資源與環(huán)境 2008年 第4期[HT] 一定區(qū)域自然災害風險是由自然災害危險性(hazard)、承災體的易損性(vulnerability)兩 個因素相互綜合作用而形成的［15］。近年來，一些學者認為防災減災能力(emergen cy response & recovery capability)也是制約和影響自然災害風險的因素［16～17］ 。
自然災害危險性，是指造成災害的自然變異的程度，主要是由災變活動規(guī)模(強度)和活動頻 次(概率)決定的。一般災變強度越大，頻次越高，災害所造成的破壞損失越嚴重，災害的風 險也越大。承災體的易損性，是指在給定危險地區(qū)存在的所有任何財產(chǎn)由于潛在的危險因素 而造成的傷害或損失程度，其綜合反映了自然災害的損失程度。一般承災體易損性愈低，災 害損失愈小，災害風險也愈小。防災減災能力表示受災區(qū)在長期和短期內(nèi)能夠從災害中恢復 的程度，包括應急管理能力、減災投入、資源準備等，一般分為工程性防災減災措施和非工 程性防災減災措施。防災減災能力越高，可能遭受潛在損失就越小，災害風險越?。?8 ］。
基于以上認識，自然災害風險數(shù)學計算公式為：
式中：Dr-災害風險；H-危險性；V-易損性；R-防災減災能力。
2.2 GIS空間分析方法
主要運用ArcGIS空間分析中的內(nèi)插分析、重分類和柵格運算等。內(nèi)插分析（Interpolate to
Raster）對矢量點數(shù)據(jù)進行內(nèi)插產(chǎn)生柵格數(shù)據(jù)，每個柵格的值根據(jù)其周圍（搜索范圍）的 點的值計算。ArcGIS柵格分析模塊中，通過柵格插值運算生成表面主要有三種實現(xiàn)方式：反 距離權重插值（IDW）、樣條函數(shù)插值（Spline）和克里克插值（Kriging）。重分類（Recl assify）即基于原有數(shù)值，對原有數(shù)值重新進行分類整理從而得到一組新值并輸出；重分類 一般包括新值替代、舊值合并、重新分類和空值設置四種基本類型。柵格運算（Raster Cal culator）指兩個以上層面的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)以某種函數(shù)關系作為復合分析的依據(jù)進行逐網(wǎng)格 運算，從而得到新的柵格數(shù)據(jù)系統(tǒng)的過程。對多個柵格數(shù)據(jù)進行運算，常用于綜合評價 ［19］。國外學者利用GIS空間分析方法對地面沉降災害時空變化進行了科學預測［2 0］，Ki-Dong Kim等［11］利用該方法對廢棄地下煤礦的地面沉降危害進行了可靠 評估，本研究將借鑒他們的成功經(jīng)驗首次對地面沉降災害風險進行評估與區(qū)劃。
2.3 加權綜合評價法(WCA)
加權綜合評價法綜合考慮了各個因子對總體對象的影響程度，是把各個具體的指標的優(yōu)劣綜 合起來，用一個數(shù)量化指標加以集中，表示整個評價對象的優(yōu)劣，因此，這種方法特別適合 于對技術、決策或方案，進行綜合分析評價和優(yōu)選，是目前最為常用的計算方法之一［ 17,18］，計算公式為：
式中：Vj是評價因子的總值；Wi是指標i的權重；Dij是對于因子j的指標i的歸一 化值；n是評價指標個數(shù)。
3 地面沉降災害風險評價指標體系
3.1 地面沉降災害系統(tǒng)模式的構建
基于自然災害系統(tǒng)理論［21］，區(qū)域自然災害系統(tǒng)是由孕災環(huán)境、致災因 子和承災 體共同組成的地球表層異變系統(tǒng)，災情是這個系統(tǒng)中各子系統(tǒng)相互作用的結果（見圖2）。
地面沉降孕災環(huán)境主要受區(qū)域地貌類型、含水巖系、
水文地質構造條件和地下流體資源等共同影響，這些環(huán)境條件在一定程度上能加強或減弱地面沉降致災因子，直接影響災情。
地面沉降災害影響因素非常復雜，總體可以歸納為自然和人為兩大因素。自然因素中， 包括 構造活動引起的沉降、軟弱土層形成的沉降以及地震活動等引起的沉降；人為因素中，過量 開采地下流體資源以及大規(guī)模的工程建設等均可引起地面沉降。許多研究表明，天津地區(qū)地 面沉降最主要的致災因子是過量開采地下流體資源和現(xiàn)代構造沉降［2,22］。
地面沉降災害承災體主要包括地面沉降影響地區(qū)的建筑物、地面標高、市政給排水管線等生 命線工程和人口等，他們的數(shù)量和質量（脆弱性強度）是地面沉降成災的重要因素。
地面沉降災害災情是地面沉降致災因子、孕災環(huán)境和承災體相互綜合作用的產(chǎn)物，主要包括 建筑物下沉變形、市政給排水管線受損等生命線工程受損，以及由其間接導致的風暴潮災害 加劇、土壤鹽漬化、地下水質破壞和洪澇加劇等。
3.2 地面沉降災害風險評價指標體系的建立
從系統(tǒng)論觀點出發(fā)，根據(jù)自然災害風險指數(shù)法的理論，遵循科學性、綜合性、主導性、層次 性、動態(tài)性和可操作性原則，地面沉降災害風險指標體系包括危險性、易損性和防災減災能 力三個因素，在此基礎上根據(jù)地面沉降災害的特點確定因子層。
