滑坡灾害风险评价的系统分析

第26卷第1期 岩 土 力 学 V ol.26 No.1 2005年1月 Rock and Soil Mechanics Jan. 2005

文章编号：1000－7598－(2005) 01―0071―04

滑坡灾害风险评价的系统分析

谢全敏，边 翔，夏元友

（武汉理工大学土 木工程与建筑学院 湖北 武汉 430070）

摘 要：从系统理论的观点出发, 提出了滑坡灾害复杂大系统的概念, 并以这一概念为基础, 探讨了滑坡灾害风险特征及滑坡灾害风险评价的基本内容, 提出并系统地阐述了以滑坡危险性分析、承灾体易损性分析和滑坡灾害破坏损失评估为核心内容的滑坡灾害风险评价的系统理论。

关 键 词：滑坡灾害; 风险评价; 系统分析 中图分类号：P 642.22 文献标识码：A

Systematic analysis of risk evaluation of landslide hazard

XIE Quan-min, BIAN Xiang, XIA Yuan-you

(Institute of Civil Engineering & Architecture, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)

Abstract : From the viewpoint of system theory, the concept of large complex system of landslide hazards is put forward, based on which the characteristics and fundamental contents about the risk analysis for landslide hazards is studied The hazard analysis of landslides and the vulnerability analysis of landslide hazards affected body as well as the loss evaluation of landslide hazards taken as the key contents are systematically described.

Keywords : Landslide hazard; risk evaluation; systematic analysis

1 引 言

滑坡灾害风险评价是滑坡灾害风险管理的基础性工作，是制定各项防灾减灾措施，尤其是非工程防灾减灾措施的重要依据。因此，滑坡灾害风险评价对于减轻滑坡灾害的损失具有重要意义，已引起人们高度重视[1-4]。 H. H. Enstein(1988)给出了滑坡灾害风险评价的框架[5]；R. Anbalagan和Bhawani Singh(1996)在R. Anbalagan(1992)前期在关于山区滑坡灾害风险评价制图和区划制图研究基础上，提出了滑坡灾害风险评价制图的新方法和风险评价矩阵[6]。我国学者张梁和张业成（1996）提出了滑坡灾害风险评价的初步框架[7]; 谢全敏等学者也这方面做了些研究工作[8-12]。纵观国内外的研究工作，目前，关于滑坡灾害风险的定义尚未统一，滑坡灾害的风险评价还停留在单一学科内探讨，没有建立具有系统性的滑坡灾害风险评价体系，对于滑坡灾害风险评价的内容和方法仍没有统一的可供依据的

标准。本文首先从系统理论的观点出发，建立了滑坡灾害复杂系统的概念[13]，并以这一概念为基础，探讨了滑坡灾害风险评价的基本内容，构建了滑坡灾害风险评价的理论框架。

2 滑坡灾害复杂系统

滑坡灾害的发生、发展及消亡的整个演化过程都是人与自然关系的一种表现。由于滑坡灾害的最终承受体是人类及人类社会中的集合体(承灾体) ，因而，只有对承灾体的部分或整体造成直接或间接损害的滑坡称之为灾害性滑坡。一般而言, 形成滑坡灾害必须具有2个条件：一是存在诱发滑坡的因素(致灾因素) 及其形成滑坡灾害的环境(孕灾环境); 二是滑坡影响区有人类居住或分布有社会财产(承灾体) 。 致灾因素、孕灾环境、承灾体3者之间相互作用的结果形成了通常所说的灾情。从系统理论的观点来看, 孕灾环境、致灾因子、承灾体及灾情之间相互作用，相互影响，相互联系，形成了一个具有

收稿日期：2003-09-18 修改稿收到日期：2004-01-08

基金项目: 湖北省科技攻关项目(2004AA306B03)。

作者简介：谢全敏，男，1968年生，博士，副研究员，主要从事岩土工程方面的教学与科研工作。

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一定结构、功能及特征的复杂体系，这就是滑坡灾害系统。 图1描述了该系统的组成特征。概括起来， 滑坡灾害系统具有以下几个方面的突出特点。

图1 滑坡灾害系统

的交换。体现了这一系统的开放性。一方面，滑坡灾害的形成, 需要一定的条件。例如:需要从其外部环境系统中得到能量、物质或信息。没有外部环境系统的作用，滑坡灾害就不可能发生。另一方面, 由于滑坡灾害的发生，又对其外部环境系统产生影响，甚至产生或引起其它灾害。例如由于滑坡灾害，可能导致洪水、有毒物质的散逸、瘟疫流行等灾害的发生。滑坡灾害系统是一个开放系统。

(6) 滑坡灾害系统的动态性

滑坡灾害系统随时间而不断地发生变化。这是由于它的周围环境系统不断地发生变化，引起了滑坡灾害系统的输入、输出强度与性质不断地变化，并进一步引起滑坡灾害系统的结构与功能的变化，从而使滑坡灾害系统呈现出显著的动态性。

