高華喜

(浙江海洋學院船舶與建筑工程學院,浙江舟山 316004)

0 引言

滑坡作用過程屬于一種自然地質(zhì)現(xiàn)象,但其造成的后果卻是一種社會和經(jīng)濟現(xiàn)象,具有災害性,不僅給人類生命安全帶來威脅,而且對財產(chǎn)、環(huán)境、資源等具有破壞性。世界各國每年因滑坡災害造成的經(jīng)濟損失達數(shù)百億美元及數(shù)千人傷亡。

值得欣慰的是,滑坡災害已得到各國政府的高度重視,各種勘查、治理及監(jiān)測等手段得到廣泛的應用,而其中風險預測已漸漸地成為國際地質(zhì)災害研究領域的前沿課題。1960年代以前,滑坡災害的研究主要側重在單個滑坡形成機理及預測方面,重點是調(diào)查分析滑坡形成條件與活動方式;到1980年代,隨著災害破壞損失的急劇增加,促使人類把減災防災工程提高到前所未有的高度,經(jīng)過近30余年的發(fā)展研究,國內(nèi)外已做了大量的研究工作并取得了較為豐碩的研究成果。

1 滑坡災害風險研究現(xiàn)狀

1.1 國外研究現(xiàn)狀

美國首先對加利福尼亞州的洪水、地震、滑坡等10種自然災害進行了風險評價,得出1970-2000年加利福尼亞州10種自然災害可能造成的損失為550億美元。如果采取有效的防治措施,人員傷亡可減少90%,經(jīng)濟損失也可以大大減少。該項風險評價與減災政策研究,其目的是在于提高對自然災害危害水平的認識[1-6];Aleotti[7]通過對意大利北部阿爾卑斯山前緣Piedmont地區(qū)滑坡調(diào)查的分布資料和有關地質(zhì)資料研究,利用滑坡面積與地區(qū)面積之比,以及特定地質(zhì)因素狀態(tài)下的滑坡面積與該因素的分布面積之比,構造了滑坡敏感性指標來反映滑坡災害的危險性,進而對意大利北部阿爾卑斯山前緣Piedmont地區(qū)的滑坡災害的危險性及總的風險進行了區(qū)劃制圖研究。評價指標既考慮了以往滑坡災害的歷史分布規(guī)律又考慮了控制因素對未來滑坡的影響程度,即歷史與預測的結合;Michael-Leiba[8]以GIS軟件為技術平臺,將滑坡災害的危險性、承災體的易損性、風險評價為一體,分別采用平面和三維評價系統(tǒng),對Cairns地區(qū)進行了滑坡災害的危險性和風險區(qū)劃研究。這一成果的推廣與應用,代表了滑坡災害及風險區(qū)劃制圖技術應用的國際最新水平和發(fā)展方向[9];Einstein[10]通過概率的統(tǒng)計評價方法,從地質(zhì)環(huán)境因素角度出發(fā),提出了多層次的滑坡災害評價系統(tǒng),對滑坡災害的危險性、風險評價及災害風險管理進行了系統(tǒng)分析;Ragozin[11]從理論方面深入研究了當前滑坡災害風險評價中的危險性、易損性和風險三個基本概念,對單個滑坡災害危險性指標認為可用其主要控制因素的概率乘積來表示。而對于區(qū)域研究,滑坡災害的危險性則可通過特定地區(qū)的面積、災害發(fā)生面積、災害數(shù)量和時間之間的關系表達式來建立定量模型進行評價與區(qū)劃。另外,國外還有不少專家與學者,在滑坡災害風險評估理論與方法、風險圖的編制及災害管理等等方面進行了大量的研究與探索工作。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國比較系統(tǒng)深入的災害風險評估當屬地震災害[12],其代表性的工作成果首先是由中國地震局先后完成的四代《中國地震烈度區(qū)劃圖及使用規(guī)定》。該圖在對全國區(qū)域地震危險性評估基礎上,確定了不同地區(qū)一般場地條件下在50年可能遭遇超越概率為10%的烈度值,即地震基本烈度。與此同時,中國地震局震害防御司等先后進行了“中國地震災害損失預測研究”、“未來地震損失評估方法”等研究;Malone,黃潤秋[13]介紹了1970年以來,香港邊坡安全管理體系的建立過程和滑坡風險的控制。到今天,香港已建立起了完善的邊坡安全管理體系,稱為“邊坡安全系統(tǒng)”,其主要目的在于降低滑坡風險和提高公眾的風險意識,采取風險管理技術,尤其是定量風險分析技術,作為管理滑坡風險的手段,并由土力工程處(GEO)負責執(zhí)行;殷坤龍、晏同珍等[14]重點探討了滑坡災害空間區(qū)劃的理論體系、災害風險評估的基本術語定義及GIS制圖的基本原理,采用MAPGIS軟件平臺及其二次開發(fā)的滑坡災害信息分析系統(tǒng);殷坤龍[15]系統(tǒng)地介紹了滑坡災害區(qū)劃研究的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,提出滑坡災害區(qū)劃的核心是:災害、易損性和風險三要素的綜合分析。把傳統(tǒng)的滑坡單體穩(wěn)定性分析延伸到以Monte-Carlo方法的概率模擬分析,在信息論原理的基礎上,建立了滑坡災害分區(qū)的信息分析系統(tǒng),從而建立了多因素分析的滑坡災害預測分區(qū)方法,并結合我國多滑坡的重慶市進行了滑坡災害預測區(qū)劃的應用研究;殷躍平[16]指出地質(zhì)災害減災目前面臨的主要問題是:地質(zhì)災害基礎理論和防災技術落后,并提出了21世紀初我國地質(zhì)災害減災戰(zhàn)略的初步建議,即開展地質(zhì)災害風險區(qū)劃,并作為國家減災強制性標準加以實施,建立減災科學體系,加強綜合減災能力建設,從對國家、區(qū)域、城市、鄉(xiāng)村的承災載體出發(fā),依靠科技進步,建立并逐步完善地質(zhì)災害監(jiān)測預報群專結合體系;殷坤龍、張梁等[17]以GIS為平臺,采用信息量模型和專家評分模型,進行了全國崩塌滑坡和泥石流災害危險性、易損性和風險的區(qū)劃。該項研究成果不僅預測了全國2 000多個縣的滑坡災害危險性程度,而且根據(jù)歷史災害的災情,研究了滑坡災害的易損性,進一步預測了全國2 000多個縣在未來一段時期內(nèi)的人員傷亡數(shù)。

