滑坡灾害易损性评估

如题所述

滑坡灾害易损性分析与评估一直是滑坡风险评估领域中较薄弱的环节。欧盟委员会资助、在欧洲开展了题为“山区环境中大型滑坡影响:风险识别与减灾—IMIRILAND”项目(2001-2003)。该项目集中了欧洲滑坡灾害研究的顶尖专家,其中所使用的易损性评估理念和方法为当今普遍接受的方法。其评估必要步骤有三个方面:一是承灾体的判别及其定值;二是易损性评估;三是易损度,即承灾体价值(E)×易损性(V)。

一、承灾体的识别及其定值

将区域数据(按照城镇规划的土地利用、根据人口统计学研究的人口分布、按照如运输管理或电力供应等部门所确定的战略方案)放置在有关面积范围的图件上,这些图件的面积范围是通过针对每种情况的运动/形态-动力学模型来判定的,这样就可以识别出承灾体。承灾体在不同的范畴中进行分类并进行计算。对于实际的状态,或者在分类中予以考虑,或者通过折旧系数进行评估,此折旧系数是表示每个风险目标目前和初始成本估计之间的差值。承灾体的编录也考虑了潜在发育带与在建建筑。

为了进行易损性计算,可以将承灾体量化成货币值,或者从整体角度进行评估。就价值计算而言,目前有如下方法(Crosta等人,2001):①对单一要素特定值的计算;②利用效用函数;③利用经验公式;④就某一地区进行整体定性评估。

1.对单一要素特定值的计算

在这种方法中,承灾体的值等于每个单独要素本征值之和。在公开发表的大多数案例里,对于有形物质/经济活动与人类的生活做了区分。在每种案例中,对人类生活的评估是很困难的。根据法国PER项目研究成果(表4-1)可以看出,受伤的人要比死去的人价值更高,这是因为与残疾人的医疗和康复有关的社会成本要高。在建筑物实际价值的评估方面,已经考虑到了所需的参考价格,这取决于当地的情况。

表4-1 法国因灾伤亡相对成本等级

2.效用函数

在这种方法中,承灾体由效用函数u(x)来描述,其中由特定要素造成的社会或人员损失表示成函数,而不是一个单一的值。因此,对于每个要素而言,有必要设定社会或个人效用的变化量(例如线性、对数、指数变化量等)。效用函数对于决定总体损失成本的复杂条件,具有更好的灵活性和适应性。图4-1为效用函数图,首先表示道路破坏随时间变化的成本,然后表示与受伤人员数量有关的成本。在第一种情况中,由于在道路受到破坏的一段时间后确定了或者重新建立了另外的路线,这种变化呈对数关系;第二种情况呈指数关系,这是因为随着受伤人数的增加,营救和医疗的费用往往急剧增加。

图4-1 效用函数图

3.经验公式

第三种方法是利用经验公式来计算承灾体的总体定量值。下面的公式就是一个例子(Del Prete等,1992):

地质灾害风险评估理论与实践

式中:Rm为该地区居民的平均收入;Mm为危险区内居民死亡的平均年龄;Em为危险区内居民的平均年龄;Nab为危险区内居民的数量;Ned为该地区内现有房屋的数量;Ced为现有建筑物的平均成本;Cstr为现有建筑和基础设施的成本;Cmorf为所造成的地形变化的成本。

4.某一地区总体易损性的定性评估

对于分析单个要素的值是相当复杂的,而且面积特别大的区域,这种方法显然有用。按照当地土地规划中确定的土地利用和种类,根据危险区的细分尺度来选择该评估方法。

一般说来,承灾体参数值的评估是按照不同的分类(物质财产和人员)来进行的,因此,可以针对财产和人员计算出不同的风险值。此外,在这种方法中,环境值和经济值(与经济活动的破坏有关)赋予了各自的特色。为了简化对承灾体价值的评估,有时有可能利用几个指数来确定相对值的范围。表4-2和表4-3表示了与一些承灾体类型有关的相对值。对于每个承灾体,指定了财产、经济活动破坏和环境的“相对值指数”。人生命的相对值是根据所涉及的人员来应用的(值的范围可以按照所研究的地区做出调整)。

如果要素(财产和经济活动)能够用货币量来评估,指数值就表示相对成本。在这些表中,相对值是随机评估的(使用1到4的指数值),所以,在每个所考虑的类型中,它们只具有相对意义。下面的例子中,利用类似目标的市场平均值做基础,按货币方式对所有建筑的价值做了评估。

