地質災害社會風險評估案例
A. 第四章 地質災害的風險評估體系2013
①地質災害來易發性評源判方法及其評判指標體系:
一一地質災害易發指數計算公式
一一地質災害易發評判指標:地質災害影響因素(形成條件)+影響因素的權重。
②地質災害承災體及其易損性:
一一承災體人,用人口分布密度圖反映。
一一承災體物,用財產分布密度圖反映。
一一承災體易損系數,中國地質災害承災體易損系數=1。
③地質災害危險源識別,編制地質災害危險源分布圖。
④地質災害危險源危險區范圍預測。
⑤危險區內受威脅人數=?受威脅財產=?地質災害險情計算。
⑥地質災害風險評判,編制工作區地質災害風險評價分區圖。
參見中國地質災害風險評價的理論與方法。
B. 地區地質災害風險評價與防治對策
一、地質災害風險評價
綜合相關方面專家學者近年的研究成果,密切結合山東半島城市群地區的特點和現有的地質災害發育程度,制定了山東半島城市群地區地質災害風險評價指標(表8-2)。
表8-2 山東半島城市群地質災害風險評價指標體系
將半島城市群地區劃分為5km×5km共2978個獨立單元,根據分區指標對每個單元的區域地質災害發育程度評價指標進行賦值、評價,將所得數值進行加權。根據上述16個半島城市群地區地質災害發育程度評價指標,確定每個單元內各因素(指標)的特徵值P'i,再乘以其權值,即得到每個單元的地質災害發育程度評價基準值。其數學模型如下:
山東半島城市群地區地質-生態環境與可持續發展研究
式中:SEj為j單元的基準值;i為效應指標數,i=1,2…16;j為各單元數,j=1,2,3…2978;Wi為各效應指標的綜合權重;P'i為各單元內單項指標的性質特徵值(為研究方便,統一在0~1之間)。
根據計算出的各單元基準值的大小,將區域地質災害風險評價分為4級,其結果見圖8-5。
圖8-5 山東半島城市群地質災害風險評價
計算結果表明,山東半島城市群地質災害風險評價分為4個等級,即地質災害風險小(Ⅰ類區)、地質災害風險較小(Ⅱ類區)、地質災害風險中等(Ⅲ類區)、地質災害風險大(Ⅳ類區),它們所佔的比例分別是22.8%、38.9%、23%和15.3%。
地質災害風險小(Ⅰ類區):分布在威海大部分、青島北部大澤山低山區、濟南中部、濰坊東部平原區,佔全區面積的22.8%。該區自然生態環境優良,植被發育,一般無明顯的環境地質問題,有少量崩塌點,采礦、採石坑少,局部有輕微的水土流失,地下水質量為Ⅲ級,人類工程活動強度不大。
地質災害風險較小(Ⅱ類區)、分布在煙台大部分、濰坊西部、青島市區周圍地區、膠南市東南地區,佔全區面積的38.9%,在各類區中所佔比例最大。該類區自然生態環境良好,植被比較發育,一般有較明顯的環境地質問題,如有少量采礦、採石坑分布,地下水質量為Ⅲ—Ⅳ級,有地表污染源,人類工程活動強度較大。
地質災害風險中等(Ⅲ類區):分布在煙台南部采礦點、日照東部、濰坊中部、青島市中東部,佔全區面積的23%。該區自然生態環境中等,植被不很發育,一般有明顯的環境地質問題,例如,采礦過程中,形成了采礦坑、礦渣堆,並在采礦過程中形成大量廢水,由此引起植被破壞、邊坡失穩、地下水污染等問題。地表水和地下水污染程度較重,平度西南部一般分布由於地下水高氟引起的地方性氟中毒症,地下水污染,地表水資源貧乏,地下水超采引起了地下水降落漏斗。人類工程活動強度大。
地質災害風險大(Ⅳ類區):分布在東營市大部分、日照東部、煙台中部采礦點,佔全區面積的15.3%。該區自然生態環境較差,植被不很發育,一般有很明顯的環境地質問題或地質災害,一是采礦引起比較嚴重的生態環境破壞問題和地質環境破壞問題,二是海鹹水入侵區,三是活斷層或地震災害發育。
二、地質災害防治對策及建議
1.地質災害的防治策略
地質災害的減災防災是一項系統工程,只有將行政、經濟、法律、科技等手段統一協調好,才能達到理想的效果。
1)加強防災減災的法制建設。
2)加強減災防災能力建設。
3)提高公眾減災意識。
2.地區地質災害的防治措施
從上述可見,山東半島城市群地區地質災害包括人類不可避免會遇到的災害如地震或活動性斷裂作用、風暴潮等造成的災害,人類不合理的開發與建設和自然地質作用相互影響造成的災害,以及本來是可以避免但由於不合理規劃造成的潛在地質災害。對於不同災害應採取不同的措施來防止或減少其危害程度:
1)防止、降低地震、活動性斷裂破壞性的措施。
2)地面塌陷的防治對策與建議。
3)崩、滑、流防治對策。
4)流體災害與水土環境變異災害的防治措施。
5)預防城市建設潛在災害的措施。
C. 地質災害風險評估有哪些方法,各有什麼優缺點
地質災害風險性是指地質災害發生不同險情(危險等級)的概率。
①地質災害專危險性評價指標,根據國屬務院地質災害防治條例,其危險等級是根據災情大小或險情大小來判定的。評價指標為災情+險情。
②地質災害風險性評價技術路線:
a)地質災害風險概率(暴雨頻率)→b)預測地質災害危險區范圍→c)地質災害險情計算,確定其危險等級→d)判定發生該危險等級的概率(風險性)。
③地質災害風險評估方法:
a)地質災害危險區范圍預測方法:
一一定性分析方法
一一半定量分析方法
一一定量計算預測方法
b)地質災害險情計算方法:
地質災害危險區內受威脅人數=?受威脅財產=?