與地震等突發(fā)性災害不同，地面沉降是緩發(fā)性并逐年累積的，因此累計地面沉降量是反映地 面沉降危險性的主要指標。此外，有些學者還用地面沉降速率來劃分地面沉降危險性［ 9,12］。1986年以來，天津市通過控制淺層地下水開采量、調整開采層位和人工回灌等措 施，地面沉降趨勢得以緩解；因此，年代越近的地面沉降速率越能反映地面沉降發(fā)展趨勢 。為了反映地面沉降未來發(fā)展趨勢，我們對1985-1990年、1990-1995年、1995-2000年 和200 0-2005年的地面沉降速率進行加權求和計算出加權算術平均速率，采用特爾斐法確定其權重 依次為0.1、0.2、0.3和0.4。此外，由于地下水開采是研究區(qū)地面沉降最主要的致災因子， 雖然近年來研究區(qū)逐年壓減地下水開采量，但是由于生產(chǎn)生活需要，在一定時期內(nèi)研究區(qū)仍 將開采地下水，因此，地下水開采強度也是研究區(qū)地面沉降危險性的一個重要指標。
一般認為社會經(jīng)濟條件可以定性反映區(qū)域的災損敏度，即易損性的高低。社會經(jīng)濟發(fā)達的地 區(qū)，人口、城鎮(zhèn)密集，產(chǎn)業(yè)活動頻繁，承災體的數(shù)量多、密度大、價值高，遭受災害時人員 傷亡和經(jīng)濟損失就大。值得注意的是，社會經(jīng)濟條件較好的地區(qū)，區(qū)域承災能力相對較強， 相對損失率較低，但區(qū)域絕對損失率和損失密度都不會因此而降低。同樣等級的災害，發(fā)生 在經(jīng)濟發(fā)達、人口密布的地區(qū)可能造成的損失往往要比發(fā)生在經(jīng)濟落后、人口稀少的地區(qū)大 得多。社會經(jīng)濟易損性分析一般以一定行政單元為基礎，從而可直接利用各類統(tǒng)計報表與年 鑒［23］。由地面沉降災害系統(tǒng)模式可知，地面沉降災害主要承災體是建筑物、市政 給排水管線等生命線工程、地面標高等，地面沉降對這些承災體造成的破壞和損失，會直接 或間接影響到區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生產(chǎn)生活；因此，本文選取了人口密度、單位面積GD P及建設用地比重三個因子來反映地面沉降災害易損性。
天津市控沉工作主要圍繞監(jiān)測和壓縮地下水開采量展開，因此，每平方公里水準測量公里數(shù) 和地下水壓采量占開采量的比重是影響防災減災能力的兩個主要因子；此外，隨著一個區(qū)域 城市化水平的提高，區(qū)域人口素質、文明程度、居民防災減災意識、區(qū)域科研水平、經(jīng)濟發(fā) 展水平以及政府執(zhí)政管理能力等都會相對提高，區(qū)域總體防災減災能力也將隨之提高，因此 ，在一定程度上城市化水平也能反映區(qū)域防災減災能力。
具體評價指標體系及其權重見表1，各因子的權重利用特爾斐法確定。
3.3 指標的量化
地面沉降災害風險評價的目標集分為5級，即低級、較低級、中等級、較高級和高級。評價 指標是數(shù)學模型中的變量，必須量化。因此，表1中的指標應進行無量綱處理和定量轉化。首先根據(jù)對地面沉降災害風險的貢獻率大小，在Spatial Analyst中選擇Reclassify進行重 新分類，將每個指標分為1、2、3、4和5五等，分別對應的風險等級為低級、較低級、中等級、較高級和高級（見表2）。如將累計地面沉降量分為＜300mm、300～600mm、600～900mm、900～1 200mm和＞1 200mm 5個 等級，當某個評價單元累計地面沉降量為＜300mm時，即重新分類 后 的取值為1，該指標對應的地面沉降風險性評價目標是低級；當某個評價單元累計地面沉降 量為＞1 200mm時，即重新分類后的取值為5，該指標對應的地面沉降風險性評價目標是高級 ；其他依此類推。
3.4 數(shù)據(jù)來源
天津市自1986年開始實施三年一期的控沉措施，并在國家原有高程控制網(wǎng)的基礎上逐年增設 水準測量點，現(xiàn)已形成覆蓋全市范圍的地面沉降水準測量網(wǎng)。截至2006年11月，全市范圍 內(nèi)共有一等水準測量路線1 520.2km，二等水準測量路線4 855km，共有2 003個水準測 量點①。本文選 取19 85－2005年天津市水準測量點監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算得到每個監(jiān)測點的累計地面沉降量和地面沉降 速 率，并利用ArcGIS9.1 中Spline插值法進行空間插值，柵格單元大小為200m×200m，地下水 開采強度由1985-2005年地下水開采量計算整理所得；按區(qū)統(tǒng)計的人口、經(jīng)濟數(shù)據(jù)根據(jù)《天 津市統(tǒng)計年鑒》相關數(shù)據(jù)整理計算所得［13］；按區(qū)統(tǒng)計的建設用地面積來自《天津 市土地利用變更調查數(shù)據(jù)匯編》②；防災減災能力由截至2005年底水準測量數(shù)據(jù)和1985-2005年地下水 開采量計算整理所得。為保證良好的空間重合性，各評價因子數(shù)據(jù)圖均在濱海新區(qū)地形圖的 基礎上進行數(shù)字化，形成統(tǒng)一的坐標系和投影系統(tǒng)。由于GIS空間分析功能采用柵格數(shù)據(jù)結 構為基礎，實現(xiàn)各種代數(shù)和邏輯運算［24］，因此本文利用ArcGIS中F eatures to Raster功能將數(shù)字化后的矢量數(shù)據(jù)轉化為柵格數(shù)據(jù)。
4 天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災害風險評估與區(qū) 劃
對于地面沉降災害風險的評估應當遵循地面沉降災害的形成機制，結合GIS技術分別對 形成 地面沉降風險的3個因子――危險性、易損性和防災減災能力進行分析。首先利用ArcGIS的 空間分析方法對各個因素的因子進行疊加分析，得到地面沉降災害危險性、易損性和防災減 災能力分區(qū)圖（圖3～圖5）；在此基礎上，采用加權綜合評價法(WCA)，通過柵格運算得到 地面沉降災害風險區(qū)劃圖(見圖6)。
