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時間:2023-06-22 09:22:50
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關鍵詞:地質災害;風險評價;展望
引言
隨著對社會災害研究的深入,地質災害風險評價越來越得到重視。地質災害風險評價是對風險區遭受不同強度地質災害的可能性及其可能造成的災害損失進行定量分析和評價,是一項極具現實意義的重要研究課題。從區域上預測、預防地質災害,對城市規劃和工程選址,實現人與環境的和諧發展具有重要的現實意義。
1地質災害風險評價現狀
我國地質災害風險評價起步于20世紀80年代,針對我國地質災害風險評價現狀,主要問題梳理如下:
1.1我國地質災害類型的多樣性和復雜性
我國地質災害類型多樣復雜,包括崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、地面塌陷、地面沉降等。每種地質災害類型具有不同的控制因子和屬性結構,評價結果具有不同的劃分標準或上下闕值,總體決定我國地質災害風險評價整合任務的艱巨性。
1.2地質災害風險評價模型的主觀性和差異性
由于風險評價理論的不成熟,受人為影響因素較多,地質災害風險評價模型因人而異,因地區不同,因類型差異,不同評價模型的評價結果的真實性和可信度受到質疑。
1.3地質災害風險評價方法的多樣性和單一性
地質災害風險評價方法較多,但主要為單一型。如:層次分析法、信息量法、經驗模型法、指標量化敏感性統計模型法、灰色模型法、數理統計模型法、模糊評判模型法、非線性模型法等。不同評價方法各有優缺點,缺少集優點于一體的綜合、交叉評價方法。
1.4我國地質災害分布的不均衡性和不協調性
由于自然條件、資源優勢、生態系統、地質環境和經濟發展的差異,我國存在著東、中、西3個帶,經濟的差異性決定減災防災工作差異性,地質災害越頻繁的地區經濟越落后,地質災害風險工作越滯后,經濟發展和防災減災極度不協調。同時,地質災害的發育有一定的周期性、階段性、多發性和突發性等特點,更何況我國地質災害防治法規尚不健全,有關的理論和技術方法也不完善,我國地質災害減災任務十分艱巨。
2地質災害風險評價內容與評價系統
狹義的地質災害風險評價的內容主要指:危險性評價和易損性評價,開展危險性評價或易損性評價都是屬于風險評價的范疇。“危險性”核心要素是地質災害的活動程度,是自然屬性特征的體現。“易損性”是承受特定災害時候的綜合能力的量度,是承災體抵御能力的社會屬性特征的體現。易損性包括社會易損性、經濟易損性、物質易損性、資源環境易損性。廣義的地質災害風險評價內容除了危險性評價和易損性評價外,還涉及到期望損失評估、抗災能力評價、風險等級區劃、風險決策、風險控制和風險管理等方面,它們彼此之間相互銜接和耦合構成完整的地質災害風險評價系統。
馬寅生等建立的地質災害風險評價系統包括3個方面的內容:危險性分析、易損性分析、期望損失分析,其中危險性分析和易損性分析是地質災害風險評價的基礎,期望損失分析是地質災害風險評價的核心。羅元華等概括了地質災害風險評價系統的4個部分:危險性評價、易損性評價、破壞損失評價和防治工程效益評價。其中,危險性評價和易損性評價是基礎,破壞損失評價是核心,防治工程益評價是應用。周寅康研究認為地質災害風險評價內容應包括6個部分:災害研究、風險區確定、風險區特性評價、風險區承受能力評估、可能損失評估、風險等級劃分。
本文在前人研究的基礎之上,綜合分析風險評價內容及其相互耦合關系,建立地質災害風險評價系統(圖1)。該系統以風險評價為核心,以致災體、承災體、風險管理為焦點,形成地質災害風險評價三維結構模式(圖2)。地質災害風險評價系統很好地詮釋了地質災害風險評價內容,并相互銜接形成耦合關系鏈,構建成具有三維結構集成的地質災害風險評價系統。
3地質災害風險評價方法與評價類型