一一統計分析計演算法
一一層次疊加計演算法
參見中國地質災害風險評價新方法。
D. 地質災害造成的價值損失評估
本節編寫主要參考了張梁等《地質災害災情評估理論與實踐》第三章[1]。
地質環境事故危害計算,包括對突發的地質災害造成的人員傷亡、財產損失及環境危害帶來的價值(經濟)損失、地質災害造成的人員傷亡、財產和經濟損失評估,以及緩發的地質環境事故所引起的地質環境功能退化帶來的地質環境價值損失和人類經濟損失的評估、地質環境功能價值(經濟)損失評估。
一、地質災害造成的人員傷亡、財產和經濟損失評估
包括突發的地質災害造成的人員傷亡、財產損失及環境危害帶來的價值(經濟)損失估算。
(一)地質災害破壞損失構成
包括造成的人類身心和生命的傷害、社會和經濟影響、資源與環境危害等,其詳細構成如表3-1-1。
表3-1-1 地質災害破壞損失構成表
這里的地質災害經濟損失不包括造成的人類身心和生命的傷害,僅為地質災害對社會影響、經濟影響、資源與環境危害等方面造成的經濟損失之和。
(二)承災體價值損失的基本方法
1.承災體的經濟損失
指某種地質災害事件以一定強度發生而承災體可能破壞的機會與造成的損失程度。
承災體易損性從實際案例取得數據較難,長期從事相關工作的人可以憑經驗估計各類承災體損失的百分數。承災體易損性數據主要通過專家咨詢獲得,表3-1-2是承災體的易損性專家建議匯總表。
表3-1-2 承災體的易損性專家建議匯總表
2.承災體價值損失評估的基本方法
地質災害經濟損失主要是通過承災體的價值損失表現的,核算承災體價值損失的基本方法有:成本價值或修復成本價值核算;收益損失核算;成本-收益損失核算。
(1)成本價值或修復成本價值損失核算
1)房屋、鐵路、公路、橋梁、生命線工程、水利工程、構築物、設備及室內財產等絕大多數承災體均適宜採用該方法核算價值損失,核算的基本式子為
城市地質環境評價理論方法
(3-1-1)式適用於已經建成的而沒採取專門性防災措施的工程和已經製造的設備、物品的價值損失核算,式中的承災體成本價值為受災前的現實價值。
2)對那些災損程度較低,且易於修復的承災體的價值損失核算,採用下列公式(3-1-2)計算:
城市地質環境評價理論方法
3)對於「已經建成的並採取了專門防災措施而且保障能達到防災效果的工程設施、設備、物品等的價值損失核算」和「沒有建設或製造的工程設施、設備、物品。運用該式核算出的承災體價值損失實質上是為有效防災而增加的建設生產成本或防災的專門投入」的承災體價值損失,可按下式計算:
城市地質環境評價理論方法
式中:P有為實施有效防禦措施情況下的承災體成本價值;P無為無災害防禦情況下同一災體的成本價值。
(2)收益損失核算
農作物受災後的直接表現是受到挫折或者死亡、毀滅,其最終後果是農作物減產或絕收,收益損失一般按下列模型(3-1-4)進行核算:
城市地質環境評價理論方法
(3)成本-收益價值損失核算
對於土地資源和水資源價值損失核算,可採取下列變通的方法核算其價值損失。
1)土地價值損失估算。在城市地質災害多發地區,可採用地價差值代替地質災害所造成的土地價值損失,即根據評價區的現行地價(基準地價或出讓、租用地價)與其他同類條件但無災害威脅地區(地段)地價相比較,以二者的差值作為土地價值損失。
2)水資源價值損失估算。地下水資源(包括地表水)價值損失則根據其成本價值損失和效益價值損失直接進行核算。或者以地下水資源因海水入侵災害而遭到破壞後,在農業、工業等方面減少的收益作為地下水資源的價值損失。
二、地質災害災後經濟損失評價方法
在全面調查統計或者抽樣調查統計基礎上,根據各類承災體損毀數量、損毀程度和相應的價值損失率計算分析災害的經濟損失程度和損失分布特點。分下列幾種情況進行估算:
1)對於成災范圍較小,受災體數量較少的地質災害事件,可以按下式核算災害經濟損失:
城市地質環境評價理論方法
式中:S(l)為災害事件經濟損失;Ji為某個受災體災前價值;Jsj為該受災體因災價值損失率。
2)如果成災范圍比較大,受災體數量比較多,難以對受災體進行逐個調查時,可採用分類調查統計或抽樣調查統計方法核算災害事件的經濟損失,然後按下式核算災害事件的經濟損失:
城市地質環境評價理論方法
式中:S(l)為災害事件經濟損失;J(d)i為i類受災體災前平均單價;Lij為i類受災體發生j級損毀的數量;Jsij為i類受災體發生j級損毀時平均價值損失率;i為受災體類型;j為受災體損毀等級。
一個地區某一時段內地質災害經濟損失相當於該地區該時段內各次地質災害事件經濟損失之和。即
城市地質環境評價理論方法
式中:S區為評價區地質災害經濟損失;S次為地質災害事件經濟損失。
為了更加全面地反映地區地質災害的損失程度和損失分布情況,可以行政區為單元,調查統計災害經濟損失,然後按下式計算出損失模數:
城市地質環境評價理論方法
式中:Sm為損失模數,萬元/km2;s為損失額,萬元;m為面積,km2。
為了反映地區地質災害的相對損失程度,可以計算全評價區及區內行政單元的地質災害損失比,其值相當於地質災害經濟損失與同區域國民生產總值的比值。
三、地質災害期望經濟損失評價方法
預測地質災害經濟損失需根據不同類型地質災害活動特點計算期望損失:崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害根據風險評價理論,採用概率預測方法計算期望損失;地面沉降、海水入侵等緩發性地質災害採用趨勢預測方法計算期望損失。下面分別按「點評估」和「面評估」來敘述。
(一)點評估地質災害期望(潛在)損失評價
不同地質災害的成災過程和損失構成不同,期望損失的評價方法不一。可劃分為下列三種:
1.應用概率方法核算突發性地質災害期望損失
核算承災體價值以及不同強度危害下承災體的價值損失率;按下式計算災害期望損失:
城市地質環境評價理論方法
式中:S(q)為災害事件期望損失;i為受災害事件危害的承災體類型;j為承災體損毀程度等級;Gij為評價區(或評價單元)第i類災體遭受一定強度災害危害後發生j級破壞的概率;Jsij為i類承災體發生j級破壞情況下的價值損失率;J(d)i為i類承災體平均單價;Lij為i類承災體發生j級破壞的數量。
2.應用趨勢預測方法核算緩發性地質災害的期望損失
緩發性地質災害的評估對象幾乎都是已經發生一定規模的災害分布區。從災害活動特徵看,地面沉降等緩發性地質災害雖然具有一定的隨機性,但不屬於概率事件。在這種情況下,未來災害損失可能出現不同的趨向:現狀約束條件下的歷史自然趨勢;目標約束條件下的控制趨勢。
1)現狀約束條件下的自然趨勢是指評價區自然條件和人為條件不發生顯著變化情況下災害損失的發展可能。對此可以在對歷史災情進行調查統計基礎上採用自然趨勢預測方法評價災害的期望損失。在對歷史災情調查統計後,繪制災害損失與時間變化曲線,根據曲線類型,判斷二者的依存關系,建立相應的預測模型,然後進行災害損失預測,評價災害期望損失。預測模型為
