山地公路地质灾害风险线评价体系

6.2　山地公路地质灾害风险线评价体系

6.2.1　山地公路地质灾害风险线评价的提出

1）常规地质灾害风险评价类型及特点解析^{［157—164］}

（1）按照评价时间分类

地质灾害风险评价有多种类型。根据地质灾害风险评价时间，分为灾前预评价、灾中跟踪评价、灾后总结评价。其评价目标虽然基本相同，但评价的特点和方法不完全一致。

①灾前评价

灾前评价是对一个地区或一个潜在的地质灾害事件的危险程度和可能造成的破坏损失程度的预测性评价。它的目的除了为减灾决策和防治工程提供依据外，还可以对地区经济发展规划、城市建设规划以及土地资源合理开发利用等提供参考依据。由于地质灾害，特别是崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害是具有很大不确定性的随机事件，所以一般采用风险分析方法核算灾害的期望损失，据此评价灾害的风险水平。其具体方法和过程是在分析地质灾害历史活动程度和形成条件的基础上，通过危险性评价，确定地质灾害事件的发生概率和成灾范围；通过易损性评价，核算危害区内各种受灾体的数量和可能损毁程度；通过破坏损失评价，核算灾害的期望损失，并划分风险等级；通过防治工程评价，分析灾害的可防治性和可能效益，提出防治灾害的最优方案。

②灾中跟踪评价

灾中跟踪评价和灾后总结评价都是在灾害发生以后，对已经出现的灾情进行调查、统计、分析，其主要目的是为及时、有效地进行救灾、抗灾提供依据。灾中跟踪评价是对那些规模巨大、破坏严重、成灾活动有一定时间过程的地质灾害进行适时评价。其基本要求是，在灾害发生后的一定时限内，迅速对灾情做出首次评价；随着灾害的发展，每隔一段时间，及时将最新灾情做出适时评价；直至最后灾害过程结束后再作总结评价。

③灾后总结评价

灾后总结评价是指在灾害过程结束以后，对灾害情况进行的全面评价。灾中跟踪评价和灾后总结评价的基本方法是调查、统计，对于灾害规模较小，成灾范围有限的地质灾害，一般通过全面调查，获得灾情要素。对于成灾范围较大，受灾体数量很多的地质灾害，可以采用抽样调查统计方法实现灾情评价。

（2）按照评价范围分类

根据地质灾害灾情评价范围或面积，将地质灾害灾情评价分为点评价、面评价、区域评价。不同范围地质灾害灾情评价的目的、基础、途径和方法不尽一致。

①点评价

点评价是指对一个地质灾害体或一个具有相同活动条件和特征的相对独立的灾害群的灾情进行的评价。如一个滑坡或滑坡群、一条泥石流沟或同地区紧邻发育的泥石流群等。点评价的范围一般不超过几十平方千米。其行政区范围一般不超过几个乡（镇）或一个县（市）。点评价的对象是具体的单一的灾害体或灾害事件，通过评价能比较准确地量化它的损失水平和风险程度，为具体的防治工程提供依据。点评价是在对灾害活动条件和受灾体易损性进行深入研究的基础上进行的，其基本手段除了专门性调查统计外，还需要进行必要的测试和实验。它所使用的各种指标以及得出的不同层次的评价结果，基本上达到绝对的量化程度。

②面评价

面评价是对一个具有相对统一特征的自然区域或社会经济区域（如一个小流域或一个城市）进行的地质灾害灾情评价。评价区面积一般从几十平方千米到几千平方千米。其行政范围一般为一个县（市）或几个县、（市）。由于进行面评价的地区都是地质灾害危害比较严重的地区，所以地质灾害一般有几十处或几百处，而且常常不是一种地质灾害，而是几种地质灾害的综合评价。面评价的目标是认识一个有限地区的地质灾害的破坏损失程度或风险水平，其意义除了指导灾害防治工程外，还将为地区规划和资源开发提供依据。面评价的基本内容与点评价基本一致，仍然是危险性评价、易损性评价、破坏损失评价和防治工程评价。但其所采用的调查方法一般限于全面调查统计，辅以必要的重点深入调查；所使用的指标和各层次的评价结果虽然达到绝对量化程度，但精度要低于点评价。