伴隨著新技術日新月異,地質災害風險評價研究蓬勃興起。特別是計算機性能的提高和3S技術的發展,使得空間數據集成化更簡便、計算速度更快、評價精度更高,大大促進了該領域發展。目前常用的評價方法分為2類:第1類,單一型評價方法,如:層次分析法、信息量法、經驗模型法、指標量化敏感性統計模型法、灰色模型法、數理統計模型法、模糊評判模型法、非線性模型法等;第2類,交叉型評價方法,如:模糊聚類綜合評價、物元模型綜合評價、灰色聚類綜合評價等。每一種評價方法各有自身優點和缺點,實際操作中可選擇2種或2種以上評價方法,以彌補單個方法的不足,起到對評價結果進行相互驗證的目的。
圖1地質災害風險評價系統
圖2地質災害風險評價三維結構模式
按照評價范圍,可將地質災害風險評價類型分為3類,分別為點評價、面評價、區評價。基于不同的評價類型和評價目的,選用不同的評價方法。
4地質災害風險評價實施方法
地質災害風險評價實施是對地質災害風險評價任務的綜合詮釋,依據地質災害風險評價的內容和評價系統,地質災害風險評價實施包括以下5個流程(圖3),詳細步驟如下:
4.1建立基礎空間數據庫
包括研究區的地質災害分布圖、遙感影像圖、數字高程模型(DEM)、地層巖性分布圖、區域地形圖、區域地質圖、地質構造分布圖、降水量分布圖、人口分布圖、建筑物結構分布圖、土地利用圖、已有防治工程布置圖等各種基礎圖件。
4.2危險性評價
評價地質災害的危險程度。其評價工作思路和方法分為兩個階段,第1階段:地質災害敏感性評價;第2階段:地質災害危險性評價。在基礎數據庫中選取敏感性控制因子,建立地質災害敏感性評價體系,引入誘發因子(地震或降雨),最終完成地質災害危險性評價。
4.3易損性評價
對影響易損性的各種致災因素和抗災因素進行分析,計算承災體的承災能力。首先建立易損性評價體系,開展易損性綜合評價。鑒于致災體和承災體的致災及易損性特征,對地質災害易損性評價需要從兩個方面入手,一是地質災害體的致災特征;二是承載體的抗災特征。
4.4期望損失分析
在危險性、易損性及抗災能力分析評價與區劃的基礎之上,對評價區所有資產進行期望損失分析。
4.5風險決策、風險控制與風險管理
在整體分析地質災害可能造成的人員傷亡、財產損失以及生態環境破壞的基礎之上,進行綜合風險評價和風險區劃,從而進一步明確風險區的風險分布特點和形成條件,根據實際需要提出針對性的綜合系統工程和防災減災對策建議,實現風險決策、風險控制與風險管理,為國家政府職能部門服務。
圖3地質災害風險評價實施流程圖
5地質災害風險評價展望
21世紀開始以來,地質災害風險評價研究越來越受重視。鑒于地質災害風險評價的研究現狀,展望地質災害風險評價研究工作的未來,總結如下:
(1)進一步完善地質災害風險評價理論基礎,構建地質災害風險評價方法體系,統一地質災害風險評價標準,注重與社會科學的緊密結合,建設跨學科、跨領域的耦合交叉的綜合研究體系。
(2)進一步豐富現有的研究手段和先進技術。GIS技術、遙感技術、衛星定位技術等多種高科技手段也將為地質災害風險評價研究所利用,新手段和新技術可有效解決地質災害系統中的動態開放性、非線性疊加等復雜問題。
(3)進一步優化地質災害風險評價模型。引入承災體的抗災能力因子,建立地質災害風險評價綜合模型,力保評價模型的合理性與科學性。
(4)進一步重視野外地質調查和地質過程分析。地質災害風險評價是充滿不確定性的動態過程,但本質上又是一個地學問題。深入研究地質災害的孕災環境和孕災機制,有利于克服致災體分析的不確定性。野外地質調查和地質過程分析是地質災害風險評價的制勝法寶和強力武器,是開展地質災害風險評價研究的第一手資料。
(5)進一步提升地質災害風險評價研究工作的價值和意義。我國的地質災害風險評價工作任重而道遠,深化地質災害風險評價與減災規劃、防治工程及其他經濟社會的結合度。加快現代網絡技術的發展,力保及時傳送各種地質災害信息,為政府職能部門決策提供服務,實現地質災害風險評價工作的價值。
