时间：2023-07-31 17:26:07
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇自然灾害危险性分析，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词 地面沉降；风险指数；风险评估；风险区划
中图分类号 U456.33 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2008)04-0028-07
地面沉降是在自然和人为因素作用下，由于地壳表层土体压缩而导致区域性地面标高降低的 一种缓变性地质灾害，是一种不可补偿的永久性环境和资源损失，是地质环境系统破坏所导 致的恶果［1］。国内外对地面沉降的研究主要集中在成因分析、监测方法、经济损 失评估、时空分布、预测、危害及防治对策等领域［2～7］。有些学者对地面沉降危 险性分级标准进行了探讨［8～9］；部分学者采用模糊数学层次分析法和相应的指标 体系对广州市地面沉降危险性进行了评价［10］；Ki-Dong Kim等运用GIS技术［ 11］评估了废弃地下煤矿的地面沉降危害性；魏风华［12］进行了河北省唐山市地 面沉降危险性区划和地面沉降物质财富风险区划研究。然而，地面沉降灾害风险评估与区划 尚无成熟先例。地面沉降灾害风险是地面沉降对人类社会及其生存环境所造成危害或不利影 响的可能性及不确定性的描述。为了对地面沉降灾害风险进行有效管理，减小损失发生的影 响，必须进行地面沉降灾害风险评估与区划。天津市是我国地面沉降比较严重的区域之一， 地面沉降给天津市造成了多方面的危害，如建筑物下沉变形、开裂乃至破坏；市政给排水管 线的破坏；海水倒灌造成的地下水质破坏；地面标高损失，风暴潮灾害加剧；河流泄洪能力 的丧失；土壤的盐渍化等。研究区人口密集、经济发达，地面沉降严重，并具备比较完整的 监测数据。因此，选择该区域进行地面沉降灾害风险评估与区划具有较大的理论与实践 意义。
1 研究区概况
天津市位于九河下梢，渤海湾西岸。整个天津和邻近地区处于华北断块盘地的东北部，从构 造分区上看西部为沧东隆起的一部分，东部则包括了黄骅凹陷的一大部分，由古近纪以前的 沉积岩层和古老的结晶基底，组成了本区的地质构造基础，长期以来缓慢下降，沉积了巨厚 的松散沉积物。
研究区包括天津市和平、河东、河西、南开、河北和红桥市内六区，以及东丽、西青、津南 和北辰四区，总面积2 054.01km2(见图1)。2005年底，总人口518.96万人 ，地区生产总值760.30亿元［13］。
随着社会经济的快速发展，由于过量开采地下流体资源，地面沉降已经成为研究区最为严重 的灾害之一，该区域1985-2005年累计地面沉降量最大达2.93m；累计地面沉降量超过1 000mm 的面积达623.88km2，占总面积的
30.37%；1985-2005年平均地面沉降速率为29.99mm 天津市控制地面沉降工作办公室.1986-2006天津市地面沉降年报。。
2 研究方法
2.1 自然灾害风险指数法
自然灾害系指自然变异超过一定的程度，对人类和社会经济造成损失的事件。自然灾害风险 指未来若干年内可能达到的灾害程度及其发生的可能性。自然灾害风险评估（Risk Assessm ent of Natural Disaster）是指通过风险分析的手段或观察外表法，对尚未发生的自然灾 害之致灾因子强度、潜在受灾程度,进行评定和估计，是风险分析技术在自然灾害学中的应 用［14］。
胡蓓蓓等：天津市区及近郊区地面沉降灾害风险评估与区划中国人口•资源与环境 2008年 第4期[HT] 一定区域自然灾害风险是由自然灾害危险性(hazard)、承灾体的易损性(vulnerability)两 个因素相互综合作用而形成的［15］。近年来，一些学者认为防灾减灾能力(emergen cy response & recovery capability)也是制约和影响自然灾害风险的因素［16～17］ 。
自然灾害危险性，是指造成灾害的自然变异的程度，主要是由灾变活动规模(强度)和活动频 次(概率)决定的。一般灾变强度越大，频次越高，灾害所造成的破坏损失越严重，灾害的风 险也越大。承灾体的易损性，是指在给定危险地区存在的所有任何财产由于潜在的危险因素 而造成的伤害或损失程度，其综合反映了自然灾害的损失程度。一般承灾体易损性愈低，灾 害损失愈小，灾害风险也愈小。防灾减灾能力表示受灾区在长期和短期内能够从灾害中恢复 的程度，包括应急管理能力、减灾投入、资源准备等，一般分为工程性防灾减灾措施和非工 程性防灾减灾措施。防灾减灾能力越高，可能遭受潜在损失就越小，灾害风险越小［18 ］。
基于以上认识，自然灾害风险数学计算公式为：
式中：Dr-灾害风险；H-危险性；V-易损性；R-防灾减灾能力。
2.2 GIS空间分析方法
主要运用ArcGIS空间分析中的内插分析、重分类和栅格运算等。内插分析（Interpolate to
Raster）对矢量点数据进行内插产生栅格数据，每个栅格的值根据其周围（搜索范围）的 点的值计算。ArcGIS栅格分析模块中，通过栅格插值运算生成表面主要有三种实现方式：反 距离权重插值（IDW）、样条函数插值（Spline）和克里克插值（Kriging）。重分类（Recl assify）即基于原有数值，对原有数值重新进行分类整理从而得到一组新值并输出；重分类 一般包括新值替代、旧值合并、重新分类和空值设置四种基本类型。栅格运算（Raster Cal culator）指两个以上层面的栅格数据系统以某种函数关系作为复合分析的依据进行逐网格 运算，从而得到新的栅格数据系统的过程。对多个栅格数据进行运算，常用于综合评价 ［19］。国外学者利用GIS空间分析方法对地面沉降灾害时空变化进行了科学预测［2 0］，Ki-Dong Kim等［11］利用该方法对废弃地下煤矿的地面沉降危害进行了可靠 评估，本研究将借鉴他们的成功经验首次对地面沉降灾害风险进行评估与区划。
2.3 加权综合评价法(WCA)
加权综合评价法综合考虑了各个因子对总体对象的影响程度，是把各个具体的指标的优劣综 合起来，用一个数量化指标加以集中，表示整个评价对象的优劣，因此，这种方法特别适合 于对技术、决策或方案，进行综合分析评价和优选，是目前最为常用的计算方法之一［ 17,18］，计算公式为：