城市地質環境評價理論方法
式中:S(q)為預測時段災害期望損失;S(t)0為現狀條件下預測起始年災害經濟損失;ΔSt為現狀條件下年均災害經濟損失變化速率;t為預測時段年限。
2)目標約束條件下的控制趨勢是指那些主要由人為活動引發的地質災害,為了控制或預防災害活動的發生或發展,根據防治目標,採取相應措施,使災害活動沿著一定的目標趨勢發展的現象。在這種情況下,採用控制趨勢分析評價災害期望損失。應用對象主要為地面沉降和海水入侵災害的期望損失評估。評估按下式進行:
城市地質環境評價理論方法
式中:ΔS't為目標約束條件下災害經濟損失變化速率;S(F)為實現控制目標而投入的費用;t'為實現控制目標費用的有效年限;其他符號同前。
(二)面評估期望損失評價
在實施「面評估」的評價區中,常常有許多災害點,這些災害點有時屬於同一類災害,有時屬於幾類災害。對其進行損失評估的最可靠的方法是首先對各災害點進行評估,然後進行累加,得出評價區的期望損失。即
城市地質環境評價理論方法
式中:S(q)面為評價區地質災害期望損失;S(q)點為評價區各地質災害點期望損失。
E. 地質災害危險性評估流程
建設用地地質災害危險性評估,是有效預防、減輕或避免地質災害對未來工程設施及其運行環境直接危害和間接危害的一項主動防災措施。科學合理地開展此項工作,對發現項目建設區潛伏重大地質災害問題、提供地質災害防治措施和建議,以及指導建設項目安全實施和運營等方面均有十分重要的意義(黃雅虹等,2007)。
為規范我國建設工程和規劃區地質災害危險性評估工作,切實貫徹《地質災害防治條例》(國務院令第394號),國土資源部於2004年頒發了 「國土資源部關於加強地質災害危險性評估工作的通知」(國土資發[2004]69號文件)及附件《地質災害危險性評估技術要求(試行)》(以下簡稱《技術要求》),作為目前進行地質災害危險性評估的規范和依據。
(一)評估的任務
地質災害危險性評估工作的任務包括:
(1)查明地質災害的類型、規模、分布特徵及其形成的地質環境條件和誘發因素;
(2)分析預測工程項目建設對地質環境的影響;
(3)評價工程建設是否誘發新的地質災害和工程本身遭受地質災害的危險性;
(4)劃分地質災害危險區;
(5)進行建設用地適宜性評價;
(6)提出地質災害防治建議等(郭富贅等,2003)。
(二)評估對象及災種
《技術要求》規定,凡在全國地質災害易發區內進行各類建設工程以及進行城市總體規劃、村莊和集鎮規劃時,均要進行地質災害危險性評估。需要提及的是:一旦受建設單位委託進行地質災害危險性評估,無論場地是否跨越地方縣(市)地質災害調查劃分的所謂易發區和非易發區,均應進行評估。
圖2-2 常見的建設項目選址意見書辦理流程圖(各地行政主管部門辦理流程各異.以當地行政主管部門為准)
需要評估的主要地質災害種類,《技術要求》中有明確的規定。總體可概括為自然因素或者人為活動引發的危害人民生命和財產安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷(含岩溶塌陷和礦山采空塌陷)、地裂縫和地面沉降及不穩定斜坡等與地質作用有關的災害。
除地質災害外,還經常遇到一些環境地質問題需要討論,主要有活動斷層、岩溶、沖溝、淤泥、軟土和飽和砂土的液化等,一般情況下是將其納入到相關災害中進行討論。如岩溶問題可以並入到地面塌陷或地下水污染災害中討論;活動斷層、軟土、砂土液化等問題可並入到地面變形或不均勻沉降(陷)災害中討論(金德山,2004)。
(三)評估的基本要求
1.總體要求
(1)在地質災害易發區內進行工程建設,必須在可行性研究階段或者在申請核准、備案前進行地質災害危險性評估(國務院令第394號,國辦發[2001]35號)。
(2)在已進行過地質災害危險性評估的城鎮規劃區范圍內進行工程建設,建設工程處於已劃定為危險性大—中等的區段,還應按建設工程項目的重要性與工程特點進行建設工程地質災害危險性評估(國土資發[2004]69號)。
(3)地質災害危險性評估,必須對建設工程遭受地質災害的可能性和該工程建設中、建成後引發地質災害的可能性做出評價,提出具體的預防治理措施(國土資發[2004]69號)。
(4)地質災害危險性評估的災種主要包括:崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷(含岩溶塌陷和礦山采空塌陷)、地裂縫、地面沉降和凍土沉陷等。
(5)地質災害危險性評估的主要內容是:闡明工程建設區的地質環境條件基本特徵;分析論證工程建設區各種地質災害的危險性,進行現狀評估、預測評估和綜合評估;提出防治地質災害措施與建議,並做出建設場地適宜性評價結論。
(6)地質災害危險性評估工作,必須在充分搜集利用已有的遙感影像、區域地質、礦產地質、水文地質、工程地質、環境地質和氣象水文等資料基礎上,進行地面調查,必要時可適當進行物探、坑槽探與取樣測試。
(7)地質災害危險性評估成果,應按照國家有關規定組織專家審查、備案後,方可提交立項、用地審批使用。
(8)地質災害危險性評估不替代建設工程和規劃各階段的工程地質勘察或有關評價工作。
2.評估的主要內容
地質災害危險性評估是在查明各種致災地質作用的性質、規模和承災對象社會經濟屬性的基礎上,採用定性和定量相結合的方法,對其潛在的危險性進行現狀評估、預測評估和綜合評估。主要內容包括:(1)闡明工程建設區和規劃區的地質環境條件基本特徵;(2)調查分析工程建設區或規劃區各種地質災害的現狀;(3)簡要分析評估對象在建設或運營過程中與地質環境相互作用的范圍、方式、強度與持續時間;(4)分析論證建設工程遭受地質災害的可能性,工程建設中和運營中加劇或引發地質災害的可能性;(5)進行地質災害危險性現狀評估、預測評估和綜合評估;(6)給出建設場地工程建設地質適宜性的評估結論;(7)針對不同建設階段,提出防治地質災害的地質工作意見和防治地質災害的具體措施建議。
3.評估的程序和方法
地質災害危險性評估的工作程序包括前期野外調查和後期室內分析。地質災害危險性評估工作流程見圖2-3。
(1)野外調查方法:野外調查工作的基本原則是以較低的成本投入,獲取較多的基礎資料並得到可靠的評價結果。因此,除採用一系列傳統方法收集、獲取相關基礎資料外,需充分利用已有的新技術和新方法,進行高效、可靠的資料獲取。如利用空間對地觀測的InSAR技術可快速獲取大范圍、高精度現今地面沉降信息,對傳統的水準測量結果進行補充和驗證;利用高解析度數字化航片或衛星圖像,可對區域活動構造跡象、滑坡泥石流潛勢等進行有效判讀,達到事半功倍的效果。
(2)室內分析研究:室內分析研究主要是在野外調查及觀測的基礎上對地質災害進行現狀分析、未來預測和綜合評估。
圖2-3 地質災害評估工作程序圖