表4-2 面临危险人员的相对值评估

表4-3 危险目标相对值的评估

二、易损性评估

易损性指数(V)可定义为由于一定强度的自然现象发生对某一承灾体或者一组承灾体所造成的损失程度。易损性通常用具有相对概念的术语来表示,诸如“没有危害”、“一定危害”、“重大危害”和“全部损失”这样的词汇,或者用0(没有危害,0%)到1(全部损失,100%)之间的数值来表征。正如前面所指出的,所采用的方法预见了对不同易损性参数的评估,这些参数包括物质、社会、环境和经济成分。在评估受危险的目标时,考虑两种方法,即利用货币值或者利用表示相对重要性的系数。物质易损性系数值考虑了灾害强度和建筑设施的质量。

1.物质易损性

该术语表示某一要素或一组要素在一定规模或强度的不稳定块体影响下受损失的程度或者潜在危害的程度。这种影响首先要根据构造破坏,通过分析差异性沉降或运移对切割陡坡的构造的影响,或者通过分析撞击建筑物的岩石块体的影响来进行评估。它也可以根据运营故障来评估,例如房屋或道路的倾斜超过了容许值,即使没有观测到有裂缝发生。物理损害也取决于建筑物或者基础设施中所使用材料的质量以及对它们的维护情况,特别是木制建筑物。

到目前为止,除了模拟石块对墙面的突然影响外,还没有详细的理论阐述来模拟各类型滑坡的危害效应;然而,像这样的可变参数,如速度、块体质量、影响角度、墙面破坏点的位置、整个建筑物的潜在形变、墙面的详细几何形状、材料的强度等,对于大型滑坡地区,不能利用它们通过总体风险分析来获得重要的结果。另一方面,对于大多数已经发生的有限危害的情形,则没有执行系统的监测程序,否则就能够对滑坡的影响做出合适的评估。

确定易损性系数的主要标准包括:事件发生强度(滑动速度、崩塌能量)、就强度而言,建筑物的类型和功能以及对变形的维修状况和承受能力。

如果考虑的不是建筑物和道路而是网状设施(电线、水管、下水道),则可以对这种标准的分类进行调整。

2.社会易损性

该术语表示滑坡对人口的影响率。对于许多突发性滑坡灾害或崩塌来说,即使其强度有限,一旦造成死亡,影响率则达到100%。造成永久性残疾的严重负伤,其影响率也接近100%,这是因为对社会的长期费用非常高。相反,像临时性受伤(例如腿骨折),如果能在短期内得到康复,则其易损性较低。

社会易损性系数也包括家庭破坏所造成的心理影响,因为常常可以看到,受害者失去有效的生活根基比起受伤来,境遇更为困难。甚至一段时间的临时性疏散也属于对人口的易损性影响。

这样说来,确定社会易损性系数的主要标准按降序排列为:

事件发生强度(与警报时间有关);

人口敏感度,取决于年龄和预测滑坡的能力;

了解灾害现象和撤离危险地带的能力。

3.环境易损性

为了面对滑坡的所有直接影响,有必要在物质和社会领域之后增加第三个种类,它涉及自然环境方面。它常常是滑坡的第一“目标”,例如牲畜,因为滑坡发生的地方一般人口不太稠密,也没有大型的基础设施。另一方面,对这些自然物的危害不能用货币形式来评估,特别是森林、野生动物和稀有植物。对于森林而言,由于几个地带是作为崩塌和雪崩防护林,这种影响可能是非常大的,因而必须通过总体功能分析(生产、保护和娱乐功能)来对森林的潜在价值进行评估。

至于对河流中的水资源和水流条件的影响,分析崩塌对山泉的潜在影响(即使没有安装供水设备)非常重要,如果河流受到阻塞河道的滑坡体的影响,分析对鱼类的潜在损失同样也很重要。

这样,确定环境易损性系数值的主要标准包括:事件发生强度(就现象发生对自然的破坏影响而言)、森林或者濒危动植物种类的功能,以及这些种类的敏感度和稀有性。

4.经济易损性

除了对滑坡体上或者其附近的财产造成潜在破坏以外,这样的现象可能造成间接经济影响,如阻塞道路或铁路,破坏电线或水管,或者阻塞山谷形成湖泊,对下游带来危险,以至于必须停止或减少山谷下面的经济活动,或许并没有带来最终的破坏性影响。

在大多数研究的实际情况中,间接影响比直接影响要大得多,了解到这一点很重要。例如1999~2000年冬天发生的雪崩,据估计间接影响比直接影响高4~5倍。又例如厄瓜多尔的La Josefina滑坡,1993年使大坝水溢出,可能严重影响位于下方的Paute水电站,其威胁所造成的损失应占该国整个发电量的70%;幸亏在10000m3/s的流量充满空空的水库时,只造成了有限的损失,但是这场洪水带来了相当于2年的淤积量,意味着为了保证湖泊的调蓄能力,要花掉成千上万美元来抽水和疏浚。