從國內(nèi)的研究可以看出,前人用近20年的時間對滑坡風險研究做出了重大貢獻,同時地理信息系統(tǒng)也在這一領域得到了快速發(fā)展與充分的應用。殷坤龍[18]在2000年發(fā)表《國際滑坡研究的新進展》一文中,指出滑坡災害風險評價與GIS技術是未來滑坡災害評估與管理的發(fā)展趨勢。在不斷深入的災害風險研究中,還有其它學者與專家從不同的角度分別對滑坡災害危險性評價、風險分析評價進行過研究。如晏同珍[19]系統(tǒng)地研究了滑坡災害區(qū)域空間危險性預測的理論問題;雷明堂[20]等人運用GIS距離分析、標量分析、網(wǎng)格疊加分析、分級分組分析等功能,進行了塌陷危險性評價及分區(qū);柴賀軍[21]對滑坡堵江危險度的分析與評價;馮利華[22]、高吉喜[23]、高興和[24]、汪敏[25]滑坡災害風險分析中的易損性及破壞損失評價研究;任魯川[26]、盧全中[27]區(qū)域自然災害風險分析研究進展;張勇[28]基于GIS技術的滑坡災害風險評價模型研究,等等。他們對滑坡災害屬性特征、風險構成、指標體系、易損性、評價模型等進行了全面研究,使自然災害風險評價理論與方法得到不斷發(fā)展豐富。所有這些,不但為滑坡災害防治提供了依據(jù),而且從理論上和實踐上為滑坡災害風險評估提供了有益的經(jīng)驗與探索。

1.3 防災減災成為國際國內(nèi)會議的主題

為了推進廣泛的國際間的協(xié)調(diào)與合作,聯(lián)合國于1987年通過決議,確定在20世紀最后10年開展“國際減輕自然災害十年”活動;1991年,聯(lián)合國國際減災十年科技委員會又提出:各個國家需對自然災害進行評估,把自然災害評估納入減災目標。在聯(lián)合國的組織與號召下,各個國家積極響應,在世界范圍內(nèi)的重視程度也越來越高,如1982年、1986年、1988年、1991年、1993、1994年、2000年等分別在不同的國家不同的地區(qū)組織召開了多次“國際自然和人為災害會議”,這些會議的內(nèi)容雖然不同,但其中都是圍繞一個共同的主題——災害評估與管理。