式中：Vj是评价因子的总值；Wi是指标i的权重；Dij是对于因子j的指标i的归一 化值；n是评价指标个数。
3 地面沉降灾害风险评价指标体系
3.1 地面沉降灾害系统模式的构建
基于自然灾害系统理论［21］，区域自然灾害系统是由孕灾环境、致灾因 子和承灾 体共同组成的地球表层异变系统，灾情是这个系统中各子系统相互作用的结果（见图2）。
地面沉降孕灾环境主要受区域地貌类型、含水岩系、
水文地质构造条件和地下流体资源等共同影响，这些环境条件在一定程度上能加强或减弱地面沉降致灾因子，直接影响灾情。
地面沉降灾害影响因素非常复杂，总体可以归纳为自然和人为两大因素。自然因素中， 包括 构造活动引起的沉降、软弱土层形成的沉降以及地震活动等引起的沉降；人为因素中，过量 开采地下流体资源以及大规模的工程建设等均可引起地面沉降。许多研究表明，天津地区地 面沉降最主要的致灾因子是过量开采地下流体资源和现代构造沉降［2,22］。
地面沉降灾害承灾体主要包括地面沉降影响地区的建筑物、地面标高、市政给排水管线等生 命线工程和人口等，他们的数量和质量（脆弱性强度）是地面沉降成灾的重要因素。
地面沉降灾害灾情是地面沉降致灾因子、孕灾环境和承灾体相互综合作用的产物，主要包括 建筑物下沉变形、市政给排水管线受损等生命线工程受损，以及由其间接导致的风暴潮灾害 加剧、土壤盐渍化、地下水质破坏和洪涝加剧等。
3.2 地面沉降灾害风险评价指标体系的建立
从系统论观点出发，根据自然灾害风险指数法的理论，遵循科学性、综合性、主导性、层次 性、动态性和可操作性原则，地面沉降灾害风险指标体系包括危险性、易损性和防灾减灾能 力三个因素，在此基础上根据地面沉降灾害的特点确定因子层。
与地震等突发性灾害不同，地面沉降是缓发性并逐年累积的，因此累计地面沉降量是反映地 面沉降危险性的主要指标。此外，有些学者还用地面沉降速率来划分地面沉降危险性［ 9,12］。1986年以来，天津市通过控制浅层地下水开采量、调整开采层位和人工回灌等措 施，地面沉降趋势得以缓解；因此，年代越近的地面沉降速率越能反映地面沉降发展趋势 。为了反映地面沉降未来发展趋势，我们对1985-1990年、1990-1995年、1995-2000年 和200 0-2005年的地面沉降速率进行加权求和计算出加权算术平均速率，采用特尔斐法确定其权重 依次为0.1、0.2、0.3和0.4。此外，由于地下水开采是研究区地面沉降最主要的致灾因子， 虽然近年来研究区逐年压减地下水开采量，但是由于生产生活需要，在一定时期内研究区仍 将开采地下水，因此，地下水开采强度也是研究区地面沉降危险性的一个重要指标。
一般认为社会经济条件可以定性反映区域的灾损敏度，即易损性的高低。社会经济发达的地 区，人口、城镇密集，产业活动频繁，承灾体的数量多、密度大、价值高，遭受灾害时人员 伤亡和经济损失就大。值得注意的是，社会经济条件较好的地区，区域承灾能力相对较强， 相对损失率较低，但区域绝对损失率和损失密度都不会因此而降低。同样等级的灾害，发生 在经济发达、人口密布的地区可能造成的损失往往要比发生在经济落后、人口稀少的地区大 得多。社会经济易损性分析一般以一定行政单元为基础，从而可直接利用各类统计报表与年 鉴［23］。由地面沉降灾害系统模式可知，地面沉降灾害主要承灾体是建筑物、市政 给排水管线等生命线工程、地面标高等，地面沉降对这些承灾体造成的破坏和损失，会直接 或间接影响到区域社会经济发展和人民生产生活；因此，本文选取了人口密度、单位面积GD P及建设用地比重三个因子来反映地面沉降灾害易损性。
天津市控沉工作主要围绕监测和压缩地下水开采量展开，因此，每平方公里水准测量公里数 和地下水压采量占开采量的比重是影响防灾减灾能力的两个主要因子；此外，随着一个区域 城市化水平的提高，区域人口素质、文明程度、居民防灾减灾意识、区域科研水平、经济发 展水平以及政府执政管理能力等都会相对提高，区域总体防灾减灾能力也将随之提高，因此 ，在一定程度上城市化水平也能反映区域防灾减灾能力。
具体评价指标体系及其权重见表1，各因子的权重利用特尔斐法确定。
3.3 指标的量化
地面沉降灾害风险评价的目标集分为5级，即低级、较低级、中等级、较高级和高级。评价 指标是数学模型中的变量，必须量化。因此，表1中的指标应进行无量纲处理和定量转化。首先根据对地面沉降灾害风险的贡献率大小，在Spatial Analyst中选择Reclassify进行重 新分类，将每个指标分为1、2、3、4和5五等，分别对应的风险等级为低级、较低级、中等级、较高级和高级（见表2）。如将累计地面沉降量分为＜300mm、300～600mm、600～900mm、900～1 200mm和＞1 200mm 5个 等级，当某个评价单元累计地面沉降量为＜300mm时，即重新分类 后 的取值为1，该指标对应的地面沉降风险性评价目标是低级；当某个评价单元累计地面沉降 量为＞1 200mm时，即重新分类后的取值为5，该指标对应的地面沉降风险性评价目标是高级 ；其他依此类推。
3.4 数据来源
天津市自1986年开始实施三年一期的控沉措施，并在国家原有高程控制网的基础上逐年增设 水准测量点，现已形成覆盖全市范围的地面沉降水准测量网。截至2006年11月，全市范围 内共有一等水准测量路线1 520.2km，二等水准测量路线4 855km，共有2 003个水准测 量点①。本文选 取19 85－2005年天津市水准测量点监测数据，计算得到每个监测点的累计地面沉降量和地面沉降 速 率，并利用ArcGIS9.1 中Spline插值法进行空间插值，栅格单元大小为200m×200m，地下水 开采强度由1985-2005年地下水开采量计算整理所得；按区统计的人口、经济数据根据《天 津市统计年鉴》相关数据整理计算所得［13］；按区统计的建设用地面积来自《天津 市土地利用变更调查数据汇编》②；防灾减灾能力由截至2005年底水准测量数据和1985-2005年地下水 开采量计算整理所得。为保证良好的空间重合性，各评价因子数据图均在滨海新区地形图的 基础上进行数字化，形成统一的坐标系和投影系统。由于GIS空间分析功能采用栅格数据结 构为基础，实现各种代数和逻辑运算［24］，因此本文利用ArcGIS中F eatures to Raster功能将数字化后的矢量数据转化为栅格数据。