地質災害現狀評估和預測評估常採用的方法包括:地質歷史分析法和工程地質類比法。此外,現狀評估有時也採用地質環境條件綜合判別法,而預測評估有時會採用多因素分析法等。由於地質災害評估工作一般投入的實物工作量較少,又與建設項目的選址階段相對應,而且評估工作的性質是指出問題並提出解決問題的措施,而不是解決問題。因此,評估的工作方法目前多以定性分析或半定量分析方法為主,較少採用定量計算的方法。如滑坡、崩塌、地裂縫、地面塌陷和地面沉降(包括斜坡及工程邊坡),一般採用地質類比法定性評估其穩定性;而對泥石流的穩定性多採用地質環境條件綜合評判法進行判定,或採用易發性量化指標半定量評估。地質災害綜合評估(地質災害危險性分區)方法較常見的有信息疊加法、多因素綜合判別法、模糊數學評判法和層次分析法等。
4.評估級別
依據建設項目重要性與地質環境條件復雜程度,《技術要求》將評估級別劃分為3級。凡重要建設項目,無論地質環境條件屬哪類,均劃為一級;較重要建設項目和一般建設項目的級別劃分是個難點,要根據地質環境條件復雜程度確定評估級別。確定評估級別時應按以下順序進行:(1)按《技術要求》確定的建設項目重要性類別;(2)按《技術要求》確定的評估區地質環境條件復雜程度;(3)根據這兩個判別結果來綜合確定評估級別(黃雅虹等,2007)。
5.評估范圍的確定
地質災害危險性評估范圍不應局限於建設用地和規劃用地面積內,應視建設和規劃項目的特點、地質環境條件和地質災害種類予以適當擴大,確定對工程項目有直接影響和間接影響的區域范圍,必要時可對直接影響范圍做重要評估,而對間接影響范圍做一般性評估(邢岩等,2004)。
地質災害的空間分布(從形成到成災)有點狀、線狀和面狀之分,如崩塌、滑坡可以相對理解為點狀;泥石流、地面塌陷及地面沉降為面狀;地裂縫為線狀。因此確定評估范圍時,除用地單位申請批復的面積外,要充分認識和預測不同災種從形成到成災可能涉及的空間。一般而言,對於滑坡、崩塌,其評估范圍應達到 「山坡有多高范圍就有多大」 的基本要求;泥石流災害要追索到泥石流形成區,必須以完整的溝道流域面積(包括沖洪積扇)為評估范圍;地面塌陷及地面沉降的評估范圍應與初步預測的可能范圍相一致;具有線狀特徵的地裂縫,也應按預測的可能延展范圍作為評估范圍。對於預測確有困難的災害類型,評估范圍一般應大於現狀確定范圍的3~5倍。當然,評估范圍的確定離不開建設工程的實際布局(王得楷,2002)。
(四)評估報告內容要求
評估報告內容包括:前言、評估工作概述、地質環境條件論述、現狀評估、預測評估、綜合評估和結論。其中,評估工作概述中涉及的工作方法及完成的工作量,建議用列表的方式比較簡明,另外,應盡可能附一張清晰的、包含有建設用地位置、交通和評估工作實際材料(如鑽孔、物探線等)的示意圖。
1.地質環境條件
地質環境條件綜合分析是認識評估區基本環境特徵和分析地質災害形成環境,以及討論擬建工程環境效應的重要基礎。地質環境條件所涉及的內容包括:氣象、水文,地形、地貌,地層岩性,地質構造與區域地殼穩定性,工程地質、水文地質條件及人類工程活動對地質環境的影響等。不能僅僅停留於環境現象或環境特徵的簡單羅列,而應緊密結合工程布局,突出與地質災害發育規律分析和危險性評估有聯系的環境要素或環境特徵,重視區域地質環境的研究,並從區域環境條件中分析地質災害體的演化過程和主要控制及誘發因素。為了給後續分析論證提供必要的資料支撐和邏輯鋪墊,應以詳細描述的方式突出與地質災害發育規律分析和危險性評估有聯系的環境要素或環境特徵,而與地質災害發育規律分析和危險性評估無關的環境描述,要盡量簡略(金德山,2004)。地質環境條件復雜程度的總體評價應用「復雜、中等、一般」 來定位。跨度大的復雜地區或環境地質條件分區、分段明顯的,可以用分段分片評價。
2.地質災害危險性評估
地質災害危險性評估是災害易發程度、危險程度和危害程度的綜合反映。其實質是對建設項目區,在地質環境現狀條件和未來工程活動條件下,地質災害的空間預測和成災可能性的預測,是地質災害危險性評估的核心內容。
(1)現狀評估和預測評估:現狀評估除按《技術要求》的規定進行外,還應注意其著重點是對現有災害的分析和評述。分析和評述內容應包括:災害發育基本規律的歸納;代表性災點的重點剖析;各種災害(點)歷史危害情況、現實活動特徵及穩定狀況的評價(金德山,2004)。危險性一律用大、中、小描述,避免使用 「較」 字。
在現狀評估中如果沒有地質災害就不評估,切忌畫蛇添足;對現狀地質災害不發育,但工程建設和運行中有可能誘發地質災害的地區,可開展評估工作;對有液化發生的區域及地段,液化評估時要依據相應的國家規范,如區域性評估可按建築規范進行評估等。
預測評估的側重點是在評估區疊加了擬建工程影響後,擬建工程和環境可能遭受地質災害危害的危險性程度的預測評價。一般情況下,按可能遭受地質災害的次序進行分災種危險性評估,而對於有些復雜工程也可按功能區分別論述。
需要指出的是,由於地質災害的危險性評估是一種風險評估,所以應借鑒已有的同類型工程在建設過程中誘發或遭受地質災害的經驗,這將為在建工程的地質災害評估提供有效的信息,為地質災害的預測評估提供可靠的依據,減少預測的風險性。
(2)合理區分現狀評估和預測評估:綜合評估和最終結論主要是依據現狀評估和預測評估結論而定。根據筆者的體會,在評估報告中往往易出現二者重復性大、重點不突出和結論不夠明確的問題。因此,處理好二者的關系十分重要。從現狀評估、預測評估的內容看,二者的關系比較清楚:即現狀評估是預測評估的背景;而預測評估不但要緊緊圍繞工程布局和施工特點進行,而且還應與現狀評估結果相互疊加後,共同形成危險性預測評估的最終結論(王得楷,2003)。
3.綜合分區評估及防治措施
(1)綜合評估原則與量化指標:地質災害危險性綜合評估應遵守「區內相似、區際相異、並置取大」 的原則。評估工作以說清問題為原則,其量化指標的確定可以以地質分析方法為主,定量評價為輔。如果資料充分,有條件的可進行定量分析評價。
(2)綜合評估內容:地質災害危險性綜合評估包括:(1)危險性分區;(2)建設場地適宜性分區評估;(3)防治措施。這些內容應按區段評估,並配以相應的說明。
綜合評估的側重點是在現狀評估和預測評估的基礎上,根據現有和潛在地質災害成災的可能性和成災後果的嚴重性,對工程建設區和規劃區進行分區(或分地段、分工程部位)的綜合評估(金德山,2004)。
危險性分區可根據評估區地質災害危險性綜合評價結果進行劃分,符合哪一級就劃為哪一級。如只有危險性大區和危險性小區,就沒有必要在它們中間再劃分一個危險性中區;又如只有危險性中區,就沒有必要再劃分一個危險性小區等。另外,要防止危險性分區隨意擴大或縮小化,如由於工程施工開挖造成邊坡失穩時,地質災害危險程度較重區將主要集中在工程沿線或僅限於河谷等特殊地帶,有時在進行危險性分區劃分時,往往可能將劃分范圍擴大到外圍,這樣是不合理的(邢岩等,2004)。