4.1 天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災害危險性、易損性和防災減災能力
綜合考慮了1985-2005年累計地面沉降量、地面沉降速率和地下水開采強度得到 天津市區(qū)及 近郊區(qū)地面沉降危險性分區(qū)圖（見圖3），由圖3可知：天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降高危 險區(qū)和較高危險區(qū)主要位于津南區(qū)和西青區(qū)，低危險區(qū)和較低危險區(qū)主要位于市內(nèi)六區(qū)和東 麗區(qū)， 1985年之前地面沉降嚴重的市內(nèi)六區(qū)情況逐漸好轉，市區(qū)地面沉降漏斗逐漸消失，初步分析 其原因主要是1986年至今市區(qū)采取了大量壓縮地下水開采量等措施，多年來中心市區(qū)地下水 開采量維持在較低水平，地下水開采量已經(jīng)低于可開采量；而津南區(qū)和西青區(qū)地面沉降危險 性大主要原因是地下水開采以及地熱大規(guī)模的開發(fā)利用。目前，津南區(qū)主要沉降漏斗分布 于咸水沽鎮(zhèn)、津南經(jīng)濟開發(fā)區(qū)至葛沽鎮(zhèn)一帶，基本與圖中津南區(qū)高危險區(qū)分布一致；西青區(qū) 主要沉降漏斗分布于楊柳青鎮(zhèn)、辛口鎮(zhèn)、張家窩鎮(zhèn)、南河鎮(zhèn)和大寺鎮(zhèn)，基本與圖中西青區(qū) 高危險區(qū)分布一致。
綜合考慮人口密度、地均GDP和建設用地比重得到天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降易損性分 布圖（見圖4），由圖4可知：總體來說，市區(qū)的易損性比近郊區(qū)大，因為市區(qū)承災體的數(shù)量 多 、密度大、價值高，一旦地面沉降達到一定程度導致建筑物倒坍、生命線中斷等災難時人員 傷亡和經(jīng)濟損失就大。其中高易損區(qū)為市中心的和平區(qū)，低易損區(qū)為北辰區(qū)和西青區(qū)。和平 區(qū)是天津市經(jīng)濟最發(fā)達、人口最密集、商業(yè)最繁榮的區(qū)，2005年和平區(qū)的人口密度達43 845 人/km2，單位面積生產(chǎn)總值59 379.69萬元/km2；而北辰區(qū)和西青區(qū)相對來說人口稀疏 、經(jīng)濟落后 ，西青區(qū)是研究區(qū)人口最稀疏的區(qū)，人口密度為556人/km2，北辰區(qū)是研究區(qū)建設用地比 重最低的區(qū)，其比重為32.87%。
單位面積生產(chǎn)總值綜合考慮每平方公里水準測量公里數(shù)、地下水壓采量占開 采量的比重和城市化水平得到天
津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降防災減災能力分區(qū)圖（見圖5），由圖5可知：總體來說市區(qū)防災減災能 力強于近郊區(qū)，這與研究區(qū)實際控沉工作相符；此外，隨著城市化水平的提高，相對來說， 市區(qū)人口素質高、防災減災意識強、政府管理能力強，并且財政收入高，防災減災有充足的 資金保證。
4.2 天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災害風險區(qū)劃
根據(jù)自然災害風險數(shù)學計算公式和表1中的指標體系和權重，計算了天津市區(qū)及近郊區(qū)地面 沉降災害系統(tǒng)的風險度，應用GIS技術，編制了天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災害風險區(qū)劃圖 （見圖6），并對地面沉降災害風險進行了分析。綜合考慮各因子指數(shù)編制的地面沉降災害 風 險分布有以下特點：津南區(qū)咸水沽鎮(zhèn)、雙河鎮(zhèn)和葛沽鎮(zhèn)等地遭受地面沉降災害的風險最 大，應該加強防御；地面沉降災害風險次高值主要分布在津南區(qū)最高值的及西青區(qū)的楊 柳青鎮(zhèn)、辛口鎮(zhèn)、張家窩鎮(zhèn)、南河鎮(zhèn)，這些區(qū)域地面沉降災害危險性大，防災減災能力較弱 ，因此地面沉降災害風險較大；東麗區(qū)東北部和北辰區(qū)東北部是研究區(qū)地面沉降災害風險度 最小的區(qū)域，這些區(qū)域地面沉降危險性較小，人口相對較少、經(jīng)濟相對落后，因此風 險度最小。
5 結 論
綜合考慮危險性、易損性和防災減災能力，形成了一套基于GIS的從數(shù)據(jù)采集空間屬性數(shù) 據(jù)庫建立指標體系選擇評價分析地面沉降災害風險區(qū)劃的技術路線和方法體系；構建 了地面沉降災害系統(tǒng)模式；建立了地面沉降災害風險區(qū)劃的基本評價指標體系，并提出了其 數(shù)量化方法。以天津市區(qū)及近郊區(qū)為研究區(qū)，構建了與地面沉降災害相關的1:1 000 000比 例 尺空間圖形數(shù)據(jù)庫；以200m×200m的區(qū)劃單元對地面沉降風險進行了空間分析，最終編制了 研究區(qū)的地面沉降災害風險區(qū)劃圖。
地面沉降危險性評價表明，高危險區(qū)主要位于津南區(qū)和西青區(qū)；易損性評估表明，高易損區(qū) 主要位于和平區(qū)；防災減災能力評價表明，市區(qū)防災減災能力相對較強，而近郊區(qū)相對較弱 ；風險區(qū)劃表明高風險區(qū)主要位于津南區(qū)咸水沽鎮(zhèn)、雙河鎮(zhèn)和葛沽鎮(zhèn)等地。由研究結果可 以看出，目前津南區(qū)和西青區(qū)應該成為天津市區(qū)及近郊區(qū)地面沉降災害防御的重點。