4 天津市区及近郊区地面沉降灾害风险评估与区 划
对于地面沉降灾害风险的评估应当遵循地面沉降灾害的形成机制，结合GIS技术分别对 形成 地面沉降风险的3个因子――危险性、易损性和防灾减灾能力进行分析。首先利用ArcGIS的 空间分析方法对各个因素的因子进行叠加分析，得到地面沉降灾害危险性、易损性和防灾减 灾能力分区图（图3～图5）；在此基础上，采用加权综合评价法(WCA)，通过栅格运算得到 地面沉降灾害风险区划图(见图6)。
4.1 天津市区及近郊区地面沉降灾害危险性、易损性和防灾减灾能力
综合考虑了1985-2005年累计地面沉降量、地面沉降速率和地下水开采强度得到 天津市区及 近郊区地面沉降危险性分区图（见图3），由图3可知：天津市区及近郊区地面沉降高危 险区和较高危险区主要位于津南区和西青区，低危险区和较低危险区主要位于市内六区和东 丽区， 1985年之前地面沉降严重的市内六区情况逐渐好转，市区地面沉降漏斗逐渐消失，初步分析 其原因主要是1986年至今市区采取了大量压缩地下水开采量等措施，多年来中心市区地下水 开采量维持在较低水平，地下水开采量已经低于可开采量；而津南区和西青区地面沉降危险 性大主要原因是地下水开采以及地热大规模的开发利用。目前，津南区主要沉降漏斗分布 于咸水沽镇、津南经济开发区至葛沽镇一带，基本与图中津南区高危险区分布一致；西青区 主要沉降漏斗分布于杨柳青镇、辛口镇、张家窝镇、南河镇和大寺镇，基本与图中西青区 高危险区分布一致。
综合考虑人口密度、地均GDP和建设用地比重得到天津市区及近郊区地面沉降易损性分 布图（见图4），由图4可知：总体来说，市区的易损性比近郊区大，因为市区承灾体的数量 多 、密度大、价值高，一旦地面沉降达到一定程度导致建筑物倒坍、生命线中断等灾难时人员 伤亡和经济损失就大。其中高易损区为市中心的和平区，低易损区为北辰区和西青区。和平 区是天津市经济最发达、人口最密集、商业最繁荣的区，2005年和平区的人口密度达43 845 人/km2，单位面积生产总值59 379.69万元/km2；而北辰区和西青区相对来说人口稀疏 、经济落后 ，西青区是研究区人口最稀疏的区，人口密度为556人/km2，北辰区是研究区建设用地比 重最低的区，其比重为32.87%。
单位面积生产总值综合考虑每平方公里水准测量公里数、地下水压采量占开 采量的比重和城市化水平得到天
津市区及近郊区地面沉降防灾减灾能力分区图（见图5），由图5可知：总体来说市区防灾减灾能 力强于近郊区，这与研究区实际控沉工作相符；此外，随着城市化水平的提高，相对来说， 市区人口素质高、防灾减灾意识强、政府管理能力强，并且财政收入高，防灾减灾有充足的 资金保证。
4.2 天津市区及近郊区地面沉降灾害风险区划
根据自然灾害风险数学计算公式和表1中的指标体系和权重，计算了天津市区及近郊区地面 沉降灾害系统的风险度，应用GIS技术，编制了天津市区及近郊区地面沉降灾害风险区划图 （见图6），并对地面沉降灾害风险进行了分析。综合考虑各因子指数编制的地面沉降灾害 风 险分布有以下特点：津南区咸水沽镇、双河镇和葛沽镇等地遭受地面沉降灾害的风险最 大，应该加强防御；地面沉降灾害风险次高值主要分布在津南区最高值的及西青区的杨 柳青镇、辛口镇、张家窝镇、南河镇，这些区域地面沉降灾害危险性大，防灾减灾能力较弱 ，因此地面沉降灾害风险较大；东丽区东北部和北辰区东北部是研究区地面沉降灾害风险度 最小的区域，这些区域地面沉降危险性较小，人口相对较少、经济相对落后，因此风 险度最小。
5 结 论
综合考虑危险性、易损性和防灾减灾能力，形成了一套基于GIS的从数据采集空间属性数 据库建立指标体系选择评价分析地面沉降灾害风险区划的技术路线和方法体系；构建 了地面沉降灾害系统模式；建立了地面沉降灾害风险区划的基本评价指标体系，并提出了其 数量化方法。以天津市区及近郊区为研究区，构建了与地面沉降灾害相关的1:1 000 000比 例 尺空间图形数据库；以200m×200m的区划单元对地面沉降风险进行了空间分析，最终编制了 研究区的地面沉降灾害风险区划图。
地面沉降危险性评价表明，高危险区主要位于津南区和西青区；易损性评估表明，高易损区 主要位于和平区；防灾减灾能力评价表明，市区防灾减灾能力相对较强，而近郊区相对较弱 ；风险区划表明高风险区主要位于津南区咸水沽镇、双河镇和葛沽镇等地。由研究结果可 以看出，目前津南区和西青区应该成为天津市区及近郊区地面沉降灾害防御的重点。
本研究主要是用来为天津市区及近郊区政府机构制定资源分配、制定高级防御管理计划决策 、提高公众对地面沉降灾害成因和控制方法的认识等提供帮助。但由于资料和水平有限，难 免有考虑不足之处。
参考文献(References)
［1］郑铣鑫,武强,侯艳声等.关于城市地面沉降研究的几个前沿问题［J］.地球学报,2002，23(3 ):279～282.［Zheng Xianxin, Wu Qiang, Hou Yansheng et al. Some Frontier Proble ms on Land Subsidence Research［J］. Acta Geoscientia Sinica, 2002,23(3):279～28 2.］
［2］王若柏,周伟,李风林等.天津地区构造沉降及控沉远景问题［J］.水文地质工程地质,2 003，(5):12～17.［Wang Ruobai, Zhou Wei, Li Fenglin et al. Tectonic Subsidence
a nd Prospect of Ground Subsidence Control in Tianjin Area［J］. Hydrogeology and
Engineering Geology, 2003，(5):12～17.］
［3］唐益群,严学新,王建秀等.高层建筑群对地面沉降影响的模型试验研究［J］.同济大学 学报(自然科学版),2007,35(3):320～325.［Tang Yiqun,Yan Xuexin, Wang Jianxiu et
al. Model Test Study of Influence of HighRise Building on Ground Subsidence［J ］. Journal of Tongji University (Natural Science),2007,35(3):320～325.］
