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地质灾害危险性评估收费标准

时间:2022-11-05 百科知识 版权反馈
【摘要】:近年来,GIS技术在滑坡危险性评价研究方面得到了快速发展,为地质灾害的研究提供了一种有效工具,它可以从不同空间和时间的尺度上分析地质灾害的发生与环境因素之间的统计关系,评价各种地质灾害的危险性和可能的灾害范围[9]。

1.3 国内外研究现状

1.3.1 危险性评价及区划研究

危险性评价及区划作为地质灾害研究的重要内容,早在20世纪中期国内外相关学者就已开展了卓有成效的工作。根据已有资料记载,日本1958年规定凡在山区进行交通建设必须先做斜坡危险度评价,对流域滑坡灾害的危险性评价采用坡度、切割密度、降雨、滑坡分布等因素综合处理,并根据评价结果提出设防标准[3];美国、西欧国家自20世纪60年代末、70年代初就开始了以滑坡灾害为主体的地质灾害危险性区划研究[4];进入80年代后,很多国家和地区都开始了区域地质灾害危险性分区及预测问题的研究,如意大利、瑞士、美国、法国、澳大利亚、西班牙、新西兰、印度等;自90年代起,围绕国际减灾十年计划行动,北美及欧洲许多国家在原地质灾害危险区划研究的基础上,开展了地质灾害危险性与土地利用立法的风险评价研究,把原来单纯的地质灾害危险区划研究拓展到了综合减灾效益方面的系统研究[5]

国内方面,我国开展地质灾害危险性区划工作始于20世纪70年代末,在此期间由于我国相继发生了四川鸡扒子滑坡、湖北盐池河磷矿、甘肃洒勒山、湖北新滩镇等一些重大滑坡、崩塌事件,以及三峡水电站和二滩水电工程的相继开展,推动了我国地质灾害空间性预测的发展。进入80年代后,中科院成都地理所(现成都山地所)应用坡度、地形、滑坡分布密度三种要素对雅碧江二滩水电站库区进行了滑坡危险性分段。地矿部成都水文队、南江水文队等对四川省山地灾害进行危险性划分;1991年中科院成都山地所提出采用危险度方法判别滑坡的危险性[98]后又将滑坡危险度判别方法进一步应用到区域滑坡危险性区划领域[6,7];进入21世纪以来,国内开始重视地质灾害危险性区划研究[8]

1)危险性评价模型及指标体系研究

GIS作为分析和管理地理空间数据的管理系统,它拥有强大的地理信息空间分析功能,且其制图功能和可视化特点显著。近年来,GIS技术在滑坡危险性评价研究方面得到了快速发展,为地质灾害的研究提供了一种有效工具,它可以从不同空间和时间的尺度上分析地质灾害的发生与环境因素之间的统计关系,评价各种地质灾害的危险性和可能的灾害范围[9]。由于该系统运行的前提条件是获取可靠的源数据并确定各数据层叠加的权重,因此,相关学者对基于GIS的模型研究展开了大量的研究工作,地质灾害空间预测模型方法与GIS的结合也成为地质灾害危险评价研究的新趋势[10,11]

国外评价模型研究方面,具有代表性的有Montgomery等人和Dietrich等人的考虑地下水作用的物理确定性模型、Wu等人的分布式斜坡稳定性模型、Pike等指标分析模型、Atkinson & Massari的逻辑回归模型、Chung等和Carrara等的统计分析模型、Chung等人的概率分析预测模型以及Binaghi等和Chung等的模糊集预测模型。这些模型均具有各自的优点,但同时也存在一定的不足,如指标分析方法、概率统计方法以及模糊预测方法所建立的模型一般仅适用于特定的研究地区,同时很难提取与滑体地质、力学及其他环境条件有关的信息[12]。 Saro Lee & Kyungduck Min等用GIS的空间数据管理功能和空间分析能力结合遥感数据分析了韩国Yongin地区滑坡敏感性[13];Gregory等使用多重罗吉斯回归和GIS技术对堪萨斯东北的滑坡进行了预测[14]; Forster等以南威尔士煤田的土地利用提供指南为目的,利用GIS技术对当地的滑坡灾害进行了危险性评价研究[14]

