時間：2023-07-31 17:26:07
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇自然災害危險性分析，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞 地面沉降；風險指數；風險評估；風險區劃
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，是一種不可補償的永久性環境和資源損失，是地質環境系統破壞所導 致的惡果［1］。國內外對地面沉降的研究主要集中在成因分析、監測方法、經濟損 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 面沉降危險性區劃和地面沉降物質財富風險區劃研究。然而，地面沉降災害風險評估與區劃 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，減小損失發生的影 響，必須進行地面沉降災害風險評估與區劃。天津市是我國地面沉降比較嚴重的區域之一， 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，風暴潮災害加劇；河流泄洪能力 的喪失；土壤的鹽漬化等。研究區人口密集、經濟發達，地面沉降嚴重，并具備比較完整的 監測數據。因此，選擇該區域進行地面沉降災害風險評估與區劃具有較大的理論與實踐 意義。
1 研究區概況
天津市位于九河下梢，渤海灣西岸。整個天津和鄰近地區處于華北斷塊盤地的東北部，從構 造分區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。
研究區包括天津市和平、河東、河西、南開、河北和紅橋市內六區，以及東麗、西青、津南 和北辰四區，總面積2 054.01km2(見圖1)。2005年底，總人口518.96萬人 ，地區生產總值760.30億元［13］。
隨著社會經濟的快速發展，由于過量開采地下流體資源，地面沉降已經成為研究區最為嚴重 的災害之一，該區域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，對人類和社會經濟造成損失的事件。自然災害風險 指未來若干年內可能達到的災害程度及其發生的可能性。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：天津市區及近郊區地面沉降災害風險評估與區劃中國人口•資源與環境 2008年 第4期[HT] 一定區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存在的所有任何財產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在長期和短期內能夠從災害中恢復 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空間分析中的內插分析、重分類和柵格運算等。內插分析（Interpolate to
Raster）對矢量點數據進行內插產生柵格數據，每個柵格的值根據其周圍（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方式：反 距離權重插值（IDW）、樣條函數插值（Spline）和克里克插值（Kriging）。重分類（Recl assify）即基于原有數值，對原有數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據系統以某種函數關系作為復合分析的依據進行逐網格 運算，從而得到新的柵格數據系統的過程。對多個柵格數據進行運算，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驗首次對地面沉降災害風險進行評估與區劃。
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劣綜 合起來，用一個數量化指標加以集中，表示整個評價對象的優劣，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。
3 地面沉降災害風險評價指標體系
3.1 地面沉降災害系統模式的構建
基于自然災害系統理論［21］，區域自然災害系統是由孕災環境、致災因 子和承災 體共同組成的地球表層異變系統，災情是這個系統中各子系統相互作用的結果（見圖2）。
地面沉降孕災環境主要受區域地貌類型、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、孕災環境和承災體相互綜合作用的產物，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
從系統論觀點出發，根據自然災害風險指數法的理論，遵循科學性、綜合性、主導性、層次 性、動態性和可操作性原則，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，在此基礎上根據地面沉降災害的特點確定因子層。
與地震等突發性災害不同，地面沉降是緩發性并逐年累積的，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展趨勢 。為了反映地面沉降未來發展趨勢，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地面沉降最主要的致災因子， 雖然近年來研究區逐年壓減地下水開采量，但是由于生產生活需要，在一定時期內研究區仍 將開采地下水，因此，地下水開采強度也是研究區地面沉降危險性的一個重要指標。
一般認為社會經濟條件可以定性反映區域的災損敏度，即易損性的高低。社會經濟發達的地 區，人口、城鎮密集，產業活動頻繁，承災體的數量多、密度大、價值高，遭受災害時人員 傷亡和經濟損失就大。值得注意的是，社會經濟條件較好的地區，區域承災能力相對較強， 相對損失率較低，但區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，發生 在經濟發達、人口密布的地區可能造成的損失往往要比發生在經濟落后、人口稀少的地區大 得多。社會經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計報表與年 鑒［23］。由地面沉降災害系統模式可知，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 或間接影響到區域社會經濟發展和人民生產生活；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 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，隨著一個區域 城市化水平的提高，區域人口素質、文明程度、居民防災減災意識、區域科研水平、經濟發 展水平以及政府執政管理能力等都會相對提高，區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 數據來源
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的基礎上逐年增設 水準測量點，現已形成覆蓋全市范圍的地面沉降水準測量網。截至2006年11月，全市范圍 內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測數據，計算得到每個監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；按區統計的人口、經濟數據根據《天 津市統計年鑒》相關數據整理計算所得［13］；按區統計的建設用地面積來自《天津 市土地利用變更調查數據匯編》②；防災減災能力由截至2005年底水準測量數據和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，各評價因子數據圖均在濱海新區地形圖的 基礎上進行數字化，形成統一的坐標系和投影系統。由于GIS空間分析功能采用柵格數據結 構為基礎，實現各種代數和邏輯運算［24］，因此本文利用ArcGIS中F eatures to Raster功能將數字化后的矢量數據轉化為柵格數據。
4 天津市區及近郊區地面沉降災害風險評估與區 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劃圖(見圖6)。
4.1 天津市區及近郊區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 天津市區及 近郊區地面沉降危險性分區圖（見圖3），由圖3可知：天津市區及近郊區地面沉降高危 險區和較高危險區主要位于津南區和西青區，低危險區和較低危險區主要位于市內六區和東 麗區， 1985年之前地面沉降嚴重的市內六區情況逐漸好轉，市區地面沉降漏斗逐漸消失，初步分析 其原因主要是1986年至今市區采取了大量壓縮地下水開采量等措施，多年來中心市區地下水 開采量維持在較低水平，地下水開采量已經低于可開采量；而津南區和西青區地面沉降危險 性大主要原因是地下水開采以及地熱大規模的開發利用。目前，津南區主要沉降漏斗分布 于咸水沽鎮、津南經濟開發區至葛沽鎮一帶，基本與圖中津南區高危險區分布一致；西青區 主要沉降漏斗分布于楊柳青鎮、辛口鎮、張家窩鎮、南河鎮和大寺鎮，基本與圖中西青區 高危險區分布一致。
綜合考慮人口密度、地均GDP和建設用地比重得到天津市區及近郊區地面沉降易損性分 布圖（見圖4），由圖4可知：總體來說，市區的易損性比近郊區大，因為市區承災體的數量 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 傷亡和經濟損失就大。其中高易損區為市中心的和平區，低易損區為北辰區和西青區。和平 區是天津市經濟最發達、人口最密集、商業最繁榮的區，2005年和平區的人口密度達43 845 人/km2，單位面積生產總值59 379.69萬元/km2；而北辰區和西青區相對來說人口稀疏 、經濟落后 ，西青區是研究區人口最稀疏的區，人口密度為556人/km2，北辰區是研究區建設用地比 重最低的區，其比重為32.87%。
單位面積生產總值綜合考慮每平方公里水準測量公里數、地下水壓采量占開 采量的比重和城市化水平得到天
津市區及近郊區地面沉降防災減災能力分區圖（見圖5），由圖5可知：總體來說市區防災減災能 力強于近郊區，這與研究區實際控沉工作相符；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 天津市區及近郊區地面沉降災害風險區劃
根據自然災害風險數學計算公式和表1中的指標體系和權重，計算了天津市區及近郊區地面 沉降災害系統的風險度，應用GIS技術，編制了天津市區及近郊區地面沉降災害風險區劃圖 （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編制的地面沉降災害 風 險分布有以下特點：津南區咸水沽鎮、雙河鎮和葛沽鎮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最高值的及西青區的楊 柳青鎮、辛口鎮、張家窩鎮、南河鎮，這些區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；東麗區東北部和北辰區東北部是研究區地面沉降災害風險度 最小的區域，這些區域地面沉降危險性較小，人口相對較少、經濟相對落后，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的從數據采集空間屬性數 據庫建立指標體系選擇評價分析地面沉降災害風險區劃的技術路線和方法體系；構建 了地面沉降災害系統模式；建立了地面沉降災害風險區劃的基本評價指標體系，并提出了其 數量化方法。以天津市區及近郊區為研究區，構建了與地面沉降災害相關的1:1 000 000比 例 尺空間圖形數據庫；以200m×200m的區劃單元對地面沉降風險進行了空間分析，最終編制了 研究區的地面沉降災害風險區劃圖。
地面沉降危險性評價表明，高危險區主要位于津南區和西青區；易損性評估表明，高易損區 主要位于和平區；防災減災能力評價表明，市區防災減災能力相對較強，而近郊區相對較弱 ；風險區劃表明高風險區主要位于津南區咸水沽鎮、雙河鎮和葛沽鎮等地。由研究結果可 以看出，目前津南區和西青區應該成為天津市區及近郊區地面沉降災害防御的重點。
本研究主要是用來為天津市區及近郊區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。
參考文獻(References)
［1］鄭銑鑫,武強,侯艷聲等.關于城市地面沉降研究的幾個前沿問題［J］.地球學報,2002，23(3 ):279～282.［Zheng Xianxin, Wu Qiang, Hou Yansheng et al. Some Frontier Proble ms on Land Subsidence Research［J］. Acta Geoscientia Sinica, 2002,23(3):279～28 2.］
［2］王若柏,周偉,李風林等.天津地區構造沉降及控沉遠景問題［J］.水文地質工程地質,2 003，(5):12～17.［Wang Ruobai, Zhou Wei, Li Fenglin et al. Tectonic Subsidence
a nd Prospect of Ground Subsidence Control in Tianjin Area［J］. Hydrogeology and
Engineering Geology, 2003，(5):12～17.］
［3］唐益群,嚴學新,王建秀等.高層建筑群對地面沉降影響的模型試驗研究［J］.同濟大學 學報(自然科學版),2007,35(3):320～325.［Tang Yiqun,Yan Xuexin, Wang Jianxiu et
al. Model Test Study of Influence of HighRise Building on Ground Subsidence［J ］. Journal of Tongji University (Natural Science),2007,35(3):320～325.］
［4］楊建圖,姜衍祥,周俊等.GPS測量地面沉降的可靠性及精度分析［J］.大地測量與地球 動力學,2006,26(1):70～75.［Yang Jiantu, Jiang Yanxiang, Zhou Jun et al. Analys is on Reliability and Accuracy of Subsidence Measurement with GPS Technique［J］ . Journal of Geodesy and Geodynamics,2006,26(1):70～75.］
［5］張維然,段正梁,曾正強等.1921-2000年上海市地面沉降災害經濟損失評估［J］.同濟 大學學報,2003,31(6):743～748.［Zhang Weiran, Duan Zhengliang, Zeng Zhengqiang
et al. Evaluation on Economic Losses Resulted from Land Subsidence in Shanghai:
1921-2000［J］. Journal of Tongji University, 2003,31(6):743～748.］
［6］吳振祥,樊秀峰,簡文彬.福州溫泉區地面沉降灰色系統預測模型［J］.自然災害學報,2 004,13(6):59～62.［Wu Zhenxiang, Fan Xiufeng, Jian Wenbin. Gray System Model Us ed in Forecasting Land Subsidence of Geothermal Area in Fuzhou［J］. Journal of
Natural Disaster, 2004,13(6):59～62.］
［7］董克剛,周俊,于強等.天津市地面沉降的特征及其危害［J］.地質災害與環境保護,200 7,18(1):67～70.［Dong Kegang, Zhou Jun, Yu Qiang et al. Feature of the Land Su bsidence and Its Damage in Tianjin City［J］. Journal of Geological Hazards and
Environment Preservation, 2007,18(1):67～70.］
［8］羅元華,張梁,張業成.地質災害風險評估方法［M］.北京:地質出版社,1998.［Luo Yua nhua, Zhang Liang, Zhang Yecheng. Methods of Risk Assessment of Geological Hazar ds［M］. Beijing: Geology Press, 1998.］
［9］王國良.地面沉降危險性分級標準初探［J］.上海地質, 2006,(4):39～43.［Wang Guo l iang. Preliminary Studies on Dangerous Grading Standard of Land Subsidence［J］.
Shanghai Geology, 2006,(4):39～43.］
［10］劉會平,王艷麗.廣州市地面沉降危險性評價［J］.海洋地質動態,2006,22(1 ):1～4.［Liu Huiping, Wang Yanli. An Appraisement of Ground Subsidence Fatalnes s in Pearl Delta: A Case Study of Guang Zhou City［J］. Marine Geology Letters,
2006,22(1):1～4.］
［11］KiDong Kim, Saro Lee, HyunJoo Oh et al. Assessment of Ground Subsiden ce Hazard Near an Abandoned Underground Coal Mine Using GIS［J］. Environmental
Geology, 2006，(50):1183～1191.
［12］魏風華.河北省唐山市地質災害風險區劃研究［D］.北京:中國地質大學,200 6. ［Wei Fenghua. Researches on Geological Hazard and Risk Zonation in Tangshan
Hebei［D］. China University of Geosciences,2006.］
［13］天津市統計局.天津統計年鑒-2006［M］.北京:中國統計出版社,2006.［Tianjin M unicipal Bureau of Statistics. 2006 Tianjin Statistical Yearbook［M］. Beijing:
China Statistics Press, 2006.］
［14］黃崇福.自然災害風險評價理論與實踐［M］.北京:科學出版社,2005:5～6.［Huang C hongfu. The Theory and Practice of Natural Disaster Risk Assessment［M］. Beijin g: Science Press,2005:5～6.］
［15］United Nations, Department of Humanitarian Affairs. Mitigating Natural Dis asters: Phenomena, Effects and Options: A Manual for Policy Makers and Planners ［M］. New York: United Nations, 1991:1～164.
［16］Zhang Jiquan. Risk Assessment of Drought Disaster in the Maizegrowing Re gion of Songliao Plain, China［J］. Agriculture Ecosystems & Environment, 2004,1 02(2):133～153.