［4］杨建图,姜衍祥,周俊等.GPS测量地面沉降的可靠性及精度分析［J］.大地测量与地球 动力学,2006,26(1):70～75.［Yang Jiantu, Jiang Yanxiang, Zhou Jun et al. Analys is on Reliability and Accuracy of Subsidence Measurement with GPS Technique［J］ . Journal of Geodesy and Geodynamics,2006,26(1):70～75.］
［5］张维然,段正梁,曾正强等.1921-2000年上海市地面沉降灾害经济损失评估［J］.同济 大学学报,2003,31(6):743～748.［Zhang Weiran, Duan Zhengliang, Zeng Zhengqiang
et al. Evaluation on Economic Losses Resulted from Land Subsidence in Shanghai:
1921-2000［J］. Journal of Tongji University, 2003,31(6):743～748.］
［6］吴振祥,樊秀峰,简文彬.福州温泉区地面沉降灰色系统预测模型［J］.自然灾害学报,2 004,13(6):59～62.［Wu Zhenxiang, Fan Xiufeng, Jian Wenbin. Gray System Model Us ed in Forecasting Land Subsidence of Geothermal Area in Fuzhou［J］. Journal of
Natural Disaster, 2004,13(6):59～62.］
［7］董克刚,周俊,于强等.天津市地面沉降的特征及其危害［J］.地质灾害与环境保护,200 7,18(1):67～70.［Dong Kegang, Zhou Jun, Yu Qiang et al. Feature of the Land Su bsidence and Its Damage in Tianjin City［J］. Journal of Geological Hazards and
Environment Preservation, 2007,18(1):67～70.］
［8］罗元华,张梁,张业成.地质灾害风险评估方法［M］.北京:地质出版社,1998.［Luo Yua nhua, Zhang Liang, Zhang Yecheng. Methods of Risk Assessment of Geological Hazar ds［M］. Beijing: Geology Press, 1998.］
［9］王国良.地面沉降危险性分级标准初探［J］.上海地质, 2006,(4):39～43.［Wang Guo l iang. Preliminary Studies on Dangerous Grading Standard of Land Subsidence［J］.
Shanghai Geology, 2006,(4):39～43.］
［10］刘会平,王艳丽.广州市地面沉降危险性评价［J］.海洋地质动态,2006,22(1 ):1～4.［Liu Huiping, Wang Yanli. An Appraisement of Ground Subsidence Fatalnes s in Pearl Delta: A Case Study of Guang Zhou City［J］. Marine Geology Letters,
2006,22(1):1～4.］
［11］KiDong Kim, Saro Lee, HyunJoo Oh et al. Assessment of Ground Subsiden ce Hazard Near an Abandoned Underground Coal Mine Using GIS［J］. Environmental
Geology, 2006，(50):1183～1191.
［12］魏风华.河北省唐山市地质灾害风险区划研究［D］.北京:中国地质大学,200 6. ［Wei Fenghua. Researches on Geological Hazard and Risk Zonation in Tangshan
Hebei［D］. China University of Geosciences,2006.］
［13］天津市统计局.天津统计年鉴-2006［M］.北京:中国统计出版社,2006.［Tianjin M unicipal Bureau of Statistics. 2006 Tianjin Statistical Yearbook［M］. Beijing:
China Statistics Press, 2006.］
［14］黄崇福.自然灾害风险评价理论与实践［M］.北京:科学出版社,2005:5～6.［Huang C hongfu. The Theory and Practice of Natural Disaster Risk Assessment［M］. Beijin g: Science Press,2005:5～6.］
［15］United Nations, Department of Humanitarian Affairs. Mitigating Natural Dis asters: Phenomena, Effects and Options: A Manual for Policy Makers and Planners ［M］. New York: United Nations, 1991:1～164.
［16］Zhang Jiquan. Risk Assessment of Drought Disaster in the Maizegrowing Re gion of Songliao Plain, China［J］. Agriculture Ecosystems & Environment, 2004,1 02(2):133～153.