国内危险性评价模型研究虽然起步较晚,但自20世纪90年代后,国内学者在评价方法、模型方面的研究逐渐深入,工程应用范围不断拓广,实用性得到很大提升。

伍四明等运用模糊ISODATA聚类分析和模糊综合评判方法,对万县滑坡群稳定性作出评价。其计算结果与稳定性评价的地质分析法,极限平衡计算等方法得出的结论一致,从而证实了模糊ISODATA聚类分析和模糊综合评判方法用于滑坡群稳定性评价的合理性[15];孙明华对等级参数评判法中等级参数向量W与等级分数线之间的相互关联与制约,指出这两个因素的协调配合是直接影响对模糊综合评判结果的关键[16];邵顺妹等在研究了古浪—海原地区地震滑坡和重力滑坡形成条件和特点的基础上,采用多因素模糊数学评判方法对该地区的滑坡空间分布特征讲行了探讨[17];夏元友等针对边坡稳定性工程地质评价方法过分强调经验和难以定量的缺点,提出了一种基于人工神经网络的边坡稳定性工程地质评价方法(AN2S2EGEM),详细介绍了它的建模方法和应用实例[18];谢全敏等(1997)在清江隔河岩水电站进出口边坡稳定性分析中提出了岩体边坡稳定性灰色聚类空间预测方法,并获得了较好的结果[19];陈亚宁基于灰色系统理论,结合新疆“96· 7”特大暴雨公路受灾地区实际灾害损失,进行了定量化灾情损失评估和灾害等级划分,得出暴雨公路中各受灾地、州、市的聚类系数和灾度等级表[20];吴向阳用灰色聚类方法对某金矿边坡工程岩体质量进行评价[21];张厚美等通过收集钻井岩石力学性能指标(岩石可钻性、压入硬度、研磨性、抗压强度、泊松比、渗透率等),应用聚类分析、主成分分析等多元统计方法及灰色系统理论方法对这些数据进行了处理,结果表明岩石可钻性和压力硬度的关系最为密切,存在着近似的幂函数关系[22];陈顺良采用灰色系统理论对边坡岩体稳定性分级指标进行计算机定量分析,并根据所得聚类向量,对边坡岩体的工程性质作出评价[23];罗先启等采用BP神经网络模型建立了大石板滑坡在降雨条件下,地下水位与降雨过程之间的非线性关系,并预测了诱发滑坡的1983年六七月典型降雨过程引起的地下水位[24];吕培印试运用人工神经网络方法,将滑落层的内摩擦角和倾角、滑落层走向与边坡走向间的夹角、剪切带长度、降雨量、断层、坡高等因素作为网络的输入,以滑坡体的长度、宽度和顶部裂缝距坡顶的距离作为网络的输出,网络训练好以后便可用于对潜在不稳定区范围的预报和圈定[25];谢全敏等应用灰色系统理论提出了危岩块体稳定性的灰色聚类评价方法,同时结合可靠性理论和时序分析方法对危岩块体稳定性进行综合评价,并用该方法对清江电站Ⅴ号危岩块体进行了稳定性分析[26];马跃平等对影响露天矿边坡稳定的各种岩性,进行分析、归纳,找出主次要因素,进而用灰色系统聚类方法对边坡的稳定性进行研究,为边坡维护和治理指明方向[27];蔡雪峰等在建地铁暗挖施工技术采用灰色聚类评估方法构造出相应的评价模型,计算结果显示3个不同灰类的白化权函数值可以确定各项暗挖技术是合理的[28];朱庆杰等基于人工神经网络方法,建立了区域地壳稳定性评价的数学模型,并介绍了计算方法[29]