本研究主要是用來為天津市區(qū)及近郊區(qū)政府機構制定資源分配、制定高級防御管理計劃決策 、提高公眾對地面沉降災害成因和控制方法的認識等提供幫助。但由于資料和水平有限，難 免有考慮不足之處。
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【關鍵詞】地質災害;風險評價;方法
中圖分類號：F407.1 文獻標識碼：A 文章編號：
一、前言
目前我國有許多方法可以進行地質災害評價,在傳統(tǒng)的成因機理分析和統(tǒng)計分析方法外,破壞損失評價、危險性評價、風險性評價、防治工程效益評價等方法也是進行地質災害評價的主要方法。地質災害風險評價的應用前景良好,其發(fā)展方向也走向評價定量化、綜合化,管理空間化。作為風險管理和減災管理基礎的風險評價,其成果可廣泛的在國土資源規(guī)劃,工程選址,地質災害方面以及制定救災應急措施和保護環(huán)境上進行運用。
二、地質災害風險定義及其主要特征
目前對災害風險這一概念有不同的定義和解釋。大部分權威性辭典的定義為“面臨的傷害和損失的可能性”;“人們在生產(chǎn)勞動和日常生活中,因自然災害和意外事故侵襲導致的人身傷亡、財產(chǎn)破壞與利潤損失”。1984年,聯(lián)全國教科文組織UNESCO將其定義為:由于某特定的自然災害對經(jīng)濟、社會、人口所可能導致的損失。
基于自然災害風險的普遍意義和地質災害減災需要,將地質災害風險定義為:地質災害活動及其對人類造成破壞損失的可能性。它所反映的是發(fā)生地質災害的可能機會與破壞損失
程度。
地質災害風險具有一般自然災害風險的主要特點,主要表現(xiàn)在下述二個方面。
一是風險的必然性或普遍性。地質災害是地質動力活動、人類社會經(jīng)濟活動相互作用的結果。由于地球活動不斷進行,人類社會不斷發(fā)展,所以地質災害將不斷發(fā)生。從這一意義上說,地質災害乃是一種必然現(xiàn)象或普遍現(xiàn)象。
二是風險的不確定性或隨機性。地質災害雖然是一種必然現(xiàn)象,但由于它的形成和發(fā)展受多種自然條件和社會因素的影響,所以具體某一時間,某一地點,地質災害事件的發(fā)生仍是隨機的,即在什么時候、什么地點發(fā)生何種強度(或規(guī)模)的災害活動,將導致多少人死亡或造成多大損失,都具有很大的不確定性。
地質災害風險特征是構建地質災害風險評價理論與方法的基礎或出發(fā)點。基于地質災害風險的復雜性,對地質災害風險認識與評價是一個不斷深化、完善的理論研究與技術方法的創(chuàng)新過程。
三、地質災害風險構成與基本要素
地質災害風險程度主要取決于兩方面條件:一是地質災害活動的動力條件———主要包括地質條件(巖土性質與結構、活動性構造等)、地貌條件(地貌類型、切割程度等)、氣象條件(降水量、暴雨強度等)、人為地質動力活動(工程建設、采礦、耕植、放牧等)。通常情況下,地質災害活動的動力條件越充分,地質災害活動越強烈,所造成的破壞損失越嚴重,災害風險越高。二是人類社會經(jīng)濟易損性,即承災區(qū)生命財產(chǎn)和各項經(jīng)濟活動對地質災害的抵御能力與可恢復能力,主要包括人口密度及人居環(huán)境、財產(chǎn)價值密度與財產(chǎn)類型、資源豐度與環(huán)境脆弱性等。通常情況下,承災區(qū)(地質災害影響區(qū))的人口密度與工程、財產(chǎn)密度越高,人居環(huán)境和工程、財產(chǎn)對地質災害的抗御能力以及災后重建的可恢復性越差,生態(tài)環(huán)境越脆弱,遭受地質災害的破壞越嚴重,所造成的損失越大,地質災害的風險越高。上述兩方面條件分別稱為危險性和易損性,它們共同決定了地質災害的風險程度?；诖?地質災害的風險要素亦由危險性和易損性這兩個要素系列組成。危險性要素系列包括地質條件要素、地貌條件要素、氣象條件要素、人為地質動力活動要素以及地質災害密度、規(guī)模、發(fā)生概率(或發(fā)展速率)等要素。易損性要素系列包括人口易損性要素、工程設施與社會財產(chǎn)易損性要素、經(jīng)濟活動與社會易損性要素、資源與環(huán)境易損性要素。
四、地質災害的主要評價方法、內(nèi)容及目的
1、成因機理分析評價。以定性地評價地質災害發(fā)生的可能性和可能活動規(guī)模為目的的成因機理分析評價，主要內(nèi)容是分析歷史地質災害的形成條件、活動狀況和活動規(guī)律，造成地質災害的確定因素，以及可能造成地質災害的因素，根據(jù)地質災害活動建立模型或者模式。
2、統(tǒng)計分析評價。統(tǒng)計分析評價的目的是對地質災害危險區(qū)的范圍、規(guī)模、或發(fā)生時間采用模型法或規(guī)律外延法進行評價。其內(nèi)容包括是造成歷史地質災害原因、災害的活動狀況以及活動有何規(guī)律,對地質災害的活動規(guī)模、頻次、密度進行統(tǒng)計，以及分析地質災害的主要影響因素,對地質災害活動建立相關的數(shù)學模型或周期性規(guī)律。
3、危險性評價。危險性評價是對以往的地質災害活動和將來發(fā)生地質災害的概率進行評價,以及對地質災害發(fā)生時將產(chǎn)生的危險的程度的給予評價。其主要內(nèi)容包括以下兩個方面：
（一）對包括大小、密度、頻次在內(nèi)的以往地質災害活動的程度進行客觀評價。
（二）對可能影響地質災害的地形地貌條件、地質條件、水文條件、氣候條件、植被條件以及人為活動等地質災害的可能影響因素進行評價。