［17］陳香.福建省臺風災害風險評估與區劃［J］.生態學雜志, 2007,26(6):961～966.［C hen Xiang. Risk Assessment and Zonation of Typhoon Disasters in Fujian Province ［J］. Chinese Journal Ecology, 2007,26(6):961～966.］
［18］張會,張繼權,韓俊山.基于技術的洪澇災害風險評估與區劃研究――以遼河中下游地 區為例［J］.自然災害學報,2005,14(6):141～146.［Zhang Hui, Zhang Jiquan, Han Juns han. GISbased Assessment and Zoning of Flood/Waterlogging Disaster Risk: A Cas e Study on Middle and Lower Reaches of Liaohe River［J］. Journal of Natural Dis asters, 2005,14(6):141～146.］
［19］湯國安,楊昕.ArcGIS地理信息系統空間分析實驗教程［M］.北京:科學出版社,2006. ［Tang guo’an，Yang Xin. Experiment Guide of ArcGIS Spatial Analyst［M］. Beiji ng: Science Press,2006.］
［20］Guoyun Zhou, Tetsuro Esaki, Jiro Mori. GISbased Spatial and Tempo ral Pre diction System Development for Regional Land Subsidence Hazard Mitigation［J］.
Environmental Geology, 2003,(44):665～678.
［21］史培軍.三論災害研究的理論與實踐［J］.自然災害學報,2002,11(3):1～9.［Shi Pe ijun. Theory on Disaster Science and Disaster Dynamics［J］. Journal of Natural
Disasters,2002,11(3):1～9.］
［22］林黎,趙蘇民,李丹等.深層地熱水開采與地面沉降的關系研究［J］.水文地質工程地 質,2006,(3):34～37.［Lin Li, Zhao Sumin, Li Dan et al. A Study of the Relations hip Between Exploitation of Geothermal Water in Deepseated Aquifers and Land S ubsidence［J］. Hydrogeology and Engineering Geology,2006,(3):34～37.］
關鍵詞：洪災；危險評價；指標體系；山區縣域
中圖分類號：P426.616 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）2-0001-04
1 引言
洪災指在自然和人為條件下，降水達到一定強度，引起陸地水域匯流量驟增，導致堤壩漫溢或潰決，在短期內因高強度突變引發成災的客觀自然事件[1]。我國是一個多山地的國家，有69%國土面積屬于山地、丘陵、高原地形。在我國每年因洪災造成的人民生命損失和社會經濟財產損失不計其數，據中國國家防總數據顯示，截至2016年7月3日，該年全國已有26個省（區、市）1192個縣遭受洪澇災害，農作物受災面積294.2萬hm2，受災人口3282萬人，緊急轉移148萬人，因災死亡186人、失蹤45人，倒塌房屋5.6萬間，直接經濟損失約506億元。國內外不同學者針對不同的洪災研究方向和洪災研究尺度，選用了不同的指標體系對洪災危險性進行評價。如許小華（2015）選取高程、坡度、河網密度、土地利用等指標對江西省山洪災害危險性進行研究[2]；李謝輝等（2013）從歷史洪災、降水、地形、土壤、水系等方面對河南省洪災風險危險性進行區劃研究[3]；王一秋等（2010）選取降水、水系、地形、人口、GDP和播種面積等對太湖流域江蘇片區洪災進行研究[4]；孫欣等（2014）選取坡度、起伏度、匯流量、植被覆蓋率、房屋、道路、暴雨量、年均降水量等因子分析安瀾鎮山洪災害 [5]。綜合來看，相關學者選取的指標均是靜態的，均是從靜態的角度分析各指標因子所起的綜合作用，但洪災的形成尤其是山區洪災的致災過程是動態性的，因此，構建的危險評價指標不僅要包括較全面的靜態性，而且要能體現洪災的動態特性。
以山區縣域作為研究尺度，針對山區縣域洪災孕災敏感性和致災動態性特征，從地形地貌、氣象水文、下墊面和人類活動等方面遴選縣域洪災危險評價的動態指標，根據降雨-匯流-洪水量（位）之間的動態關聯關系構建洪災危險評價的動態指標，由此建立包含靜態和動態相結合的綜合評價指標體系。在此基礎上，詳細分析了各指標數據的獲取方法并將山區縣域洪災劃分為高、中、低、微危險4個等級，構建的指標體系可運用于山區縣域的洪災危險綜合評價。
2 洪災影響因素分析
洪災的孕育與形成由多方面因素綜合導致[5～8]，根據其成因可將其分為地形地貌、氣象水文、下墊面和人類活動等四個方面因素。
2.1 地形地貌因素
地形地貌是一個地區的地表形態，它反映區域內的宏觀地勢起伏情況。地形地貌通過影響降雨的匯流速度與時間，從而影響洪災的危險性。在縣域尺度主要體現在坡度、起伏度和微地貌類型。
坡度表征地勢的陡緩程度，坡度值越大，地勢越陡峭，降雨發生時在陡峭的地勢上流速增加，從而雨水匯流時間減少，增加洪災的危險性；起伏度主要反映一定區域內的地勢起伏狀況，是一定范圍內高程的閾值，同一個地區由于選取的范圍不同，其起伏度數值也會有所差異。起伏度越大地表水流速度越大，并且在低地勢處形成匯積，達到一定水量后又向更低的地勢處匯流，最終形成洪水；微地貌是相對宏觀地形地貌來講的，主要體現為較微小地貌的差異，一般來說不同的微地貌類型對雨水的匯積作用不同，因此其危險性也存在差異。
2.2 氣象水文因素
氣象水文條件是洪災發生的直接因素，降雨形成徑流在地表匯流累積，最終匯入水系中并與其共同形成洪水。其對洪災的影響主要體現在降雨量、河網密度、匯流累積量和降雨強度。
降雨量決定了河流的匯流累積量，當降雨量越大，匯流量也相應越多，洪災的危險程度也越高[5，8]；河網密度是研究區內河流長度與區域面積的比值，其數值反映河流的密集程度，對于河網越密集的區域，雨水越容易匯集，且易發生漲洪現象，由此洪災危險性越高；匯流累積量的大小反映了地表徑流形成的難易程度以及水量的大小。匯流累積量越大，則表示越容易形成地表徑流，水量也相應較大，并使洪災危險性變得越嚴重；降雨強度是一定時間內降雨量的大小，它作為一個動態因子，直接影響匯流累積量。伴隨著降雨強度的增加，匯流累積量也相應增大，由此造成洪災的危險性也相應增高。由于匯流累積量和降雨量均是隨時間變化的動態性因素，同時單位時間降雨量對匯流累積量也有較大影響，即降雨強度影響匯流累積量，因此將匯流累積量和降雨強度同時作為動態因子用于評價縣域洪災危險性。
2.3 下墊面因素
影響洪災的下墊面因素主要包括植被和土壤。降雨落到地面，地面的物質組成決定了地表徑流的形成速度和徑流量大小，從而導致洪災具有不同的危險性。在一次降雨過程中，植被覆蓋度不同，雨水被植被截留量會有所不同。一般在植被密集的地方，有20%左右的降雨量能夠被地表植被阻攔。由于植被對雨水的這種截留作用，地表徑流匯積的時間增長，推遲洪峰形成的時間，并且削減了山洪流量峰值，降低洪災危險性。土壤分為多種類型，不同地區土壤類型不同，不同類型的土壤其下滲率也有較大差異。一般來說，下滲率大的土壤能減少地表徑流量，當發生降雨時，土壤可下滲一部分的雨水，減少匯流量，降低洪災的危險程度。
2.4 人類活動因素
人類的活動會對上述因素造成不同程度的直接或間接影響，人類在地表的生產生活使得地表形態和土地利用方式發生變化，因此可用土地利用綜合程度來表征人類活動的強度大小。在人口密集的區域，對土地的利用程度高，人類生產生活會對地表形態造成一定的破壞作用，從而地表對雨水的滲透作用以及截留作用減弱，雨水匯流成地表徑流時間減少，洪水也就越容易形成。土地利用的程度不同其對地表形態破壞程度不同，越是高效利用的土地，對地表的影響越大，增加了洪災的危險性。
3 評價指標遴選及數據獲取方法
3.1 評價指標因子及分級賦值
山區縣域洪災是多種因素綜合作用的結果。結合山區縣域特征，綜合考慮孕災和致災因子對洪災危險性的影響[9～13]，對相應指標進行綜合遴選。最后選取坡度、起伏度、微地貌類型、河網密度、夏半年降水量、土壤類型、植被覆蓋度和土地利用綜合程度8個指標作為靜態評價指標，選取不同暴雨強度下的匯流累積量作為動態指標，從靜態和動態兩方面構建山區縣域洪災危險性評價綜合指標體系。對山區縣域洪災危險性劃分為高危險、中危險、低危險和微危險四個等級，并對每個評價指標進行分級賦值，
3.2 指標數據獲取方法
研究山區縣域洪災危險性需要用到研究區域行政邊界圖、土地利用類型圖和遙感影像圖、DEM數據等基礎數據以及各評價指標數據，以下具體說明指標數據獲取方法。
3.2.1 地形地貌數據獲取
坡度數據提取一般選取1∶10000地形圖或具有相應精度的DEM數據，在提取坡度時建議依據研究區面積大小選取10 m×10 m或30 m×30 m的柵格尺寸；起伏度數據也是通過DEM數據進行提取，其中的關鍵是確定最佳窗口大小。建議采用不同窗口大小計算得到研究區不同的起伏度值，然后利用起伏度數據與相應窗口大小進行擬合，得到兩者的回歸曲線，最后以其與45°直線相切的點確定為計算起伏度的最佳窗口大小；利用TPI（地形坡位指數）可進行研究區地形坡位和微地貌類型的劃分并獲取相應數據。根據Weiss的劃分標準，利用DEM數據選取3×3和11×11窗口大小可提取得到微地貌類型[14]。
3.2.2 氣候水文數據獲取
當前情況下，常使用空間插值和回歸分析兩種方法獲取降雨量的空間分布。其中常用的空間插值方法主要有：反距離權重法、樣條函數法、協同克里格法和普通克里格法4種。在山區，對降雨量量影響較大的是高程和坡向等因素。因此可以考慮將高程變化作為約束條件進行插值分析；回歸分析是根據回歸模型計算得到每個網格的降雨量，根據研究區域的不同選取的柵格尺寸大小也不同，在研究山區縣域時建議選用10 m×10 m或30 m×30 m柵格尺寸?；貧w模型的建立主要根據歷年降雨量數據求得，比較求得的回歸曲線相關系數確定最佳回歸模型。再考慮坡向對降雨量的影響，選用坡向系數來對計算的降雨量進行校正得到最終降雨量；河網密度即區域內河流長度與區域面積的比值，利用水系圖和行政區劃圖進行疊加計算即可方便得到。
利用不同降雨強度將原本以柵格數為單位的匯流累積量換算成以雨水量為單位的具體水量。降雨強度數值單位有很多種，一般選取mm/24h作為單位。結合當前山區縣域的降雨強度值，建議選取50 mm/24h、75 mm/24h、100 mm/24h、125 mm/24h、150 mm/24h、175 mm/24h、200 mm/24h、250 mm/24h進行動態模擬。降雨強度對匯流累積量的影響就是將不同的降雨強度換算成每個柵格中匯流的流量總和，其大小也與柵格尺寸有關。
3.2.3 下墊面數據獲取
植被覆蓋度主要利用遙感影像圖進行計算，在眾多的遙感影像系列中，其費用、分辨率均有所不同，綜合考慮建議選取TM遙感影像，利用遙感圖像處理軟件進行植被覆蓋度計算。而土壤類型主要根據不同土壤類的下B率進行劃分，即利用其土壤類型進行分等定級。例如某南方地區其土壤下滲率順序為：紫色土
3.2.4 人類活動數據獲取
土地利用綜合程度可利用土地利用類型數據[15]，結合實際情況，針對不同用地類型其對地表形態改變的程度對其進行等級劃分，一般分為高度利用、中度利用、低度利用和未利用，
4 結語
以山區縣域為研究尺度，在洪災影響因素分析的基礎上，從靜態和動態兩個方面入手構建了山區縣域洪災危險性綜合評價指標體系，得到以下研究結果。
（1）從地形地貌、氣象水文、下墊面和人類活動等4方面因素入手，選取坡度、起伏度、微地貌類型、河網密度、夏半年降雨量、土壤類型、植被覆蓋度、土地利用綜合程度等作為靜態指標，將不同暴雨強度下的匯流累積量作為動態指標，由此得到動靜結合的綜合評價指標。
（2）詳細探討了縣域尺度洪災危險性評價指標的獲取方法，為實例應用提供相應方法。
（3）將山區縣域洪災危險劃分為高危險、中危險、低危險和微危險4個等級，并將各等級按照簡便方法進行賦值量化。
構建的山區縣域洪災危險評價指標體系在以下2個方面還需要進一步改進與完善。
（1）各指標危險等級的劃分閾值可結合實際的研究區域進行適當調整。
（2）在遴選動態指標時，僅僅是將匯流累積量由傳統的柵格數量轉變為不同降雨強度背景下的洪水量，今后需要結合研究區各河段的寬度、高程變化情況進行精準的危險分區劃分。
參考文獻：
[1]付意成，魏傳江，臧文斌，等.洪災風險評價體系研究[J].中國水利，2009，24（3）：27～32.
[2]許小華，何 雯.基于土地利用分析的山洪災害危險等級劃分研究[J].江西水利科技，2015，41（4）：283～289.
[3]李謝輝，王 磊.河南省洪災風險危險性區劃研究[J].人民黃河，2013，35（1）：10～13.
[4]王一秋，S有鵬.李群智等.太湖流域江蘇片區洪災風險區劃[J].自然災害學報，2010，19（4）：195～200.
[5]孫欣，林孝松，何錦峰，等.基于GIS的山區鎮域山洪災害危險性分區及評價[J].重慶工商大學學報（自然科學版），2014，31（9）：82～88.
[6]張澤峰.淺議山洪災害的成因與防治[J].科技創新與應用，2016（5）：155.
[7]殷 潔，裴志遠，陳曦煒，等.基于GIS的武陵山區洪水災害風險評估[J].農業工程學報，2013，29（24）：110～117.
[8]趙 燕，李溢龍，田 佳，等.基于GIS技術的山區洪災孕災環境綜合評價與分區研究[J].綠色科技，2015（8）：208～212.
[9]朱秀紅.五蓮縣山洪災害現狀、成因及對策[J].江西農業學報，2011，23（12）：128～129.
[10]丁春梅，何曉鋒，萬成楊.浙江省山洪災害成因分析及防治對策[J].人民黃河，2010，32（4）：19～20.
[11]傅春梅，徐 剛.重慶市山洪災害的危害、成因及防治對策[J].太原師范學院學報（自然科學版），2011，10（1）：145～148.
[12]蔣衛國.區域洪水災害風險評估體系（iv）原理與方法[J].自然災害學報，2008，17（6）：53～59.