其他学者,如殷坤龙、晏同珍等就滑坡灾害和斜坡不稳定性空间预测与区划进行了深入的系统研究,先后提出了信息分析模型、多因素回归分析模型、聚类分析模型、判别分析模型等。通过秦巴山区、三峡库区区域滑坡灾害预测的实例研究,探索了信息分析模型的理论基础,认为特定地区的滑坡影响因素不是简单地与单个因素有关,而更重要的是与多因素组合有关,从而提出了信息嫡分析模型。该系统经过近20年的研究与发展,目前己经完全实现了基于GIS技术的滑坡灾害危险性预测与区划[30]。程凌鹏等在对重庆市渝北区进行的地质灾害空间预警研究中,提出了“地质灾害综合预警指标”的概念和模型,认为该指标比地质灾害危险性更为准确合理,初步形成了以地质灾害空间发育度F、危险度W、综合预警指标D为核心的区域地质灾害预警指标和模型体系[31]。宋光齐在进行四川省地质灾害危险性评价研究时,运用测度理论,以地(市)为单位进行了地质灾害危险性宏观统计分析,并讨论了暴雨型滑坡预警等问题[32]。朱良峰等利用GIS系统中API函数的开发模式开发了信息量模型,建立了基于GIS技术的区域地质灾害信息分析系统,进而对区域斜坡地质灾害进行了分析[33]。单新建等使用定量因子分析模型建立GIS计算模块对香港大屿山岛中部进行了区域滑坡危险性预测[34]。周翠英等在GIS系统下,以边坡失稳的确定性系数(CF)计算和滑坡因子敏感性分析,确定了各因子中对应于滑坡发生的最不利数值区间,在对区域性滑坡发生概率分析中,得出了三峡库区奉节段滑坡发生的敏感条件为坡度和边坡所处位置高程的结论[35]。王志旺等(2006)利用GIS的空间分析功能,采用逻辑回归方法对长江三峡库区姊归—巴东一带滑坡灾害进行了危险度分区定量评价[36]

2)危险性区划及制图研究

随着人民对地质灾害认识的逐渐加深,世界各地在进行城市总体规划集镇及村庄规划时均不同程度的要求进行地质灾害的危险性评估,并根据危险性大小进行区划。国内外学者在危险性区划方法及制图研究领域进行了不少有益的探索,最早可追溯到20世纪70年代。

据学者Wieczork介绍,美国早在1977年就因滑坡地质灾害防治的需要,而在1∶3 000土地利用图上开展加利福尼亚州的危险性区划制图工作;1983年后又利用1∶24 000地形图对加利福尼亚北部进行了滑坡危险性区划,并服务于山林伐木规划的编制工作;1988年S.D.Ellen以加利福尼亚地区的高精度航片为基础资料,通过判译后得到研究区域与滑坡有关的地形、岩性、分布规律等因素数据,进而专门进行了暴雨型滑坡的危险度区划,分5个等级,并注明了防灾重点地区;瑞士政府水文管理相关部门于1995年出台规定,专门制定了滑坡灾害危险性评价标准,将危险性等级划分为高、中、低3类,并以地形坡度和滑坡速度为主要评价指标对全国范围内的斜坡地带开展危险性区划工作[37,38,39]

印度Rookree大学(Gupta等)针对喜马拉雅山麓Rmagnaga Catcmhent地区滑坡地质灾害问题展开研究,过程中引入多源数据集,用危险性系数(LNRF)定量化描述滑坡灾害的危险性,并以此为据进行区划制图[40]

Martin Cross根据地质图和航片的判译结果,对滑坡灾害的影响因素加以识别,并创新性地提出了滑坡敏感性指标(LSI)的概念,把其定义为滑坡面积与研究区域总面积的比值,认为敏感性越大则滑坡危险性越高,最终以正方形网格为基本单位开展危险性区划制图研究。后来Aleott等学者(2000)进一步扩展了LSI指标的内涵,使得该指标同时反映研究区域内历史灾害点的发育规律和现有滑坡灾害点的控制性因素,从而提高了区划的合理性[41]

A.K.Pachauri等探索综合运用地形学和地质学相关理论开展滑坡危险性分区,并成功运用于喜马拉雅山麓Garhwal地区[42]

P.Aloetti & Chowhdury以文献综述的形式对学术领域地质灾害危险性评价和风险评价的研究成果做了分析,涉及思路、方法、数学模型等诸多方面,并对可接受风险水平问题做了专门论述[43]

A.Ragozin试图构建地质灾害风险评价的理论体系,他在文中对危险性、易损性和风险做了定义性描述,分别给出了危险性评价指标和易损性评价指标的确定方法,认为危险性可用地质灾害各个主控因素概率的乘积来表达,易损性通过调查统计直接获取,提出了针对单灾种地质灾害的易损性指标评价表[44]

M.Michael- Leiba等将GIS软件技术平台成功运用于澳大利亚Cairns地区的地质灾害危险性和风险区划研究中。当时的研究成果基本代表了风险区划制图领域的国际领先水平,尤其是当时提出的三维评价系统、结合网络技术等为该学科的发展指明了方向[45]