［17］陈香.福建省台风灾害风险评估与区划［J］.生态学杂志, 2007,26(6):961～966.［C hen Xiang. Risk Assessment and Zonation of Typhoon Disasters in Fujian Province ［J］. Chinese Journal Ecology, 2007,26(6):961～966.］
［18］张会,张继权,韩俊山.基于技术的洪涝灾害风险评估与区划研究――以辽河中下游地 区为例［J］.自然灾害学报,2005,14(6):141～146.［Zhang Hui, Zhang Jiquan, Han Juns han. GISbased Assessment and Zoning of Flood/Waterlogging Disaster Risk: A Cas e Study on Middle and Lower Reaches of Liaohe River［J］. Journal of Natural Dis asters, 2005,14(6):141～146.］
［19］汤国安,杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程［M］.北京:科学出版社,2006. ［Tang guo’an，Yang Xin. Experiment Guide of ArcGIS Spatial Analyst［M］. Beiji ng: Science Press,2006.］
［20］Guoyun Zhou, Tetsuro Esaki, Jiro Mori. GISbased Spatial and Tempo ral Pre diction System Development for Regional Land Subsidence Hazard Mitigation［J］.
Environmental Geology, 2003,(44):665～678.
［21］史培军.三论灾害研究的理论与实践［J］.自然灾害学报,2002,11(3):1～9.［Shi Pe ijun. Theory on Disaster Science and Disaster Dynamics［J］. Journal of Natural
Disasters,2002,11(3):1～9.］
［22］林黎,赵苏民,李丹等.深层地热水开采与地面沉降的关系研究［J］.水文地质工程地 质,2006,(3):34～37.［Lin Li, Zhao Sumin, Li Dan et al. A Study of the Relations hip Between Exploitation of Geothermal Water in Deepseated Aquifers and Land S ubsidence［J］. Hydrogeology and Engineering Geology,2006,(3):34～37.］
关键词：洪灾；危险评价；指标体系；山区县域
中图分类号：P426.616 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）2-0001-04
1 引言
洪灾指在自然和人为条件下，降水达到一定强度，引起陆地水域汇流量骤增，导致堤坝漫溢或溃决，在短期内因高强度突变引发成灾的客观自然事件[1]。我国是一个多山地的国家，有69%国土面积属于山地、丘陵、高原地形。在我国每年因洪灾造成的人民生命损失和社会经济财产损失不计其数，据中国国家防总数据显示，截至2016年7月3日，该年全国已有26个省（区、市）1192个县遭受洪涝灾害，农作物受灾面积294.2万hm2，受灾人口3282万人，紧急转移148万人，因灾死亡186人、失踪45人，倒塌房屋5.6万间，直接经济损失约506亿元。国内外不同学者针对不同的洪灾研究方向和洪灾研究尺度，选用了不同的指标体系对洪灾危险性进行评价。如许小华（2015）选取高程、坡度、河网密度、土地利用等指标对江西省山洪灾害危险性进行研究[2]；李谢辉等（2013）从历史洪灾、降水、地形、土壤、水系等方面对河南省洪灾风险危险性进行区划研究[3]；王一秋等（2010）选取降水、水系、地形、人口、GDP和播种面积等对太湖流域江苏片区洪灾进行研究[4]；孙欣等（2014）选取坡度、起伏度、汇流量、植被覆盖率、房屋、道路、暴雨量、年均降水量等因子分析安澜镇山洪灾害 [5]。综合来看，相关学者选取的指标均是静态的，均是从静态的角度分析各指标因子所起的综合作用，但洪灾的形成尤其是山区洪灾的致灾过程是动态性的，因此，构建的危险评价指标不仅要包括较全面的静态性，而且要能体现洪灾的动态特性。
以山区县域作为研究尺度，针对山区县域洪灾孕灾敏感性和致灾动态性特征，从地形地貌、气象水文、下垫面和人类活动等方面遴选县域洪灾危险评价的动态指标，根据降雨-汇流-洪水量（位）之间的动态关联关系构建洪灾危险评价的动态指标，由此建立包含静态和动态相结合的综合评价指标体系。在此基础上，详细分析了各指标数据的获取方法并将山区县域洪灾划分为高、中、低、微危险4个等级，构建的指标体系可运用于山区县域的洪灾危险综合评价。
2 洪灾影响因素分析
洪灾的孕育与形成由多方面因素综合导致[5～8]，根据其成因可将其分为地形地貌、气象水文、下垫面和人类活动等四个方面因素。
2.1 地形地貌因素
地形地貌是一个地区的地表形态，它反映区域内的宏观地势起伏情况。地形地貌通过影响降雨的汇流速度与时间，从而影响洪灾的危险性。在县域尺度主要体现在坡度、起伏度和微地貌类型。
坡度表征地势的陡缓程度，坡度值越大，地势越陡峭，降雨发生时在陡峭的地势上流速增加，从而雨水汇流时间减少，增加洪灾的危险性；起伏度主要反映一定区域内的地势起伏状况，是一定范围内高程的阈值，同一个地区由于选取的范围不同，其起伏度数值也会有所差异。起伏度越大地表水流速度越大，并且在低地势处形成汇积，达到一定水量后又向更低的地势处汇流，最终形成洪水；微地貌是相对宏观地形地貌来讲的，主要体现为较微小地貌的差异，一般来说不同的微地貌类型对雨水的汇积作用不同，因此其危险性也存在差异。
2.2 气象水文因素
气象水文条件是洪灾发生的直接因素，降雨形成径流在地表汇流累积，最终汇入水系中并与其共同形成洪水。其对洪灾的影响主要体现在降雨量、河网密度、汇流累积量和降雨强度。
