孫章麗，朱秀芳*，潘耀忠，劉憲鋒

(1.北京師范大學 地表過程與資源生態(tài)國家重點實驗室，北京 100875；2.北京師范大學 遙感科學與工程研究院，北京 100875；3.北京師范大學 地理科學學部，北京 100875； 4. 陜西師范大學 旅游與環(huán)境學院，陜西 西安 710119)

洪水災害風險分析進展與展望*

孫章麗1,2,3，朱秀芳1,2,3*，潘耀忠1,2,3，劉憲鋒4

(1.北京師范大學 地表過程與資源生態(tài)國家重點實驗室，北京 100875；2.北京師范大學 遙感科學與工程研究院，北京 100875；3.北京師范大學 地理科學學部，北京 100875； 4. 陜西師范大學 旅游與環(huán)境學院，陜西 西安 710119)

洪水災害是目前國際上面臨的主要災害之一，洪災風險分析是減輕災害損失與影響的重要途徑。在前人研究總結(jié)的基礎上，分析了洪災風險概念與內(nèi)涵，介紹了洪災風險發(fā)展歷程，從歷史數(shù)據(jù)、系統(tǒng)指標，以及遙感數(shù)據(jù)的角度總結(jié)了洪災風險分析模型與方法，并介紹了其中常用模型與方法的特點與不足，包括概率統(tǒng)計法，情景模擬法，神經(jīng)網(wǎng)絡模型等。最后基于目前洪災風險分析的挑戰(zhàn)與不足，從4個方面對其未來發(fā)展方向進行了展望，即明晰洪災機理研究、拓展洪災風險分析模型與方法、加強3S技術在洪災風險分析中的應用，以及加強綜合災害風險的研究。

洪水災害；風險分析；研究進展；研究展望

國際減災十年委員會(IDNDR)指出，洪水災害是人類面臨的損失最嚴重的自然災害之一[1]，占自然災害引起的死亡人數(shù)的55%，占自然災害引起的經(jīng)濟損失的31%[2]，且隨著洪泛區(qū)人口的增加，經(jīng)濟的發(fā)展，財產(chǎn)的聚集，洪災損失呈逐年上升趨勢[3-4]。對地形復雜且自然災害頻發(fā)的中國而言，洪災更是目前面臨的最主要的自然災害，全國約有50%的人口、70%的財產(chǎn)分布在洪水威脅區(qū)內(nèi)[5]，每年造成的經(jīng)濟損失占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的35%左右[6]，尤其從1990年開始，洪災損失更呈上升趨勢[7]。如何減輕洪災損失儼然成為中國乃至全球亟待解決的問題。

1994年5月在日本橫濱召開的第一次世界減輕自然災害國際會議制定了“橫濱行動綱領十條原則”，并指出“風險評價是充分而又成功的災害減輕政策和措施運用的必要步驟”[8]。洪災風險研究勢在必行，洪災風險分析模型與方法也在近年來發(fā)展迅速。國際上早在1950-1960年就已開展洪災風險分析研究，對洪災風險分析模型與方法也有較多研究。回顧以往綜述文獻發(fā)現(xiàn)，當前研究多從洪災風險分析模型應用的角度回顧洪災風險，對于洪災風險研究領域的全面認識尚未完全形成，有必要對洪災風險分析歷程及方法模型進行全面梳理。基于此，本文將系統(tǒng)梳理洪災風險概念與內(nèi)涵，介紹洪災風險分析的發(fā)展歷程，在此基礎上以數(shù)據(jù)源為基礎介紹目前常用的洪災風險分析模型與方法，并提出洪災風險分析的挑戰(zhàn)與不足，并對其未來的發(fā)展方向進行歸納和展望，以期通過進一步梳理洪災風險分析理論與未來方向，促進防洪減災的發(fā)展，為政府部門提供決策支持。

1 洪災風險分析進展

1.1 洪災風險理論與發(fā)展歷程

(1)概念和內(nèi)涵。自從風險理論引入洪災系統(tǒng)以來，對洪災風險定義的爭議就沒有停止過，不同學者有不同的理解[8-10](表 1)。從早期的Maskrey[11]認為災害風險是災害發(fā)生后的總損失，到后期的亞洲減災中心(Asian Conference on Disaster Reduction, ADRC)[12]認為風險是危險性、暴露性和脆弱性的函數(shù)，風險的核心都離不開災害發(fā)生的空間、時間、強度和損失的可能性。隨著研究的不斷發(fā)展，越來越多的學者開始認可聯(lián)合國人道主義事務部(United Nations Department of Humanitarian Affairs，UNDHA)[13]在1992年給出的定義，即洪災風險是不同強度洪水發(fā)生的概率及其可能造成的洪災損失，其風險表達式為：

風險(Risk)=危險性(Hazard)×易損性(Vulnerability)。

注：“風險度”表示對災害風險的定量表達式[26]。

其中危險性是災害規(guī)模和發(fā)生概率的函數(shù)，為災害的自然屬性；易損性是社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境的函數(shù)，為災害的社會屬性；而風險是危險性和易損性的乘積，具有自然和社會這兩方面的雙重屬性。

后期有學者引入了風險元素的概念，將風險表達式修正為[14]：

風險(Risk)=危險性(Hazard)×易損性(Vulnerability)×風險要素(Elements-at-risk)。

(2)