4、破壞損失評價。破壞損失評價其目地在于對災害的歷史破壞進行評價，并對損失程度以及期望損失程度進行分析。其評價的內(nèi)容主要指以下兩個方面：
（一）在結合地質災害危險性評價和易損性評價的之后，綜合地質災害活動概率、破壞范圍、危害強度和受災體損失等內(nèi)容進行評價。
（二）對由地質災害帶來的的人口、經(jīng)濟以及資源環(huán)境的破壞損失程度進行評價。
5、風險性評價。風險性評價包括了危險性評價和易損性評價的全部內(nèi)容,對地質災害發(fā)生的概率進行分析，并對不同條件下反生的地質災害可能造成的危害進行分析。風險性評價的目的是對發(fā)生在不同條件下的地質災害給社會帶來的各種危害程度進行評價。
6、防治工程效益評價。不同于以上各種評價方法，防治工程效益評價是評價已選定的防治措施的效果,同時對措施進行經(jīng)濟評價和評價其在技術上的可行性。優(yōu)化分析多種防治預案并存的項目,提高防治方案的經(jīng)濟合理程度,使得措施在技術上可行，達到最優(yōu)化效益。而防治工程效益評價的根本目的是對地質災害防治措施的效果是否符合經(jīng)濟合理性和科學性進行評價。
五、地質災害風險評價實施過程以及其評價方法的發(fā)展趨勢分析
1、實施過程分析
一是根據(jù)評價區(qū)具體條件和風險評價的目的,建立關于地質災害風險評價的評價系統(tǒng),制定風險分區(qū)的原則和和評價應用方法，建立指標體系以及評價模型。
二是對基礎數(shù)據(jù)進行全面調查,并結合風險評價需要進行統(tǒng)計分析,對各種基礎圖件進行編制，建立地質災害風險評價表。
三是將危險性構成、易損性構成及防治能力三者結合,進行危險性分析、易損性分析,并在此基礎上,對期望損失加以分析。
四是對地質災害可能造成的人口傷亡、經(jīng)濟損失以及資源環(huán)境的破壞綜合進行風險評價。
五是對評價區(qū)風險的分布特點和形成條件進行分析,在兼顧社會發(fā)展需要的前提下，提出能減少災害的建議和對策。
2、發(fā)展趨勢
作為當前國際地質災害研究領域的重點課題——地質災害風險評價研究,是對地質災害活動與人類社會關系進行全面分析、對地質災害的破壞效應定量化評價的關鍵問題之一。其發(fā)展的基本趨勢是:評價上向定量化,綜合化、管理空間化的方向發(fā)展。主要表現(xiàn)為:
一是由過去的歷史與現(xiàn)狀分析轉變?yōu)轭A測與研究相結合的方式。二是從單獨個體分析走向個體與區(qū)域研究相結合分析。三是由以往的定性分析發(fā)展為定量分析四是將單項要素分析發(fā)展為綜合要素評價。五是風險評價與減災管理相結合取代以往單純的風險評價理論,風險評價與防治不再獨立存在,使得風險評價更好的為社會經(jīng)濟建設和減災管理而服務。
六、結束語
綜上，地質災害的風險評價有利于對環(huán)境進行保護和貫徹我國的可持續(xù)發(fā)展。地質災害一方面是自然因素導致,另一方面則是由于人類開發(fā)利用資源環(huán)境的不合理性,因此,對資源環(huán)境進行合理開發(fā)利用、避免地質災害的發(fā)生或降低地質災害帶來的損失是保持國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要方面。因此，應該不斷的加強對地質災害的風險評價的分析和研究。
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關鍵詞：模糊綜合評判法；公路；崩塌；危險性；評價
Abstract:highway collapse hazard is the result of many factors. This paper, according to the cause of the disaster has collapse mechanism and the main influence factors, from regional geological structure, features and regional environmental characteristic slope three choices risk evaluation of master control factor, and eventually selected joints spacing, slope lithology, slope body structure, slope height, slope, rainfall (24 hours quartile rainfall 25 mm number of days), and the vegetation coverage and strong earthquake of eight main control factors, creating the highway collapse hazard evaluation index system. Based on the fuzzy comprehensive evaluation method, establishes a highway collapse hazard evaluation model. USES ahp evaluation index system of each attribute weights. Based on risk index proposed evaluation standard. The last two highway project example for empirical research.