A.Uromeihy等提出潜在灾害指数(SPI)的概念,该指数在对伊朗Khorshrostam地区滑坡灾害进行危险性区划时得到检验[46]。基本思路是:首先识别灾害影响因素,然后利用模糊综合评判理论对评价区域内事先划定的在网格单元分别计算该指数,依次实现地质灾害危险性的定量化表达,最终结果用于绘制区划图[47]

进入21世纪后,国外学者在地质灾害危险性或风险评价区划研究方面已无重大突破,评价方法、模型等基本成熟,相关领域的研究多转向斜坡破坏模式、灾变主控因素的识别、智能化等几个方面。

国内以中科院山地所为代表的科研院所于20世纪80年代初开始地质灾害危险性区划研究,提出了基于坡度、地形和滑坡分布密度三要素的危险度判别等方法。其研究成果相继应用于黄河龙羊峡水电站库区、长江三峡水电站库区、湖北秭归县等地区,期间成功预报了鸡鸣寺滑坡。 1991年后上述判别方法进一步丰富并拓展了区域地质灾害危险性区划领域[48]

20世纪90年代以后,我国学者在地质灾害危险性区划领域开展了诸多研究工作,研究范围遍及全国各地的各种地质灾害类型,研究成果的实用性逐步增强,为国内地质灾害风险管理及进一步制订规划、采取防控措施奠定了较为坚实的基础。如黄润秋、陈喜昌等运用多种数学模型开展长江三峡库岸稳定性区划制图;张业成等研究并绘制了全国地质灾害强度分布图;刘汉超、陈明东等针对金沙江向家坝水电站库区进行了岸坡危险性分区制图;唐川等针对云南省地质灾害发育情况,按4个危险性等级进行区划研究[49];赵强等针对铜川市市区范围的斜坡稳定性开展区划制图工作;柴贺军等人结合眠江实例,对滑坡堵江危险性评价与预测进行了系统研究;付延玲对陕西省地质环境质量等级划分问题进行研究,并分7个等级进行分区[50];杨建军等对西安市区域地壳稳定性进行分区评价,按3个等级划分为10个区域[51];胡亚东专门研究了黄河积石峡水电站库区的泥石流沟危险性,综合运用两种数学模型开展区划工作[52];唐红梅等运用GIS软件平台,以重庆市万州区吴家湾滑坡为例,通过绘制危险性等值线图的方式对其进行危险区划[53]

公路作为承担交通运输生命线工程,相关学者近年来逐渐认识到地质灾害对其造成的损害越来越大,由此公路地质灾害危险性评价与区划的研究工作相继展开。乔晓霞针对复杂山区高速公路沿线地质灾害危险性,依据公路沿线地质灾害的特点,选用三级模糊综合评判法对多灾种综合影响下的公路沿线地质灾害危险性进行了综合评价,得出危险性分区评价图[54]。本书以陕西公路主要地质灾害(崩塌、滑坡和泥石流)危险性分区与评价为研究内容,陈雷结合陕西省造成地质灾害频发的地质工程条件和动力环境条件,分析了境内公路地质灾害的发育现状,提出了具体的危险性区划方案,并进行分区评价[55];刘玉杰以陕鄂界至安康高速公路为例,运用GIS数据管理系统对高速公路滑坡灾害危险性进行评价,为公路沿线地质环境管理和灾害评估的信息化提供了参考依据[56]

通过综述国内外学者在危险性评价及区划领域所作的研究工作后可以发现:①危险性评价方法和模型众多,较为常见的有多元回归法、聚类分析法、模式识别法、神经网络法、信息量法、综合评判法等;②评价模型的运用是以前期获取的评价指标要素为基础的,评价指标的识别和选取从研究开始的单因素向多因素逐步发展,基本建立了某些特定条件下地质灾害危险性评价的指标体系;③基于不同的研究目的,区划制图方式灵活、多样,运用GIS软件技术平台程序化评价模型和制图代表了当前领域的发展方向;④鉴于山地公路地质灾害具有一定的特殊性,具有针对性的研究工作开展时间不长,相关研究成果较少,系统性的评价理论方法仍处于探索阶段。

1.3.2 易损性评价及区划研究

纵观近年来国内外学者对自然灾害(包括地质灾害)的研究以及开展的防灾减灾活动成果,相关研究对灾害成因、发展演化机理的探讨较多,且较为成熟,由此而针对灾变机理进行的防护工程建设的投入较大。然而,地质灾害具有自然和社会两种属性,随着研究工作的逐步深入,众多学者把目光转移到对地质灾害的社会属性当中,于是易损性研究开始发展,虽然该研究起步较晚,但也已长达半个多世纪。具体研究现状如下:

(1)国外自然灾害易损性研究的现状

国外地质灾害社会易损性的研究始于20世纪50—60年代,美国在这个时期自然灾害频发,给社会经济造成巨大损失,政府决策部门的迫切需要促进了该研究领域的全面发展。事实上,早在1931年美国学者MacIver就探讨了人类社会与自然灾害的关系,并提出“环境塑造灾害,以及环境改变人类命运”的观点;进入70年代末,Burton等人编著了《环境灾害》,这时已经对灾害的易损性有了比较清晰的认识,认为易损性就是易于遭受自然灾害的破坏或损失[57];Blaikie等人从易损性的社会结构出发给出了定义,重点分析了人类社会历史、文化、社会制度及经济发展对灾害处理能力的影响。

1975年的,为加大防灾减灾力度,确定国家政策在该领域的导向,美国首次开展了基于社会科学方法的国家级自然灾害评估工作。该项目由地理学家吉尔伯特· F.怀特(Gilbert F.White)和社会学家J.尤金·哈斯(J.Eugene Haas)主持,组成了由学者和决策者共同构成的评估委员会,通过对自然灾害风险管理理论和防灾减灾活动的回顾和评估,全面规划了该领域今后研究的重大关键课题,为自然灾害的易损性研究指明了方向[58]

1981年,Pelanda指出“灾害是社会易损性的实现”,“灾害是一种或多种致灾因子对易损性人口、建筑物、经济财产或敏感性环境打击的结果,这些致灾事件超过了当地社会的应对能力”(Carter,1991;Cuny,1993;Ward,1994)[59]

1992年,K.Smith初步阐述了风险管理各构成要素的相互联系,系统总结了人类社会对灾害认知、风险评估、社会易损性及如何调整灾害等,并把自然灾害区分为对地质灾害、气象灾害、水文灾害和技术灾害这4个类型,分别描述了其灾害特征和调整模式[60]

William J.Petak和Arthur A.Atkisson ill对承灾体进行了划分,并对不同因素或条件对承灾体的影响开展了深入研究;防灾、减灾与灾害救援等政策制定的影响因素和政策对不同灾害受害者的影响[61]。 Blaikie等在“At Risk”一书中首次提出描述灾情的模型(灾害=致灾因素+易损性),指出致灾因素和易损性共同构成灾情,前者是必要条件,后者是形成灾害的根源。还进一步指出同一灾害强度下,人类社会经济损失随易损性的增大而增大,并认识到全球一体化、人口增长、城市化、气候变化等对社会易损性存在重要影响,灾害防控应从致灾因素和易损性两个方面进行综合研究[62]

20世纪90年代,Susan L.Cutter通过对研究区域范围内社会经济数据及人口数据的统计分析,提出了自然灾害社会易损性指数的概念(SVL),并给出了计算模型,通过计算该指数以划分易损性等级,同时采取措施提高人类社会抵御自然灾害的能力。 JuhaI.Ditto等学者专门针对社会弱势群体研究其易损性,用以完善灾害管理体系。自此之后,国外部分学者进一步探索了易损性的内涵,Weichsel认为易损性是承灾体承受自然灾害时的综合能力,它受灾害影响范围内承灾体的暴露度、人类社会的应急准备及灾害防控措施的综合影响;Wisner定义易损性为个人或群体处理灾害、对其进行抵抗及灾后恢复的能力,易损性评价需要考虑分散或特定灾害状况下人们的生命和生存程度;Alexander进一步指出“易损性”一词来源于拉丁词“vulnerare”,意为“将要”,指明显的自然或人为伤害[63]

(2)国内自然灾害易损性研究的现状

在1987年第42届联合国大会上,一致通过了第169号决议,确定1990—2000年在全世界范围内开展一个“国际减轻灾害十年”活动,其宗旨是通过国际上的一致努力,将当前世界上各种灾害造成的损失,特别是发展中国家因自然灾害造成的损失减轻到最低限度。由此开始,国内学者结合我国自然灾害特征及社会经济状况开展社会易损性的研究。