風險要素指災害環(huán)境中的各類物體，包括人口、建筑、工程結(jié)構(gòu)，基礎設施、公共服務及經(jīng)濟活動[15]。國內(nèi)更多的用承災體來表達風險要素，用暴露性來刻畫承災體的數(shù)量特征。暴露性的引入使風險的數(shù)學表達在概念上更為明確和完整，但由于易損性評估總是建立在承災體調(diào)查的基礎上，在應用中通常默認暴露性已知[16]，因此上述兩式?jīng)]有本質(zhì)的區(qū)別。另外，在洪災風險領域，危險性通常采用損失概率描述，易損性與風險元素的結(jié)合則是災害損失后果，因此上式又有另一種表達形式[17]：

風險(Risk)=可能性(Probability)×損失(Consequences)。

(3)

風險表達式隱含了洪災風險的構(gòu)成要素，洪災風險的概念模型更能直觀地體現(xiàn)其內(nèi)涵?；谏鲜龇治觯壳氨容^常見的概念模型有兩種形式。一是Crichton[27]等從自然風險的定義出發(fā)建立的洪災風險三角形概念模型(圖 1)，認為洪災風險與特定地區(qū)的人與財產(chǎn)在危險因素中的暴露程度，即暴露性(Exposure)有關，風險大小由洪水危險性、暴露性和易損性三個要素決定。風險三要素構(gòu)成了洪水風險的三角形，任何一邊的增長或縮短都會影響三角形的大小即洪災風險的大小。另一種形式是張會等[28]為代表的四花瓣形(圖 2)，該概念模型將防災減災能力加入了洪水風險中，指出洪災風險是由危險性、暴露性、脆弱性和防災減災能力構(gòu)成。另外史培軍[29]等根據(jù)災害系統(tǒng)三因素組成：致災因子、孕災環(huán)境和承災體，認為災害風險評估狹義上是對致災因子的評估，廣義上是對三因素的綜合評估。

圖1 洪災風險“三角形”概念模型[27]

圖2 洪災風險“四花瓣”概念模型[28]

(2)發(fā)展歷程?！帮L險”一詞最早可見于19世紀末的西方經(jīng)濟學研究中[30]，20世紀中期，風險研究被逐步引入自然災害領域[31]。1990年，聯(lián)合國倡議的國際減災十年(IDNDR)活動開展，自此災害風險的研究有了突破性進展。我國的自然災害風險分析研究工作大約始于1950年代[26]，早期研究多以災害本身或評估其損失為主，而未與社會、經(jīng)濟特性等結(jié)合起來考慮[26]。在國際減災十年之后，開始關

表2 自然災害風險評估發(fā)展階段

注災害風險的研究?？傮w來說，我國災害風險的理念經(jīng)歷了一個漫長的過程，大致可以分為3個發(fā)展階段[30, 32]：“災變”研究階段，“災度”研究階段和“災害風險”研究階段，如表 2所示。

洪水災害風險是自然災害風險研究中的重要組成部分，早期的洪災風險分析側(cè)重災害的自然屬性，如洪災的形成機制、變化規(guī)律和時空危險性，風險分析主要是對致災因子的定性分析以得出風險的高、中、低，考慮的僅是風險的相對等級；1980年代以來洪災風險開始關注社會屬性，意識到“災害具有自然與社會雙重屬性”[30]，災害損失與影響的定量評估也開始進行，“災度”即是對自然災害損失絕對量的分級標準[34]；1990年代以后，災害社會屬性研究的范疇不斷擴展，災害損失與影響的預測研究開始發(fā)展起來，災害中的不確定性問題開始突顯，洪災風險的研究開始引起減災界的重視，并在此后迅速發(fā)展起來。

1.2 洪災風險分析模型與方法

數(shù)據(jù)是進行風險評價的基礎，根據(jù)數(shù)據(jù)源的不同，可以將洪災風險分析模型分為基于歷史數(shù)據(jù)的洪災風險分析，基于系統(tǒng)指標的洪災風險分析，以及基于遙感數(shù)據(jù)的洪災風險分析。

1.2.1 基于歷史數(shù)據(jù)的洪災風險分析

洪水災害的發(fā)生有一定的歷史規(guī)律，同一區(qū)域過去的歷史事件能夠為未來災害提供參考，即可以根據(jù)研究區(qū)域的歷史洪災數(shù)據(jù)研究未來洪災風險情況。目前主要有三種形式：①歷史數(shù)據(jù)回歸分析法，即對歷史洪澇災情資料和相關氣象數(shù)據(jù)進行回歸分析，建立相關模型，評估研究區(qū)域的風險。這種方法受歷史數(shù)據(jù)的影響，需要較大的災情、降雨等歷史數(shù)據(jù)，模型的選擇也大多根據(jù)前人的經(jīng)驗總結(jié)。目前使用也較為廣泛，如Aronica GT[35]、Harvey JE[36]、趙思健[37]等都使用過該類方法；②歷史水災法[38]，洪水災害具有比較顯著的區(qū)域自然特征和重現(xiàn)規(guī)律，對某一特定區(qū)域歷史上曾經(jīng)發(fā)生過的典型洪水災害進行研究分析，所得規(guī)律可延用于預測該區(qū)域現(xiàn)在和未來的洪災風險[16]。該方法簡便實用，通常用于復雜地形的洪災風險分析，從某種程度上說也是一種特殊指標體系評估法，但因歷史情景與現(xiàn)實情況存在差異，結(jié)果往往需要修正；③歷史災情數(shù)據(jù)法[8]，由于災情本身即為洪水與承災體相互作用的結(jié)果，因此無須考慮洪水特性、地理和社會經(jīng)濟背景，直接用歷史災情數(shù)據(jù)預測現(xiàn)在和未來的區(qū)域洪災風險。該方法要求有大樣本歷史資料數(shù)據(jù)，特點是直接“從災害研究災害”，思路清晰、計算簡單，但由于數(shù)據(jù)獲取困難，按歷史行政單元統(tǒng)計的災情數(shù)據(jù)難以適應更小尺度，且數(shù)據(jù)統(tǒng)計的一致性難以保證，因此應用范圍有較大限制。