[13]章德武，諶宏偉.山洪災害致災因子分析與防治措施[J].中國水運，2011，12（3）：146～147.
[14]林孝松，林 慶，王梅力，等.山區鎮域山洪災害危險性分區研究―以跳石鎮為例[J].自然災害學報，2015，24（3）：90～96.
[15]林孝松.重慶市合川區土地利用狀況定量分析[J].水土保持研究， 2009， 16（1）：199～203.
Methods for Assessment Index System of Flood Disaster Risk
in Mountainous Counties
Wang Fang，Lin Xiaosong，He Lang，Cui Mengrui，Zhou Yuanrui，Yang Han
（College of Architecture and Urban Planning， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074，China）
關鍵詞：地理信息系統 GIS 地質災害 評估 應用
中圖分類號：P208；P694 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0009-02
當前我國對地質災害的研究越來越重視，與此同時，對地質災害評估的研究也越來越向高準備、高要求、高預測以及高防治的方向發展。其中，新興的GIS作為當前在地質災害評估研究中應用最廣泛的信息系統。做好地理信息系統在地質災害評估中的應用研究就顯得尤為迫切和重要。
1 GIS及地質災害評估概述
1.1 認識GIS及地質災害評估
GIS即地理信息系統，它是一門集信息科學、空間科學和地球科學為一體的綜合技術學科，它實現了遙感技術、計算機信息工程以及現代地學理論和方法的有機結合。作為一種基于數據庫系統、地理信息的空間分析以及地圖可視化的計算機系統。它是有效表達、處理以及分析與地理分布有關的專業數據，并為人們提供了一種快速展示有關地理信息和分析信息的新的手段和平臺。GIS的主要功能有：數據采集和提取、轉換與編輯、數據集成、數據的重構與轉換、查詢與檢索、空間操作與分析、空間顯示和成果輸出及數據更新等。
地質災害災情評估是指對地質災害活動程度及破壞損失情況進行評定估算的工作，對于有發生可能但尚未發生的地質災害，地質災害評估是預測評價地質災害的可能程度。地質災害的評估內容包括如下兩點：一是分析評價地質災害活動的危險程度和地質災害危險區受災體的可能破壞程度，即地質災害的危險性評價和災害區的易損性評價。二是在做出地質災害的危險性評價和災害區的易損性評價基礎上進一步分析預測地質災害的預期損失，即進行地質災害的破壞損失評價。其中，地質災害評估的基本目的是通過綜合指標或單項指標定量化反映地質災害的破壞損失程度和主要特點，從而為相關部門規劃、部署和實施地質災害防治工作提供科學依據。
1.2 GIS在地質災害研究中的應用現狀分析
當前GIS在地質災害研究中的應用主要有以下三個方面：一是利用GIS開展的地質災害的評價和管理。通過建立基于GIS的地質災害空間信息管理系統可以對某一特定空間分布的地質災害調查資料以及空間分布特征信息等進行評價和管理。二是利用地GIS可以實現地質災害的危險性分區，通過評價地質因素之間相互作用的復雜性，以及由于各種地質因素本身的不確定性，對研究區運用恰當的數學分析模型進行地質災害危險性等級的劃分，從而為地質災害的管理和防治提供科學依據。三是GIS在與地質災害相關的專家系統中的集成應用。其中，在集成的專家系統中，GIS主要負責時空數據的管理，利用專家知識和空間目標的事實推理，在進行空間分析的基礎上實習災害危險程度的自動判定，從而可以實現區域地質災害的動態管理。
2 GIS應用于地質災害評估的研究方法
應用GIS技術的基于多源數據和面向突發性自然災害應急響應的地質災害風險快速評估研究方法是當前我國政府部門在地質災害風險管理中應用的最為廣泛的地址災害評估研究方法，該方法的應用為政府及地方社會應對各類突發性自然災害的救災、減災等提供了有效的信息保障和科學的決策支持。該研究方法主要包括GIS數據準備、格網數字高程模型的構建以及地形因子的提取三個方面的內容。
2.1 GIS數據準備
在進行災害研究及評估前需要準備多項數據，主要是野外實測CAD數據的整理，然后提取CAD數據中的高程點數據為.dat文件。將該.dat文件作為研究的基礎數據，后面所有的應用分析都是基于野外實測CAD數據進行。CAD數據的處理軟件有多種，其中GIS數據準備常用的軟件主要有ArcGIS、MapInfo、MapGIS、TopMap、GeoBean等。
2.2 格網數字高程模型的構建
數字高程模型（DEM）區域地形的基礎信息之一，是賴以構建區域地形型和進行各種地形研究的基礎信息。數字高程模型是描述包括高程在內的各種地貌因子，如坡度、坡向、坡度變化率等因子在內的線性和非線性組合的空間分布。它是用一組有序數值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型。而格網數字高程模型是把DEM覆蓋區劃分成規則格網，每個網格大小和形狀都相同，用相應矩陣元素的行列號來實現網格點的二維地理空間定位，第三維為特性值，可以是高程和屬性。以MapGIS軟件生成的格網DEM為例。在MapGIS工作平臺下，利用該軟件的強大地形分析功能模塊DTM分析模塊，采用基于距離冪函數反比加權網格的離散數據網格化方法，生成GRD地形數據。
2.3 地形因子的提取
地形因子的提取是指研究區坡度與坡向的提取。而坡度就是指GRID中像素高程值的變化率，分別用0～90度來表示，每一定的度數間隔采用不同的顏色表示。坡向是指GRID中每個像素面的朝向，范圍為0～360度，其中0度代表北，90度代表東等。
3 GIS在地質災害評估過程中的實際應用案例分析
3.1 研究區域概況
陜西省府谷縣新區地處陜、晉、蒙三省（區）交界處，渭北黃土高原溝壑區，以丘陵、山地地貌為主，總的地勢是西北高、東南低，海拔高度在780～1426.5 m之間。區內屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候，溫差大、降水變化明顯。旱、澇、霜、雹自然災害加之溝壑地形結構，為地質災害創造了有利條件。而不合理的人為開挖和填埋等活動更加重了該區地質災害惡化的程度，境內地質災害頻發。因此該區迫切需要進行地質災害預報防患于未然。根據府谷縣新區地質災害評估的需要，通過建立以GIS技術為基礎的、用于地質災害評價的空間分析模型，調查、分析評估區內潛在的地質災害、工程建設可能引發或加劇地質災害及其危險性，以及工程建設和建成后可能遭受的地質災害及其危險性，進行地質災害危險性預測評估，對地質災害的風險評估意義重大。
3.2 基于GIS的三維地形圖的描述
三維地形圖是遙感、地理信息系統、三維仿真等高新技術的結合。它主要以一種三維電子沙盤的形式反映研究區的地形起伏情況，根據高程的不同賦予不同顏色值，制作出三維地形圖，用以表達不同的地形起伏情況。其中，研究區的三維地形圖如圖1所示。
3.3 標高分析圖的生成
標高分析圖是由若干離散高程數據通過空間數據差值生成的地理曲面數據（.GRD格式數據），然后進行等值線分析產生的。經過分層設色后，不同高程的范圍值被賦予一定的高程數據，顯示不同的顏色值，來反映不同的地形起伏情況。其中，研究區的標高分析圖如圖2所示。
3.4 基于數字高程模型的坡度分析和坡向分析
坡度是描述地形特征信息的重要指標，它能夠間接表示地形的形態起伏和結構特征，并且反映地貌坡面的傾斜程度。坡向作為描述地貌特征的重要參數，它反映坡面所面對的方向，也是通過數字高程模型（DEM）計算得到的。其中，研究區的坡度分析和坡向分析分別如圖3和圖4所示。
3.5 地質災害的危險性評價
經過上述的地質災害評估，可以發現陜西省府谷縣新區地形復雜，以及存在滑坡、泥石流等地質災害的潛在危害性較大，對于該地區農業、交通、經濟等埋下隱患；在新區存在潛在的地質災害、相關工程建設和建成后可能引發或加劇地質災害及其危險性，地質災害及其危險性，當地的相關部門需要結合評估結果提供科學有效的防治措施。
4 前景與討論
當前GIS在地質災害研究中應用的非常廣泛，將GIS技術應用于地質災害評估的中，可以成功進行地形分析，通過制作各種地形分析圖，給地質工作者提供了地形分析的數據，從而能夠使地質決策部門更好的掌握研究區可能出現的地質災害狀況。
由于預測地質災害系統是一個復雜的過程，基于GIS的計算機技術也在不斷革新。本文的思想技術方法可以為相關課題提供框架路線，相應的評估方法和應用手段還需進一步探討和研究。
參考文獻
[1] 羅培.基于GIS的地質災害風險評估信息系統探討[J].災害學，2005，12（20）：57-59.
地質災害 預測 影響因子
引言:滑坡、崩塌、泥石流等地質災害是導致人民生命財產損失的自然災害之一,我國是一個地質災害頻發的國家,隨著人類活動增多,地質災害發生頻率、強度以及對人民生命財產所造成的損失越來越大,加強對地質災害危險性預測與評估對于減少地質災害造成的損失具有重要的現實意義。
1地質災情評估的目的、意義
地質災害是自然因素、人為因素綜合作用的結果。地質災害危險性是地質災害自然屬性的體現,評價的核心要素是地質災害的活動強度。從定性分析看,地質災害的活動強度越高,危險性越大,災害的損失越嚴重。對地質災害災情預測評估首先是為了通過揭示地質災害的發生和發展規律,評價地質災害的危險性及其所造成的破壞損失、據此進行地質災害發育趨勢的預測;其次通過地質災害災情評估、做出救災防災決策的依據。因此。加強對地質災害減災規劃和臨災預案的制定與實施有重要的意義。
2地質災害危險性評估方法
目前,我國在地質災害危險評估中已具備較為完善的定量方法,常用的方法有層次分析法(AHP)、灰色關聯度法、模糊綜合評判法和信息量評判法等。由于不同的方法各有特點,在實際應用中應根據實際情況,選取較適合的方法,并進行合理的優化。
2.1層次分析法(AHP)
層次分析法也叫系統工程法,它是一種實用的多方案或多目標的決策方法其主要特征是,它合理地將定性與定量的決策結合起來,按照思維、心理的規律把決策過程層次化、數量化。2.2灰色關聯度法
灰色關聯度分析法是建立在灰色系統理論基礎上的一種定量評價方法。著重研究概率統計、模糊數學所難以解決的“小樣本”、“貧信息”等不確定性問題,它根據評價因子之間的發展態勢的相似或相異程度,來衡量評價因子之間的關聯程度,最終將評價因子的權重與其等級的分數相乘然后相加,得出評價結論。
2.3模糊綜合評判法
模糊數學是研究和處理模糊現象的科學,它所揭示的是客觀事物之間差異的中介過渡性引起的劃分上的一種不確定性。通過建立模糊相似關系將客觀事物予以分類。它主要應用于地質環境質量評價、地質災害易發程度分區評價、單災點穩定性評價中得到了廣泛的應用。
2.4信息量評判法
信息量評判法是在信息社會中產生的,它屬于統計分析方法,在我國以前多用于地質找礦等領域,目前在地質災害空間區劃中得到了廣泛的應用。用于地質災害評估中主要通過某些因素對所提供的研究對象信息量的計算來評價,亦即用信息量的大小來評價影響因素與研究對象關系的密切程度。
3 地質災害預測評估影響因子
3.1氣象因子
氣象因子包括氣候類型、氣溫、氣壓、濕度、風向、風力、云量、降水等要素在這些要素中,對地質災害的產生和穩定性影響的最重要原因是降水。地質災害與降水有密切的關系,危巖(崩塌)、滑坡主要集中發生在降水較多的月份,而泥石流發生更離不開降水形成的強烈地表徑流。
3.2 地形地貌因子
危巖(崩塌)、滑坡、泥石流等地質災害與地形坡度的關系十分密切。如喬建平等研究了長江三峽庫區云陽一巫山段斜坡坡度對滑坡的貢獻率得出了該地區滑坡發育的主要坡度區間。
3.3地層巖性組合
地層巖性是產生地質災害的基本物質條件,其組合決定了巖土體類型特征,也就決定了地質災害類型及規模。如:軟硬相間巖組,由于軟弱巖體抗風化能力較差,被風化剝蝕而形成巖腔,使上部堅硬巖體失去支撐易產生危巖(崩塌)同時,軟弱巖體的強度相對較差,易成為滑坡的易滑地層。
3.4地質構造因子
地質災害是地球內外動力耦合作用的結果,地質災害多與地質構造作用有關。如對于某一特定地區,剪切帶區域抗風化能力較差,易于誘發泥石流災害,而與新構造應力場主壓應力垂直或大角度相交的陡崖或陡坡,則易于孕發危巖、滑坡等地質災害。所以說地質構造因子是
地質災害發育的一個重要因子,起主導控制作用。
3.5水文地質條件
在所有誘發和觸發地質災害的因子中,地下水扮演著極為重要的角色,是地質災害勘測、評價、預測與防治必須考慮的因子。在以往的各種地質災害中,大部分危巖(崩塌)、滑坡的產生均有地下水的參與。
3.6人類工程活動
隨著社會經濟發展,人類對自然改造加大,各種大小工程活動,直接或者間接誘發了各種地質災害。如:人類過度的開采造成對植被的破壞,從而導致水土流失,誘發泥石流;公路修建切坡形成危巖(崩塌)、滑坡等。
結束語:在實際地質災害預測評估中,為了便于計算機識別和數學處理,一般會對影響因子進行量化,從而得出影響的強度。地質災害的預測評估是一項系統的工程,只有充分分析了其影響因子基礎上,利用科學計算方法,才能準確預測出地質危害,從而減少對人類的損失。
參考文獻:
關鍵詞 渭河下游；洪災危險性；降雨量；降雨變率
中圖分類號 P333 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104（2011）02-0106-06
洪水災害主要是指由于大氣降水的不規則運動所引起的洪水給人類正常生活、生產活動帶來的損失與禍患［1］，具有高維性、復雜性、不確定性、開放性、動態性和非線性等特點［2］。近年來，渭河下游 “小洪水、大災情”的洪災特征日趨顯著，直接威脅著民眾安危并制約了區域社會經濟的可持續發展［3］。而誘發洪災的首要因素是夏季西太平洋副熱帶高壓帶來的高強度季節性降水，較長時間的連陰雨、連續暴雨或大范圍暴雨往往引發洪水，加之渭河下游泥沙淤積嚴重，且淤積的重心不斷向上游延伸，范圍也不斷向上游擴展［4］，“地上懸河”導致汛期洪災損失嚴重。
渭河下游泥沙淤積［5］、河道變遷［6-7］、潼關高程［8］等問題已經成為學術界和流域管理部門的研究焦點，許多學者在渭河流域洪澇災害的成因分析和防汛對策、水沙變化的水文特性和趨勢分析等方面進行了大量的研究和探討。趙景波等對較長尺度的渭河洪水變化及其影響進行了深入研究［9-10］；胡安焱等利用近50年來降水、水土保持措施、水利措施及工業生活用水等方面的資料，分析了降水和人類活動對渭河流域水沙變化的影響［11］；王雁林等系統地分析了陜西省渭河流域生態環境需水量的界定范圍［12］；李景宜等對渭河中下游洪水特性及其所引發的景觀變化、土地風險、洪水資源化潛力等問題進行了分析評估［3，13-17］。
洪水危險性分析是研究受洪水威脅地區可能遭受洪水影響的強度和頻度，具體到渭河下游洪泛區，分析并定量評估汛期（7-10月）降水的空間分布強度（即洪災風險的降水危險性評估與區劃）是開展洪水危險性評估、科學有效地防災減災的重要基礎工作。
1 渭河下游洪水與流域降水
1.1 洪水特性及其成因
渭河流域絕大部分為開闊的平原，河道比降小。由于上游來水和下泄能力的矛盾突出，加之受季風氣候影響，降水集中的7-10月，長時間的連陰雨、連續暴雨或大范圍暴雨往往帶來洪水災害。近年來渭河下游泥沙淤積嚴重，淤積的重心不斷向上游延伸，范圍也不斷向上游擴展，使渭河幾乎每年汛期都有不同程度的洪災出現。
經過對20世紀50年代以來渭河流域洪水災害有關資料的統計分析，發現1954-2002年共出現洪災45次，年平均近1次，其中，50年代3次，60年14次，占總次數的31％，70年代、80年代和90年代均為9次。同一年內出現3次洪災的有1962、1966、1970和1996年，以60年代最多，究其原因，除了降雨本身偏多外，水利防洪設施較差，河道防洪能力較弱也是重要原因：同一年內出現2-3次洪災的年份數除80年代為2次外，60年代、70年代和90年代均為3次。45次個例中有8次是全流域性的嚴重洪澇，其中70年代出現最多為3次，90年代次之為2次，其余均為1次。