降雨量决定了河流的汇流累积量，当降雨量越大，汇流量也相应越多，洪灾的危险程度也越高[5，8]；河网密度是研究区内河流长度与区域面积的比值，其数值反映河流的密集程度，对于河网越密集的区域，雨水越容易汇集，且易发生涨洪现象，由此洪灾危险性越高；汇流累积量的大小反映了地表径流形成的难易程度以及水量的大小。汇流累积量越大，则表示越容易形成地表径流，水量也相应较大，并使洪灾危险性变得越严重；降雨强度是一定时间内降雨量的大小，它作为一个动态因子，直接影响汇流累积量。伴随着降雨强度的增加，汇流累积量也相应增大，由此造成洪灾的危险性也相应增高。由于汇流累积量和降雨量均是随时间变化的动态性因素，同时单位时间降雨量对汇流累积量也有较大影响，即降雨强度影响汇流累积量，因此将汇流累积量和降雨强度同时作为动态因子用于评价县域洪灾危险性。
2.3 下垫面因素
影响洪灾的下垫面因素主要包括植被和土壤。降雨落到地面，地面的物质组成决定了地表径流的形成速度和径流量大小，从而导致洪灾具有不同的危险性。在一次降雨过程中，植被覆盖度不同，雨水被植被截留量会有所不同。一般在植被密集的地方，有20%左右的降雨量能够被地表植被阻拦。由于植被对雨水的这种截留作用，地表径流汇积的时间增长，推迟洪峰形成的时间，并且削减了山洪流量峰值，降低洪灾危险性。土壤分为多种类型，不同地区土壤类型不同，不同类型的土壤其下渗率也有较大差异。一般来说，下渗率大的土壤能减少地表径流量，当发生降雨时，土壤可下渗一部分的雨水，减少汇流量，降低洪灾的危险程度。
2.4 人类活动因素
人类的活动会对上述因素造成不同程度的直接或间接影响，人类在地表的生产生活使得地表形态和土地利用方式发生变化，因此可用土地利用综合程度来表征人类活动的强度大小。在人口密集的区域，对土地的利用程度高，人类生产生活会对地表形态造成一定的破坏作用，从而地表对雨水的渗透作用以及截留作用减弱，雨水汇流成地表径流时间减少，洪水也就越容易形成。土地利用的程度不同其对地表形态破坏程度不同，越是高效利用的土地，对地表的影响越大，增加了洪灾的危险性。
3 评价指标遴选及数据获取方法
3.1 评价指标因子及分级赋值
山区县域洪灾是多种因素综合作用的结果。结合山区县域特征，综合考虑孕灾和致灾因子对洪灾危险性的影响[9～13]，对相应指标进行综合遴选。最后选取坡度、起伏度、微地貌类型、河网密度、夏半年降水量、土壤类型、植被覆盖度和土地利用综合程度8个指标作为静态评价指标，选取不同暴雨强度下的汇流累积量作为动态指标，从静态和动态两方面构建山区县域洪灾危险性评价综合指标体系。对山区县域洪灾危险性划分为高危险、中危险、低危险和微危险四个等级，并对每个评价指标进行分级赋值，
3.2 指标数据获取方法
研究山区县域洪灾危险性需要用到研究区域行政边界图、土地利用类型图和遥感影像图、DEM数据等基础数据以及各评价指标数据，以下具体说明指标数据获取方法。
3.2.1 地形地貌数据获取
坡度数据提取一般选取1∶10000地形图或具有相应精度的DEM数据，在提取坡度时建议依据研究区面积大小选取10 m×10 m或30 m×30 m的栅格尺寸；起伏度数据也是通过DEM数据进行提取，其中的关键是确定最佳窗口大小。建议采用不同窗口大小计算得到研究区不同的起伏度值，然后利用起伏度数据与相应窗口大小进行拟合，得到两者的回归曲线，最后以其与45°直线相切的点确定为计算起伏度的最佳窗口大小；利用TPI（地形坡位指数）可进行研究区地形坡位和微地貌类型的划分并获取相应数据。根据Weiss的划分标准，利用DEM数据选取3×3和11×11窗口大小可提取得到微地貌类型[14]。
3.2.2 气候水文数据获取
当前情况下，常使用空间插值和回归分析两种方法获取降雨量的空间分布。其中常用的空间插值方法主要有：反距离权重法、样条函数法、协同克里格法和普通克里格法4种。在山区，对降雨量量影响较大的是高程和坡向等因素。因此可以考虑将高程变化作为约束条件进行插值分析；回归分析是根据回归模型计算得到每个网格的降雨量，根据研究区域的不同选取的栅格尺寸大小也不同，在研究山区县域时建议选用10 m×10 m或30 m×30 m栅格尺寸。回归模型的建立主要根据历年降雨量数据求得，比较求得的回归曲线相关系数确定最佳回归模型。再考虑坡向对降雨量的影响，选用坡向系数来对计算的降雨量进行校正得到最终降雨量；河网密度即区域内河流长度与区域面积的比值，利用水系图和行政区划图进行叠加计算即可方便得到。
利用不同降雨强度将原本以栅格数为单位的汇流累积量换算成以雨水量为单位的具体水量。降雨强度数值单位有很多种，一般选取mm/24h作为单位。结合当前山区县域的降雨强度值，建议选取50 mm/24h、75 mm/24h、100 mm/24h、125 mm/24h、150 mm/24h、175 mm/24h、200 mm/24h、250 mm/24h进行动态模拟。降雨强度对汇流累积量的影响就是将不同的降雨强度换算成每个栅格中汇流的流量总和，其大小也与栅格尺寸有关。
3.2.3 下垫面数据获取
植被覆盖度主要利用遥感影像图进行计算，在众多的遥感影像系列中，其费用、分辨率均有所不同，综合考虑建议选取TM遥感影像，利用遥感图像处理软件进行植被覆盖度计算。而土壤类型主要根据不同土壤类的下B率进行划分，即利用其土壤类型进行分等定级。例如某南方地区其土壤下渗率顺序为：紫色土
3.2.4 人类活动数据获取
土地利用综合程度可利用土地利用类型数据[15]，结合实际情况，针对不同用地类型其对地表形态改变的程度对其进行等级划分，一般分为高度利用、中度利用、低度利用和未利用，
4 结语
以山区县域为研究尺度，在洪灾影响因素分析的基础上，从静态和动态两个方面入手构建了山区县域洪灾危险性综合评价指标体系，得到以下研究结果。
（1）从地形地貌、气象水文、下垫面和人类活动等4方面因素入手，选取坡度、起伏度、微地貌类型、河网密度、夏半年降雨量、土壤类型、植被覆盖度、土地利用综合程度等作为静态指标，将不同暴雨强度下的汇流累积量作为动态指标，由此得到动静结合的综合评价指标。
（2）详细探讨了县域尺度洪灾危险性评价指标的获取方法，为实例应用提供相应方法。
（3）将山区县域洪灾危险划分为高危险、中危险、低危险和微危险4个等级，并将各等级按照简便方法进行赋值量化。
构建的山区县域洪灾危险评价指标体系在以下2个方面还需要进一步改进与完善。
（1）各指标危险等级的划分阈值可结合实际的研究区域进行适当调整。
（2）在遴选动态指标时，仅仅是将汇流累积量由传统的栅格数量转变为不同降雨强度背景下的洪水量，今后需要结合研究区各河段的宽度、高程变化情况进行精准的危险分区划分。
参考文献：
[1]付意成，魏传江，臧文斌，等.洪灾风险评价体系研究[J].中国水利，2009，24（3）：27～32.