從分析數(shù)據(jù)的不同手段分析，目前比較常用的有概率統(tǒng)計法，信息擴散法等。概率統(tǒng)計法屬于歷史水災法，即利用數(shù)理統(tǒng)計方法對歷史洪災數(shù)據(jù)進行分析，給出歷史災情的概率分布估計，并預測未來的洪災風險。根據(jù)黃崇福統(tǒng)計的聯(lián)合國大學環(huán)境與人類安全研究所推薦的18個風險定義中，可能性和概率類定義最多(占78%)[39]，基于概率統(tǒng)計的洪災風險分析占有舉足輕重的地位。在水文學界該方法更多地被叫做洪水頻率分析，大約始于1880年代[40-42]，目前已被廣泛應用于洪水風險分析[43-46]。概率統(tǒng)計法以純數(shù)學計算為基礎[47]，適用于具有長時間災情記錄的宏觀尺度洪災風險，缺點是評估結(jié)果不能精確反映風險的區(qū)域差異，且長時間序列的數(shù)據(jù)較難獲取，歷史情況與未來情景并非完全一致，需進行一致性檢驗與數(shù)據(jù)序列的還原/還現(xiàn)修正[48]。目前概率統(tǒng)計方法的發(fā)展方向主要在非一致性水文頻率和區(qū)域水文頻率方面，以及頻率曲線、參數(shù)估計等方面的優(yōu)化選擇。值得一提的是目前我國大部分河流洪水資料都采用P-Ⅲ型曲線，這也是經(jīng)長期研究和實踐[26, 49]得出，但隨著水文資料的增加和極端洪水事件的發(fā)生，P-Ⅲ型曲線已不能完全適應這樣的變化[26]，在今后的頻率曲線選擇中應更加慎重。

信息擴散模型是在歷史災情數(shù)據(jù)的基礎上，利用樣本模糊信息對樣本進行極值化的模糊數(shù)學處理。信息擴散模型屬于模糊數(shù)學方法，是災害風險評估方法發(fā)展的階段產(chǎn)物，最初由黃崇福[50-51]提出，目前已廣泛應用于洪災風險分析中[44-45]。該方法最大優(yōu)點是能夠克服小樣本事件進行風險評估，但只適合單因子分析，通常不同時考慮致災因子的概率分布和風險承受體的脆弱性，在綜合風險分析方面存在局限，且無法分析防洪減災措施效果。嚴格來說，該方法不能算是完整的風險評估方法，它只能完成風險評價的部分而非全部。因此，有學者將其與其他風險分析模型相結(jié)合[52]對綜合風險進行評價，既可彌補模型在綜合性方面的不足，又能避免可能存在的災損超越概率被高估的傾向。

1.2.2 基于系統(tǒng)指標的洪災風險分析

基于系統(tǒng)指標的洪災風險分析是根據(jù)研究區(qū)域和洪災的特性，選擇多個指標因子，構(gòu)建綜合評價指標體系，實現(xiàn)對不同因素綜合影響的表達，以此界定風險大小。該方法多被稱為指標體系法或地理信息疊加法。各指標因子的組合形式主要有三種：①乘積法：R=H×V。②加權(quán)求和法：R=m×H+n×V。③冪和法：R=Hm+Vn。其中H為危險性，V為易損性，R為風險，m，n為危險性和易損性的權(quán)重。該方法簡單易行，可根據(jù)不同區(qū)域不同類型洪災特點針對性地構(gòu)建指標體系，操作方便靈活，適于綜合評價，在早期災害風險評價中運用十分廣泛，蔣新宇[53]、扈海波[54]等都曾用指標體系法對特定區(qū)域洪水災害風險進行分析。但其指標體系的構(gòu)建和指標權(quán)重的設定與研究者的知識背景密切相關，存在著較大的主觀性和不確定性， 因此歷來存在較大的爭議。

為了減少指標體系構(gòu)建和指標權(quán)重設定的主觀性，近年逐漸發(fā)展起一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡模型的指標處理方法，從災害風險度的角度，運用數(shù)學分析根據(jù)選取的指標進行神經(jīng)網(wǎng)絡模擬。具體來說，該方法通過劃分典型評價單元，選定評價指標，使用網(wǎng)絡進行訓練獲得權(quán)重，并將剩余單元指標輸入網(wǎng)絡仿真，以獲得每個評價單元的災害風險度。目前在洪災風險評價中大多應用的是BP神經(jīng)網(wǎng)絡[55-56]。該方法能夠自動調(diào)節(jié)連接權(quán)值，在一定程度上避免了主觀賦權(quán)所帶來的誤差，具有運算速度快、求解效率高、自學習能力強、適應面寬等優(yōu)點。但它的核心也是通過指標來評判風險的大小，指標選取規(guī)則難以說明，模型內(nèi)部參數(shù)缺乏定義，參數(shù)關聯(lián)性也難以明確，且有可能因為收斂速度慢而導致訓練結(jié)果存在差異[57]。