從洪水年內發生的時間方面分析，最早出現在5月上旬，汛期出現頻率最高值集中在7月和8月，均為18次，其中7月下旬最高達11次，以后逐旬減少，最遲出現在10月中旬。從洪水發生的區間方面分析，由于中下游的北部分別有涇河與北洛河兩條主要支流，加之秦嶺北麓渭河的南山支流較多，所以中下游發生洪災的幾率較高，占總數的60％，且中游多于下游。
三門峽水庫建庫前，渭河主河槽的泄洪能力為4 500-5 000 m3／s，1960年三門峽水庫蓄水運行后，渭河水流流速變緩，河道比降變緩，沖淤平衡失控，造成下游河道的大量淤積，導致下游河道主槽過流斷面逐年萎縮，河道過流能力大幅度降低，使渭河下游由一條沖淤平衡的地下河逐漸淪為一條“地上懸河”，直接影響著渭河的行洪能力。
渭河下游洪泛區包括河流沿線的9個縣（區）（即：咸陽市區、西安市區、高陵縣、臨潼區、渭南市區、華縣、華陰市、大荔縣和潼關縣），總面積7 997 km2，緯度34.17-35.03°，經度108.56°-110.42°（見圖1）。
Fig.1 Distribution of weather stations hydrological stations[HJ*3/5][HT9.5SS]
20世紀90年代以來，渭河下游河槽淤積加劇，洪水過程線由尖瘦逐漸變得矮胖，洪峰出現明顯推后，洪水歷時顯著延長，峰現時刻比20世紀70年代滯后了許多（見表1）。
李景宜：渭河下游洪水災害的降水危險性評估與區劃中國人口•資源與環境 2011年 第2期表1 華縣站歷史洪水特征值及災情
54031342.81606.031.921928.0×108元華縣站1977年最大洪峰流量為4 470 m3/s ，洪水過程陡漲陡落，從900 m3/s 起漲到回落，總歷時56 h；1992年洪峰比1977年洪峰小520 m3/s，洪峰卻比1977年推后了約48 h，洪水歷時延長了50 h；2003年最大流量為3 540 m3/s，洪峰流量比1977年小930 m3/s，峰現時刻卻比1977年推后了大約88 h，洪水漲落時間為219 h，洪水歷時延長了2.92倍，洪水的漲落水段上都有明顯的平臺段，其洪水歷時之長為歷史罕見。由此可見，渭河下游洪水隨著時間推移呈現出歷時變長、水位變高和峰現時間錯后以及災害嚴重的顯著特點［18］。
河道淤積、河槽泄洪能力下降是上述洪水過程特征變化的根本原因。三門峽水庫建庫前，渭河主河槽的泄洪能力為4 500-5 000 m3/s，1960年三門峽水庫蓄水運行后，渭河水流流速變緩，河道比降變緩，沖淤平衡失控，造成下游河道的大量淤積，導致下游河道主槽過流斷面逐年萎縮，河道過流能力大幅度降低，使渭河下游由一條沖淤平衡的地下河逐漸淪為一條“地上懸河”，直接影響渭河的行洪能力，因而引發了“1992.8”、“1996.7”、“2003.8”等小流量、高水位洪水，形成小水大災的洪災特性（見圖2）。
圖2 渭河下游華縣站歷年主槽過洪能力
Fig.2 Flooding capacity of huaxian station [HJ*3/5][HT9.5SS]
1.2 洪水水量特征
暴雨洪澇是渭河中下游地區的主要自然災害。據統計，1960-2000年渭河下游咸陽站洪峰流量大于1 000 m3/ s的洪水共116次，華縣站洪峰流量大于1 500 m3/ s的洪水共108次。干流各站多年平均洪水水量與多年平均徑流總量進行比較（見表2），洪水水量均值占徑流總量均值的33.1%-36.7%，說明洪水在年徑流總量中所占比例是比較大的，而洪水發生的時間與每年7-10月的降雨集中時段相吻合，因此，可以說，渭河下游季節性的強降水過程是引發洪水災害的重要因素。
2 汛期降水危險性評估與區劃
2.1 研究區降水特征
渭河流域屬大陸性氣候，具有冬季雨雪少、無霜期短、春季升溫快、晝夜溫差大的特點，多年平均降水量683．6 mm，局部可達1 000 mm。流域降水量及其年內分配受東亞大氣環流和流域特殊地形的影響，形成每年10月至次年3月冬春少雨的特點，降水量僅占年總量的20％；夏秋季隨著太平洋副熱帶高壓北展西延，西南季風盛行，降水量大增，4-9月降水量占年總量的80％。流域內的降水量分布極不均勻，由東南向西北遞減。
渭河流域內較長時間的連陰雨，連續暴雨或大范圍暴雨往往帶來洪水災害，而降水量年內分配不均和年際變化強烈是形成渭河流域洪水的主要原因。研究區降水具有區域性和季節性的特點：區域性是指陜南洪水，多由大面積暴雨形成，產流率高，峰體較胖，一次洪水過程一般在5-7天左右；陜北洪水多由局地暴雨形成，峰體尖瘦，洪峰陡漲陡落，一次洪水一般維持1-2天，甚至幾個小時；而渭河下游洪泛區由于地勢較緩，洪水特性呈陜南、陜北過渡狀。季節性是指發生在不同季節的洪水各有差異，春秋兩季降雨一般持續時間長，范圍廣，形成的春汛和秋汛洪水一般峰體胖，峰值小，洪量大，持續時間長；而盛夏洪水往往持續時間較短，峰值大，洪量小。兩者形成鮮明對照，但單次洪水都具有短歷時，高流速，大含沙的共性。
2.2 降水量、降水變率插值分析
降水量和降水變率是影響洪水特性的主要氣象因素。
降水量是誘發洪水的首要因素，降水量越大則形成洪水的可能性越大、災情也越嚴重，降水量可以用年降水深度來表征。降水變率是降水平均偏差與多年平均降水量的百分比，是衡量降水穩定程度的指標。降水變率越小，說明降水年際變化越小，降水量越穩定；降水變率越大，降水量年際變化大，往往引起旱澇災害［19］。由于研究區的降水量主要集中在7-10月，這一時段降水量約占全年降水量的60%以上，因此，本次研究中采用9個區的多年平均汛期雨季（7-10月）降水量和降水變率來綜合表征降水對洪水危險性的影響。
空間化的降雨信息對區域水文、水資源分析以及區域水資源管理、旱澇災害管理、生態環境治理意義重大，這些研究大多需要空間化的降雨數據作為環境因子參數，而站點外區域的降雨信息通常由臨近站點的觀測值來估算，即進行降雨信息的空間插值［20］。
降水資料主要來自研究區內的17個氣象站和水文站（見圖1）1961-2005年的降水數據。首先計算多年平均汛期雨季（7-10月）的降水量和降水變率，再通過各測站的經緯度坐標定位到地圖上，形成平均汛期雨季降雨量和降水變率點狀圖，然后以該點狀圖為基礎，在ArcGIS 9的桌面軟件ArcMap中采用以插值點與樣本點間的距離為權重進行加權平均的反距離權重（IDW―Inverse Distance Weighted）插值法進行空間插值，并采樣得到分辨率為90 m×90 m的面狀柵格圖，空間分析中的范圍以研究區的政區邊界圖為基準，投影也與邊界文件相同。最后，將多年平均汛期雨季降雨量和降水變率插值圖進行聯合，通過其所屬級別賦予不同的影響因子，從而制作得到綜合降水因子對洪水災害可能形成的影響度區劃圖。
對于不同量綱和不同級別的數據，標準化過程中綜合了公式法（公式1）和專家分級賦值法［21］。
N=I-IminImax-Imin×(0.9-0.1)+0.1（1）
式中，I是原始系列數據，Imin和Imax分別為其中的最小值和最大值，N是標準化后的值。經過標準化后的值在［0.1，0.9］之間。當處理后的數據分布不均勻時，采用分級賦值法盡量使數據呈正態分布。
圖3和圖4分別為分辨率為90 m×90 m的多年平均汛期雨季降雨量和降水變率插值圖?？梢钥吹?，研究區汛期降雨量呈現出顯著的南多北少特征，從東南到西北依次遞減，咸陽大部、高陵縣、大荔縣西北部降水量偏低，而秦
圖3 汛期降雨量插值圖
Fig.3 Interpolative picture on rainfall[HJ*3/5][HT9.5SS]
圖4 汛期降水變率插值圖
Fig.4Interpolative picture on rainfall change rate[HJ*3/5][HT9.5SS]
嶺北麓的華縣、華陰及西安市區降水相對豐富；汛期降水變率雖然呈現出相間分布的特征，但降水量變化較大的區域（西安市區、華縣以及潼關縣東南部）都集中于研究區南部的秦嶺北麓。
2.3 降水危險性區劃
根據降水量越大，影響度越高，降水變率越大，降水量越不穩定，洪水危險性越高的原則，確定出降水因子對洪災形成的影響度劃分標準，影響度的值域定義在（0，1）之間（見表3）。在ArcToolbox中首先利用Combine函數將多年平均汛期雨季降雨量和降水變率插值圖進行聯合，并將屬性數據輸出，然后利用IDL語言按照影響度劃分標準編寫程序，最后將賦值計算結果存為dbf格式，在ArcMap中進行屬性合并，通過分類符號設置，從而得到分辨率為90 m×90 m的洪水的降水危險性區劃圖（見圖5）。圖中，影響度值越高的區域，其降水引發洪水災害的發生幾率就越高、災情就越嚴重，洪災的危險性就越大。可以看出，降水危險性較高與較低區域呈現出環狀相間分布的特點，同時，危險性較高的區域更多地分布于渭河干流南岸，這個結論與近年來渭河下游每遇洪水則南岸支流更易潰堤泛濫的現實情況較為吻合。
表3 降水影響度劃分標準
Tab.3 Dividing standard for the affecting degrees
of precipitation factors
項目Item[ZB(][BHDG6mm,WK49mmW]降水量(mm) Precipitation[BHDWG6mm,WK8mm,WK11mm。3，WKW]< 329329-340340-355355-377> 377[ZB)W][BHDG21mm,WK15mm,WKW]降水變
率(%)[ZB(]< 28.30.30.40.50.60.728.3-28.60.40.50.60.70.8>28.60.50.60.70.80.9[ZB)W]3 結 論
大氣降水的不規則運動是引發洪水災害的重要影響
圖5 綜合降水影響因子圖
Fig.5 AFfecting factor’s image of the
integrated precipitation[HJ*3/5][HT9.5SS]
因素，這一特點在降水季節性較強的季風氣候區尤為顯著。本次研究以“小洪水、大災情”的渭河下游洪泛區為例，對洪水特性、降水規律以及二者的關系進行分析，通過降水量和降水變率的插值計算，定量評估并區劃了研究區汛期洪災風險的降水危險性。主要結論為：季節性的強降水過程是引發渭河下游洪水災害的重要因素；汛期降雨量呈現出顯著的南多北少特征，且從東南到西北依次遞減，咸陽、高陵縣、大荔縣西北部降水量偏低，而秦嶺北麓的華縣、華陰及西安市區降水相對豐富；汛期降水變率雖然呈現出相間分布的特征，但降水量變化較大的區域（西安市區、華縣以及潼關縣東南部）都集中于南部的秦嶺北麓；降水危險性較高與較低區域環狀相間分布，危險性較高的區域更多地分布于渭河干流南岸。
當然，洪水風險的影響因素除了降水之外，還包括水系、地形、水利設施以及各項洪水管理措施等因素，后續的研究工作會不但要進一步提高數據點的采集密度，減少由于插值分析而產生的誤差，更要綜合考慮洪水危險性的其他影響因素，為流域洪水危險性評估以及防災減災規劃的制定提供參考。
參考文獻（References）
［1］左大康. 現代地理辭典［M］. 北京: 商務印書館, 1990：304-305. ［Zuo Dakang. A Dictionary of Modern Geography［M］. Beijing: Commercial Press, 1990:304-305.］
［2］魏一鳴, 楊存建, 金菊良，等. 洪水災害分析與評估的綜合集成方法［J］.水科學進展, 1999, 10(1): 25-30. ［Wei Yiming, Yang Cunjian, JIN Juliang, et al. A Comprehensive Methodology with Analysis and Evaluation Integration for Flood Disaster［J］. Advances in Water Science, 1999, 10(1): 25-30.］
［3］李景宜, 石長偉, 傅志軍，等. 渭河關中段洪水資源化潛力評估［J］. 地理研究, 2008, 27(5):1 203-1 211. ［Li Jingyi, Shi Changwei, Fu Zhijun, et al. Evaluation of Potential of Floodwater Utilization in the Middle and Lower Reaches of Weihe River［J］. Geographical Research, 2008, 27(5):1 203-1 211.］
［4］張瓊華, 趙景波. 渭河流域洪水災害關鍵因素分析及防治對策［J］. 干旱區研究, 2005, 22(4):485-490. ［Zhang Qionghua, Zhao Jingbo. Analysis on the Main Factors Resulting in Flood Disasters in the Weihe River Watershed and the Control Measures［J］. Arid Zone Research, 2005, 22(4):485-490.］
［5］張根廣, 趙克玉, 楊紅梅，等. 渭河下游河床演變特征及其淤積上延分析［J］. 西北水資源與水工程, 2003, 14(3): 35-37. ［Zhang Genguang, Zhao Keyu, Yang Hongmei, er al. Riverbed Evolution and Deposit Extension Headwater in Lower Reaches of Weihe River［J］. Northwest Water Resources & Water Engineering, 2003, 14(3): 35-37.］
［6］陳建國, 胡春宏, 戴清. 渭河下游近期河道萎縮特點及治理對策［J］. 泥沙研究, 2002,(2):45-52. ［Chen Jianguo, Hu Chunhong, Dai Qing. River Shrinkage and Harnessing Countermeasures of the Lower Weihe River in Recent Period［J］. Journal of Sediment Research, 2002,(2):45-52.］
［7］楊武學, 唐先海, 石長偉. 黃渭洛河匯流區河勢演變及其帶來的影響［J］. 泥沙研究, 2002,(4): 35-41. ［Yang Wuxue, Tang Xianhai, Shi Changwei. Changes of Channel Configuration and Its Influences on Confluence Area of the Yellow River, the Weihe and Beiluohe Rivers［J］. Journal of Sediment Research, 2002,(4): 35-41.］
［8］李昌志, 王兆印, 吳保生，等. 潼關高程下降對渭河下游防洪的影響［J］. 水利學報, 2005,36(2): 147-154. ［Li Changzhi, Wang Zhaoyin, Wu Baosheng, et al. Effect of Descending Tongguans Elevation on Flood Defense Situation of Weihe River［J］. Journal of Hydraulic Engineering, 2005,36(2): 147-154.］
［9］趙景波, 蔡曉薇, 王長燕. 西安高陵渭河近120年來的洪水演變［J］. 地理科學, 2007, 27(2):225-230. ［Zhao Jingbo, Cai Xiaowei, Wang Changyan. Flood Evolution of Weihe River in Rencent 120 Years in Gaoling of Xi’an［J］. Scientia Geographica Sinica, 2007, 27(2):225-230.］