綜合評估應簡明扼要,只要把現狀評估和預測評估的主要認識反映出來即可,避免對上述評估的簡單重復。對地質災害危險性大的或中等的,要提出防治地質災害的措施與建議;對重大地質災害防治,尤其是提出避讓或改變建設工程選擇的,要提出論證,並給出建設場地適宜性評價結論。
(3)建設場地適宜性評價與地質災害防治措施:建設場地適宜性評價結論是評估工作的目的,最終結論的得出應該建立在2個判據之上:一是地質災害危害後果的嚴重程度,對此不能僅局限於災害對擬建工程影響的分析,還要考慮擬建工程對加劇和誘發地質災害的影響和對環境帶來的危害;二是地質災害防治的難易程度,此評價既要考慮技術上進行防治的難易程度,還要考慮防治費用的投入及經濟上的合理性(金德山,2004)。
建設項目地質災害危險性評估的最終目的是防止地質災害發生,即獲得「防」 和 「治」 的具體措施。因此,選擇的工程防治技術類型越簡單,越易於實現越好,通常經濟實用的技術是應該首先推薦的(具有特殊目的的工程項目除外);對於地質災害危險性大,現有經濟技術條件難以達到防治要求的場地,從「防」 的角度,應態度明確,堅決提出 「躲避」、「另選場地」 和 「局部改選」 的建議,不應遷就局部和地方利益,鑄成潛伏重大災害隱患工程的大錯(王得楷,2002)。
(五)評估報告評審要求與備案
評估報告完成後,需按照國土資源行政主管部門的有關規定組織專家進行報告評審,評審完待評估報告提交委託單位後,還要對評估成果進行備案。
F. 地質災害風險評估的表徵
根據Varnes(1984)、(1994),Leroi(1996)以及Lee和Jones(2004)對風險定義,可將風險以如下公式表達:
地質災害風險評估理論與實踐
H為給定參考時期(如年、建築物的設計使用年限)災害發生的概率。災害(H)是空間概率和時間概率的函數。空間概率與坡度、深度等靜環境因素有關;而時間概率與一些坡度、水力傳導系數等靜態環境因素間接相關,與降雨輸入和排水等動態因素直接相關。
V為特定類型承災體在特定類型災害作用下的物理易損性(其值為0~1之間)。
A為特定承災體的數量或價值(如建築物的數量和價值、人員數量等)。
公式(1)兩個加總符號的意思是,對一定類型的災害造成影響的所有承災體的預期損失後果(VA)進行加總,然後再對所有類型的災害造成的預期損失進行加總便可得到總風險。風險公式(1)表面看起來似乎很簡單,但事實並非如此。不僅要考慮災害事件本身發生的空間影響概率和時間概率,還要考慮災害到達建築物的條件概率以及建築物本身受到破壞的條件概率。當考慮建築物中人受到災害的影響時,還必須考慮人當災害發生時是否在建築物中的條件概率以及建築物中人傷亡的條件概率。當考慮區域風險評估與區劃時問題變得更加復雜和不確定性,因為准確地確定承災體與滑坡可能發生地之間的位置非常困難。在使用公式(1)時,需要分析區域中一組承災體受到不同規模和類型的災害撞擊的空間概率和時間概率,在此基礎上估計區域中所有承災體的損失程度。
圖5-1是C.J.van Westen;T.W.J.van Asch,R.Soeters給出的基於GIS的大、中比例尺(1∶10000~50000)區域滑坡風險評估流程圖。流程圖的頂部是需要輸入的四個基礎屬性數據層:環境要素、觸發因素、歷史滑坡信息、承災體。
在這些輸入數據中,歷史滑坡信息是最重要的信息,因為通過分析這些信息,可以確定滑坡發生的頻率以及不同規模的滑坡與滑坡災害影響結果之間的關系。滑坡的空間概率既可通過動態模擬獲得,也可通過分析過去滑坡事件發生的位置與一套環境因素之間的關系,利用啟發式或統計方法預測在相似條件下滑坡發生的空間概率。通過將滑坡發生位置的空間信息與環境因素(其中DEM是最關鍵的因素)的結合,確定滑坡發生地帶,再與滑坡的時空概率和影響帶結合在一起便形成了滑坡災害圖。
易損性分析是地質災害風險評估的另一重要方面。這涉及人口、建築物、岩土工程、經濟活動、公共設施、基礎設施等承災體信息。根據從歷史損害編錄推導的易損性曲線獲得,也可以經驗推導出的關系確定承災體的易損性。風險評估流程圖最後一個環節是將危險性和易損性評估綜合起來。首先是將某一特定類型滑坡的危險性和某一承災體的易損性綜合起來,然後將所有滑坡類型的危險性和所有承災體的易損性綜合起來最後得出總風險。
圖5-1 滑坡空間風險評估框架圖
G. 地質災害風險評估方法研究進展
一、評估方法的分類及適用性
對基於的滑坡危險性評估方法分類和評述可參見Soeters和Van Westen(1996)、Carrara等(1995,1999)、Guzzetti等(1999),Aleotti和Chowry(1999)和Van Westen(2000)發表的文章。一致認為評估方法可分為4類:
(1)基於滑坡編目的概率方法;
(2)啟發式方法(直接方法——地貌填圖,或間接方法——定性圖的結合);
(3)統計方法(雙變數或多變數統計);
(4)確定性方法(Soeters和Van Westen,1996)。有關滑坡風險評估方面的出版物不多,但最近有一些關於滑坡風險評估的綜述出版物值得稱贊,如Cruden和Fell(1997)、Guzzetti(2000)、Dai等(2002)的文章以及Lee和Jone(2004)出版的教科書。根據澳大利亞岩土力學協會滑坡風險管理分委會提出的分類方法是基於定量化水平分為以下三種:
(1)定性方法(以定性術語表示概率和損失);
(2)半定量方法(指標性概率和定性術語);
(3)定量方法(概率和損失的定量化)。
總的來說,滑坡空間分析方法可以分為兩大類:一是定性方法,包括滑坡編目和啟發式方法;二是定量方法,包括統計概率預測和基於過程的數值模擬方法。根據Soeters和van Westen(1996)的研究,將不同尺度的滑坡空間分析所適用的方法加以概括(表2-8)。將滑坡危險性的4種方法與3種風險評估方法進行組合,便可以獲得適用於中比例尺(1∶10000~1∶50000)的多種有用的方法(表2-9)。
表2-8 不同尺度滑坡災害空間分析建議方法
表2-9 中比例尺基於GIS滑坡風險區劃的評估方法和特定組合的有用性
註:0:危險性評估方法不適合風險評估方法;1:有用性中等的組合,危險性評估方法不太適合於風險評估方法;2:有用性高的組合,危險性方法可能是用於風險評估的最好方法,但這取決於數據的可得性(如歷史滑坡記錄);3:最有用的組合,在可得的輸入數據條件下會得出最好的風險評估結果。
如果在滑坡編目中有滑坡發生的時間和規模方面的信息可以利用的話,就可以估計一定地點特定時間給定規模的滑坡發生概率。滑坡編目的另一用途是對滑坡危險性分析的結果進行驗證和校正。因此,最好將滑坡編目數據分成兩組,一組用於滑坡分析,另一組用於驗證(Chung和Fabbri,1999)。這往往是一個最基本的、但往往被忽視的問題。應投入較大的資源進行高質量的滑坡編目,以保證獲得可靠的空間分析數據。