灰色聚類法是另一種指標處理方法，通過對“部分”已知信息的生成、開發(fā)，以灰色關聯(lián)度為基礎，按照一定的標準對研究對象進行聚類，應用灰色聚類法評價災害風險等級，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控。該方法思路清晰，過程簡便快捷且易于程序化，適用于數(shù)據(jù)不充分不完備的情況，它對數(shù)據(jù)不要求有特殊的分布，計算過程簡單，可得到較多信息，國內(nèi)有不少學者使用該方法對洪災風險進行評價[58-59]，而國外研究較少應用這種方法，對該方法的適用性爭議頗大[57, 60]。

1.2.3 基于遙感數(shù)據(jù)的洪災風險分析

地理信息技術的發(fā)展為洪災定量分析提供了新的機會，為洪澇災害風險時空研究提供了技術支持[10]。RS技術為洪災風險分析空間信息的獲取提供了支撐，GIS技術利用其強大的空間分析功能進行洪災風險因子的分析，并對洪災風險的評價結(jié)果進行可視化表達[61-62]。目前已有多種遙感數(shù)據(jù)應用于洪水危險性因子及下墊面特征提取，Rehman 和Md Monirul Islam等利用NOAA AVHR影像提取洪水淹沒深度和范圍，并評價洪水危險性[63-64]，Joy Sanyal等結(jié)合ETM和ERS-1提取下墊面信息，并根據(jù)ETM數(shù)據(jù)提取洪水淹沒范圍[65]，另外還有歐洲遙感衛(wèi)星(ERS)、海事觀察衛(wèi)星(MOS)、SPOT以及SAR系統(tǒng)、ASAR系統(tǒng)、Envisat等都曾被用于流域性和區(qū)域性洪水的觀測[66]。使用遙感技術能夠快速準確獲取洪災風險分析信息，對于大型洪災風險研究比較實用，而中小型洪災由于其水災過程短，遙感數(shù)據(jù)大尺度和長時間分辨率的特性不能捕捉到洪災具體過程，不過遙感監(jiān)測代替野外測量省去了大量人力財力，且快速準確，加上地理信息系統(tǒng)為空間分析與洪災風險制圖提供了方便快捷的渠道，今后隨著地理信息技術的不斷發(fā)展，基于RS和GIS技術的洪災風險分析將成為熱門方向。

情景模擬是3S技術應用于洪水風險分析的一個實例，該方法基于水文水力學原理，通過遙感影像采集區(qū)域下墊面因子，并依靠地面高程模型，地理信息系統(tǒng)等平臺分析洪水淹沒范圍、淹沒深度、淹沒時間等屬性。該方法基于明確的洪水成災物理機制，能夠全過程、動態(tài)地模擬洪水成災過程，能夠適應不同尺度的區(qū)域洪災風險評估[38]，模擬過程能夠充分考慮各類防洪措施的作用，并能方便地與傳統(tǒng)防洪研究成果結(jié)合。但由于該方法需要大量的數(shù)據(jù)支撐，如降雨、徑流、河流的地形地貌等，且計算量大，計算過程復雜。目前國外學者已廣泛使用情景模擬分析洪災風險[67-68]，國內(nèi)華東師范大學災害研究團隊對災害風險情景模擬研究有顯著成效[69-76]。該方法是當前和未來洪災風險評估研究領域的一個主要方向[38]，但黃崇福[77]認為“該類模型和方法貌似科學，但對左右風險的不確定性缺乏宏觀把握手段，對復雜的社會系統(tǒng)更是無能為力，……充其量可稱為災情預測或模擬，但不是風險分析”。

2 洪災風險分析的挑戰(zhàn)與展望

洪災風險研究發(fā)展至今已有近百年歷史，風險分析模型與方法也多種多樣，新的方法層出不窮，但每種方法都有其適用條件，風險類型不同，風險研究目的也不同，至今沒有一種方法適合大多數(shù)情況的洪災風險分析?！敖邮茱L險值永遠不可能精確估計的現(xiàn)實”[78]，洪災風險分析模型與方法的優(yōu)化與創(chuàng)新是提高風險分析精度的重要途徑。從數(shù)據(jù)源的角度分析，無論是歷史數(shù)據(jù)，或是系統(tǒng)指標，還是遙感數(shù)據(jù)，都能夠表征洪水災害風險，但又都存在一定的局限性。歷史數(shù)據(jù)是過去洪災事件的真實數(shù)據(jù)，但由于災害系統(tǒng)的變化，尤其是社會經(jīng)濟系統(tǒng)的變化，過去的規(guī)律不一定適用于未來，通過還原/還現(xiàn)的處理方法并不能完全修復這種改變，且由于歷史原因或技術問題，很多區(qū)域的歷史記錄并不完整，而基于歷史數(shù)據(jù)的風險分析模型大多需要較長時間序列的歷史數(shù)據(jù)(如概率統(tǒng)計分析法至少需要30個樣本)，從而限制了這種模型方法的發(fā)展?；谙到y(tǒng)指標的洪災風險分析是在洪水災害系統(tǒng)及社會經(jīng)濟系統(tǒng)中提取洪災風險相關指標，根據(jù)指標的組合并賦予相關權(quán)重能夠簡單快速的進行風險評估，然而指標的選取過于主觀，權(quán)重值更是與專家知識密切相關，新興的神經(jīng)網(wǎng)絡或灰色聚類模型并不能改變指標選取主觀性的問題。遙感數(shù)據(jù)應用于洪災風險的研究是多學科交叉的結(jié)果，快速準確的遙感信息能夠為洪災風險分析提供詳細的區(qū)域下墊面因子，但卻受限于時空分辨率及影像獲取條件。大范圍及幾天甚至半個月一次的觀測使得很難抓住洪災過程，且洪災一般伴隨惡劣的氣候，限制了光學遙感器的監(jiān)測，而雷達衛(wèi)星缺乏靈活性，觀測周期更長。目前在中小型洪災分析中，遙感數(shù)據(jù)尚未廣泛使用。基于目前洪災風險管理的迫切需求與發(fā)展趨勢，洪災風險分析在理論和技術方面均需有所突破，具體來說，可能應從以下4個方面進行強化和拓展。