［10］張瓊華, 趙景波. 近50a渭河流域洪水成因分析及防治對策［J］. 中國沙漠, 2006, 26(1):117-121. ［Zhang Qionghua, Zhao Jingbo. ［Causes of Floods in Past Fifty Years in Weihe River Basin and Their Control MeasuresJ］. Journal of Desert Research, 2006, 26(1):117-121.］
［11］胡安焱, 劉燕, 郭生練，等. 渭河流域水沙多年變化及趨勢分析［J］. 人民黃河, 2007, 29(2):39-41. ［Hu Anyan, Liu Yan, Guo Shenglian, et al. Analysis on Trend and Change of Water and Soil in Weihe River Valley［J］. Yellow River, 2007, 29(2):39-41.］
［12］王雁林, 王文科, 楊澤元. 陜西省渭河流域生態環境需水量探討［J］. 自然資源學報, 2004, 19(1):69-78. ［Wang Yanlin, Wang Wenke, Yang Zeyuan. Discussion on ecoenvironmental water demand in Weihe River Basin of Shaanxi Province［J］. Journal of Natural Resources, 2004, 19(1):69-78.］
［13］李景宜,李謝輝,傅志軍，等. 流域生態風險評價與洪水資源化［M］. 北京: 北京師范大學出版社, 2008: 1-262. ［Li Jingyi, Li Xiehui, Fu Zhijun, et al. Watershed Ecological Risk Assessment and Floodwater Utilization:Taking Weihe River Basin in Shaanxi Province as an Example［M］. Beijing: Beijing Normal University Publishing Group, 2008: 1-262.］
［14］Li Jingyi, Shi Changwei, Xu Xibao, et al. Mechanism and Effect of Channel Evolution at Estuary of Weihe River to Huanghe River ［J］. Chinese Geographical Science, 2006, 16(2):122-126.
［15］李景宜. 渭河下游洪泛區土地景觀格局變化及驅動力研究［J］. 干旱區研究, 2007, 24(5): 618-624. ［Li Jingyi. Study on the Change of Landscape Pattern and Its Driving Forces in the Flood Area Along the Lower Reaches of the Weihe River ［J］. Arid Zone Research, 2007, 24(5): 618-624.］
［16］李景宜.陜西渭河下游濕地環境風險因素淺析［J］. 地理科學, 2007, 27(3):371-375. ［Li Jingyi. Analysis on Environmental Risk of Wetland Along the Lower Weihe River. Scientia Geographica Sinica. 2007, 27(3):371-375.］
［17］李景宜. 黃渭洛三河匯流區濕地景觀變化研究［J］. 干旱區地理, 2008, 31(2): 375-380. ［Li Jingyi. Landscape Changes of Wetland in Confluent Area of the Yellow River,Weihe River and Beiluohe River［J］. Arid Land Geography, 2008, 31(2): 375-380.］
［18］屠新武, 王燁, 丁憲寶，等. 渭河下游沖淤與洪水變化分析［J］. 人民黃河, 2006, 28(1):26-28. ［Tu Xinwu, Wang Ye, Ding Xianbao, et al. Analysis on Scouring and Silting and Variations of Floods of the Lower Weihe River［J］. Yellow River, 2006, 28(1):26-28.］
［19］黃民生, 黃呈橙. 洪災風險評價等級模型探討［J］. 災害學, 2007, 22(1):1-5. ［Huang Minsheng, Huang Chengcheng. Research on Grade Model of Flood Risk Assessment［J］. Journal of Catastrophology, 2007, 22(1):1-5.］
［20］朱會義, 賈邵鳳. 降雨信息空間插值的不確定性分析［J］. 地理科學進展, 2004, 23(2):34-42. ［Zhu Huiyi, Jia Shaofeng. Uncertainty in the Spatial Interpolation of Rainfall Data［J］. Progress In Geograp, 2004, 23(2):34-42.］
［21］趙鵬大. 定量地學方法及應用［M］. 北京: 高等教育出版社, 2004, 1-464. ［Zhao Pengda. Quantiative Geoscience: Methods and Its Applications［M］. Beijing: Higher Education Press, 2004:1-464.］
Evaluation and Regionalization of Precipitation Fatalness for Flood
in Lower Reacher of Weihe River
LI Jingyi1,2
(1. Key Laboratory of Disaster Survey & Mechanism Simulation of Shaanxi Province, Baoji Shaanxi 721013,China;2.Key
Laboratory of Western China’s Environmental Systems (Lanzhou University） Ministry of Education, Lanzhou Gansu 731000, China)
1 國內外研究現狀
1997年，印度魯爾基大學經過對衛星圖像和數字地形模型和多源數據采集數字地質圖，引入滑坡的風險系數。在喜馬拉雅山麓地區的滑坡災害危險性區劃，獲得了滑坡災害危險性分區圖[1]。2004年，喬彥肖等[2]在分析泥石流災害發育條件、主要因子的基礎上，通過結合遙感信息模型理論和方法。提出了一種新的模型―泥石流致災系數遙感信息模型，用于預測泥石流災害和區劃泥石流災害危險地區。2005年，澳大利亞的研究人員梅特涅聯合瑞士學者勞倫茲與拉杜[3]對遙感技術在山區地質災害危險性評價和空間系統的預測探討。認為將應用于遙感數據的滑坡，泥石流等災害準確，具有較高的實用。
2 研究區與數據預處理
2.1 研究區概況
永州市位于湖南省南部，三面環山、向東北開口為馬蹄形盆地。境內地貌復雜，山崗和盆地交錯分布，河流與溪水縱橫交錯。其境內山地面積廣闊，主要有九嶷、四明山和陽明山。此三大山及其支脈構成了兩個半敞開型山間盆地，永州市地貌復雜多樣，以丘陵和山地為主。永州全域有中山、中低山和低山總面積11 044.533 km2，占永州市總面積的49.5%。平原面積3 191.133 km2，崗地面積3 979.133 km2，丘陵面積3 243 km2，水面880 km2，各占總面積14.29%，17.81%，4.51%和3.94%。
2.2 數據源及預處理
本研究選用來源于馬里蘭大學免費提供的，成像于2009年10月31日的Landsat7遙感影像。相較于Google earth提供的圖像，Landsat7遙感影像更便于圖像的處理和分析，Landsat7陸地衛星成像于1999年4月15日，較之其他陸地衛星，Landsat系列衛星數據的質量和連續性具有明顯優勢，中國遙感數據的主要來源就是Landsat系列衛星。
2.2.1 輻射校正
輻射校正主要的目的是消除或減弱傳感器獲得的測量值與光譜輻射亮度間存在的差異。傳感器靈敏度、太陽輻射和大氣影響是它的主要影響因素。包括兩個部分：輻射定標和大氣校正。為了消除傳感器帶來的誤差，得到正確的輻射亮度值，需要進行輻射定標，將傳感器記錄的無量綱的DN值轉換成具有實際物理意義的輻射亮度值或反射率。輻射定標完成后，即可開始大氣校正。大氣校正的目的是消除大氣和光照等因素對地物反射的影響，以便獲得地物反射率和輻射率、地表溫度等真實物理模型參數。目前，常見的大氣校正方法有直方圖匹配法、不變目標法、輻射傳輸模型法、綜合大氣校正法、參考值大氣校正法等。
2.2.2 圖像融合
圖像融合是將多源信道所采集到的關于同一目標的圖像數據經過圖像處理和計算機技術等，最大限度地提取各自信道中的有利信息，最后綜合成高質量的圖像。
圖像信息融合的基本原理和方法。不同的遙感數據具有不同的空間分辨率、波譜分辨率和時相分辨率，將他們各自的優勢綜合起來。不僅使各信息化應用范圍并大大改善，遙感圖像精度也大大提高[4]。融合后研究區遙感影像如圖1所示。
不同類型遙感影像之間的融合，必須具有3個條件[5]：（1）融合影像數據包括不同空間和光譜分辨率。（2）融合影像應是同一區域。（3）影像應準確配準。
融合影像須具備以下3種性質[6]：（1）影像被降解到它原本的分辨率時，必須與原影像一致。（2）影像應盡量和高分辨率影像的空間分辨率一致。（3）影像的光譜特性應和多光譜影像相統一。
3 遙感影像的地質解譯及分析
本文選用的數據源為Landsat7于2009年10月31日拍攝的遙感影像，為了分析泥石流發生前后的影像區別，特通過查閱資料了解，2009年前后曾發生過3次典型泥石流災害，分別為2008年6月13日道縣洪塘營鄉東江腳村良木樹自然村泥石流，2010年7月29日永州市雙牌縣塘底鄉劉家寨村泥石流和2010年8月7日零陵與雙牌交界處分水嶺泥石流。主要是通過泥石流的形態判識標志來對泥石流所在區域進行識別。由遙感影像的假彩色圖像可清晰分辨出該區域的三大泥石流形態區域，形成區呈現為橢圓形，流通區呈現為“V”字形，堆積區大致呈現為弧形。永州市位于湖南省的最南部，地質環境背景條件復雜、地質災害多發、減災工作需待提高的地區之一。通過對泥石流發生前后的遙感影像進行分析比較，總結出一套適用于永州地區泥石流潛在區域判識標志，以零陵與雙牌交界處分水嶺為例，如表1所示。
通過運用永州泥石流判識標志對永州地區進行分析，可以解譯出泥石流的潛在區域。如是，可以在泥石流發生前做好防災減災的相應準備，以減少人員的傷亡和財物的損失。
關鍵詞：滑坡 穩定性 風險分析 防治措施
中圖分類號：P642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）004-003-02
1 滑坡基本情況
1.1 地理地質信息
擬治理滑坡位于湖北省秭歸縣袁水河南岸。該區屬大陸性季風亞熱帶氣候，四季分明，雨量充沛，多年平均氣溫18℃，多年平均降雨量1147mm；屬重要鄉級建制鎮，居民散居在河谷兩岸斜坡山地；區內盛產柑桔、茶葉等旱地作物，交通較便利。滑坡區山地西高東低，海拔156.0～223.0m，相對高差67.0m，發育一背斜和一向斜構造，滑坡區位于向斜部位，總體屬河巖斜坡地貌；出露地層為侏羅系砂巖、粘土巖及不同成因的第四系堆積物。
1.2 滑坡特征
該滑坡為一正在活動的滑坡，滑坡體及周邊建筑變形明顯；平面形態呈下寬上窄的特點，滑坡前緣寬度210.0 m，往中后部變窄，寬度80.0～100.0 m；縱向長度右側明顯大于左側，平均長度170.0 m，以裂縫和泉水出露點連線為界；平面范圍約20000.0 m2，厚度在縱向有一定變化：中上部平均厚度約14.0m，沿江大道下部平均厚度約7.0m；總體積約25.0萬m3；后緣有明顯圈椅狀地貌，中部為民房所在地，前緣袁水河河岸向外微凸出，堆積大量碎石，呈現滑坡舌地貌?；w表層為2.0m厚含碎石粉黏土，其下為5.0～6.0m厚卵礫石，8.0m以下為砂巖、黏土巖。
1.3 滑坡影響因素
（1）當地居民在滑坡前緣的農耕活動，滑坡后緣基礎設施建設。
（2）滑坡所在區域內地震的發生。
（3）三峽水庫水位的變化，導致老滑坡的整體復活。
2 滑坡的穩定性分析
2.1 計算剖面
蘑？Ⅰ剖面、滑坡體東側Ⅱ-Ⅱ剖面、西側Ⅲ-Ⅲ剖面作為滑坡穩定性計算剖面，如圖1所示。
2.2 計算參數
滑動面抗剪強度參數選取關系到滑坡推力計算和穩定性預測的可靠性、科學性，是滑坡防治工程中重要的參數。擬治理滑坡是一老滑坡，后期有復活，且三峽水庫水位變動，滑坡前緣時常被浸沒在水中，滑動面抗剪強度應趨于飽和殘余強度，據勘察資料給定的滑動帶土物理力學指標，抗剪強度指標介于飽和峰值強度標準值與飽和殘余強度標準值之間，即確定滑動帶2.3 滑坡體穩定性分析
結合滑面自身形態特點，計算模型采用適合于任意形態滑面的推力系數傳遞法；傳遞系數法計算公式見式（1）。根據確定的滑坡土體參數，分別對Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ剖面進行穩定性系數計算。在計算時考慮的荷載組合為：滑坡體自重，水位為165.0m靜水位。用條塊剩余推力法確定的三個剖面穩定性系數如表1所示：
滑坡穩定性系數計算結果表明：主體滑坡和前緣次生滑坡都將會發生。
2.4 滑坡后緣受牽引區分析
根據三個剖面的工程地質剖面圖和該滑坡后緣地層結構，滑坡后緣受牽引區可能的破壞方式應為弧形破壞，可采用瑞典圓弧法確定滑坡后緣受牽引區的穩定性系數。根據滑動面上抗滑力產生的抗滑力矩和滑動力矩平衡關系，滑坡穩定性系數表達式見式可能遭到破壞，因此該滑坡后緣應進行加固治理。
2.5 滑坡風險性綜合評估
風險指在一定時空限度內，特定地質災害對受威脅對象可能造成的損失，表示為式（3）：
式中：R：特定的地質災害現象可能造成的損失；H：地質災害的危險性；E：區域內受特定地質災害威脅的對象；V：受威脅對象的易損性。
根據地質災害風險分級標準，經分析知高易損性區域位于滑坡中后部，滑坡后緣學校具較高風險。
3 防治措施
擬治理滑坡主要受威脅對象是居民和沿江大道，一旦滑坡爆發，會帶來巨大經濟損失。因此，采取適當減災措施控制滑坡災害非常必要，主要應從以下兩方面進行風險對策控制管理：
（1）對常住居民實施搬遷移民，同時加強公眾信息交流，提高公眾減災意識，最大程度公布滑坡災害應急預案信息，提高自防、自救、互救能力；加強交通保障設施的修建，增強滑坡段交通承災能力，努力把間接經濟損失降到最低。匯集并及時報告滑坡災害造成的破壞、人員傷亡信息，組織力量消除次生災害后果，組織搶修通信、交通、供水、供電等生命線設施，組織災害損失評估工作。
（2）根據滑坡體特點提出防治措施：在滑坡體后壁陡坎處，宜采用格構錨固措施，格構梁間植草皮，實現綠色護坡；在滑體中前部，受威脅對象包括居民、沿江大道和經濟林，易損性最大；應設置打入基巖的抗滑樁；對整個滑坡區設置地表排水系統；完善鉆孔和淺井的長期監控措施。
參考文獻：
[1]殷坤龍.滑坡災害預測預報[M].武漢：中國地質大學出版社，2004：45-48.