(7) 滑坡灾害系统的非线性

这是指滑坡灾害系统的输出特征，对于输入特征的响应不具备线性叠加性质。例如，相同强度的滑坡灾害, 在经济发展水平相近的地域，其规模量级大小与损害数量程度方面具有一定的对应关系，但其由于不同地域的背景条件、人口密度、经济发展水平等方面有差异, 所以滑坡灾害事件的规模和造成的损失之间不可能构成线性函数关系。

综上所述的7个特点，突出反映了滑坡灾害系统的高维性、复杂性、开放性以及动态性。因此，从系统科学的观点来看，滑坡灾害系统是一个动态复杂大系统。针对这一复杂大系统的控制与管理，无论是采用经典的控制理论, 还是采用传统的运筹学技术, 都将遇到困难。对其应用现代科学理论, 并采用综合分析的方法, 将各学科有机地结合起来，以研究滑坡灾害行为的时空分布规律、成灾机理, 从而形成滑坡灾害预测与模拟、评价与决策的综合集成方法。

Fig.1 System of landslide hazard

(1) 滑坡灾害系统组成的高维特性

滑坡灾害系统是由孕灾环境子系统、致灾因子子系统、承灾体子系统和灾情子系统4个子系统组成，而每一个子系统又包括其各自的子系统。例如:承灾体子系统又包括人类子系统、建筑群子系统、工业子系统、农业子系统等子系统。如此逐层分解, 形成了滑坡灾害的庞大的层次结构, 显然, 滑坡灾害系统是一个“人-自然-社会”系统，它具有极高的维数。

(2) 滑坡灾害子系统之间关联复杂性

滑坡灾害系统内各个子系统或局部子系统之间相互作用，相互联系，形成了复杂的关联。这种关联的复杂性不仅表现在结构上, 而且可以表现在内容上，例如，它们可以是物质、能量或信息的关联，也就是说各子系统之间的关联的形成是多样的。

(3) 影响因素繁多、层次不明确

滑坡灾害的形成受多种因素的影响，每一种因素又包含众多的表现形式，形成了滑坡灾害系统内各因素之间复杂的因果表达关系，从而使得系统内部因素间因果层次关系不明确。例如，降雨作为直接影响滑坡灾害的重要因素之一，由于其时空分布的不同对经济的影响作用也不同。

(4) 滑坡灾害系统的不确定性

滑坡灾害系统的不确定性概括起来, 包括随机性、模糊性、灰色性与混沌性等方面的内容。

(5) 滑坡灾害系统的开放性

滑坡灾害系统是一个“人-自然-社会”系统，这一系统不断地与其环境发生着物质、能量和信息

3 滑坡灾害风险评价

3.1滑坡灾害风险

根据前述所建立的滑坡灾害复杂大系统的概念, 滑坡灾害风险可定义为不同强度滑坡灾害发生的概率及其可能造成的滑坡灾害损失。显然, 这一定义确切地反映了滑坡灾害本身的自然属性和社会属性。基于这一定义, 滑坡灾害风险概括起来具有以下特征：

(1) 滑坡灾害风险的客观性

滑坡灾害发生既有随机性，又具有可预测性。随机性包括滑坡灾害的不确定性、资产分布的不确定性、防灾措施运用的不确定性等多方面，其中又以滑坡灾害的不确定性为主。滑坡灾害的发生受地

第1期 谢全敏等：滑坡灾害风险评价的系统分析

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形地貌、气象、岩土性状等多种因素的控制, 而后者的随机性决定了滑坡在时空分布上的随机性；可预测性是指滑坡灾害发生发展的过程是有规律性的, 如滑坡灾害等级、频率分布等—符合某些概率曲线。滑坡灾害这种“可测定的不确定”, 反映着滑坡灾害风险的存在。由于滑坡灾害发生不可避免, 人类尚无法完全控制滑坡灾害的发生, 任何防灾工程的设计标准也都有可能被超出, 滑坡灾害风险是客观存在的。

(2) 滑坡灾害风险既是经济风险又是非经济风险 滑坡灾害对人口、经济、社会、生态诸多方面造成危害或产生不利影响，滑坡灾害后果有些是可以用经济指标来反映，如财产损失、房屋倒塌、生命线工程的中断等，但有许多影响是不能或难以用经济指标来反映的，如滑坡灾害造成的人员伤亡、心理恐惧、社会混乱及生态环境的恶化等。滑坡灾害风险既是经济风险又是非经济风险，在某些情况下，非经济风险更令人关注。

(3) 滑坡灾害风险是纯风险

风险可分为纯风险和投机风险两种。只有损失机会而没有收益机会时，就是纯风险；而投机风险是既有收益机会又有损失机会的风险；滑坡灾害带来的收益与其带来的损失相比是微不足道的，因此，它是纯风险。

(4) 滑坡灾害风险的空间性

滑坡灾害同其它自然灾害一样，具有明显的空间分异特征。具体表现在两个方面：一是不同地区面临不同类型的、不同强度的滑坡灾害威胁；二是不同地区财产密度和易损失性差异也很大。即使同样强度的滑坡出现在不同地区，造成的灾情也会有很大的不同。总之，不同地区面临的滑坡灾害风险是不一样的，滑坡灾害风险具有空间性。