(1)明晰洪災機理研究。洪災的本質(zhì)是水到了不該到的地方，這里的“水”可能是降雨，可能是強風帶來的海水，也可能是河湖中的水。不同來源的水造成的洪災機理不同，研究方法與思路也不同。洪災過程的機制研究是洪災風險研究的重要內(nèi)容，只有深入了解洪災的驅(qū)動機制，才能采取有效措施來降低風險。目前對此方面的研究較少，洪災與降雨、溫度、蒸散發(fā)等氣候因子的相互響應機制仍不明確。另外，對于洪災系統(tǒng)本身而言，其致災因子，承災體，孕災環(huán)境與地理基礎信息及社會經(jīng)濟系統(tǒng)密切相關，洪災的發(fā)生離不開社會，而不斷發(fā)展的社會經(jīng)濟系統(tǒng)與洪災的相互響應關系分析仍是目前一大難題，多學科的交互發(fā)展將會是未來解決洪災機理的發(fā)展方向。從另一個角度來說，洪災機理仍屬于水文水力學研究范疇，這也是目前洪災研究的瓶頸，洪災的發(fā)生與前期土壤水分，地表蒸散發(fā)量，以及產(chǎn)流、匯流、下滲等過程都密切相關，復雜的水循環(huán)過程及大量的陸表參數(shù)，加上水動力方程的不精確及復雜的數(shù)學原理嚴重制約著洪水機理研究的發(fā)展，如何精確水文水力理論研究，提高數(shù)學分析能力，打破這個瓶頸對明晰洪災的機理有巨大意義，今后應強化這方面的研究。

(2)拓展風險分析模型和方法。目前洪災風險研究模型多種多樣，不同的模型各有所長，結(jié)合使用多種模型能夠取長補短，在用傳統(tǒng)方法進行風險評價的同時，一些新興方法也可運用到風險評價當中。如神經(jīng)網(wǎng)絡，支持向量機等，后者在解決洪災非線性和高維性方面有很好的優(yōu)勢。在多種模型相結(jié)合方面，水文水力學與地理信息系統(tǒng)結(jié)合的洪災情景模擬可實時、動態(tài)地模擬洪水演進過程，有效提高洪水風險評估的精度和水平。遙感技術與地理信息技術的結(jié)合能夠快速形象地描繪出洪災風險的范圍、深度、時間等要素。另一方面，風險評估方法大多以數(shù)學計算為基礎，隨著數(shù)學理論的提升，高精度數(shù)值模擬、動態(tài)評價、組合數(shù)學模型等將成為洪災風險分析模型研究的熱點，但要警惕過分依賴數(shù)學方法而忽視風險事件本身的特點。

(3)加強3S技術在洪災風險評價中的應用。隨著3S等空間信息技術的日益成熟，GIS技術和數(shù)學方法的結(jié)合能更好地揭示洪災空間分布特征，遙感監(jiān)測技術的優(yōu)化和數(shù)據(jù)時空分辨率的改善使得利用遙感技術提取洪災風險信息的研究日益增多。光學衛(wèi)星如國產(chǎn)HJ減災星系列、ZY衛(wèi)星系列，以及最新發(fā)射的GF系列等對地觀測衛(wèi)星能夠快速、準確地采集區(qū)域下墊面因子，且逐漸提高的時空分辨率使得洪災變化過程的監(jiān)測成為可能。國外廣泛使用的對地觀測衛(wèi)星系列如Landsat系列、Spot衛(wèi)星系列等由于發(fā)射時間較早，擁有長時間的歷史數(shù)據(jù)，除了能監(jiān)測當下洪災過程，還能基于過去洪災事件的研究為洪災風險提供參考。微波遙感系列衛(wèi)星由于不受天氣的影響，能夠在惡劣天氣環(huán)境下對洪災進行實時監(jiān)測。值得一提的是，由于不受地球外部環(huán)境的影響，目前重力衛(wèi)星應用于洪災風險的研究開始增多[79]，且隨著時空分辨率的提高，以及數(shù)據(jù)延遲獲取時間的縮短，基于重力衛(wèi)星的洪災風險分析將會成為今后發(fā)展的一個熱點方向。

(4)加強綜合災害的風險分析。洪災的發(fā)生不是獨立事件，勢必造成其他災害的發(fā)生或由其他災害引發(fā)，綜合災害的風險分析能更準確地評判自然災害風險結(jié)果。由單災種風險評價的形式逐漸向綜合災害風險分析轉(zhuǎn)變是自然災害風險分析發(fā)展的必然趨勢。目前的綜合災害無論是風險組成要素的綜合還是風險評估結(jié)果的綜合，都涉及多種致災因子，如何選擇綜合風險分析模型即成為一大難題，且大多數(shù)的綜合災害風險評估只是求出了相對風險水平，得到的只是等級值，沒有實際的概率意義[80]，不能滿足實際需求。對于災害鏈，其形成機理復雜，各災害相互響應關系至今未能厘清，其風險評估更是處于起步階段[81-82]。如何明晰各災種直接的相互作用關系，并在多災種及災害鏈風險評估中選擇合適的模型方法，對于綜合災害的風險研究極為關鍵。目前隨著計算機技術的進步及災害數(shù)據(jù)庫的擴展，未來綜合災害的風險研究能夠在足夠的歷史數(shù)據(jù)及高精度遙感數(shù)據(jù)基礎上，采用一定的數(shù)學模型，構(gòu)建出綜合災害風險評估模型，計算出更為客觀和準確的綜合災害風險水平，利于區(qū)域科學發(fā)展規(guī)劃及防災減災體系的建立。

[1] 方建, 李夢婕, 王靜愛, 等. 全球暴雨洪水災害風險評估與制圖[J]. 自然災害學報, 2015,24(1): 1-8.