[2]吳益平，殷坤龍.浙江省永嘉縣滑坡災害風險預警研究[J].自然災害學報，2009（4），18（2）.
[3]殷坤龍，陳麗霞，張桂榮.區域滑坡災害預測預警與風險評價[J].地學前緣，2007（11），14（6）.
關鍵詞：偏二甲肼 池火災 熱輻射
中圖分類號：X93 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（c）-0091-03
液體推進劑燃料偏二甲肼在軍事、航天、化工等領域中被廣泛應用。偏二甲肼是一種易燃、易爆、高毒性以及吸附性強的無色液體。偏二甲肼在生產、運輸、貯存、轉注、加注等過程中由于某些原因（設備老化、操作失誤、自然災害等[1]）容易發生泄漏，泄漏若遇明火、火源或強氧化劑等就很有可能引起火災爆炸以及毒害事故等。20世紀70年代，某單位因偏二甲肼泄漏發生重大火災事故并且引起100多人中毒[2]。
池火災是常見的燃料泄漏事故模式之一。池火災危險性分析主要目的是估算池火災對周圍目標的破壞程度。池火災特性參數計算主要包括火焰半徑、火焰高度、火災總的熱輻射通量以及目標入射熱輻射通量等。開放環境下池火災的破壞機理是熱輻射[3]。池火災產生的熱輻射將對液池周圍人員和設備設施的安全造成危害。因此，有必要對偏二甲肼泄漏后發生池火災事故進行研究，這對預防和減輕事故損失具有十分重要的意義。
1 偏二甲肼池火災
偏二甲肼在其生產、運輸、貯存、轉注、加注等過程中發生泄漏，泄漏到地面之后向四周流淌，當流到防火堤或者低洼邊界時，便會在限定區域內積聚，形成一定厚度的液池，若遇到火源、強氧化劑等將引發起火，便形成池火災。
1.1 偏二甲肼池火災計算模型
1.1.1 液池面積
1.2.3 熱輻射傷害/破壞準則
當產生的熱輻射足夠強大時，可能導致周圍的物體燃燒或者損壞，可能燒傷、燒死人員，造成重大損失。傷害破壞程度主要取決于目標處接受熱輻射的多少。常用的評價熱輻射破壞準則有熱通量準則和熱強度準則[20]。表2為不同入射熱輻射通量造成的損失情況。
2 偏二甲肼池火災熱輻射的計算
假定泄漏的偏二甲肼液體無蒸發、已充分蔓延且地面無滲透，根據上述池火災模型中相應計算公式，當偏二甲肼泄漏量為1000 kg，環境溫度25 ℃，在無風條件下，利用表3偏二甲肼理化參數計算得到池火模型的相應數據，見表4。
選取距池火中心10-100 m的24個點進行計算，得到如圖1所示目標接受熱通量的值。根據表2可取死亡熱通量為25 kW/m2，重傷的熱通量值為12.5 kW/m2，輕傷的通量值為4 kW/m2，經計算可得出在上述條件下偏二甲肼發生池火后的安全距離約為35 m。
3 結論
（1）由圖可以看出偏二甲肼池火熱輻射隨著距離變遠而衰減，衰減速度隨距離的變遠而逐漸變慢。
（2）根據本文提供的池火模型，可以很快計算出當發生池火災時的安全距離，有助于第一時間對災情進行估測評價。
（3）要全面評估偏二甲肼泄漏后形成的傷害，在實際中我們需要考慮多種影響因素，例如風速、燃料純度等。
參考文獻
[1] 鄭希仁.液體推進劑泄漏問題綜述[J].中國航天，1999（3）：17-20.
[2] 王愛玲.偏二甲肼燃料庫危險性評價方法探討[J].中國安全生產科學技術，2005，1（5）：76-78.
[3] Rijnmond Public Authority， Risk analysis of six potentially hazardous industrial objects in the Rijnmond area[M].Holland：Reidel，1982.
[4] 吳宗之，高進東.重大危險源辨識與控制[M].北京：冶金工業出版社，2003：27-28.
[5] 霍然，胡源，李元洲.建筑火災安全工程導論[M].合肥：中國科學技術大學出版社，1999.Huo Ran， Hu Yuan， Li Yuan Zhou. Introduction of Safe Engineering for Building Fire[M]. Hefei University of Science and Technology of China Press， 1999（ in Chinese）.
[6] Karlsson B， Quintiere J G. Enclosure Fire Dynamics[M].Florida： CRC Press， 2000.
[7] McCaffrey B J.Purely Buoyant Diffusion Flames： Some Experimental Results[M].Washington DC： National Bureau of Standards， 1979.
[8] Thomas P H， Webster C T， Raftery M M. Experiments on Buoyant diffusion flames[J].Combustion and Flame， 1961，5（1）： 359-367.
[9] Cox G， Chitty R. Study of the deterministic properties of unbounded fire plumes[J].Combustion and Flame， 1980， 39（2）： 191-209.
[10] ZukoskiE E. Properties of Fire Plumes， Combustion Fundamentals of Fire[M]. London： Academic Press， 1995.
[11] Heskestad G. Fire Plumes， SFPE Handbook of Fire Protection Engineering[M]. National Fire Protection Assoc， 1995.
[12] Thomas P H. The Size of Flames from Natural Fires [J]. Symposium （International） on Combustion. 1963， 9（1）： 844-859.
[13] American Gas Association.1974.LNG Safety Research Programe[R].Report IS 3-1.
[14] 朱建華，褚家成.池火特性參數計算及其熱輻射危害評價[J].中國安全科學學報，2003，13（6）：25-28.
[15] Methods for the calculation of physical effects-Due to releases of hazardous materials（3rd edition 1997），Committee for the Prevention of Disasters，Netherlands，1997.
[16] D.Burgess，M.Hertzberg， Radiation from pool flames，Chapter 27 from：Heat Transfer in Flames，1974.
[17] 高建明，劉驥，聶劍紅，等.典型危險化學品事故模擬試驗研究[J].科學技術與工程，2009，9（2）：328-332.
[18] 徐志勝，吳振營，何佳.池火災模型在安全評價中應用的研究[J].災害學，2007，22（4）：25-28.
引言
近年來校園火災頻發,對師生的人身及財產安全造成很大威脅。據有關資料統計,在我國全日制高校中,從未發生過火災的寥寥無幾.在這些發生火災的學校中,有的燒毀教學樓、實驗室、宿舍,有的燒傷學生,甚至奪去生命.每年發生在校園宿舍里的小型火災多達數千起,而且有明顯的上升趨勢。
1.校園火災特點及原因分析
目前，高校校園已經呈現出多功能化，除了傳統的教學、科研以及基本的生活功能以外，商業、娛樂、高科技產業、現代化體育場館等類型的建筑也成為校園中的重要組成部分。雖然在空間上這些建筑相對比較分散，建筑密度比起從前擁擠的校園有明顯的降低，但是校園內建筑類型多樣，如教室、食堂、宿舍、體育館、科研樓、實驗樓等。由于建筑功能和形式上的多樣性，使得校園火災隱患也存在多樣性的特點[1]。
高校火災具有很大的危險性。首先是建筑耐火等級低。大學的建校時間一般都比較長，歷史悠久，少則幾十年，多則近百年。老式的磚木結構的建筑多，建筑之間的防火間距小，耐火等級低，發生火災后極易燃燒和蔓延。其次是電氣線路老化。部分高校電路設計負荷僅考慮普通照明要求。由于近年來用電設備增多，加之學生在宿舍中違規私拉亂接電線、隨意使用熱得快、電爐、電飯鍋等大功率電熱器具，造成線路超負荷運行，引發火災。第三是違規關閉疏散通道和安全出口。學校內各種場所人員相對密集，安全出口數量和疏散寬度不夠。為便于管理，部分學校經常將安全出口鎖死，給學生宿舍的窗戶加裝防護檔，樓道出口安裝防護用的鐵柵欄，或在男女學生區分隔的樓梯或通道處設鐵柵門，發生火災時極易造成群死群傷。第四是火災荷載大。高校宿舍、實驗室、圖書館、電教中心等建筑內可燃物多，實驗室還使用大量易燃易爆的化學危險物品，一旦發生火災，蔓延迅速，難以控制。另外，學生在宿舍夜間熄燈后點蠟燭以及吸煙、點蚊香等等，稍有不慎，也會引起火災。第五是消防“硬件”不足。近年來，高?！皵U招”的幅度越來越大，在校大學生數量激增。據清華大學國情研究中心《國情報告》的統計表明，截至2010年底，中國各類高等教育在校生數已經達到3000萬人。與之形成鮮明對比的是，許多高校相關的各種消防配套設施并未跟上，學生宿舍擁擠、陳舊建筑多、線路嚴重老化等情況普遍存在。另外，大學里保衛部門真正實施消防安全管理的人員很少，有的甚至只有一個人，有的人還身兼數職，造成精力分散。
2.校園火災評估體系的構建
基于災害系統的理論[2][3], 高校宿舍火災災害系統是由火災孕災環境系統、火災承災體系統、火災致災因子系統相互作用共同組成的一個復雜的災害系統。（圖1）火災孕災環境(E) 主要是受火災形成的人為條件(p)、電氣條件(e) 以及易燃易爆物(c) 三者共同影響的。在人為條件下形成的火災中, 由吸煙引起的火災屬于其中最為常見的一類,因此, 吸煙率(Ep) 作為人為條件中的重要因素之一影響著火災的發生。非人為條件則主要指非人為環境下火災發生的條件, 這里, 宿舍內所含電器數量(Ee1) 以及宿舍內所含電源數量(Ee2)、電線長度(Ee3) 等成為主要的成火因素。易燃易爆物如書本(Ec1)、家具(Ec2)、衣物(Ec3) 等成為影響火災災情的另一重大因素。
火災致災因子(H ) 主要是造成損失的火患。此處, 可根據不同性質對火災進行劃分,即為A , B , C, D 四類。火災持續的時間(H1)、燃燒的范圍(H2)、強度(H3) 是火災致災的前提條件。火災中的空氣溫度(H4)、煙塵密度(H5)、有害氣體濃度(H6) 是火災致災的必要條件。火災承災體(S ) 主要是指火災過程中造成的損失, 主要有人員傷亡(p ) , 財產損失( t) , 建筑物(c) 兩類。人員傷亡中包含死亡人數(Sp1) , 受傷人數(Sp2), 物品損失中包含生活用品(St1) 及學習用品(St2) 兩類, 另外, 視火災的程度而定, 建筑物損壞程度(Sc ) 同樣是火災承災體中的重要組成部分?；馂臑那?D ) 是火災孕災環境、火災致災因子和火災承災體相互綜合作用的產物, 主要包括人員傷害(D1) , 建筑燒毀(D2) , 財產損失(D3) 三方面的內容。在火災發生后, 人員傷亡成為衡量火災嚴重程度的重要指標, 同時, 建筑燒毀, 財產損失都成為火災災情的直接影響對象。
該評價指標體系，從火災孕災環境系統、火災承災體系統、火災致災因子系統4個層次出發，該評價指標體系采用科學的量化方法，從而保證了指標體系建立的客觀性和科學性。
圖1火災災害系統
3.校園火災預防對策措施
3.1開展消防安全檢查治理,消除火災隱患