啟發式方法基於對當地有關滑坡的認識和專家的判斷。這種方法還使用空間信息解釋滑坡的發生。通常這樣的信息包括地形、水文、地質、岩土、地貌、植被以及土地利用等信息。通過野外調查和航片的解譯獲得這些信息。不同專家對於環境因子對滑坡的影響判斷是不同的,主要取決於他(們)對滑坡的認識和經驗。這種判斷的主觀性以及沒有確定的標准使得啟發式方法具有明顯的缺陷。然而,如果專家對其所研究的滑坡機制有深入的了解,並對研究區進行過詳細調查研究,使用這種評估方法得出的結果還是比較准確的和適用的,特別是對滑坡敏感性的首次估計。啟發式方法適用於定性和半定量風險評估,可以用有限經費編制出較大面積的可靠的滑坡圖,當然,這些工作要由專家來做才行。
與定性方法不同的是,定量方法主要基於客觀准則進行評估,從理論上來講,使用大致相同的數據會得出比較一致的結果。定量方法中統計方法應用的最普遍。利用多元回歸或判別分析,將環境因子(如地質、地貌、土壤、地形、水文、植被等)分布圖與滑坡編目圖(發生地點)進行空間統計計算,得到滑坡危險性圖。或者通過概率預測模型(如貝葉斯概率法和模糊邏輯法)也可以計算得出滑坡危險性圖。滑坡危險性圖是靜態的,沒有考慮氣象條件的變化、流域匯水條件的變化和人類對環境條件的影響。統計方法非常適用於空間概率的評估,但在評估時間概率或未來環境變化效應時存在問題。如果與不同觸發事件的滑坡編目圖結合,可能是在較大范圍地區進行定量風險評估的最好方法。
另一類定量方法是基於過程的模型方法。這類模型將地形屬性(如坡度、曲度、坡向、距河道的距離、匯水面積等)與水文特徵(土壤飽和度、滲透性和水力傳導性等)相結合,以獲得有關土壤岩土性質(如凝聚力、內摩擦角、比重),從而進行坡體穩定性分析。主要可利用的模型是無限坡法,如由Montgomery和Dietrich(1994)開發的SHALSTAB模型,該模型在美國許多地區和巴西里約熱內盧得到了廣泛的應用。最近由Günther等(2002)開發的數字電影模擬方法也用於滑坡空間分析上。
對於定量風險評估,基於滑坡編目的概率方法通常是最好的方法(假設條件是過去發生的滑坡事件是未來發生滑坡的指示)。然而,這種方法需要相當完整的歷史滑坡記錄。在因氣候變化導致環境發生巨大變化的地區,滑坡頻率將發生顯著變化,該方法不適用於這類地區。一般來講,滑坡風險定量評估的最好選擇是應用確定性滑坡穩定模型,與山坡水文條件動態模型相結合。這需要覆蓋大面積地區的大量數據,並且要對滑坡類型和滑坡深度進行很大程度的簡化。
二、評估方法的進展
1.滑坡編目方法的進展
世界上只有極少數的地方建立了過去50~100年的完整的歷史滑坡記錄。在一些國家建立國家滑坡編目資料庫,有時可以通過互聯網獲取資料庫中的信息。其中最好的資料庫包括義大利、中國香港、瑞士、法國、加拿大和哥倫比亞。可以利用這些數據進行滑坡危險性概率評估,這是定量風險評估的基礎。根據Crovelli(2000),通常利用歷史滑坡數據進行滑坡危險性評估的適用概率模型有兩類:連續時間模型和離散時間模型。例如Coe等(2004a,b)將西雅圖市(1909~1999)歷史滑坡資料庫有關信息輸入到泊松模型中,據此估計出單體滑坡未來發生概率;還利用雙峰概率模型估計了滑坡群年發生概率。這些成果圖顯示出未來可能發生的滑坡密度、平均重現期和超越概率。
香港是另一個具有相當豐富信息的滑坡資料庫的典範。使用了將概率方法和啟發式調整因素相結合的方法,利用該資料庫的詳細信息,估計了切坡失穩的年概率(Finlay等,1997)。歷史滑坡記錄還被用於計算滑坡觸發事件(如降雨和地震)的概率。紐西蘭是這類分析研究的理想場所,確定了不同降雨強度下降雨臨界值和滑坡概率(Glade,1997;Crozier和Glade,1999)。估計未來滑坡事件的頻率和規模是必不可少的工作,最好在任何重大災難性事件(地震、暴雨和颶風等)發生後,地貌學家應立即開展滑坡現象的編目以及不同承災體損失調查。
2.啟發式方法的進展
許多國家和地區實施的定性風險評估程序採用了啟發式方法。例如美國加州(Blake等,2002)、紐西蘭(Glassey等,2003),澳大利亞(AGSO,2001;Michael—Leiba等,2003)、法國(Flageollet,1989)和瑞士(Lateltin,1997)。在澳大利亞國家地質災害易損性的城市社區項目(或城市項目)是一項有關分析和評估包括滑坡在內的地質災害對城市構成風險的計劃,所使用的方法絕大多數是基於專家或地貌的啟發式方法(AGSO,2001)。大區域的滑坡風險定量評估通常是一項艱巨的任務,因為計算整個地區的滑坡強度和頻率是非常困難的事情,即便是藉助GIS先進手段也是如此。在實踐中,通常使用簡化的定性評估程序,就像瑞士的做法一樣(Lateltin,1997)(圖2-1)。
地質災害風險評估理論與實踐
圖2-1 瑞士水與地質聯邦辦公室採用的滑坡風險評估簡化方案
註:表格中E為動能;V為滑坡速度;M為潛在物源物質的厚度;H為泥石流的高度。在這種方法中,沒有根據滑坡發生的概率對滑坡事件做進一步的劃分。
基於專家經驗的定性方法將評估地區劃分為幾類風險地區:即「非常高」、「高」、「中等」、「低」、「非常低」的不同等級的風險地區。建議要對這些不同等級的風險說明實際應用的含義。例如,在非常高的風險地區,需要物理和非物理治理措施,必須限制更多的基礎設施建設等。澳大利亞岩土力學協會滑坡風險分委會發布了有關財產滑坡風險評估的術語和方法指南,該指南綜合考慮了滑坡發生的可能性及其可能的後果(與圖3-1的方法相似),使用的方法適用於GIS環境的空間分析。
由於GIS技術的普遍應用,越來越多地使用了間接性的敏感性編圖方法,而有關利用GIS的專家啟發式的地貌編圖或指數疊加編圖方法(如Barredo等,2000; Van Westen等,2000)方面的出版物越來越少。 如上所述, 目前有關滑坡的資料庫的不完善和數據標準的不統一,以及滑坡敏感性、危險性和風險性評估中存在的諸多困難,都需要專家的經驗和知識開展滑坡風險評估和區劃研究。特別是將地貌學家的啟發式推理與計算機輔助模擬相結合的專家模型用以滑坡風險評估。美國開發的SMORPH模型便是這類模型的代表。該模型根據地形坡度和曲度將山坡劃分為高、中、低不同的滑坡危險性等級。
風險編圖將會從問題導向方法中受益匪淺,如可以僅選擇那些已知的、造成破壞的滑坡失穩類型來確定風險影響因素。
3.統計方法的進展
地理信息系統(GIS)非常適用於間接的滑坡敏感性編圖。可利用GIS的數據整合技術將使所有可能影響滑坡的地形要素與滑坡編目圖結合起來(Van Westen,1993;Bonham Carte,1996;Chung和Fabbri,1999)。Chung和Fabbri(1999)開發出基於預測模擬的統計程序,將有利函數應用於每個參數上。使用該統計方法,可將地形單元或網格元調整為代表某特定滑坡類型未來發生概率的新數值。