[2]许小华，何 雯.基于土地利用分析的山洪灾害危险等级划分研究[J].江西水利科技，2015，41（4）：283～289.
[3]李谢辉，王 磊.河南省洪灾风险危险性区划研究[J].人民黄河，2013，35（1）：10～13.
[4]王一秋，S有鹏.李群智等.太湖流域江苏片区洪灾风险区划[J].自然灾害学报，2010，19（4）：195～200.
[5]孙欣，林孝松，何锦峰，等.基于GIS的山区镇域山洪灾害危险性分区及评价[J].重庆工商大学学报（自然科学版），2014，31（9）：82～88.
[6]张泽峰.浅议山洪灾害的成因与防治[J].科技创新与应用，2016（5）：155.
[7]殷 洁，裴志远，陈曦炜，等.基于GIS的武陵山区洪水灾害风险评估[J].农业工程学报，2013，29（24）：110～117.
[8]赵 燕，李溢龙，田 佳，等.基于GIS技术的山区洪灾孕灾环境综合评价与分区研究[J].绿色科技，2015（8）：208～212.
[9]朱秀红.五莲县山洪灾害现状、成因及对策[J].江西农业学报，2011，23（12）：128～129.
[10]丁春梅，何晓锋，万成杨.浙江省山洪灾害成因分析及防治对策[J].人民黄河，2010，32（4）：19～20.
[11]傅春梅，徐 刚.重庆市山洪灾害的危害、成因及防治对策[J].太原师范学院学报（自然科学版），2011，10（1）：145～148.
[12]蒋卫国.区域洪水灾害风险评估体系（iv）原理与方法[J].自然灾害学报，2008，17（6）：53～59.
[13]章德武，谌宏伟.山洪灾害致灾因子分析与防治措施[J].中国水运，2011，12（3）：146～147.
[14]林孝松，林 庆，王梅力，等.山区镇域山洪灾害危险性分区研究―以跳石镇为例[J].自然灾害学报，2015，24（3）：90～96.
[15]林孝松.重庆市合川区土地利用状况定量分析[J].水土保持研究， 2009， 16（1）：199～203.
Methods for Assessment Index System of Flood Disaster Risk
in Mountainous Counties
Wang Fang，Lin Xiaosong，He Lang，Cui Mengrui，Zhou Yuanrui，Yang Han
（College of Architecture and Urban Planning， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074，China）
关键词：地理信息系统 GIS 地质灾害 评估 应用
中图分类号：P208；P694 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0009-02
当前我国对地质灾害的研究越来越重视，与此同时，对地质灾害评估的研究也越来越向高准备、高要求、高预测以及高防治的方向发展。其中，新兴的GIS作为当前在地质灾害评估研究中应用最广泛的信息系统。做好地理信息系统在地质灾害评估中的应用研究就显得尤为迫切和重要。
1 GIS及地质灾害评估概述
1.1 认识GIS及地质灾害评估
GIS即地理信息系统，它是一门集信息科学、空间科学和地球科学为一体的综合技术学科，它实现了遥感技术、计算机信息工程以及现代地学理论和方法的有机结合。作为一种基于数据库系统、地理信息的空间分析以及地图可视化的计算机系统。它是有效表达、处理以及分析与地理分布有关的专业数据，并为人们提供了一种快速展示有关地理信息和分析信息的新的手段和平台。GIS的主要功能有：数据采集和提取、转换与编辑、数据集成、数据的重构与转换、查询与检索、空间操作与分析、空间显示和成果输出及数据更新等。
地质灾害灾情评估是指对地质灾害活动程度及破坏损失情况进行评定估算的工作，对于有发生可能但尚未发生的地质灾害，地质灾害评估是预测评价地质灾害的可能程度。地质灾害的评估内容包括如下两点：一是分析评价地质灾害活动的危险程度和地质灾害危险区受灾体的可能破坏程度，即地质灾害的危险性评价和灾害区的易损性评价。二是在做出地质灾害的危险性评价和灾害区的易损性评价基础上进一步分析预测地质灾害的预期损失，即进行地质灾害的破坏损失评价。其中，地质灾害评估的基本目的是通过综合指标或单项指标定量化反映地质灾害的破坏损失程度和主要特点，从而为相关部门规划、部署和实施地质灾害防治工作提供科学依据。
1.2 GIS在地质灾害研究中的应用现状分析
当前GIS在地质灾害研究中的应用主要有以下三个方面：一是利用GIS开展的地质灾害的评价和管理。通过建立基于GIS的地质灾害空间信息管理系统可以对某一特定空间分布的地质灾害调查资料以及空间分布特征信息等进行评价和管理。二是利用地GIS可以实现地质灾害的危险性分区，通过评价地质因素之间相互作用的复杂性，以及由于各种地质因素本身的不确定性，对研究区运用恰当的数学分析模型进行地质灾害危险性等级的划分，从而为地质灾害的管理和防治提供科学依据。三是GIS在与地质灾害相关的专家系统中的集成应用。其中，在集成的专家系统中，GIS主要负责时空数据的管理，利用专家知识和空间目标的事实推理，在进行空间分析的基础上实习灾害危险程度的自动判定，从而可以实现区域地质灾害的动态管理。