(1)消防安全管理部門要切實履行職責,對消防工作進行全面檢查.公安機關依法對學校進行消防設計審核;學校工程取得施工許可后經依法抽查不合格的,應當停止施工.對已建成的學校進行定期檢查,發現火災隱患及時處理,對不改正的單位進行處罰.重點對學校使用明火管理、電氣線路布置、線路老化情況、消防器材設施設置、消防水源使用、建筑防火設計技術是否達到要求進行檢查,發現問題協同學校快速解決。
(2)各級各類學校以學生宿舍、學校校園內教職工宿舍、食堂、實驗室、教室、電腦室、圖書室、會議室等人群集中場所為重點,開展消防安全檢查,督促整改火災隱患,嚴格規范用火、用電等消防安全管理措施;清理學校人員集中場所內封堵和占用疏散通道的雜物,拆除疏散通道和安全出口的障礙物,保持疏散通道和安全出口暢通,配備好應急照明燈和應急廣播系統,檢查消防栓、滅火器的有效期.通過自身檢查,發現火災隱患,及早處理,使校園始終處在安全的環境中。
3.2加強消防安全教育,使防火意識深入人心
按照《中華人民共和國消防法》的要求,將“消防知識納入教學培訓內容”.各級各類學校應在學校師生比較集中的場所,采取墻報、黑板報、警示牌、宣傳牌、電子屏等形式設立消防宣傳專用版面,設立固定消防專用宣傳欄,定時向師生進行消防安全常識教育,進一步推動消防安全宣傳教育進校園工作的深入開展.要向學生開設消防安全課程或培訓,提高他們應付火災事故和火場自救的能力,火災發生后如何滅火和逃生自救,如何利用安全通道疏散,如何防止窒息,使他們懂得自身的消防安全職責,懂得常用的防火巡查、火災報警、撲救初期火災以及引導眾人和自身疏散逃生的知識,這些都是需要實踐的課題,同時定期不定期地舉辦火災事故和防火、滅火知識展覽,教育全體師生員工樹立安全責任心,時刻不忘消防安全。
3.3健全校園消防安全管理機制,實行防火安全責任制
建立消防安全組織機構,校長對學校范圍內的消防安全管理工作負總責,組織實施各級消防安全崗位責任制,明確各級領導在消防工作中的責任,落實安全責任追究制度,責任落實到人.對因工作失誤造成重大火災隱患漏排漏治或發生火災事故的學校,依照有關法律法規追究學校主要負責人和相關責任人責任，健全消防安全管理制度,使消防管理有章可循.組織消防安全檢查,研究隱患整改措施,督促消防安全隱患的整改,做好學校消防器材配置和管理工作,使之處于良好的狀態.各負責人須積極參加消防業務培訓和學習,認真了解有關消防法律、法規,熟知“三懂三會”.懂本崗位火災危險性、懂預防火災的措施、懂撲救火災的方法;會使用消防器材、會撲滅初起火災、會報警。
3.4加強學校消防設施配備和管理
對消防器材配備不足的部分學校,要及時配備,失效的滅火器要及時更換.學校相關負責人須定期對消防設施進行檢查,主要是檢查設施配備是否到位,設備是否可以有效使用,設施安裝是否合理,室內外消防栓要定期檢查開關的靈活性,滅火器干粉若失效要及時更換,氣壓不達標要及時充氣,安全通道要保持暢通無異物.每次檢查時要做好記錄,發現問題及時解決,并定期整理存檔.努力消除學校的消防安全隱患,以確保師生的生命安全.隨著各級政府和部門對校園消防的不斷關注,學校對消防安全工作的認識也在逐步加深,相信在社會各界的共同努力下,我們的校園會逐漸遠離火災的威脅。
4.結論與討論
校園火災發生具有隨機性、發展過程的復雜性及現有資料的不完備性 ,在進行校園火災危險性分析時 ,很多因素都無法直接量化。本文主要進行了校園火災的危險有害因素進行了較完整的辨識，并基于災害系統理論，建立了校園火災的整體評估體系；提出了相關預防措施，便于有重點地進行校園火災預防和安全管理工作的提高。
參考文獻：
[1]胡時金,劉獻成.高?；馂氖鹿试蚍治黾皩Σ咛接慬J].三峽大學學報(人文社會科學版),2005,27(7):252-253.
[2]史培軍.三論災害研究的理論與實踐[J]自然災害學報, 2002, 11(3): 1- 9.
【關鍵詞】煤礦 安全
一、煤礦企業進行安全評價的必要性
（一）傷亡事故嚴重，經濟損失巨大，社會影響大。
在我國的12個產業門類中，煤礦行業事故最頻繁、傷亡嚴重，每年事故死亡人數占國內工業死亡人數的60%以上。近年來，煤礦每年的一般事故損失約7.5億元，瓦斯爆炸事故損失約7.5億元，加上因塵肺病的損失，共計27億元，約占國有重點煤礦每年銷售收入的5%左右。煤礦特大事故己不僅是經濟問題，史涉及到社會的穩定。
（二）環境條件惡劣，危險因素多。
我國煤礦95%以上是井下作業，井深平均在400m以上，煤礦井卜工作場所窄小，光線主要靠礦燈照明，且勞動強度大。地質構造比較復雜，自然災害較為嚴重，導致事故的危險因素多。
（三）安全技術落后，安全管理水平低。
雖然我國煤礦的安全防災救災技術有了一定的發展，但與先外先進產煤國家相比，仍處于較低水平。比如在瓦斯抽放方而，美國普遍采用采前地而鉆孔抽放瓦斯，抽出率在70%以上，比我國瓦斯抽出率高出50%，并且地面抽出量大，可大幅度減少通風量、降低通風費用，有效地降低生產成木。在安全管理上，存在組織結構不完善，專業人員缺乏，制度的制定與落實滯后等方而的問題，在災害管理上始終處于救災狀態，而在災害預防與系統管理方而相對落后。
二、煤礦安全評價存在的問題
（一）煤礦企業重視程度不夠。
自從《安全生產法》確立安全生產許可法律制度以來，國家先后頒布實施了《安全生產許可證條例》《煤礦企業安全生產許可證實施辦法》等法規，要求煤炭企業生產條件必須達到國家、行業標準要求的最基本安全生產條件，其中安全評價報告作為煤炭企業安全生產許可證取得或續證的一個條件。部分煤炭企業并不按照法律法規要求加強安全投人，簡單的認為安全評價只是一個過程，只是為了取證，導致評價過程中發現的問題得不到整改，整改的措施得不到落實，甚至與中介機構相互串通，隱瞞礦井生產系統中存在的重大隱患，導致中介機構提交的安全評價報告與現狀嚴重不符，與后續的安全生產管理、重大危險源監督管理、應急管理等脫節。
（二）評價人員技術力且明顯不足。
我國安全評價工作起步晚，發展速度快，目前的安全評價師隊伍主要以前期培訓取得安全評價人員證書轉換而來的人員為主，也有2008年以后通過安全評價師考試取得資格的人員。前期轉換來的安全評價師固然存在新技術、新理論方面的缺陷，但大多具有豐富的現場工作經驗，然而隨著時間的推移，這一批曾經在煤炭戰線長期從事生產、管理的煤礦安全評價師年齡越來越大、身體越來越差；通過考試取得安全評價師資格的人員尚缺乏現場生產實踐和工作的鍛煉，安全評價工作步人了空前困難的“實踐經驗”匾乏期。同時評價項目成員結構不合理，專業配置不全的現象依然存在。
（三）評價機構資質與評價項目要求不匹配。
根據《安全評價機構管理規定》（國家安監總局令第22號）第2條規定：國家對安全評價機構實行資質許可制度。安全評價機構應當取得相應的安全評價資質證書（以下簡稱資質證書），并在資質證書確定的業務范圍內從事安全評價活動。未取得資質證書的安全評價機構，不得從事法定安全評價活動；第6條規定甲、乙級安全評價資質的業務范圍，特別規定國務院及其投資主管部門審批（核準、備案）的建設項目的安全評價必須由取得甲級資質的安全評價機構承擔。隨著資源整合工作的開展，煤礦建設項目投資額度及工程規模與多年前已經發生了巨大變化，對評價機構技術力量的要求也越來越高。然而，為了承攬安全評價業務，甲級資質注冊分支機構，分支機構設立的技術力量、風險擔當能力沒有標準，導致安全評價資質相互借用、掛靠的現象，乙級資質評價機構違反《國家安全監管總局關于貫徹落實工作的通知》（安監總規劃「2009]181號）規定，未按《國務院關于投資體制改革的決定》（國發[2004]20號）及《中小企業標準暫行規定》（國經貿中小企[2003[143號文件印發）等規定，超越資質范圍承擔大型甚至特大型煤礦建設項目安全評價的現象，安全評價質量難以保證。
（四）評價程序不合理。
安全評價通則或安全評價導則中列舉了評價工作程序，只是規定了煤礦安全評價工作應該按照這個程序進行。而部分評價公司將通則或導則中的評價工作程序示意圖作為自己評價工作的程序，不能按照評價工作進度客觀地描述具體的評價工作程序，反映不出實際的評價工作周期。
（五）評價依據不充分。
隨著煤炭市場發展，部分地區煤礦建設項目仍存在前期地質工作及審批程序不全的問題，導致安全評價工作往往是“先上車后買票”，評價應該依據的技術文件和法定程序文件不充分。部分評價機構未按《安全評價過程控制文件編寫指南》等規定建立健全法律法規信息庫，未及時對法律法規標準規范進行識別，評價人員繼續教育跟不上，評價工作該依據的法規標準不依據，甚至引用國家已明令廢止的法規規定。
三、煤礦安全評價應注意的問題
（一）積極開展安全評價方法的科學研究。
煤礦是一個人、機械、環境共存的復雜系統。其災變既具有人工系統災變的性質，同時也具有自然系統災變的特點，單純地借用目前只適用于人工系統或自然系統的方法評價煤礦災害系統的危險性程度是不可行的。安全評價方法的選擇是安全評價過程的關鍵，直接關系到評價的深度和準確度，直接影響評價效果。我國現行的一些評價方法主要是以定性分析為主，定性評價方法在評價過程中有它一定的局限性，不能準確預測事故的風險。為此，希望有能力的評價機構、科研單位、大專院校能聯合研究、開發具備科學的、先進的評價方法，推進我國的安全評價工作逐步走向深人，更準確的為企業安全生產提供技術服務。
（二）完善評價體系，建立安全評價標準。
國家環保總局、發展改革委制定的《國家環境保護“十二五”規劃》中明確提出了主要污染物排放總量控制目標,明確提出將加大機動車污染的防治力度,大力開發和使用節能型和清潔燃料汽車,降低機動車污染物排放,并且明確要求大型、特大型城市要把防治機動車尾氣污染作為改善城市環境質量的重要內容。天然氣汽車以其能耗低、污染物排放量小而受到各國的歡迎,是國際公認的最理想的車用替代能源。LNG做為新興的車用天然氣使用方式,正在受到越來越多的關注,LNG加氣站的建設正在逐漸興起,如何保證LNG加氣站的安全運營成為大眾日益關心的話題。下面就LNG加氣站的主要危害因素和安全設計方面提出自己的一些看法,以供大家參考。1LNG加氣站主要流程及建設內容LNG加氣站是利用LNG槽車在天然氣液化工廠充裝LNG,通過公路運輸至站內卸入站內LNG儲罐。經過儲存、泵送,為LNG汽車充裝。站內一般設置LNG工藝裝置區、加氣站房、加氣島及其他附屬設施。LNG工藝裝置區主要包括LNG儲罐(包含立式儲罐和臥式儲罐)、LNG泵撬(包括LNG潛液泵、EAG放空系統、儲罐自增壓系統、LNG槽車卸車系統及管路連接系統)。
2LNG加氣站主要危害因素分析
2.1介質的危害性LNG加氣站生產過程中主要介質為LNG,其產生的危害因素主要包括火災爆炸、低溫危害及毒性。a)火災爆炸:火災的產生來源于泄漏。當天然氣在空氣中積聚到一定數量,遇明火即燃;含量達到爆炸極限時,遇明火等火源著火爆炸,釀成事故;b)LNG的低溫危害:LNG的溫度一般在-162℃左右,在LNG站接觸LNG低溫操作或者LNG發生泄漏時,可以引發人員的低溫凍傷、低溫麻醉。當人體直接接觸時,皮膚表面會粘在低溫物體表面上,皮膚及皮膚以下組織凍結,很容易撕裂,并留下傷口;c)LNG的毒性危害:LNG是烷烴為主的混合氣體,主要成分為CH4,在氣態形式下是無色、無臭氣體,屬低度毒性物質,長期接觸天然氣可出現神經衰弱綜合癥。
2.2裝置的危險性
2.2.1LNG低溫儲罐LNG低溫儲罐,單罐容積不大于60m3,采用臥式真空粉末絕熱,雙層結構,內外筒之間用珠光砂填充并抽真空絕熱。LNG儲罐最大的危險性在于真空破壞,絕熱性能下降,其次可能的危險性還有儲罐根部閥門之前產生泄漏。
2.2.2低溫泵低溫泵設在LNG泵撬泵池內,泵的進出口有可能因密封失效產生泄漏。
2.2.3加氣機加氣機直接給汽車加氣,其接口為軟管連接,接口處容易漏氣,也可能因接口脫落或軟管爆裂而泄漏。
2.3生產過程產生的危險性a)儲罐液位超限。LNG儲罐在生產過程中可能產生液位超限而發生LNG泄漏,易使工作人員冷灼傷,或者大量泄漏導致火災爆炸發生;b)LNG設施的預冷。LNG儲罐在投料前需要預冷,生產中工藝管道每次開車前需要預冷,如預冷速度過快或者不進行預冷,有可能使工藝管道接頭閥門發生脆性斷裂和冷收縮引發泄漏事故,易使工作人員冷灼傷,或者大量泄漏導致火災爆炸發生;c)加氣工誤操作引發的安全事故。由于加氣工操作失誤引發的LNG泄漏,使工作人員冷灼傷,或者大量泄漏導致火災爆炸發生。