值得注意的是,如何在滑坡敏感性統計評估中確定基礎編圖單元。從DEM中自動生成地形單元分類是主要的挑戰之一。Chuang等(1995)定義了「唯一條件多變形」的概念,以此作為統計分析的基礎單元對參數輸入層進行疊加。M ller等(2001)定義並描述了利用GIS從DEM中生成的「土壤力學響應單元」(SMRU)的概念。以此作為基礎單元,將啟發式方法與土壤力學方法相結合對德國Rheinhessen地區進行了滑坡危險性評估。Juang等(1992)、Davis和Keller(1997)、Binaghi 等(1998)、Ercanoglu和Gokceoglu(2001)以及Gorsevski等(2003)綜合運用了模糊學方法,進行了基於GIS的滑坡危險性評估。
採用實證權重模擬的雙變數統計分析一直被廣泛應用。該方法可以靈活地測試用於滑坡敏感性分析的輸入因素的重要性,並可作為基於專家編圖的輔助工具(Lee等,2002;Suzen和Doyuran,2003;Van Westen等,2003)。多變數統計分析也很重要,也是被廣泛應用的方法(Carrara等,1999;Santacana等,2003)。根據最近的文獻,目前最受歡迎的新的滑坡危險性統計方法是邏輯回歸和人工神經網路(ANN)(如Chung等,1995;Rowbotham和Dudycha,1998;Ohlmacher和Davis,2003;Dai和Lee,2003)。ANN為輸入層和輸出層之間提供了一種轉換機制,需要藉助MATLAB系統完成有關計算。
用於滑坡風險評估的統計方法存在一些缺陷。一是簡化了滑坡影響因素,僅考慮那些容易進行編圖的因素或可以從DEM中生成的參數。二是關繫到使用的統計方法的假設條件——在相似的環境組合條件下發生滑坡的可能性大。實際上環境因素在不斷發生變化。三是不同滑坡類型有著不同的屬性特徵,應單獨進行分析和評估。實踐中因種種困難,難於做到這點。統計模型通常忽視了滑坡的時間方面,不能預測控制條件(如水位波動、土地利用變化和氣候變化)的影響。因此,統計模型不能提供全面的時間概率信息,從而使其應用到定量風險評估變得困難。然而,如果能夠利用特定時間間隔或特定重現期的滑坡編目圖來生成統計關系,就會改進統計方法的評估水平。
近年來有一些關於將統計方法與不同時期滑坡圖相結合的研究成果發表。例如,Zêzere等(2004)提出了用於葡萄牙里斯本北部滑坡危險性評估的區域尺度概率統計分析方法。他們基於「唯一條件多變形」這一基礎單元,利用邏輯回歸方法進行了滑坡危險性分析,得出的預測率曲線被用於滑坡敏感性圖的定量解釋和分類。由於滑坡與特定重現期的觸發降雨事件相關,他們還將時間概率值關聯起來。Dai和Lee(2003)在香港的部分地區也開展了類似的研究。然而,上述兩個案例研究只開展了滑坡危險性評估,沒有開展滑坡的風險評估。目前關於應用統計方法開展滑坡風險評估的研究還很少見。Remonodo等(2004)在西班牙北部進行的風險評估(包括使用過去損失數據進行易損性評估)是為數不多的研究案例之一。
4.確定性和動力模型方法的進展
在確定性分析中,根據斜坡穩定性模型計算的安全系數來確定滑坡危險性。確定性模型提供了滑坡危險性最好的定量信息,可直接用於岩土工程設計或定量風險評估。然而,確定性模型需要大量的輸入數據,這些數據需要通過實驗室試驗和野外測量獲得,因此僅能在小范圍內使用確定模型。Dietrich等(2001)、Gritzner等(2001)、Chen和Lee(2003)、Van Beek和Van Asch(2003)等研究人員,將確定性模型與降雨誘發的潛層滑坡聯系起來,開發出了水文動力模型(模擬孔隙水壓力的時間變化)與斜坡穩定性模型耦合的GIS模型,用以定量分析臨界孔隙水壓力值。由美國森林管理局開發的斜坡穩定性模型也是基於無限斜坡方程。Hammond等(1992)使用了該模型並利用蒙特卡羅模擬器得出斜坡失穩的概率值。Davis和Keller(1997)以及Zhou等(2003)還嘗試將蒙特卡羅與模糊方法相結合來確定斜坡失穩概率。
用於地震誘發的滑坡危險分析的確定型方法通常是基於簡化的Newmark斜坡穩定性模型,Miles 和Ho(1999)、Luzi等(2000)、Randall等(2000)、Jibson等(2000)在GIS的每個計算單元上應用Newmark斜坡穩定性模型,得出滑坡危險性預測值。Refice和Capolongo(2002)還開展了將蒙特卡羅模擬方法與Newmark斜坡穩定性模型相結合的研究。
Anderson和Howes(1985)使用了完全不同的方法。他們開發出將水文斜坡穩定性模型耦合在內的2D模型(目前為CHASM),用於道路邊坡滑坡危險性編圖。Van Asch等(1993)和Moon 和Blackstock(2003)也使用了該方法對奧地利西部的Vorarlberg的小型匯水流域以及紐西蘭惠靈頓市分別開展了滑坡危險性評估。Miller和Sias(1998)使用2維有限元模型模擬非承壓地下水的通量,計算了水位高度和大型滑坡不同剖面(採用簡化的Bishop分隔方法)的安全系數。
GIS被廣泛應用於滑坡活動范圍的模擬。Dymond等(1999)開發了不同暴雨事件和土地利用情景下,淺層滑坡及其向河網輸送沉積物的、基於GIS的計算機模擬模型。高解析度的DEM是模型中的主要部分。De Joode和VanSteijn(2003)建立了一個簡單又完整的過程模型,用以模擬降雨誘發的滑坡初始滑動、沿剖面的徑流、物質傳輸、侵蝕以及在主要溝谷中的泥石流擴展。在模擬滑坡的流動速度和影響范圍時,普遍採用了細胞單元自動生成法(Avolio等2000)。
許多研究人員(如Terlien,1996;Montgomery等,1998;Dietrich等,2001;VanBeek,2002)開展了GIS環境下的確定性動態模擬研究。如果輸入氣象數據,確定型模型就能夠預測斜坡失穩的空間和時間頻率。最近研發出的一些模型可以預測斜坡失穩後物質的運移過程並確定出泥石流的影響帶(Chen和Lee,2003)。這些信息將直接用於滑坡易損性和風險評估。確定性模型與統計模型相比,其優勢是可以預測不同的土地利用情景(目前不存在)下的滑坡危險性變化,還可以預測氣候條件變化情景下的滑坡危險性。
然而,確定型模型的參數化方面的限制,使滑坡發生的時空頻率及其影響范圍的預測的准確性具有許多不確定性。在匯水流域尺度上,僅可對誘發機制較為簡單、水文構型簡單的滑坡能進行模擬預測。由於滑坡發生的時間和空間分布數據有限,難於進行模型的矯正和有效性檢驗。在滑坡活動范圍和沉積帶中物質厚度的分布是重要的模型校正與檢驗參數(Van Asch等,2004)。