Keywords: fuzzy comprehensive evaluation method; Highway; Collapse; Risk; evaluation
中圖分類號：X734文獻標識碼：A 文章編號：
1、前言
我國公路建設成就輝煌，公路總量持續(xù)增長、路網(wǎng)結構進一步改善、公路技術等級和路面等級進一步提高。但同時，由于我國地域廣闊，自然條件差異明顯，各類自然災害頻發(fā)，使公路在建設和運營過程中遇到了一系列的災害問題，其中，崩塌作為公路地質災害主要類型之一，給國家和人民造成了巨大的損失。
以陜西省為例，2007年7月4日上午12時至7月5日晚11時，漢中市普遍降暴雨，暴雨導致國道108線的佛坪至洋縣段塌方118處/102905.3m3，沖毀擋護墻44處/20768.55m3，直接經(jīng)濟損失1079.38多萬元。2010年7月16至18日，安康市出現(xiàn)的持續(xù)強降雨過程，致使全市10縣全面受災，巖石坍塌854處/405463m3，直接經(jīng)濟損失達8.809億元。
因此，開展公路崩塌類災害風險評價研究工作對提高公路災害管理和整治效率，最大限度地減少災害損失具有重大的現(xiàn)實意義。
2、公路崩塌災害危險性主控因子分析
2.1公路崩塌災害概述
崩塌是指陡峻山坡上巖土體在重力和其他外力（地震、水、風、冰凍、植物等）共同作用下，發(fā)生的急劇的傾落運動。多發(fā)生在大于60°～70°的斜坡上。崩塌體與坡體的分離界面稱為崩塌面，崩塌面往往就是傾角很大的界面，如節(jié)理、片理、劈理、層面、破碎帶等。崩塌體的運動方式為傾倒、崩落。崩塌體碎塊在運動過程中滾動或跳躍，最后在坡腳處形成堆積地貌——崩塌倒石錐。崩塌倒石錐結構松散、雜亂、無層理、多孔隙；由于崩塌所產(chǎn)生的氣浪作用，使細小顆粒的運動距離更遠一些，因而在水平方向上有一定的分選性。
崩塌災害具有速度快（一般為5～200m/s）、規(guī)模差異大（小于1m3～100m3）及崩塌下落后，崩塌體各部分相對位置完全打亂，大小混雜，形成較大石塊翻滾較遠的石堆等特征。
2.2主控因子
公路崩塌災害是眾多因素綜合作用的結果，影響其危險性因素涉及區(qū)域地質條件、地形地貌特征、氣象水文條件、公路工程建設與運營以及人類活動等諸多方面。這些影響因素有宏觀層面的，也有微觀層面的；有自然的，也有人為的。在前人研究成果的基礎上，依據(jù)分主次、分層次、共性與個性兼顧、簡明實用、可操作性和針對性強等原則，按照崩塌類災害的致災機理和主要影響因素，從區(qū)域地質構造、邊坡特征和區(qū)域環(huán)境特征三個方面選擇危險性主控因子[1-3]。
區(qū)域地質構造方面
論文選擇節(jié)理間距、邊坡巖性和坡體結構三方面作為危險性評價主要因子。
（2）邊坡特征方面
論文選擇邊坡高度和邊坡坡度兩方面作為危險性評價主要因子。
（3）區(qū)域環(huán)境特征方面
論文選擇降雨（24小時降雨量≥25mm的天數(shù)）、植被覆蓋度和地震強烈度三方面作為危險性評價主要因子。
3、評價方法
3.1模糊綜合評判法
模糊綜合評判（Fuzzy Comprehensive Evaluation）最早是由我國學者汪培莊提出的，它的實質就是應用模糊變換原理和最大隸屬度原則，考慮被評價目標的主要因素或多個影響因素，對其所作出的綜合評價?？煞譃閱渭壞：C合評判和多級模糊綜合評判。
（1）基本理論
①單因素評判矩陣
假設有兩個區(qū)域分別為：
因素集：，為評價因素或稱為評價指標；
評語集：，為評語等級或類別。
對單個因素的評判，得到上的模糊集，所以從到的一個模糊映射 。根據(jù)模糊映射可以確定一個模糊關系矩陣稱其為單因素評判矩陣。
②隸屬度與隸屬函數(shù)
一般。表示某個評價對象按第個評價指標衡量對第個評語等級的隸屬度。
③綜合評判結果集
即為綜合評判結果集，為某個評價對象屬于第個評語等級的隸屬度，根據(jù)最大隸屬度讀取原則，可初步確定某個評判對象的歸屬。
⑤最大隸屬度原則：其數(shù)學表達式為：設。若有，使則認為相對隸屬于。
3.2權重確定
層次分析法(簡稱AHP法)是美國運籌學家薩蒂(T.L.Saaty)在20世紀70年代提出的一種多目標、多準則的決策分析方法，是一種定量分析與定性分析相結合的有效方法。
“風險”一詞起源于保險業(yè)，包含有多種含義，最常用的含義有兩種：一種是指某個客體遭受某種傷害、損失、毀滅或不利影響的可能性，二是指某種可能發(fā)生的危害。因此，自然災害風險也包括兩種含義：一是不同程度自然災害發(fā)生的可能性，二是自然災害給人類社會可能帶來的危害。近些年有學者對自然災害風險概念進行了新的討論。黃崇福對目前國際上較有影響的災害風險定義歸為三類：①概率類定義。②期望損失類定義。③概念公式類定義。并指出此三類風險定義均不能或無法表達風險的內(nèi)涵，又進而提出了以情景為基礎的自然災害風險的定義，即自然災害風險是一種未來不利事件的情景，而該情景是由自然事件或力量為主因所導致的。倪長健認為該定義仍有未能充分揭示自然災害風險和自然災害系統(tǒng)之間的關系、未能充分表征自然災害風險的基本內(nèi)涵、不便于為定量風險評估提供明確依據(jù)等不足之處，并提出了自然災害風險的新定義：自然災害風險是由自然災害系統(tǒng)自身演化而導致未來損失的不確定性?？傮w上講，災害風險評估是一項在災害危險性、災害危害性、災害預測、社會承載體脆弱性、減災能力分析及相關的不確定研究的基礎上進行的多因子分析工作。自然災害風險評估常常存在在實例分析時存在界定不清、集成模式濫用等諸多問題，而其理論基礎至今仍比較薄弱是導致以上現(xiàn)象的主因。要想找到科學有效的自然災害風險評估方法，就必須對自然災害風險系統(tǒng)的結構及其作用機制有清晰的認識和把握。