③区域评价

区域评价是指跨流域、跨地区的大面积的地质灾害灾情评价。其评价范围为一省或几省乃至全国区域，面积达几万到几百万平方千米。区域评价区内灾害点成千上万，常常难以准确计数，涉及的灾种几乎包括所有类型的地质灾害。区域评价的目标是对大面积区域性地质灾害的破坏损失或风险程度进行评价，其意义是为宏观减灾决策和区域经济规划提供依据。区域评价仍以“四评价”为中心内容，采取的基本方法是区域性调查和相应的统计分析；所使用的指标和各层次的评价结果一般达到相对的量化程度；所取得的评价结果主要体现在风险区划上。

综上所述，点评价、面评价、区域评价的基本特点见表6.1。

表6.1　地质灾害风险评价范围及其特征

2）线评价的提出及必要性

山地公路沿线边坡岩土体稳定性受边坡岩性、岩体结构、结构面产状组合和强度以及地下水状况、降雨情况等诸多因素的影响，由其引起的灾害风险分析仍属地质灾害风险分析的范畴，这在前面已做了简单介绍。但是，山地公路边坡与水电、矿山工程边坡有所不同，山地公路边坡为一窄长的条带，其评价和调绘范围一般限于公路沿线与库岸距离不大于250 m的地段，为线性工程（或带状工程）。既具有跨区域性，又具有评价面积小的特点。因此，按风险评价范围划分来说，它兼具点评价、面评价和区域评价之特征。另外，山地公路工程这类大型的线性工程，由于其具有跨越地区广、地层岩性及地质构造等自然地质条件复杂多变的特点，加之在山地公路地质灾害调查过程中不可能对每一个边坡工点的地质条件和岩土体力学特征做过多的勘测，也不会对每一个边坡工点作大量室内试验以获取某些物理力学参数，更不会对每一个边坡工点布设大量的耗时耗费的监测系统来预测预报边坡变形。显然，仅根据评价范围将很难对山地公路沿线边坡地质灾害风险评价的精度进行界定，必须提出一种新的适合线性工程风险分析评价的理论体系。

为此，本书根据山地公路工程自身的特点，结合沿线地质灾害发育特征，提出风险线评价的基本概念：线评价是指在一个自然特征或社会经济特征相对稳定的区域范围内，针对某一狭长地段内地质灾害的灾情进行评价。该评价方法适用于公路工程、铁路工程、内陆水运航道工程、长大输油输气管线工程、输电线路布设工程、江河渠沿线工程、沿海海岸线工程，甚至航空业航线工程等大型线性工程。

3）线评价的特点

根据上述线评价的概念，可知山地公路地质灾害风险评价具有如下特点：

（1）评价的目的及意义

实施山地公路地质灾害风险评价的目的和意义在于通过定性或定量的方法确定评价路段内的地质灾害综合灾情和风险，为政府相关部门制定防灾减灾规划、实施防治工程、开展抗灾救灾活动等提供依据。

（2）评价范围及精度界定

风险线评价在评价精度上界于点评价和面评价之间。就山地公路地质灾害风险评价而言，评价单元可按路段所属行政区域进行划分，路段长度从几千米到几十千米不等。通过现场勘查等手段获取对公路功能存在影响的范围内地质灾害的影响因素，进而实施风险评价，其精度远低于点评价，但显著高于面评价和区域评价。

（3）评价手段

山地公路地质灾害风险评价以全面调查统计为主，专门调查为辅，一般不进行单灾点的物理勘测。主要采用定性评价方法确定评价模型，评价指标多为宏观数据，评价结果是相对风险。