結語
地質災害風險評價是一項有力的防災減災非工程性措施,能夠為國家政府部門提供決策參考,更加有利于對現在或未來城市規劃和工程選址做好防災減災工作,對減少人民生命財產損失和促進社會和諧發展都具有重要的現實意義。
參考文獻:
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關鍵詞:風險分析;突發事件;公共衛生
浙江省社會經濟發展迅速,已接近發達地區水平,但是由于目前整個社會處于轉型時期,社會形勢多變,突發事件頻發,公共衛生安全受到嚴重的沖擊,已經在很大程度上影響到浙江社會的穩定和經濟的可持續健康發展,對浙江人口素質和經濟發展水平的提高具有很大阻礙。國務院頒布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》提出[1],將繼續加大對人口與健康領域的支持力度。浙江省科技"十二五"規劃中葉明確指出:在重大戰略需求的核心和關鍵技術研究中,要把食品安全、公共衛生與重大疾病防治放在重要位置。
1風險分析的概念
風險評估是突發事件應急管理中的重要內容,是對突發事件的危害所產生或將產生不良效應的可能性和嚴重性的客觀判斷與分析,有助于及早識別公共衛生危害,提供衛生應急決策依據。風險評估包括三個步驟:風險識別、風險分析和風險評價。其中,風險分析是風險評估中的關鍵一環和核心內容[2]。
2風險分析方法
按分析目的、數據輸入與結果輸出類型的不同,可將風險分析技術分為定性、半定量及定量技術三大類。
2.1定性分析 定性分析是三類方法中原理與操作較簡易,但無法給出定量結果的一類分析方法。
2.1.1失效模式與效應分析 失效模式與效應分析(failure mode effect analysis,FMEA)是一種以團隊操作為基礎的,系統性、前瞻性地識別失效模式和機制,預測其影響的技術。基本原理是以失效模式為起點,著眼于整個流程,對全部流程中可能存在的失效模式進行前瞻性地分析,通過對失效模式的嚴重度、發生率和可檢度進行綜合評估與指標的量化,明確高風險的失效模式,提出相應的解決策略和措施,從而實現減小風險或消除至可接受水平的目的[3]。該方法的優點是對潛在風險源進行辨識后可實現及時預防,消除危害后果的目的;另外,也可以對于單個風險源進行相對獨立的分析。缺點是由于主要是以基于小組的模式開展評價工作,因此工作小組成員的知識和技術水平的高低會在一定程度上制約和影響評價結果的準確性和可靠性;失效模式是方法進行風險分析的基礎,然而實際上難以認識全部的失效模式并開展評價;此外,失效模式與效應分析是基于流程的一個前瞻性分析,隨著流程和具體步驟的增加,若開始分析時缺乏對流程的準確描述,則發生錯誤的可能性也相應增加。
2.1.2危險分析與關鍵控制點 危險分析與關鍵控制點(Hazard analysis and critical control point,HACCP)是一種系統的、前瞻性及預防性的技術,通過測量并監控那些應處于規定限制內的具體特征來確保產品質量、可靠性以及過程的安全性。HACCP最早主要用于對食品中微生物、化學和物理等危害進行安全控制,是作為控制食源性疾患最為有效的措施,也是國際上共同認可和接受的食品安全保證體系。現在已廣泛應用到其他行業,諸如制藥、化學、汽車等。以食品安全分析為例,其基本原理是系統分析整個食品供應鏈中的具體危害,明確控制措施,并通多對潛在危害進行風險控制,從而確保食品的安全[4]。優點在于其可通過對整個流程和關鍵點的控制,起到對風險危害的預防作用。缺點是只能對系統流程內的潛在風險源進行分析。