2自然災害風險系統(tǒng)要素和風險形成機理
自然災害風險系統(tǒng)主要由承災體、孕災環(huán)境、致災因子等要素組成。承災體系自然災害系統(tǒng)的社會經(jīng)濟主體要素，是指人類及其活動所組成的社會經(jīng)濟系統(tǒng)。承災體受致災因子的破壞后會產(chǎn)生一定的損失，災情即是其損失值的大小，而之所以會有損失，根本原因是承災體有其核心屬性———價值性。通常脆弱性是指承災體對致災因子的打擊的反應和承受能力，但學術界目前對于脆弱性的認識并不統(tǒng)一。孕災環(huán)境主要包括自然環(huán)境與人文環(huán)境，位于地球表層，是由大氣圈、水圈、巖石圈等自然要素所構成的系統(tǒng)。孕災環(huán)境時時刻刻都在進行著物質和能量的轉化，當轉化達到一定條件時會對人類社會環(huán)境造成一定影響，稱之為災變，這種災變即為致災因子，基于致災因子的相關研究稱之為風險的危險性分析，故危險性其實是表達了致災因子的強度、頻率等因素，比較有代表性的是地震安全性評價，在對孕災環(huán)境和歷史災情的分析研究后以超越概率的形式給出地表加速度來表達某一地區(qū)或某一場地的致災因子危險性。相比于孕災環(huán)境和承災體之間的復雜關系，影響致災因子的危險性大小的來源相對單一，完全由孕災環(huán)境決定。因此，由孕災環(huán)境、承災體、致災因子等要素組成的自然災害系統(tǒng)，是一個相互作用的有機整體，揭示的是人類社會與自然的相互關系，承災體可以影響孕災環(huán)境，孕災環(huán)境通過致災因子影響承災體，三者不僅存在因果關聯(lián)，在時間、空間上也相互關聯(lián)，密不可分。而關于自然災害風險機理的表達，20世紀90年代以來，1989年Maskrcy提出自然災害風險是危險性與易損性之代數(shù)和；1991年聯(lián)合國提出自然災害風險是危險性與易損性之乘積，此觀點的認同度較高，并有廣泛的運用；Okada等認為自然災害風險是由危險性、暴露性和脆弱性這三個因素相互作用形成的；張繼權等則認為：自然災害風險度=危險性×暴露性×脆弱性×防災減災能力，該觀點亦被引入近年的多種災害風險評估。
3數(shù)學方法在災害風險評估中的應用
國內(nèi)外學者對風險評估中使用的數(shù)學方法做過系統(tǒng)的總結。張繼權等曾對國內(nèi)外氣象災害風險評價的數(shù)學方法做了較系統(tǒng)的總結，葛全勝等亦對自然災害致險程度、承災體脆弱性及自然災害風險損失度等方面的評估方法做過評述。盡管這些方法因針對的災種不同而不盡相同（如用于地震災害的超越強度評估法、構造成因評估法等，用于洪災的水文水力學模型法、古洪水調查法等），但總體而言，數(shù)學方法應用及風險定量化表達已成趨勢：
①概率統(tǒng)計：以歷史數(shù)據(jù)為基礎，考慮自然災害的隨機性，估計災害發(fā)生的概率，應用多種統(tǒng)計方法（極大似然估計、經(jīng)驗貝葉斯估計、直方圖估計等）擬合概率分布函數(shù)。由于小樣本分析結果穩(wěn)定不好，為避免與實際相差過大，故要求歷史樣本容量較大，常應用于臺風、暴雨、洪災、泥石流、地震等災害的風險評估。
②模糊數(shù)學：以社會經(jīng)濟統(tǒng)計、歷史災情、自然地理等數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，從模糊關系原理出發(fā)，構造等級模糊子集（隸屬度），將一些邊界不清而不易定量的因素定量化并進行綜合評價，利用模糊變換原理綜合各指標，能較好地分析模糊不確定性問題。該方法在多指標綜合評價實踐中應用較為廣泛，但在確定評定因子及隸屬函數(shù)形式等方面具一定的主觀性，現(xiàn)主要應用于綜合氣象災害、洪災、泥石流、地震、綜合地質災害等等風險評估。
③基于信息擴散理論：以歷史災情、自然地理、社會經(jīng)濟統(tǒng)計等數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，是一種基于樣本信息優(yōu)化利用并對樣本集值化的模糊數(shù)學方法，遵循信息守恒原則，將單個樣本信息擴散至整個樣本空間。該方法簡單易行，分析結果意義清楚，雖然近年來受到較多學者推崇和研究，但對擴散函數(shù)的形式及適用條件、擴散系數(shù)的確定等尚待進一步探討。該方法已有運用于低溫冷害、臺風、暴雨、洪災、旱災、地震、火災等災害的風險評估。