近20年來,我國還曾多次召開有關自然災害風險評估的學術會議,對災害風險評估的理論、方法、實踐成果進行了比較頻繁的總結交流。如:1988年召開了全國森林災害經(jīng)濟學術討論會;1991年召開了全國水利經(jīng)濟效益研討會;1991年召開了全國災害經(jīng)濟損失評估學術討論會;1991年和1992年兩次召開云南省災害經(jīng)濟損失評估座談會;1992年和1996年召開了全國首屆災害風險評估研討會;1997年召開了全國滑坡災害經(jīng)濟學術研討會;以及近年來由中國地質(zhì)調(diào)查局連續(xù)在中國地質(zhì)大學(武漢)組織召開的地質(zhì)災害培訓班。這些活動不僅促進了部門之間、地區(qū)之間以及不同學科之間的交流,而且對災害風險評估起到了重要的推動作用。

2 存在的主要問題

2.1 風險評價結果的時間概念不明確

從已有的研究成果來看,大多數(shù)研究者都沒有考慮災害風險隨時間而變化這一特點。雖然有一部分研究者冠以災害風險時間尺度,如10年或50年[29],但仍然認為在這10年或50年時間段內(nèi)是穩(wěn)定的、不會變化的量。后者較前者有所進步,考慮了10年或50年之后隨著控制與誘發(fā)滑坡內(nèi)外因素的變化其風險結果也將發(fā)生由量變到質(zhì)變的特點。其實滑坡風險是受內(nèi)外環(huán)境的影響而變化,有其相對較高的年份,也有其相對較低的年份,而政府需要的恰恰是滑坡活躍易發(fā)的年份或風險較高的年份,因此,已有的研究成果在指導防災減災過程中就不可避免遇到許多棘手的問題。

2.2 評價指標量化與選取不規(guī)范

在指標量化計算過程中,對連續(xù)變量(如斜坡坡度)的劃分標準不統(tǒng)一,有研究者直接利用已發(fā)生滑坡與其坡度資料進行統(tǒng)計,將斜坡坡度劃分成等距離區(qū)間;也有研究者將原始資料進行加工,通過其面積比將斜坡坡度劃分成多個不等距離區(qū)間。通過這兩種方法進行劃分得出的權重計算結果也往往不相同,因此給評價模型帶來不確定性,造成危險性區(qū)劃結果多解性。再如,對線性變量(斷層、河流及公路),已有的成果都是采用GIS的緩沖分析功能,計算其影響范圍(緩沖半徑),在緩沖分析時,受研究范圍(比例尺)的影響,在小比例尺危險性區(qū)劃時,將滑坡作為點處理,通過點來統(tǒng)計滑坡與這些線性變量的距離,這種處理姑且認為合適。但在大比例尺危險性區(qū)劃中,如果仍用此法就不合適,因此有研究者將滑坡作為一個面來對待,此時不同的研究者統(tǒng)計的距離標準更是多樣,有人用滑坡后緣到線性變量的距離,也有人用滑坡前緣到線性變量的距離,還有人用滑坡體中心到線性變量的距離,結果導致同一地區(qū)同一影響因素的緩沖半徑大相徑庭。

另外,區(qū)域上對滑坡災害進行區(qū)劃評價,現(xiàn)有的風險評價方法主要是在工程地質(zhì)類比的基礎上延伸,采用各種評價模型,如專家評分模型、層次分析模型、信息量模型、BP(神經(jīng)網(wǎng)絡)模型等等,來量化滑坡內(nèi)外影響因素的作用程度,即權重。當前,不同的研究者對于同一區(qū)段計算,出現(xiàn)不同獲取方式得到的權重不同。

對于評價指標的選取也完全取決于研究者所掌握的資料豐缺程度,掌握的資料越豐富,其評價模型中考慮的指標越全面,評價的精度越高,可信度越大;反之,如果掌握的資料越小,其評價模型中的指標也就越少,評價的精度就越低,可信度越差。即評價指標選取,具有很大的隨機性與人為性。