(5)滑坡灾害风险具有可测算性

滑坡灾害风险的可测算性主要是指：滑坡灾害致灾因子—滑坡灾害发生概率、承灾体价值及易损性、滑坡灾害对承灾体的损害程度等都可以测算，从而可以综合确定滑坡灾害的风险。当然，滑坡灾害风险的可测算性主要是指经济风险，滑坡灾害风险的非经济风险大多是难以测算的。

(6)滑坡灾害风险具有动态性

滑坡灾害的灾情是致灾因子、孕灾环境、承灾体3者相互作用的结果， 这3要素都是在变化的。如经济发展导致财产密度增大, 但同时抗灾能力也在提高。滑坡灾害风险总处于动态之中。滑坡灾害风险的动态性表明通过人们的努力是可以在一定程

度降低滑坡灾害风险度的。 3.2滑坡灾害风险评价的内容

滑坡灾害风险管理主要包括滑坡灾害风险评价和滑坡灾害风险管理与决策两部分。图2描述了滑坡灾害风险管理的两个主要内容之间的关系。以下将重点讨论滑坡灾害风险评价的内容。

图2 滑坡灾害风险管理系统

Fig.2 Management system of landslide hazard risk

图3 滑坡灾害风险分析系统

Fig.3 Analysis system of landslide hazard risk

滑坡灾害风险评价，即分析不同强度的滑坡发生的概率及其可能造成的滑坡灾害损失。图3是滑坡灾害风险评价系统的结构框图, 可以看出，滑坡灾害风险评价系统包括3个方面的内容：滑坡灾害危险性分析、承灾体易损性分析和滑坡灾害损失评估。其中滑坡灾害危险性分析主要针对孕灾环境和致灾因子, 是系统的输入；承灾体易损性分析主要针对承灾体，是系统的转换；滑坡灾害灾情评估是系统的输出。

3.2.1 滑坡灾害危险性分析

危险性(Hazard)是指不利事件发生的可能性，

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滑坡灾害的危险性是指滑坡灾害系统中孕灾环境和致灾因子的各种自然属性特征, 可用滑坡过程强度或规模、滑坡频率、滑坡灾害影响区域及其影响程度、滑坡灾害危害程度等危险性指标来刻划。滑坡 灾害的危险性分析就是在滑坡灾害系统观点的框架下，从风险诱发因素出发，研究不利事件发生的可能性，即概率，以及研究受滑坡威胁地区可能遭受滑坡影响的强度和频度，即研究滑坡发生频率与滑 坡强度的关系。 3.2.2 承灾体易损性分析

不同承灾体遭受同一强度的滑坡灾害，损失程度会不一样，同一承灾体遭受不同强度滑坡灾害损 失程度也不一样，即易损性(Vulnerability)不同。所谓承灾体易损性是指承灾体遭受不同强度滑坡可能损失程度，常常可用损失率来表示。滑坡灾害损失率是描述滑坡灾害直接经济损失的一个相对指标, 通常指各类承灾体遭滑坡灾害损失的价值量与灾前 或正常年份各类承灾体原有价值量之比, 简称滑坡灾害损失率。滑坡灾害损失率是滑坡灾害经济损失 评估的重要指标，分为各类承灾体分项滑坡灾害损失率(如农作物滑坡灾害损失率、工商企业财产滑坡灾害损失率、城乡居民财产滑坡灾害损失率等) 和各类承灾体综合滑坡灾害损失率两种。

承灾体易损性分析是研究区域承灾体易于受到致灾滑坡的破坏、伤害或损伤的特征。为此，首先，要识别滑坡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， 承灾体易损性分析是研究滑坡强度与损失率的关系。

3.2.3 滑坡灾害破坏损失评估

滑坡灾害破坏损失评估是在危险性分析和易损性分析的基础上，计算不同强度滑坡灾害可能造成的损失大小。对于某一具体的承灾体，在一指定频率滑坡下可能受到的损失可采用如下方法进行计算：①从滑坡灾害危险性分析结果中找出该承灾体所处位置可能遭受的滑坡灾害强度；②从易损性分析结果中，找出该类承灾体在该滑坡灾害强度下可 能的损失率；③利用上步计算的损失率乘以承灾体的价值, 即得到该承灾体可能损失值。

按上述步骤对研究区内所有承灾体计算损失值，累加即可得该频率滑坡可能带来的总损失值；对所有频率，分别计算可能损失，就可以得到滑坡 灾害损失的概率分布，即滑坡灾害风险。

4 结 语

滑坡灾害系统是一个涉及“人-自然-社会”的复杂大系统，从系统科学的观点出发, 采用“四结合”, 即定性判断与定量计算相结合、微观分析与宏观综合相结合、还原论与整体论相结合、科学推理与哲学思辩相结合思想是建立滑坡灾害风险评价理论体系的有效途径。

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