6.2.2　山地公路地质灾害风险评价指标体系

对山地公路地质灾害进行防控的重要问题之一就是如何科学地描述并评价山地公路地质灾害系统，前已述及该系统是一个复杂大系统，研究山地公路地质灾害系统的发生、发展及其演化规律，必须基于定性与定量的综合分析。与此同时，制定防灾、抗灾、救灾的总体规划，也需要借助一系列能科学地描述山地公路地质灾害发生的规模与强度、地质灾害经济损失大小、防灾、救灾及预测预警的定性与定量指标，这些指标中的每一个指标又包括许多不同类别指标，每一个具体指标可能是几个指标的综合反映，这样就形成了指标树，这个指标树就构成了山地公路地质灾害系统分析与评价的指标体系。

在山地公路地质灾害灾害指标体系中，既有定性指标，又有定量指标；既有描述致灾因子的自然变异指标，又有反映地质灾害灾情的经济损失指标；既有直接损失指标又有间接损失指标；既有时间强度指标又有空间强度指标；既有孕灾环境的适应性指标，又有承灾体的易损性指标；因此，山地公路地质灾害系统分析与评价指标体系既是全面反映灾情、确定减灾目标、优化防控措施、评价减灾效益、进行减灾决策的重要依据，也是山地公路地质灾害系统定性与定量综合分析的前提和基础。

1）指标体系的建立原则

山地公路地质灾害系统的复杂性使得其评价指标体系的构造成非常复杂，它涉及政治、经济、技术、生态等诸多方面的复杂因素。因此，为了使构建的指标体系能更加全面地反映山地公路地质灾害系统的本质特征，做到科学、合理且符合实际情况，在构建山地公路地质灾害风险评价指标体系时，应遵循以下6条基本原则^{［155，164］}。

（1）系统性原则

从系统科学的观点来看，系统性即完整性或完备性。山地公路地质灾害评价指标体系要能够全面完整地反映山地公路灾害系统的综合情况，从中抓住主要因素，既能反映直接的影响又能反映间接的影响，并且有普遍代表性。但又不能简单地认为指标越复杂、越全面越好，以至造成了“维数灾”，因此，确定指标时应适当取舍。

（2）科学性原则

山地公路地质灾害系统分析与评价指标的设置和指标的结构必须科学合理。能够正确反映山地公路地质灾害系统的基本内涵和适当的外延，逻辑结构严密。

（3）结构层次原则

这一原则要求我们在构造山地公路地质灾害系统分析与评价指标体系时，尽可能体现出结构上的层次性。一般来说，至少应当包括3个层次，即指标层、因素层和综合层。

（4）定量化原则

建立指标体系的目的是为了更加有效地采用定性与定量的综合集成方法对山地公路地质灾害系统进行综合分析，从而实现山地公路地质灾害预测、模拟、评估、管理和决策的定量化。因此，在构建山地公路地质灾害系统的分析与评价体系时，应立足于指标体系的定量化。

（5）可操作性原则

山地公路地质灾害系统评价指标体系，应当能比较实际地反映山地公路地质灾害系统的全部内容，避免一切不切实际、不太相关的指标加入，致使指标体系过于庞大，使人们难以控制，不利于构建模型。另外，指标体系所采用的指标应该能为有关部门所接受，并尽量与国家统计部门的指标相一致，便于统计、计算，从而使指标体系具有可操作性。

（6）兼容性和普适性原则

指标体系的总体结构应符合公路地质灾害从孕育、形成、发生以及持续与平息的全过程的固有客观规律，这就要求所建立的指标体系应具有最大的兼容性和普适性。

2）层次性评价指标体系的构建

根据前述山地公路地质灾害风险评价与管理的理论体系并结合线评价的定义及特征，对于极端降雨诱发山地公路地质灾害风险问题，从评价内容上来说包括危险性评价、易损性评价和破坏损失（风险）评价3个方面。其中，危险性评价和易损性评价是重要基础。对于危险性评价，主要是在对其基本变形破坏方式研究、降雨与地质灾害相关性研究、基本形成条件和潜在危险性指标提取的基础上，首先识别对地质灾害发育具有重要影响的指标或因素，分析评价各指标或影响因素的影响程度，进而结合极端降雨等外部诱发因素对其危险性给出定性或定量评价；而对于易损性评价，由于本书研究重点是针对山地公路地质灾害问题，而公路两侧边坡可能的影响带内其他承灾体，如房屋、耕地等很少，因而承灾体重点考虑公路，对公路可能的损毁情况及其给社会带来的经济损失等方面进行综合评价。当然，在公路其他区段，除公路本身外，别的承灾体也可能会遇到较多，因此，易损性评价体系中仍然引入了体现其他承灾体的内容；对于破坏损失评价，它是危险性与易损性的综合集成。