H. 地質災害風險評估框架
一、地質災害風險評估
地質災害風險評估,即分析不同強度的地質災害發生的概率及其可能造成的損失,是對風險區發生不同強度地質災害活動的可能性及其可能造成的損失進行的定量化分析與評估。地質災害風險評估的目的是清晰地反映評估區地質災害總體風險水平與地區差異,為指導國土資源開發、保護環境、規劃與實施地質災害防治工程提供科學依據。地質災害風險區劃是按計算的地質災害期望損失值分成不同等級風險區,針對不同風險區的特點提出減少風險的各項對策。
根據地質災害風險的構成因素,地質災害風險評估主要應包括兩個方面:一是危險性評估;二是易損性評估。滑坡風險分析(區域尺度)不僅可以識別現有承災體的影響,還可以識別出與未來開發相關的潛在影響,這對未來開發決策具有指導意義。也就是說,地質災害風險分析就是對滑坡災害進行風險識別、風險評估、風險估計,回答「什麼原因」、「在哪發生」、「什麼時候發生」、「強度多大」、「頻率多少」、「影響多大」、「風險水平是否可以接受」這些關鍵問題。並在此基礎上優化組合各種風險管理技術,做出風險決策。對地質災害實施有效的控制和處理風險所致損失的後果,期望以最小的成本換取大的安全保障。滑坡、泥石流等地質災害風險總是與人類社會共存,人類社會所能做的工作,就是要降低滑坡、泥石流等地質災害風險,進行風險分散和轉移,將風險管理到一個可以接受的程度,而風險評估則是實現風險管理的關鍵。
在地質災害風險計算的基礎上進行風險評估,主要是判斷存在的風險是否可接受,並制定風險處理選擇方案或建議。一般將風險分為可接受水平、容忍水平或不可容忍水平。什麼水平的風險是可以接受或容忍的,在很大程度上取決於當地生產力水平和防災能力、心理預期、社會和文化價值取向等因素。比如在比較貧困落後的地區,所能接受的災害風險水平要比相對富裕地區高。在風險高地區生活的人,所能接受的風險水平要比生活在低風險地區的人高。因此,在不同地區和不同人群,可接受的風險水平是不一樣的。可接受的風險水平要綜合考慮各種因素,進行風險-效益分析,最後得出權衡後的風險水平。香港特區政府岩土工程辦公室將新開發坡體的可接受的個人風險定為1×10-5,對於已存在的坡體開發個人風險定為1×10-4。一般使用頻率—死亡人數(FN)圖解法確定可接受的社會風險水平(圖1-2)。
圖1-2 一定規模(死亡人數)的事件發生頻率與死亡人數(FN)圖解(據澳大利亞岩土力學協會,2000)
二、地質災害風險評估框架
地質災害風險管理主要包括風險識別、風險評估和風險處置三個方面。首先是風險識別,然後進行風險評估,在此基礎上通過成本-效益方法以及綜合考慮各方面因素確定減災行動。降低地質災害風險涉及風險的接受、避讓、預防、減輕或共同分擔。減災手段包括「硬」的工程方法,還包括「軟」的立法、教育、保險、援助、應急和規劃。關於滑坡風險管理,目前世界上還沒有一個通用的框架,比較公認的是澳大利亞岩土力學協會(2000)在其滑坡風險管理指南中確定的框架(圖1-3)。
香港斜坡安全管理是一項持續努力和全方位的長期計劃,其宗旨是最大程度地降低香港的滑坡風險。從20世紀90年代開始,香港將量化風險的理念引入邊坡安全管理政策中,開展了一系列試驗研究,並將試驗研究成果應用到邊坡安全政策中。香港邊坡安全量化風險評估採用了Stewart (2000)提出的香港化學工業界的風險管理框架(圖1-4),內容主要包括風險分析、風險評估和風險管理。風險管理是風險評估、風險控制和實施行動和/或監測計劃的整個過程。風險控制涉及風險處理措施的評估(包括風險減輕、風險接受和風險避讓)。根據風險控制過程的結果實施行動和/或監測計劃。參照英國健康與安全行政官(HSE)風險容忍准則(圖1-5),制定了「滑坡風險准則」。當風險水平介於兩個極限之間(位於「可容忍區」)時,針對這一風險指標要求開始採取行動,將風險降至「切實可行的」水平。這就是所謂的ALARP要求。對每個存在潛在危險性設施都實施了減輕風險計劃,隨後對土地利用規劃實行控制,以避免風險加大,並在可能的情況下降低附近地區的風險。
圖1-3 滑坡風險管理程序(據澳大利亞岩土力學協會AGS,2000)
可以說,香港風險管理理念是在1993年被用於檢查邊坡安全政策的,到1995,風險管理手段開始被認為是有助於邊坡安全的一項不可或缺的政策。利用量化風險評估(QRA)技術,來計算和管理滑坡風險已經逐漸獲得香港岩土工程業界的認同,因而驅使相關技術在近年來得到發展和應用。
圖1-4 香港化學工業界風險管理框架
圖1-5 健康與安全行政官(HSE)的風險容忍度框架
I. 貴州省地質災害風險評價系列成果有那些應有效果及前景
貴州省地質災害風險評價方法見豆丁網「中國地質災害風險評價的理論與方法」。該方法強調成果的實用性,方法的針對性與可操作性。
一、地質災害危險源識別成果
1、地質災害危險源識別新方法;
2、工作區地質災害危險源分布圖。
我國已有的地質災害隱患點均建立了群策群防監測預警,幾乎未造成人員傷亡。造成人員傷亡的多是隱蔽的、未發現的地質災害隱患點。因此,工作區地質災害危險源的識別非常重要。地質災害危險源分布圖可為地方人民政府減災防災工作提供科學依據。
二、地質災害危險源危險區范圍預測成果
1、工作區不同暴雨頻率的降雨強度值匯總表;
2、不同暴雨頻率下,地質災害危險源的危險區范圍進行了預測。編制了工作區不同暴雨頻率的地質災害危險源危險區范圍分布圖。
應用前景:
①暴雨頻率一降雨強度一地質災害危險源危險區范圍分布圖,可為縣(市)地質災害風險氣象精準預警提供科學依據。
②為地質災害隱患點的應急預案編制、安全撤離路線、警界線設立等提供了科學依據。
三、地質災害承災體調查研究成果
1、人口分布調查方法;
2、工作區人口分布密度圖;
3、財產分布調查方法;
4、工作區財產分布密度圖;
5、中國地質災害易損性特徵分析研究報告,得出我國地質災害承災體易損系數=1。
上述成果直接用於地質災害險情計算,根據險情大小判定其地質災害危險等級。
四、地質災害危險性評價成果
1、地質災害險情計算公式;
2、地質災害危險性評價方法與評價指標;
3、工作區地質災害危險性分區評價圖。
地質災害危險性是指地質災害危險源危險區及其可能造成的人員傷亡和財產損失。根據國務院地質災害防治條例,地質災害危險等級是根據災情大小或險情大小來判定。地質災害危險性評價成果的危險等級與國務院地質災害防治條例的地險等級劃分標准一致,不同危險等級對應國家級、省級、地區(市)級、縣級等不同級別的地質災害防災預案。
五、地質災害風險評價成果
1、風險概率,用暴雨頻率代替風險概率。
2、不同風險概率(暴雨頻率)工作區地質災害風險評價分區圖。
地質災害風險性是指地質災害發生不同險情(危險等級)的概率。
可為地方各級人民政府地質災害風險決策與風險管控等工作提供科學依據。