2.4自然災害產生的危險性a)噪音:噪音主要來源于LNG潛液泵等;b)地震:地震是一種產生巨大破壞力的自然現象,尤其對建構筑物的破壞作用更為嚴重;c)雷擊:雷擊能破壞建筑物和設備,并可能導致火災和爆炸事故的發生,其出現的頻率不大,作用時間短暫;d)車輛傷害:LNG加氣站進出的車輛很多,如果站內道路不符合要求或道路的安全指示標志不明確,有可能發生車輛傷害事故。
3LNG加氣站設計過程中采取的安全技術措施
通過以上對LNG加氣站可能發生的危險性分析,在設計過程中采取如下措施來降低危害發生的可能性,從而減少和避免災害的發生。
3.1總平面布置a)根據LNG加氣站站外建構筑物特點,結合地形、風向等因素合理布置儲罐等危險源設備,使其遠離人口密集區,遠離明火場所;b)站內各設施之間防火間距按規范確定。站內設施滿足相關規范的防火間距要求;c)設置防液堤。LNG儲罐的周圍設置防液堤,防液堤的作用是在LNG儲罐發生泄漏時,防止流體流淌蔓延,將流體限制在一定區域內;d)LNG加氣站出入口分開設置。站區內加氣區的出入口分開設置,方便車輛的有序出入;e)LNG裝置露天化、敞棚化。LNG裝置露天設置可以使泄漏的LNG迅速揮發、擴散,避免與空氣混合后形成爆炸混合物。
3.2工藝設計a)LNG加氣站管路系統采用超壓自動放散。同時,設有事故狀態緊急報警、快速切斷和安全放散功能,以確保場站安全生產;b)低溫儲罐設有緊急切斷閥,裝在儲罐進出液管道上,在裝置發生意外時,可馬上切斷儲罐與外界的通道,防止儲罐內液體流出;c)儲罐設有放空閥、安全閥、超壓報警、高低液位報警、檢測等安全設施;d)設置集中放空系統。對低溫放散天然氣通過EAG加熱器加熱后,達到常溫溫度進行排放。由于常溫天然氣密度比空氣輕,高空排放可使其迅速擴散。同時為防止放空口處出現著火時火焰回竄,在放空系統匯集管的末端裝設阻火器,起阻隔火焰作用,以保證系統安全。
3.3建筑設計站內主要建構筑物有加氣站房、加氣罩棚等。站內建筑物耐火等級均按二級設計,滿足相關規范要求,站內工藝裝置區為甲類生產區,地面采用混凝土硬化地面。
3.4電氣設計a)站內控制室及有爆炸危險的場所,均設置正常照明和應急照明。在爆炸危險場所,所有電氣設備及照明燈具均選用隔爆型;防爆等級不低于ExdⅡBT4,防護等級室內不低于IP54,室外不低于IP65。配電線路采用鎧裝電纜直接埋地敷設或電線穿鍍鋅鋼管明裝敷設;b)站內配電系統采用TN-S接地方式,配電系統采用接地保護;站內金屬設備、各工藝管線均考慮防雷和防靜電接地;站區內的所有電氣設備做保護接地,接地電阻均不大于4Ω。
3.5自控設計a)LNG加氣站內工藝裝置區及加氣島設置燃氣泄漏報警檢測裝置。各檢測區域CH4濃度達到報警設定值(20%LEL)時,控制室可燃氣體報警控制器發出聲光報警信號;b)LNG加氣站內工藝裝置區設置自控報警連鎖系統。其中防液堤內報警信號與防液堤內積水坑潛水泵的啟停聯鎖;LNG儲罐設備及管道設置溫度、壓力、液位檢測儀表,在現場和控制室的計算機操作站上集中顯示,并設置安全聯鎖裝置,當儲罐液位值超限時發出報警信號并關閉儲罐進、出液閥門;c)站內主要區域設置緊急停車及連鎖控制(ESD)?？刂剖铱刂乒窦艾F場操作盤面板設置緊急切斷按鈕,事故或緊急狀況下可緊急切斷所有緊急切斷閥。
3.6消防設計LNG加氣站根據建設規模設置消防水系統和滅火器。a)一級LNG加氣站同時設置消防水系統和滅火器。消防水系統主要建設內容包括消防水泵房、消防水池及消防給水系統,同時設置備用柴油發電機滿足消防水用電需求;b)二、三級LNG加氣站一般只設置滅火器,滅火器一般按如下原則設置:工藝裝置區一般設置手推式干粉滅火器,控制室設置二氧化碳滅火器,其他位置設置手提式干粉滅火器。
4LNG加氣站運行過程中采取的防范措施
安全生產管理是保證LNG加氣站建成后,實現充氣過程以安全為目的的現代化、科學化的管理。其基本任務是發現、分析和控制充裝過程中的危險、有害因素,制定相應的安全衛生規章制度,對企業內部實施安全衛生監督、檢查,對各類人員進行安全、衛生知識的培訓和教育,防止發生事故,避免、減少損失。a)建立和健全各項安全生產制度。認真貫徹執行《中華人民共和國安全生產法》、《危險化學品安全管理條例》等法律、法規。建立和健全各項安全生產制度。操作人員持證上崗;b)明確各級人員的安全生產崗位責任制,對日常安全管理工作,應建立相應的《安全檢查制度》、《交接班制度》等;c)在安全教育培訓方面,建立日常安全教育和考核制度;d)應按照《安全生產法》的有關規定設置安全生產管理機構,配備安全生產管理人員;e)安全培訓、教育和考核。按照《安全生產法》要求,生產經營單位的主要負責人,安全生產管理人員和生產一線操作人員都必須接受相應的安全教育和培訓。企業的負責人和負責安全生產的管理人員必須參加由政府有關部門組織的安全生產培訓教育,并取得“安全生產培訓合格證”;f)完善、實施重大事故應急預案。按照《中華人民共和國安全生產法》第十七條規定,生產經營單位必須編制與完善事故應急救援預案。以便發生事故后,各部門各司其職有條不紊地組織搶險和救助,最大限度地減少事故損失。
關鍵字：泥石流；危害；防治措施
中圖分類號： P642.23 文獻標識碼： A
泥石流是指山區或者其他山谷溝壑、地形險峻的地區，由于暴雨、地震等引發形成的由大量泥沙、石塊等松散固體物質和水體混合構成的一種特殊洪流。泥石流具有突發性以及流速快，流量大，物質容量大和破壞力強等特點。發生泥石流常常會沖毀公路、鐵路等交通設施甚至村鎮等，造成巨大損失。近年來，我國泥石流災害頻發，如：四川8.13特大泥石流（2010）、甘肅8.7舟曲特大泥石流（2010）、云南貢山特大泥石流（2010）、北京特大暴雨山洪泥石流（2012）等。根據工程實踐，本文對泥石流的危害和防治措施進行了分析和論述，以期能夠為泥石流災害防治提供技術參考，為我國防災減災提供一份綿力。
1.泥石流的危害
可根據《泥石流災害防治工程勘查規范》（DZ/T0220-2006）15項影響因素進行易發程度數量化綜合評價,（表1）。
表1泥石流溝易發程度數量化綜合評判等級標準表
泥石流危害性按照泥石流災害一次造成的死亡人數或直接經濟損失可分為大型、大型、中型和小型4個災害等級（表2）以及對潛在可能發生的泥石流，根據受威脅人數或可能造成的損失劃分為特大型、大型、中型和小型4個危險性等級（表3）
表2泥石流災害危害性分級表
表3泥石流潛在危險性分級表
2.泥石流防治技術
針對泥石流的綜合防治措施很多，根據泥石流的特征，主要有全面綜合治理措施、工程防治措施和生物防治措施三大類。
2.1預防措施
（1）公路選線時應盡量避開泥石流地區。在無法避開時，應按避重就輕的原則，盡量避開規模大、危害嚴重、治理困難的泥石流溝，并考慮預防性的工程；當公路通過開闊河谷地段時，應將公路線路選在洪積扇淤積范圍以外，還要分析洪積扇的延伸發展趨勢；大河峽谷段，應首先考慮在流通區溝口建橋跨越的方案；在線路必須通過的山坡型泥石流易發地段，線路應避開山腳的變坡點上，盡量選在山坡上，以利于泥石流排泄。
（2）居民區應避開泥石流的影響。泥石流淤積區和溝谷、河床范圍禁止居民建房、修建其它建筑物或商業街區等。
（3）重視和加強植被防護。保護森林，強化水土保持政策，禁止亂砍亂伐、開荒種地、過度開采地下資源或開挖山體等破壞生態環境造成水土流失的人類活動。大力發展退耕還林、植樹造林，坡面綠化，實現生態和經濟和諧發展。生物工程主要目的是控制泥石流物源來量，減少水土流失，穩坡和控制固體物質補給與防止溝道下切及溝壑發展，調節水量，控制泥石流的形成?？紤]當地的氣候特征，生物防治采用的物種應是當地易于生長的物種。
（4）加強泥石流基礎知識的宣傳和普及，增強當地人民的防災意識和自我保護能力。建立山區區域性泥石流災害的預警報系統。
2.2防治工程技術
防治工程主要是通過修筑工程設施以跨越、排導和攔擋泥石流，從而避免或減少泥石流對公路及其附屬物的安全威脅，目前公路工程泥石流防治工程常用的方法主要有：跨越工程、排導工程和攔擋工程等。
（1）跨越工程
公路建設常采用的跨越工程主要有橋梁、隧道等，跨越應選擇泄洪能力強、抗淤堵能力強、易于清淤和維護的工程，泥石流地區的二級及二級以上等級的公路不宜采用涵洞和過水路面。橋梁適用于跨越流通區或流通區溝口的泥石流溝或者洪積扇區的穩定自然溝槽。設計時應結合地形、地質、溝床沖淤情況、河槽寬度、泥石流的泛濫邊界、泥浪高度、流量、發展趨勢等，采用合理的跨度及形式。隧道適用于路線穿過規模大、危害嚴重的大型或多條泥石流溝；因受對岸大型泥石流嚴重威脅，將線路內移到穩定的山體內以隧道通過。隧道方案應與其它方案作技術、經濟比較后確定。
（2）排導工程
排導工程是防治泥石流使用最為廣泛的工程措施。其特點是工程簡單、效果好、就地取材、施工方便，不但可提高輸沙能力、增大輸沙粒徑，而且可防止河溝縱、橫向的變形，保護岸坡，將泥石流在可控制條件下安全順利地排泄到指定的區域。排導設施主要有：排導溝、明洞、渡槽、導流堤等。
排導溝
泥石流排導溝設計，要求通過洪峰流量時不發生淤積，也不出現沖刷，在使用期間不出現危害建筑物安全的累積性淤積和大沖、大淤的破壞。排導溝兩側應采用護坡、擋土墻或堤壩等形式進行防護。排導溝應與溝岸穩定的流通區或山口直接連接，并順應溝口流勢布設成直線或大半徑曲線。出口應與主河道銜接，出口標高應高出主河道20年一遇的洪水水位。排導溝縱坡宜與地面坡一致。排導溝的橫斷面應根據流量計算確定，排導溝應進行防護。
明洞
采用明洞穿過泥石流有兩種情況：一是通過過密集的山坡型泥石流群，多采用單壓式拱式明洞或用墻式、鋼架式棚洞；二是通過泥石流洪積扇，多采用拱式明洞，只在埋深不夠時才采用棚洞。
渡槽
渡槽適用于排泄流量小于30m3/s的泥石流，且地形條件應能滿足渡槽設計縱坡及行車凈空要求，路基下方有停淤場地或宣泄下來的固體物質能及時為河水帶走，不致從下方回淤淹埋路基。
渡槽應與原溝順直平滑銜接，連接線應設計成直線。縱坡不小于原溝縱坡，并用豎曲線與原溝平順連接。出口段的長度應滿足長期順暢排泄泥石流的需要。渡槽設計荷載按泥石流滿載計算，并考慮沖擊力，沖擊系數可取1.3。
導流堤
當在堆積扇的某一區間內，需要控制泥石流的走向或限制其影響范圍時，可設置導流堤以防止泥石流直接沖擊路堤或壅塞橋涵。導流堤的高度應為設計使用年限內的淤積厚度與泥石流的溝深之和；在泥石流可能受阻的地方或彎道處，還應加上沖起高度和彎道高度。
（3）攔擋工程
攔擋工程是防治泥石流危害的主要工程措施之一，主要起攔擋泥石流固體物質，同時有泄洪、攔碴、調節、固床、穩坡和控制固體物質補給與防止溝道下切及溝壑發展的功效，常是泥石流綜合治理的先導工程，有見效快與使用時效短的特點。攔擋工程以攔砂壩、谷坊壩、固床壩較為適宜；攔擋壩、谷坊壩設計可對泥石流進行攔碴滯流，以形成泥石流庫，減緩壩上游河床縱坡，降低泥石流的水動力條件，減小泥石流流體密度，調節泥石流下泄峰量和固體物質總量，把壩體上游的大的塊石擋住，減小泥石流下泄固體物質粒徑，有利于下游輸砂排泄，對下游淤積起調節控制作用。固床壩設計主要是穩固溝床固體松散物下泄、防止溝道持續下切、減緩壩上游河床縱坡適當降低泥石流的水動力條件，降低泥石流流體密度，調節泥石流下泄峰量和固體物質總量。
（4）停淤場
泥石流停淤場應選在溝口堆積扇兩側的凹地或溝道中下游寬谷中的低灘地。停淤場適用于粘性泥石流，泥石流中石塊的粒徑越大，滯留性越強，停淤效果越顯著。
結語
近些年來，泥石流災害在我國頻發，特別是地震和暴雨、山洪引起的泥石流災害。本文結合近些年來泥石流防治工程經驗，闡述了泥石流的形成條件與特征，泥石流易發程度判定與泥石流災害等級評定；介紹了泥石流防治工程，包括生物工程和工程防護：對跨越工程、排導工程、攔擋工程等設置技術、適用情況進行了總結。從而給政府和相關部門提供防災和減災的依據，做到把自然災害對人類的危害降低到最低。
參考文獻
[1]姚德基，商向朝.七十年代的國外泥石流研究[C]//第一屆全國泥石流學術會議.泥石流論文集.重慶：科學技術文獻出版社重慶分社，1981：142-148.