[2] 韓平,程先富. 洪水災害損失評估研究綜述[J]. 環(huán)境科學與管理, 2012, 37(4): 61-64.

[3] Stanley a Changnon Jr.Research agenda for floods to solve policy failure[J]. Journal of Water Resources Planning and Management, 1985, 111(1): 54-64.

[4] El Jabi, N,J Rousselle. A flood damage model for flood plain studies[J]. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 1987, 23(2): 179-187.

[5] 周寅康. 流域性洪澇及其指標研究[J]. 災害學, 1995, 10(3): 6-10.

[6] 曹永強, 杜國志,王方雄. 洪災損失評估方法及其應用研究[J]. 遼寧師范大學學報(自然科學版), 2006, 29(3): 355-358.

[7] 丁志雄. 基于RS與GIS的洪澇災害損失評估技術方法研究[D]. 北京: 中國水利水電科學研究院, 2004.

[8] 黃大鵬, 劉闖,彭順風. 洪災風險評價與區(qū)劃研究進展[J]. 地理科學進展, 2007, 26(4): 11-22.

[9] 陳颙,史培軍. 自然災害[M]. 北京: 北京師范大學出版社, 2007.

[10]程先富, 戴夢琴，郝丹丹. 區(qū)域洪澇災害風險評價研究進展[J]. 安徽師范大學學報(自然科學版), 2015, 38(1): 74-79.

[11]Maskrey A. Disaster Mitigation:A Community Based Approach[M]. UK: Oxfam GB, 1989.

[12]ADRC. Total Disaster Risk Management: Good Practice 2005 , Kobe[M]. Japan: Asian Disaster Reduction Center, 2005.

[13]DHA U. Internationally agreed glossary of basic terms related to disaster management[R]. UN DHA (United Nations Department of Humanitarian Affairs), Geneva, 1992.

[14]Granger K, TG Jones, M Leiba, et al. Community risk in Cairns: a multi-hazard risk assessment[J]. 1999, 14(2): 25-26

[15]Papathoma-k?hle M,Nerh?user B,Batvinger K,et al. Elements at risk as a framework for assessing the vulnerability of communities to landslides[J]. Natural Hazards and Earth System Science, 2007, 7(6): 765-779.

[16]程衛(wèi)帥. 基于致災過程的區(qū)域洪災風險評估方法及其應用研究[D]. 武漢: 武漢大學, 2010.

[17] Helm P. Integrated risk management for natural and technological disasters[J]. Tephra, 1996. 15(1): 4-13.

[18]Smith K. Environmental Hazards:Assessing Risk and Reducing Disaster[M]. UK: Routledge, 2013.

[19]Tobin G.A. Natural Hazards:Explanation and Integration[M].US:Guilford Press,1997.

[20]Deyle RE, SP French, RB Olshansky, et al. Hazard Assessment:the Factual Basis for Planning and Mitigation[M].Washington, DC: National Academy Press, 1998.

[21]Crichton, D. The risk triangle[J]. Natural Disaster Management, 1999: 102-103.

[22]Clarke L. Mission improbable:Using Fantasy Documents to Tame Disaster[M]. University of Chicago Press, 1999.

[23]Tiedemann H. Earthquakes and Volcanic Eruptions:a Handbook on Risk Assessment[M]. Swiss Reinsurance Company, 1991.

[24]Downing T, R Butterfield, S Cohen, et al. Vulnerability indices: climate change impacts and adaptation[R]. UNEP Policy Series, UNEP, Nairobi, 2001.

[25]Cardona OD. Indicators of Disaster Risk and Risk Management: Program for Latin America and the Caribbean: Summary Report[R]. Inter-American Development Bank, 2005.

[26]李瓊, 洪水災害風險分析與評價方法的研究及改進[D]. 武漢: 華中科技大學, 2012.

[27]Crichton D, C Mounsey. How the insurance industry will use its flood research[C]. in Proceedings of the Third MAFF Conference of Coastal and River Engineers, 1997.

[28]張會, 張繼權(quán),韓俊山. 基于GIS技術的洪澇災害風險評估與區(qū)劃研究——以遼河中下游地區(qū)為例[J]. 自然災害學報, 2005, 14(6): 141-146.

[29]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.

[30]蘇桂武,高慶華, 自然災害風險的分析要素[J]. 地學前緣, 2003, 10(S1): 272-279.

[31]郭恩亮, 張繼權(quán), 孫仲益, 等. 農(nóng)業(yè)洪澇災害風險評價研究綜述[C]//中國災害防御協(xié)會風險分析專業(yè)委員會第六屆年會, 中國內(nèi)蒙古呼和浩特, 2014.

[32]景垠娜. 自然災害風險評估[D]. 上海:上海師范大學, 2010.

[33]馬宗晉. 中國自然災害和減災對策 (之六)[J]. 防災科技學院學報, 2008, 10(1): 1-6.

[34]趙阿興,馬宗晉. 自然災害損失評估指標體系的研究[J]. 自然災害學報, 1993, 2(3): 1-7.