2.1.3危險與可操作性分析 危險與可操作性分析(Hazard and Operability Study,HAZOP)是一種綜合性的風險識別過程,用于明確可能偏離預期績效的偏差,并可評估偏離的危害度。最早使用于化工行業工藝過程的危險性分析。該方法以系統工程為基礎,通過引導詞和標準格式來尋找工藝過程中可能出現的一些偏差,辨識那些可能由于裝置、設備等個別引發的潛在危險,從而根據其可能造成的影響大小制定相應對策[5]。優點是分析針對的是工藝流程等狀態參數,具有較強的針對性。因而可以對人為因素引起的后果進行預測。缺點是主要依賴于工作小組會議討論的人工分析方式進行風險分析,效率較低;分析時,若無合適的節點、參數和引導詞,則無法較好地開展HAZOP風險分析。
2.2半定量分析 半定量分析技術結合了定性方法和定量方法的特點,輸出以定量結果為主。
2.2.1保護層分析法 保護層分析法(the layer of protection analysis method,LOPA)是一種特殊事件樹形式的風險分析方法,通過評估現有的保護層的可靠性,確定其消除或降低風險的能力[6]。其基本原理是構建保護層,通過對每一保護層的有效性進行分析,將所有保護層聯合作用下的事故風險與風險可容忍標準比較,以確定是否有足夠的保護層以防止意外事故的發生。優點是作為一種較為快速的半定量風險分析方法,能夠有效評估潛在事故發生的頻率,確認保護層的有效性,為合理制定和分類風險縮減措施提供科學依據。此外,該方法與HAZOP比較不過分依賴于分析人員的知識和經驗,因此能相對客觀合理地進行風險分析。缺點是該方法本身無法對潛在風險源進行辨識,也無法尋找事故場景,因此需結合其他方法進行。此外,該方法尚缺乏對人因、環境及管理等其他因素影響的分析。
2.2.2 FN曲線 一種利用FN曲線圖進行風險分析的方法。其通過區域來表示風險,并可進行風險比較,可用于系統或過程設計以及現有系統的管理。如在評價地址災害風險性時,FN曲線通過將地址災害造成的死亡人數及其累計概率點以對數坐標系統表示,以此表達社會可接受風險的標準[7]。該方法的主要目的是表現事故規模的分布狀況,利用事故后果(如傷亡人數)與事件發生的頻率(即發生的可能性)繪制FN曲線圖。從FN曲線圖可以引出系統風險是否可容忍的判定標準。優點是考慮了風險分析中的事件后果與事件發生的可能性兩大方面,結果簡單明了,易理解和易操作。缺點是僅僅只考慮事件后果的嚴重性和事件發生的可能性兩方面,而缺乏對人因、環境、管理等其他可能的影響因素的分析。此外,一般主要以死亡率等簡單指標作為事件后果嚴重性的主要體現。
2.2.3模糊神經網絡 模糊神經網絡是一類自適應的模式識別技術,可通過自身的學習機制主動學習,利用現狀信息,對來自不同狀態的信息逐一進行訓練而形成映射關系。而其中的模糊神經網絡則是基于最大最小等簡單運算來實現知識的模糊推理的神經網絡[8]。作為一種多屬性的評價方法,其隸屬函數權重的設定存在一定的主觀性,因此是一類定性和定量結合的風險分析方法。優點是有機結合了模糊理論和神經網絡的各自優勢,能夠通過模擬人的經驗來對風險進行推理和判斷,實現定量化處理模糊信息的目的。且具備較高的容錯性和模型表達力。缺點是模糊規則的設定、隸屬函數的選擇、網絡結構的設計等完全依賴于建模者的經驗知識和能力。
2.2.4 Bow-tie法 一種簡單的圖形描述方式,分析了風險從危險發展到后果的各類路徑,并可審核風險控制措施。可將其視為分析事項起因的故障樹和分析后果的事件樹這兩種方法的結合體[9]。作為一種結構化方法,其具備了可視化的特點,因此也便于交流和理解。Bow-tie圖中心是最不希望發生的事件,左側是成因(即故障樹)及預防措施,右側是可能的后果(即事件樹)和減緩后果措施。也因圖形形狀被稱為領結圖或蝴蝶圖。優點是該技術將風險辨識、風險分析、風險評估、風險控制和風險管理都在圖形中完整的體現出來,具有廣泛的適用性。此外,圖形直觀易理解。缺點是只能考慮環節事件的工作或失效兩種狀態,不能考慮多態間的假設推理關系。
2.3定量分析 定量分析方法對資料與資源的要求較高,輸出以定量結果為主。