2.3 風險高低產(chǎn)出原因不明確

已有的研究成果在進行風險區(qū)劃制圖時,采用滑坡危險性區(qū)劃圖與承災體易損性區(qū)劃圖兩者進行疊加,將高危險性或高易損性單元作為高風險區(qū),即認為高危險性意味著高風險性,或者高易損性意味著高風險性,結果很多預測單元出現(xiàn)了不同程度的夸大現(xiàn)象,這種結果主要是忽視了滑坡災害風險是其自然屬性與社會屬性的統(tǒng)一體。我們知道,一個滑坡即使很危險,但如果是發(fā)生在一個荒無人煙的山區(qū),一般情況難以構成直接災害;相反,對于一個人口與建筑密集的城鎮(zhèn),滑坡災害風險是極大的。因此傳統(tǒng)的風險區(qū)劃圖在應用時,無法識別風險高低的產(chǎn)出原因,其成果也就不能滿足人類社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃及防災減災工程的需求。

2.4 缺乏可接受的風險水平的規(guī)范

當前,對滑坡防治能力嚴重受到當?shù)亟?jīng)濟水平的制約與影響。經(jīng)濟發(fā)達地區(qū),滑坡災害少,因此對于少量的滑坡可以投入大量的財力進行防治,以防萬一;而經(jīng)濟落后的地區(qū),往往滑坡災害多,成群成帶,因此投入的財力對于一個具體的滑坡也就非常有限,很大程度上也只是聽天由命。這是導致建立一套可接受風險水平的一個瓶頸。另外,關于此方面的研究目前還是空白。

2.5 風險意識不強

當前,對于滑坡災害的研究,主要是滑坡發(fā)生后對人類生命財產(chǎn)構成威脅或破壞時,才開始去調(diào)查和研究,而缺乏區(qū)域的、超前的防災減災意識,并且已有的研究工作也主要限于在滑坡形成機理上,對災害現(xiàn)象只是一些傳統(tǒng)模式的統(tǒng)計與描述,其造成的損失評價也大多是基于專家經(jīng)驗而得出的一個估計。只注重自然屬性的研究,而對社會屬性關注不夠,這是當前研究者普遍忽視的一個問題。

總之,在滑坡災害風險評價這一領域的研究還遠不成熟,風險評價理論還未完全建立起來。無論是滑坡災害的危險性評價,還是滑坡災害承災體易損性評價,以及滑坡期望損失評價與管理,國內(nèi)外的研究都很薄弱,都有待于在實踐中進一步發(fā)展和完善。

3 開展風險預測研究已迫在眉睫

我國國土在地形地貌上存在“南北分區(qū),東西分帶,交叉成網(wǎng)”的特點,山區(qū)面積約占70%[30-31],致使我國滑坡發(fā)生密度大、頻率高、分布范圍廣,受滑坡災害威脅和可能受到滑坡災害威脅的地區(qū)約占全國陸地面積的20%～25%,成為世界上受滑坡危害最嚴重的國家之一。今后,隨著社會財富的進一步增長,自然災害的絕對風險將普遍提高,與現(xiàn)狀相比,一般地區(qū)將上升30%～50%,嚴重地區(qū)將上升80%～100%,即災害經(jīng)濟損失額可能翻一番[32]。城市滑坡災害造成的損失將更為顯著,面對嚴重的滑坡災害,采取切實措施有效防治和減輕這些滑坡災害,已到了刻不容緩的地步。

隨著我國經(jīng)濟快速增長,基礎設施、工民建筑等生存空間不斷向地質(zhì)環(huán)境惡劣的山區(qū)及沿海地帶擴展,使得滑坡、庫岸及海岸等災害的發(fā)生越來越頻繁。面對嚴峻滑坡災害,傳統(tǒng)的以單個滑坡機理研究和整治為目的方法和手段在減輕滑坡災害方面已顯得力不從心,區(qū)域性的、超前性的預測研究迫在眉睫。失敗的經(jīng)驗告訴我們,對待滑坡災害最行之有效的方法是在土地利用的規(guī)劃階段就考慮到滑坡災害這一問題。通過滑坡災害風險區(qū)劃研究,從區(qū)域上預測預防滑坡災害,不斷提高人類抗御自然災害的能力,對做好減災防災、保護國家人民的生命財產(chǎn)安全、實現(xiàn)人與環(huán)境和諧相處、和諧發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

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