[35]Aronica GT, A Candela, P Fabio, et al., Estimation of flood inundation probabilities using global hazard indexes based on hydrodynamic variables[J]. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 2012,42: 119-129.

[36] Rodda HJE. The development and application of a flood risk model for the czech republic[J]. Natural Hazards. 2003, 36(1): 207-220.

[37]趙思健,張峭. 東北三省農(nóng)作物洪澇時空風險評估[J]. 災害學, 2013. 28(3): 54-60.

[38]程衛(wèi)帥,陳進,劉丹. 洪災風險評估方法研究綜述[J]. 長江科學院院報, 2010, 27(9): 17-24.

[39]黃崇福, 劉安林,王野. 災害風險基本定義的探討[J]. 自然災害學報, 2010, 19(6): 8-16.

[40]金光炎. 水文頻率分析述評[J]. 水科學進展, 1999, 10(3): 319-327.

[41]李揚. 水文頻率新型計算理論與應用研究[D]. 楊凌: 西北農(nóng)林科技大學, 2013.

[42]林小麗. 區(qū)域洪水頻率分析在淮河流域的應用研究[D]. 南京: 河海大學, 2005.

[43]汪麗娜, 陳曉宏,李艷. 洪水頻率計算的比較研究[J]. 華南師范大學學報(自然科學版), 2011(4): 130-135.

[44]王劍峰. 洪水超定量序列頻率分析計算[D]. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學, 2010.

[45]戴昌軍, 梁忠民, 欒承梅, 等. 洪水頻率分析中PDS模型研究進展[J]. 水科學進展, 2006, 17(1): 136-140.

[46]熊立華,郭生練. L-矩在區(qū)域洪水頻率分析中的應用[J]. 水力發(fā)電, 2003, 29(3): 6-8.

[47]王天化. 水庫大壩安全應急管理區(qū)域風險分析及損失評估方法研究[D]. 武漢: 長江科學院, 2010.

[48]梁忠民, 胡義明,王軍. 非一致性水文頻率分析的研究進展[J]. 水科學進展, 2011, 22(6): 864-871.

[49]王春霞, 黃振平, 馬軍建, 等. 幾種頻率曲線穩(wěn)健性初步研究[J]. 河海大學學報(自然科學版), 2004, 32(4): 380-383.

[50]黃崇福. 自然災害風險分析與管理[M]. 北京:科學出版社,2012.

[51]Chongfu H. Information Matrix and application[J]. International Journal of General Systems, 2001. 30(6): 603-622.

[52]毛熙彥, 蒙吉軍,康玉芳. 信息擴散模型在自然災害綜合風險評估中的應用與擴展[J]. 北京大學學報(自然科學版), 2012, 48(3): 513-518.

[53]蔣新宇, 范久波, 張繼權(quán), 等. 基于GIS的松花江干流暴雨洪澇災害風險評估[J]. 災害學, 2009, 24(3): 51-56.

[54]扈海波,張艷莉. 暴雨災害人員損失風險快速預評估模型開發(fā)及應用初探[C]//創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展 提高氣象災害防御能力，第30屆中國氣象學會年會，南京， 2013.

[55]程先富, 匡毅,趙陽. 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的洪澇災害風險評價——以杭埠河流域為例[J]. 皖西學院學報, 2015, 31(2): 1-4.

[56]Chen K, R Blong,C Jacobson. Towards an integrated approach to natural hazards risk assessment using GIS: with reference to bushfires[J]. Environmental Management, 2003. 31(4): 0546-0560.

[57]巫麗蕓, 何東進, 洪偉, 等. 自然災害風險評估與災害易損性研究進展[J]. 災害學, 2014, 29(4): 129-135.

[58]王博, 崔春光, 彭濤, 等. 暴雨災害風險評估與區(qū)劃的研究現(xiàn)狀與進展[J]. 暴雨災害, 2007, 26(3): 281-286.

[59]姚俊英, 朱紅蕊, 南極月, 等. 基于灰色理論的黑龍江省暴雨洪澇特征分析及災變預測[J]. 災害學, 2012, 27(1): 59-63.

[60]葉金玉, 林廣發(fā),張明鋒. 自然災害風險評估研究進展[J]. 防災科技學院學報, 2010, 12(3): 20-25.

[61]Sanyal J,X Lu. GIS-based flood hazard mapping at different administrative scales: A case study in Gangetic West Bengal, India[J]. Singapore Journal of Tropical Geography, 2006 27(2): 207-220.

[62]Okoduwa A. An application of GIS to flood prediction: a case study of Benin city, Nigeria[C]//Unpublished B Sc. Dissertation, Department of Geography and Planning University of Benin, Nigeria, 1999.

[63]Rahman N, S Ochi, S Murai, et al. Flood risk mapping in Bangladesh-flood disaster management using remote sensing and GIS[C]//Application of remote sensing in Asia and Oceania-environmental change monitoring. Asian Association of Remote Sensing, Tokyo, 1991.

[64]Islam MM,K Sado. Development priority map for flood countermeasures by remote sensing data with geographic information system[J]. Journal of Hydrologic Engineering, 2002, 7(5): 346-355.

[65]Sanyal J,X Lu. Remote sensing and GIS‐based flood vulnerability assessment of human settlements: a case study of Gangetic West Bengal, India[J]. Hydrological Processes, 2005, 19(18): 3699-3716.

[66]陳鵬霄. 基于GIS和遙感數(shù)據(jù)的洪水風險分析[J]. 水利水電快報, 2008, 29(8): 15-21.