2.3.1時間序列分析 時間序列是按時間順序排列的一系列被觀測數據,因而其包含了系統結構特征及運行規律等潛在信息,可以通過對時間序列進行分析來認識系統的發展規律,從而實現對發展趨勢的預測,及對系統重新設計和改造以使其按照新的結構運行等目的。而時間序列分析就是一種根據動態數據揭示系統動態結構和規律的統計方法。優點是可以依靠對歷史數據的分析實現對后期變化趨勢的預測。也可以進行兩個指標見關聯性的分析[10]。缺點是只是針對一個指標的時間序列進行分析,因此無法對綜合風險進行分析和判斷,需與其他風險分析方法結合使用。
2.3.2向量自回歸模型 向量自回歸模型(vector autoregressive model,VAR model)是一系列時間序列回歸的集合[11]。某一時序的數據變化常常不是單因素的作用結果,是多重因素的共同作用結果。類型上有單變量向量自回歸和多變量向量自回歸模型。優點是時間序列只能分析一個指標,而VAR實際上是多個指標的融合,即可實現多元時間序列的分析,適用于對多種有相關關系的不同類別時序的模型計算。缺點是VAR模型對于原始數據的分布有嚴格要求,如必須是平穩時間序列數據,誤差的條件均值為零,隨機向量必須為遍歷平穩過程,且不存在完全多重共線性等。模型分析和預測的準確定和可靠性受原始數據影響較大。此外,通常需與其他方法相結合使用,以規避方法本身的缺陷。
2.3.3信息擴散理論 信息擴散理論是一類模糊數學處理方法。其主要目的是通過對樣本進行集值化處理,以彌補信息的不足,優化利用樣本模糊信息。其基本原理是將一個只有一個觀測值的樣本變成一個模糊集,然后通過優化利用樣本模糊信息來彌補小樣本的信息不足問題,從而使信息最大化,得到小概率事件的致險程度,提高了系統的風險識別精度[12]。較常用的模型有正態擴散模型。優點是可操作性強,評價結果意義明確,適用于樣本數據少而無法使用傳統概率統計方法的情況。缺點是由于僅使用一類指標的單觀測值進行模糊處理,因此對事件的風險分析不全面,未能綜合考慮多種因素的共同影響,存在一定缺陷。需與其他風險分析方法綜合使用。
2.3.4地理信息系統技術 地理信息系統技術(Geographic Information System,GIS)作為一種先進的技術手段和地理信息處理與分析工具,GIS技術在風險分析中也得到了越來越多的應用。其本身作為一個技術系統,以地理空間數據庫為基礎,采用地理模型分析方法,適時提供了多種空間和動態的地理信息,從而為與地理有關的研究和決策服務提供了計算機技術支持[13,14]。優點是作為一類決策支持系統,提高了數據提取和處理分析的效率。結果結合地理信息,在空間分析上具備很強的優勢。缺點是作為一類輔助決策技術和展示技術,其使用還需與其他風險分析技術與方法相結合才有實際意義。
3突發事件風險分析
基于各方法的基本原理和優缺點等,半定量和定量分析方法在風險分析中的適用性普遍優于定性分析方法。而在可行性方面,定性分析方法相較于半定量和定量分析方法,對資源的需求最低,但在結果的不確定性程度上普遍高于半定量和定量分析方法。因此,各方法在突發事件風險分析的應用中均各自存在一定的局限和適用事件類型。如GIS在突發事件風險分析領域中的應用較廣,均適合傳染病、自然災害和事故災難的風險分析。除危險分析與關鍵控制點方法較適用于食物中毒與食品安全事件及職業病與職業危害的風險分析,時間序列和向量自回歸模型較適合傳染病風險分析外,其余方法均適用于事故災難和自然災害的風險分析。
綜述,應根據突發事件的類型和目的,選取合適的分析方法對具體的突發事件進行風險分析。如是對事故災難或自然災難進行風險分析,則可依據所需資料高低和對輸出結果的不確定要求的高低,選擇合適的定性、半定量或定量分析方法。如是對食品生產流程進行風險分析,則可選擇危險分析與關鍵控制點方法。若是對傳染病進行風險分析,則也可根據對輸入和輸出的要求,選擇如時間序列分析、向量自回歸模型和GIS。
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