1988年北京师范大学史培军、黄崇福、王静爱等承担国家科技计划部部门基金项目“区域自然灾害系统研究”,并于2003年结题。该项目建立了区域自然灾害系统结构、功能信息不完备条件下自然灾害风险分析的理论和方法,指出我国宏观自然灾害灾情分布总体呈现出东西分异与南北分异交替的格局,经济与文化分布区空间转移成为决定中国自然灾情严重区分布的主要原因[63]

姜彤等分析了易损性的构成和内涵,并对社会易损性和自然易损性之间的相互联系进行了探讨[64];郭强通过阐述自然灾害和易损性的关系,进一步明确了社会脆弱性与易损性之间的区别与联系,丰富了灾害易损性的内涵[65]

蒋勇军、况明生等以重庆市各区县为例,运用GIS方法,通过选取地质灾害密度、频数经济损失和人口易损模数研究了地质灾害的脆弱性和易损强度,进而绘制了区划图[66]

毛德华、王立辉从孕育洪涝灾害的环境变异性、社会经济敏感性、城市土地利用对洪涝的放大作用,防洪标准和人为设障等方面对湖南城市洪涝的易损性进行了总体诊断。并选取人口密度、工业产值密度、道路网密度、排水管道密度、建成区绿地率等指标,运用模糊综合评判对之进行了定量评估并将全省城市洪涝的易损性程度划分为5个等级[67]

郭跃撰文综述了灾害社会易损性研究的历史发展过程,通过评述其概念分析了易损性的4个性质,总结了易损性评价的基本理论方法,认为开展社会易损性研究对防灾减灾具有重要的现实意义[68]

刘光旭等以昆明市东川区为例,根据各个乡镇的经济、人口等指标结合国内有关易损性的理论,建立东川区的泥石流易损性评价模型,从而对东川区以各乡镇为单位进行了易损性评价,得出了各乡镇的易损度;城市灾害风险评估作为城市灾害风险管理的核心,已经成为灾害研究的热点问题[69]。殷杰等研究了上海市自然灾害特征,从暴露易损的角度对灾害易损性展开研究,为上海城市灾害管理提供了科学依据[70];石莉莉等认为滑坡易损性是指特定区域对滑坡灾害的破坏和损害的敏感性。根据易损性指标的科学性、可操作性以及可定量化等基本选取依据和研究区的区域特点,选择评价指标后构建了易损性评价的数学模型,进而以四川米易县为研究实例,对提出的评价方法进行了应用,在GIS系统中运用自然断点法进行了易损度区划和区划制图[71];梅海等认为地质灾害易损性评价指标体系主要由生命损失、经济损失、社会损失和环境损失4部分构成,易损性程度用易损性指数来度量。以此为据对兰州市地质灾害进行易损性评价和区划[72]

综上所述,关于地质灾害易损性评价的研究工作多是针对小区域社会经济承灾体进行的,涉及的范围很广,其中的公路工程仅仅作为承灾体中生命线工程的一部分予以考虑,评价过程中只是提取了公路工程的自然特征作为评价指标。而对于公路地质灾害而言,现有的评价理论体系内缺少对于公路工程及相关关联因素的综合分析评价。即便是站在传统地质灾害易损性评价的角度上讲,由于国内外学者提出了很多不同的易损性定义方法,远未形成一个统一的标准,所以该领域的研究还有很长的路要走。

1.3.3 风险评价理论体系研究

(1)风险的定义

风险(Risk)概念的提出只是近代的事。古代,人们更多使用危险一词。 19世纪末,风险的概念最早在西方经济领域中被提出。现已广泛应用于环境科学、自然灾害学、经济学、社会学、建筑工程学等领城。但直到今天,学术界对风险的定义仍未完全统一。不同学者,基于不同的研究领域,对风险有不同的定义。 1895年,美国经济学家J.Haynes在其著作《Risk as an Economic Factor》中定义风险为损失的概率;1901年Willett在题为《风险及保险的经济理论》的博士论文中,认为风险是关于不愿发生事件的不确定性之客观体现;奈特则认为风险是“可测定的不确定性”,而“不可测定的不确定性”才是真正意义上的不确定性;Williams的风险定义是:在给定情况下的特定时间内,那些可能发生结果间的差异;罗祖德认为风险是指某种损失的不确定性;日本学者Saburo Ikeda认为风险是由于自然或人类行为所导致的不利事件发生的可能性,并强调风险由两部分组成:不利事件发生的概率及不利事件造成的后果;国际地科联(IUGS)滑坡研究组风险评价委员会把风险定义为对健康(healthy)、财产(property)和环境(environment)不利的时间发生的概率及其可能后果的严重程度,可用发生概率与后果的乘积来表达,即:

Risk = Property × Consequences

可以看出,大多数学者认为风险包含3个方面的含义:不利事件、发生概率和可能产生的后果。本书认为,国际地科联(IUGS)滑坡研究组风险评价委员会对风险的定义更加准确和合适。

值得注意的是,风险(Risk)、危险(Danger)及危险性(Harzard)有着不同的含义。危险仅是自然现象——不利事件的表征。危险性则是研究不利时间及其发生的概率;而风险则不仅研究不利时间发生的概率,同时还要分析其可能的后果。由危险的危险性再到风险,反映了人们认识客观世界能力的提高。

(2)风险评价与风险管理

风险评价是风险管理的主要内容,是指采用系统、规范的方法对风险进行识别(即风险分析)的基础上,采用定性或定量的方法对风险进行估算,以期为风险管理与决策提供可靠依据。具体做法是根据估算出的风险,判断其是否可以接受;若不能接受,则建议管理和决策者采取措施以减轻风险。可接受风险标准的确定是风险评价的重要内容,不同国家、地区、不同决策者都会有不同的可接受风险标准。它与经济发展水平密切相关,一般来说经济越发达的地区,其可接受风险越低。可接受风险标准一般用数个指标来表示,如死亡、经济损失等。风险评价是一个长期反复的动态过程,当现实世界状况发生变化或者采取了某种减轻风险的措施之后,就需要重新进行风险评价。

风险分析、风险评价及风险管理三者的相互关系可以用图1.1给予阐述。

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图1.1 风险管理的主要内容

根据风险评价的结果,风险管理和决策者即可对地质灾害采取监测、控制和减轻风险的行为,即风险管理。由于在实际决策过程中,往往面临着多种选择,到底选择何种方案,必须通过估算不同的行动方案的期望效益或期望损失,进而选取其中效益最大或损失最小的方案作为决策方案。风险决策实质上是一种优化决策。

近年来,随着人们对地质灾害引发的环境和安全问题的关注,研究因各种不确定因素引起的风险正日益受到重视,相关的工程风险分析和风险管理也逐渐应用于工程实际当中。风险评价(Risk Assessment)是指在风险事件发生之前或之后(但还没有结束),对该事件给人们的生活、生命、财产等各个方面造成的影响和损失的可能性进行量化评估的工作。即,风险评价就是量化测评某一事件或事物带来的影响或损失的可能程度。从山地公路地质灾害的角度来讲,风险评价是对承灾体(公路本身、路段影响范围内的车辆、人员、住房、土地及其他附属物等)所面临的威胁、存在的弱点、造成的影响,以及三者综合作用所带来风险的可能性的评估。它是一项综合性的跨学科问题,目前对其进行的理论研究主要涉及灾害的危险性评价、承灾体的易损性评价、灾害破坏损失评价、灾害的可接受风险水平、灾害的治理工程评价和灾害风险管理等方面。风险评价的任务主要包括:识别面临的各种风险、评估风险概率和可能带来的负面影响、确定承灾体承受风险的能力、确定风险消减和控制的优先等级、推荐风险消减对策等。

根据1984年联合国减灾组织(UNDRO)的定义,灾害风险是灾害危险性(发生概率)与易损性(受威胁的一个或一组要素的损失程度)的乘积。将一个区域内受某种灾害威胁的所有要素综合起来,就得到总风险值。单项风险与总风险均可用经济价值来表示。对地质灾害风险评价,国内外学者做了大量的研究工作,现举部分实例如下:

1996年科罗拉多州立大学Mario Mejia- Navarro博士后等人将GIS技术与决策支持系统(DSS )结合,利用GIS(主要是地理资源分析支持系统GRASS软件)及工程数学模型建立了自然灾害及风险评估的决策支持系统,并应用在科罗拉多州的Glenwood Springs地区。对泥石流、公路、地面沉降、由风引起的火灾等灾种进行了灾害敏感性分析、脆弱性分析及风险评估,辅助政府部门做出决策[73]