[67]Preuss J, J Godfrey. Guidelines for Developing an Earthquake Scenario[R]. EERI, 2006.

[68]Camarasa Belmonte AM, J Soriano-García. Flood risk assessment and mapping in peri-urban Mediterranean environments using hydrogeomorphology. Application to ephemeral streams in the Valencia region (eastern Spain)[J]. Landscape and Urban Planning, 2012, 104(2): 189-200.

[69]陳晶晶. 基于情景模擬的天津市中心城區(qū)暴雨內(nèi)澇風險分析與管理[D]. 上海: 華東師范大學, 2010.

[70]劉耀龍. 多尺度自然災害情景風險評估與區(qū)劃[D]. 上海: 華東師范大學, 2011.

[71]石勇. 災害情景下城市脆弱性評估研究[D]. 上海: 華東師范大學, 2010.

[72]尹占娥. 城市自然災害風險評估與實證研究[D]. 上海: 華東師范大學, 2009.

[73]趙慶良, 許世遠, 王軍, 等. 沿海城市風暴潮災害風險評估研究進展[J]. 地理科學進展, 2007, 26(5): 32-40.

[74]石勇, 許世遠, 石純, 等. 城市居民建筑洪澇災害脆弱性研究初探[J]. 華北水利水電學院學報, 2009, 30(1): 34-37.

[75]劉耀龍, 陳振樓, 王軍, 等. 經(jīng)常性暴雨內(nèi)澇區(qū)域房屋財(資)產(chǎn)脆弱性研究——以溫州市為例[J]. 災害學, 2011, 26(2): 66-71.

[76]殷杰, 尹占娥, 于大鵬, 等. 風暴洪水主要承災體脆弱性分析——黃浦江案例[J]. 地理科學, 2012, 32(9): 1155-1160.

[77]黃崇福, 郭君, 艾福利, 等. 洪澇災害風險分析的基本范式及其應用[J]. 自然災害學報, 2013. 22(4): 11-23.

[78]黃崇福, 張俊香, 陳志芬, 等. 自然災害風險區(qū)劃圖的一個潛在發(fā)展方向[J]. 自然災害學報, 2004, 13(2): 9-15.

[79]Molodtsova T, S Molodtsov, A Kirilenko, et al. Evaluating flood potential with GRACE in the United States[J]. Natural Hazards and Earth System Sciences, 2016. 16(4): 1011-1018.

[80]明曉東, 徐偉, 劉寶印, 等. 多災種風險評估研究進展[J]. 災害學, 2013, 28(1): 126-132+145.

[81]張衛(wèi)星,周洪建. 災害鏈風險評估的概念模型——以汶川5·12特大地震為例[J]. 地理科學進展, 2013, 32(1): 130-138.

[82]哈斯. 張繼權(quán), 佟斯琴, 等. 災害鏈研究進展與展望[J]. 災害學, 2013, 31(02): 131-138.

FloodRiskAnalysis:Progress,ChallengesandProspect

SUN Zhangli1, 2, 3, ZHU Xiufang1, 2, 3, PAN Yaozhong1, 2, 3and LIU Xianfeng4

(1.StatekeyLaboratoryofEarthSurfaceProcessesandResourceEcology,BeijingNormalUniversity,Beijing

100875,China;2.InstituteofRemoteSensingScienceandEngineering,BeijingNormalUniversity,

Beijing100875,China;3.FacultyofGeographicalScience,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,

China;4.CollegeofTourismandEnvironment,ShaanxiNormalUniversity,Xi′an710119,China)

Flood disaster is one of the main natural disasters in the world. Prevention and mitigation flood disaster has became a hot issue and generally concerned in contemporary society with growing of flood intensity, frequency, and inundated area. Flood risk is the negative scenario of future flooding events, analyzing food risk is the important way to migrate flood loss and influence. Based on the predecessors' work, we discussed the concept and development stage of flood risk, introduced the current situation and latest progress of flood risk. Meanwhile, we summary and discuss the characters and disadvantages of the models and methods assessing flood risk from the aspect of data resource, including history data, system index, and remote sensing data. Finally, through the analysis of current challenges in flood risk assessment, further research prospects are proposed, including investigating the mechanism of flood risk, improving the models and methods of flood risk involution, strengthening the application of 3S technologies in flood risk research area, and improving the studying of integrated disasters risk.

flood disaster; risk analysis; research progress; research prospect

2016-12-03

2017-02-23

國家自然科學基金青年科學基金項目“服務于快速理賠的農(nóng)作物災害損失遙感評估方法研究”(41401479)；國家“高分辨率對地觀測系統(tǒng)”重大專項資助項目(211400015)

孫章麗(1986-)，女，漢族，四川資陽人，博士研究生，主要從事洪災風險分析.E-mail:sunzhangli@mail.bnu.edu.cn

朱秀芳(1982-)，女，漢族，浙江天臺人，副教授，主要從事農(nóng)業(yè)監(jiān)測、災害監(jiān)測等. E-mail:zhuxiufang@bnu.edu.cn

X43；P4; P954

A

1000-811X(2017)03-0125-07

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.03.022

孫章麗，朱秀芳，潘耀忠，等. 洪水災害風險分析進展與展望[J]. 災害學，2017，32(3)：125-130,136. [SUN Zhangli, ZHU Xiufang, PAN Yaozhong, et al. Flood Risk Analysis:Progress,Challenges and Prospect[J]. Journal of Catastrophology，2017，32(3)：125-130,136.doi: 10.3969/j.issn.1000-811X.2017.03.022.]