④層次分析：該方法來源于決策學，是一種將定性分析與定量分析結合的系統(tǒng)分析方法，以歷史災情、社會經(jīng)濟統(tǒng)計、自然條件等數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源。它利用相關領域多為專家的經(jīng)驗，通過對諸因子的兩兩比較、判斷、賦值而得到一個判斷矩陣，計算得到各因子的權值并進行一致性檢驗，為評估模型的確定提供依據(jù)。該方法系統(tǒng)性強、思路清晰且所需定量數(shù)據(jù)較少，對問題本質分析得較透徹，操作性強。該方法已經(jīng)應用于綜合地質災害、洪災、滑坡、草原火災等災害的風險評估中。
⑤灰色系統(tǒng)：以歷史災情、自然地理等數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，以灰色系統(tǒng)理論為基礎，應用灰色聚類法劃分災害風險等級。算法思路清晰，過程簡便快捷而易于程序化，但爭議較大，故在國外研究中運用較少，在國內(nèi)綜合地質災害、風暴潮、洪災等災害的風險評估中有所應用。
⑥人工神經(jīng)網(wǎng)絡：以歷史災情、自然地理、社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源。選定典型評估單元（訓練樣本），將經(jīng)過處理后的風險影響因子的數(shù)值作為輸入，通過訓練獲得權值和閥值作為標桿；然后將其余單元的數(shù)據(jù)輸入訓練后的神經(jīng)網(wǎng)絡進行仿真，進而獲得各個單元的風險度。其特點和優(yōu)勢是基于數(shù)據(jù)驅動，可較好地避免評估過程中主觀性引起的誤差，但因收斂速度對學習速率的影響會導致訓練結果存在差異，且其“黑匣子”般的訓練過程難以清楚解釋系統(tǒng)內(nèi)各參數(shù)的作用關系。該方法目前已經(jīng)應用于洪災、泥石流、雪災、地震、綜合地質災害等災害的風險評估工作中。
⑦加權綜合評價：同樣以社會經(jīng)濟統(tǒng)計、歷史災情、自然環(huán)境等數(shù)據(jù)，對影響自然災害風險的因子進行分析，從而確定它們權重，以加權的、量化指標的指標進行綜合評估。該方法簡單易行，在技術、決策或方案進行綜合評價和優(yōu)選工作中有廣泛運用，但需指標賦權的主觀性仍是難以回避的問題。該方法目前應用于臺風、暴雨、洪災、綜合地質災害、生態(tài)災害、草原火災等自然災害風險評估工作中。（以上幾種方法的綜合比較參考葉金玉等總結）各種數(shù)學工具的引入不僅為自然災害評估方法注入了新的活力，同時也讓人看到各具特色的數(shù)學方法是對應著不同的自然災害種類，這也是一種提示：針對不同的自然災害可以且應當有不盡相同的評估方法和研究途徑，但這并不影響自然災害風險評估走向定量化的步伐。
4多災種綜合風險評估
簡單的說，自然災害具有群發(fā)鏈發(fā)的特點，單一一種自然災害往往伴隨或者引發(fā)其他伴生（或次生）的災害，對災害鏈的研究，馬宗晉等組成的研究小組曾給予高度的關注，史培軍將其定義為某一種致災因子或正態(tài)環(huán)境變化引起的一系列災害現(xiàn)象，并將其劃分為群發(fā)災害鏈與并發(fā)災害鏈兩種，而群發(fā)的災害或災害鏈所引發(fā)的災情必然是幾種不同災害與承災體脆弱性共同作用所產(chǎn)生的結果，同時，還需認識到，不同自然災害之間相互也會產(chǎn)生一定的影響，因此，對于這樣的情況做單一災種自然災害風險評估顯然是不合適的，自然災害綜合風險的評估就顯得更有現(xiàn)實意義。綜合自然災害評估是風險和災害領域的研究熱點和難點，直到21世紀，學術界的研究方向才逐漸轉向多災種的風險評估。高慶華等認為，自然災害綜合風險評估是在各單類災害風險評估基礎上進行的，它的內(nèi)容與單類災害風險分析基本一致，所以采用的調查、統(tǒng)計、評估方法與單類災害風險評估中用的方法基本相同，與單類災害風險評估的根本區(qū)別是把動力來源不同、特征各異的多種自然災害放到一個系統(tǒng)中進行綜合而系統(tǒng)的評價，以此來反映綜合風險程度；Joseph和Donald基于田間損失分布，提出以年總損失的超越概率來表示綜合風險；而薛曄等卻認為，在復雜的災害風險系統(tǒng)中各個風險并非簡單相加，對目前基本是單一災種的簡單相加的研究成果提出質疑，認為其缺乏可靠性，并以模糊近似推理理論為基礎，建立了多災種風險評估層次模型，對云南麗江地區(qū)的地震-洪水災害風險進行了綜合評估。
國內(nèi)自然災害綜合風險評估研究成果不多，且模型也相對較簡單，更好的評估方法也還有待探索，有待更多數(shù)學方法的引入。此外，在建立評估模型的同時，也要考慮到自然災害風險的時空特性，即時間和空間上的分辨率，趙思健認為，同任何事物一樣，風險也存在著時空差異，不同的災種在不同時間、空間尺度上評估的方法和內(nèi)容應有所區(qū)別，這個問題直接影響到該評估的時間有效性和適用范圍。因此，由于在某一確定的評估方法下各單一災種在同一時間空間尺度上的時間有效性并不一定一致，如何考慮這種不一致對評估結果所造成的影響是多災種綜合風險評估中亟待解決的難題之一。盡管有諸多問題困擾著多災種自然災害風險評估的發(fā)展，但相比單一災種的風險評估，多災種風險評估更符合實際生活中災害群發(fā)的特點，其發(fā)展是防災減災工作的現(xiàn)實需要，決定了多災種風險評估是風險學科發(fā)展的必然趨勢。
5小結、展望