当然,滑坡阻塞道路所造成的经济影响不仅取决于预计的平均交通量,而且取决于替代线路的存在。例如,Ceppo Morelli崩塌(意大利Valle Anzasca)堵塞了通向Macugnaga胜地的公路,使进出这一重要胜地的所有交通受阻达几个星期;目前在山谷的另一边还有一条道路,一旦遇到大型崩塌,其所在位置就不能保证其能否正常使用。

至于其他的情况,如瑞士的La Frasse滑坡,虽然另有道路可以选择,但要多绕行几十千米,这样会使大部分准备来该地区游玩一天的旅游者最终放弃计划,转而去其他的游览胜地,特别在冬天和春天尤其是这样。如果公布崩塌的威胁,使大家都了解,即使危险控制在有限的范围内,许多人也不会驾车来到有关地区。至于货物运输,一些货物可能会滞留一段时间,如原木,但其他像牛奶和干酪这样的产品,需要连续不断地运到工厂或仓库,万一交通受到破坏,就会造成直接经济损失,如果选择其他路径,运输距离加长,则造成间接经济损失。

这样,评估经济易损性的主要标准为:内在的业务类型(工业、旅游、运输)、受影响的经济活动类型、交通量和交通阻塞的成本(铁路阻塞的成本很高),以及替代线路的可能性。

最后要提到的是,经济易损性方面必须包括对滑坡次生影响所带来的潜在危害的分析,如山谷大坝的变形,造成上游泛滥,下游潜在的灾难性洪水。

5.易损性综合评估

承灾体的易损性取决于要素的类型(T)(因此也取决于对财产的抗冲击特征)和作用强度(I):

地质灾害风险评估理论与实践

从实用的角度,为了评估易损性,可以按照两种方法:①仅仅以对承灾体的影响为基础(表4-4);②以作用强度为基础。

表4-4 物质、社会、环境和经济方面的易损性因素值评估

在第一种情况中,有5个等级的损失百分率(0,0.25,0.5,0.75,1)应用于各易损性类型。然而,通过详细研究,有可能根据“效用曲线”给各种百分率等级赋予不同的权重[例如道路中断的情形-经济易损性-一些研究已经证实,由于替代线路的开通,易损性随时间的推移而逐渐减小(如随时间推移,易损性为0,0.5,0.8,0.95,1),表现为一条对数曲线]。

在第二种情况中,作用强度可以指定为从伸张模型所得到的能量阈值(J)。在不能获取数据模型时,有可能将作用强度“翻译”成定性描述效应。

为了刻画不同滑坡类型的强度,已经制定了几种尺度。例如,瑞士于1997年公布了有关数量级的规则,用以区分石块跌落、崩塌、滑动的低、中、高强度。表示这些尺度或者按照影响能量,或者按照平均速度,或者根据潜在土壤侵蚀带的深度(OFAT,OFFEE和OFEFP,1997)。对于大型崩塌,很明显危险带的强度等级常常从高到很高,而对于滑坡,按照所提出的标准,许多大型滑坡显示低到中等强度。然而,要进行更为详细的分析,意味着要考虑加速阶段,或者崩塌的潜在单位块体的体积以及可能的相互作用。但是无论如何,强度等级的数值范围是示意性的,只能看成定性标准而不是定量参数。

三、易损度评估

评估某一情况所诱发的影响是以理论计算为基础,简单表示为承灾体价值(VE)与易损性(V)的乘积:

地质灾害风险评估理论与实践

在这个方法中,每个承灾体价值与相对易损性种类相乘(例如,物质易损性指数×财产值指数=物质影响指数)。对每个灾害情况重复此计算过程,其中要考虑每个特定的作用强度等级,因为它影响着承灾体的易损性(V)。对每个易损性强度类型(物质的、社会的、环境的和经济的)也重复此计算过程。因此,该方法所基于的矩阵算法求出值类之间的简单乘积,所得到的结果(影响指数)进入下一个矩阵,计算出风险值。按照这种方式,影响评估就由一个自动的目标过程来完成。然而,由于这个原因,同时也为了使影响评估有意义,对于必然受一定程度的主观性影响的评估过程初始阶段(危险定义、承灾体价值的评估、易损性评估),要求做出非常仔细的分析和评估。

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第1个回答  2020-06-20
①滑坡易损性是指滑坡危险区承灾体的易损性。
②地质灾害承灾体是指地质灾害危险区内的人和物,即受地质灾害威胁的人和财,前者用人口分布密度值反映,后者用财产分布密度值反映。
③滑坡易损性是指地质灾害承灾体抵抗滑坡损毁的能力,用承灾体易损系数(损毁率)表示。
④承灾害易损系数随滑坡危险区内承灾体结构类型、位置等变化而变化。参见豆丁网一中国地质灾害风险评价的理论与方法。
⑤根据国务院地质灾害防治条例可以推导出中国地质灾害承灾体易损系数=1。