综上所述，根据极端降雨诱发山地公路地质灾害风险评价的特点，同时考虑公路地质灾害系统是一个动态系统，有其“输入—转化—输出”3个环节（这里“输入”是广义的输入）。因此，指标集合按其本身的功能应至少划分为3个层次，即：①基础描述型指标集；②分析评价型指标集；③规划决策型指标集。其中基础描述型指标集是为对公路地质灾害系统的完整描述而设置的；分析评价型指标集是根据不同的要求，为建立山地公路地质灾害系统的分析和评价模型所设立；规划决策指标集是为在分析评价基础上作出规划与决策的需要而设置的。鉴于此，结合前述指标体系的建立原则，本书所建立的降雨诱发山地公路地质灾害风险评价指标体系是属于多层次的逻辑结构，如图6.5所示。指标体系解析如下：

图6.5　山地公路地质灾害风险评价指标体系

（1）危险性评价

危险性（Hazard）是指不利事件发生的可能性，危险性分析就是从风险诱发因素出发，研究不利事件发生的可能性，即概率。山地公路地质灾害危险性分析就是研究受地质灾害威胁路段或路网可能遭受地质灾害影响的强度和频度，一般用危险性等级进行相对度量。概括地说，山地公路地质灾害危险性分析是研究山地公路地质灾害发生频率与其强度的关系，如图6.6所示。

图6.6　山地公路地质灾害强度、频度及损失关系图

（2）易损性评价

不同承灾体遭受同一强度的地质灾害，损失程度会不一样；同一承灾体遭受不同强度地质灾害损失程度也不一样，即易损性（Vulnerability）不同。所谓地灾易损性是指承灾体遭受不同强度地质灾害的可能损失程度，通常可用损失率来表示。

图6.7　风险矩阵图绘制程序

山地公路地质灾害易损性分析是研究区域承灾体易于受到致灾地质灾害的破坏、伤害或损伤的特征。为此，首先要识别地质灾害可能威胁和损害的对象并估算其价值；其次，估算这些对象可能损失的程度。概括地说，山地公路地质灾害易损性分析是研究地质灾害强度与损失的关系，如图6.7所示。

（3）破坏损失评价

山地公路地质灾害损失评估是在危险性分析和易损性分析的基础上，评估不同强度地质灾害可能造成的损失大小。对于某一具体的承灾体，在一指定频率地质灾害下可能受到的损失可采用如下方法进行计算：a．从地质灾害危险性分析结果中找出该承灾体所处位置评价可能发生地质灾害的强度和可能性；b．从易损性分析结果中，找出该类承灾体在该地质灾害强度下可能的损失率；c．利用破坏损失评价的概念模型即可计算整个路段的地质灾害风险。

6.2.3　风险线评价的测算模型

针对地质灾害风险评价的问题，国内外学者已做过很多研究，并取得了不少成果，从他们对风险的定义来看，风险是危险性和易损性的函数已经是不争的事实。对风险的计算方法和模型在前面1.2.2节中有详细的综述，从前人的研究结果来看，风险计算主要有两种方法：一种是连续的计算方法，即认为风险的分布是连续的，这主要是根据易损性的连续分布特征而推导出来的（M.Piers，1998；Laheij，2000；Jonkman，2003）；另一种是分类计算方法，即将风险看作是危险性、易损性的综合函数结果，是非连续性的（S.N.Jonkman，2003；刘希林，2003）。这里主要考虑非连续性的风险计算方法，即通过对指标的量化赋值，根据风险计算的公式（6.1）计算得到风险的量化值，最后得到风险评价结果^{［165，166］}。

根据前文所研，本书参照联合国人道主义事务部（DHA）给出的地质灾害风险计算公式：