A.Ragozin从理论方面深入研究了当前地质灾害风险评价中的危险性、易损性和风险三个基本概念,提出了考虑危险性评估目标有效期限在内的单个地质灾害危险性指标,可用其主要控制因素的概率乘积来表示。建立定量模型对于区域地质灾害的危险性进行研究,研究了易损性指标的确定方法,提出了相应的评价途径和易损性指标评价表[31]

M.Michael- Leiba等在澳大利亚的一项城市发展规划项目的斜坡地质灾害研究中,把斜坡地质灾害的危险性、易损性、风险评价作为一体,以GIS软件为技术平台,分别采用平面和三维评价系统,对Cairns地区进行了斜坡地质灾害的危险性和风险区划研究[74]。其成果代表了滑坡灾害及风险区划制图技术应用的国际最新水平和发展方向,提出在不远的未来将与网络技术相结合。

Aleotti采用GIS技术对意大利北部阿尔卑斯山前缘的Piedmont地区的滑坡、公路、雪崩、山谷口堆积等灾害的危险性及总的风险进行了区划制图研究,在滑坡灾害危险性评价方法上,通过滑坡调查的分布资料和有关地质因素,构造了滑坡敏感性指标来反映滑坡灾害的危险性[75]。 Aleotti在对各种社会经济情况调查的基础上,把承灾体易损性定量化到(0,1)区间,进一步合成危险性评价结果对研究区域做了半定量的风险区划图。

据中国知网科技成果数据库显示,国内方面,张梁、殷坤龙等(2002)承担了“全国地质灾害风险区划”研究项目,该项目建立了地质灾害风险评价与区划的科学理论,提出相应的指标体系、模型、方法和计算机技术,实现了对地质灾害风险的定量化评价与区划,提高了地质灾害研究水平。通过运用地理信息系统(GIS)技术,编制基于MAPGIS技术的全国地质灾害风险区划电子地图,为地质灾害动态风险管理提供技术支撑,分析中国地质灾害对社会经济的直接危害和深远影响,从灾害活动—社会经济这一新的角度更加深刻地反映中国地质灾害的本质特征,揭示影响中国地质灾害风险分布的自然条件和社会经济条件。紧密结合中国社会经济发展和减灾需要,提出面向21世纪的减灾对策建议,为全面开展我国市(县)级地质灾害风险区划提供科学示范。

综上所述,现阶段相关学者对地质灾害的风险评价的研究沿用了联合国减灾组织(UNDRO)的定义,在危险性评价、易损性评价及风险可接受水平等方面做了大量的工作,并取得一些阶段性的成果。然而,上述成果多限于单灾种的风险评价或是区域地质灾害风险评价,有专门针对公路或山地公路的地质灾害风险评价研究很少涉猎,具有完整性和实用性的公路地质灾害风险评价理论尚未形成。

1.3.4 存在的问题及建议

针对地质灾害风险评价理论体系的研究经历了半个多世纪的发展,取得了显著的成果,为社会经济的建设和发展起到了积极的促进作用。不管在理论还是实践中,对地质灾害风险的研究都取得了一定的共识,相关研究成果能够对山地公路地质灾害风险评价工作起到一定的指导意义,但由于人类认识自然界事物的局限性,该领域的研究还存在如下问题:

①理论上对地质灾害的认识以及各种要素对地质灾害所起到的作用还没有一个定量的认识,这为进行山地公路地质灾害危险性、易损性或是风险评价工作造成了一定的困难。

②进行地质灾害风险评价模型众多,各种模型适用范围有限,半定量模型居多。如何进一步应用多学科交叉的方式建立一种完全定量的评价模型,适应山地公路地质灾害发生、发育及发展演化规律基本特征,并更加准确的描述山地公路地质灾害危险性、易损性或是风险,显得很有必要,亟待形成一个完备的山地公路地质灾害风险评价理论体系。

③专门对公路等大型线性工程的风险评价理论体系进行研究的学者很少,现有的点评价、面评价或区域评价方法不适用于公路等大型线性工程,针对公路地质灾害的风险评价理论与方法仍处于概念的界定和分析阶段。

④山地公路地质灾害具有一定的特殊性,其形成条件及发育规律的研究尚处于探索阶段,用于定量或定性评价其风险的指标体系或理论模型尚未建立,进一步完善评价指标体系并进行定量分析是进行风险评价的关键技术问题。

⑤新技术以及新兴理论在各种地质灾害空间预测中的应用还处于探索阶段,特别是3S技术如何更好地应用于各种地质灾害研究还需要进一步探索和研究。

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