2 GIS应用于地质灾害评估的研究方法
应用GIS技术的基于多源数据和面向突发性自然灾害应急响应的地质灾害风险快速评估研究方法是当前我国政府部门在地质灾害风险管理中应用的最为广泛的地址灾害评估研究方法，该方法的应用为政府及地方社会应对各类突发性自然灾害的救灾、减灾等提供了有效的信息保障和科学的决策支持。该研究方法主要包括GIS数据准备、格网数字高程模型的构建以及地形因子的提取三个方面的内容。
2.1 GIS数据准备
在进行灾害研究及评估前需要准备多项数据，主要是野外实测CAD数据的整理，然后提取CAD数据中的高程点数据为.dat文件。将该.dat文件作为研究的基础数据，后面所有的应用分析都是基于野外实测CAD数据进行。CAD数据的处理软件有多种，其中GIS数据准备常用的软件主要有ArcGIS、MapInfo、MapGIS、TopMap、GeoBean等。
2.2 格网数字高程模型的构建
数字高程模型（DEM）区域地形的基础信息之一，是赖以构建区域地形型和进行各种地形研究的基础信息。数字高程模型是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布。它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。而格网数字高程模型是把DEM覆盖区划分成规则格网，每个网格大小和形状都相同，用相应矩阵元素的行列号来实现网格点的二维地理空间定位，第三维为特性值，可以是高程和属性。以MapGIS软件生成的格网DEM为例。在MapGIS工作平台下，利用该软件的强大地形分析功能模块DTM分析模块，采用基于距离幂函数反比加权网格的离散数据网格化方法，生成GRD地形数据。
2.3 地形因子的提取
地形因子的提取是指研究区坡度与坡向的提取。而坡度就是指GRID中像素高程值的变化率，分别用0～90度来表示，每一定的度数间隔采用不同的颜色表示。坡向是指GRID中每个像素面的朝向，范围为0～360度，其中0度代表北，90度代表东等。
3 GIS在地质灾害评估过程中的实际应用案例分析
3.1 研究区域概况
陕西省府谷县新区地处陕、晋、蒙三省（区）交界处，渭北黄土高原沟壑区，以丘陵、山地地貌为主，总的地势是西北高、东南低，海拔高度在780～1426.5 m之间。区内属中温带半干旱大陆性季风气候，温差大、降水变化明显。旱、涝、霜、雹自然灾害加之沟壑地形结构，为地质灾害创造了有利条件。而不合理的人为开挖和填埋等活动更加重了该区地质灾害恶化的程度，境内地质灾害频发。因此该区迫切需要进行地质灾害预报防患于未然。根据府谷县新区地质灾害评估的需要，通过建立以GIS技术为基础的、用于地质灾害评价的空间分析模型，调查、分析评估区内潜在的地质灾害、工程建设可能引发或加剧地质灾害及其危险性，以及工程建设和建成后可能遭受的地质灾害及其危险性，进行地质灾害危险性预测评估，对地质灾害的风险评估意义重大。
3.2 基于GIS的三维地形图的描述
三维地形图是遥感、地理信息系统、三维仿真等高新技术的结合。它主要以一种三维电子沙盘的形式反映研究区的地形起伏情况，根据高程的不同赋予不同颜色值，制作出三维地形图，用以表达不同的地形起伏情况。其中，研究区的三维地形图如图1所示。
3.3 标高分析图的生成
标高分析图是由若干离散高程数据通过空间数据差值生成的地理曲面数据（.GRD格式数据），然后进行等值线分析产生的。经过分层设色后，不同高程的范围值被赋予一定的高程数据，显示不同的颜色值，来反映不同的地形起伏情况。其中，研究区的标高分析图如图2所示。
3.4 基于数字高程模型的坡度分析和坡向分析
坡度是描述地形特征信息的重要指标，它能够间接表示地形的形态起伏和结构特征，并且反映地貌坡面的倾斜程度。坡向作为描述地貌特征的重要参数，它反映坡面所面对的方向，也是通过数字高程模型（DEM）计算得到的。其中，研究区的坡度分析和坡向分析分别如图3和图4所示。
3.5 地质灾害的危险性评价
经过上述的地质灾害评估，可以发现陕西省府谷县新区地形复杂，以及存在滑坡、泥石流等地质灾害的潜在危害性较大，对于该地区农业、交通、经济等埋下隐患；在新区存在潜在的地质灾害、相关工程建设和建成后可能引发或加剧地质灾害及其危险性，地质灾害及其危险性，当地的相关部门需要结合评估结果提供科学有效的防治措施。
4 前景与讨论
当前GIS在地质灾害研究中应用的非常广泛，将GIS技术应用于地质灾害评估的中，可以成功进行地形分析，通过制作各种地形分析图，给地质工作者提供了地形分析的数据，从而能够使地质决策部门更好的掌握研究区可能出现的地质灾害状况。
由于预测地质灾害系统是一个复杂的过程，基于GIS的计算机技术也在不断革新。本文的思想技术方法可以为相关课题提供框架路线，相应的评估方法和应用手段还需进一步探讨和研究。
参考文献
[1] 罗培.基于GIS的地质灾害风险评估信息系统探讨[J].灾害学，2005，12（20）：57-59.
地质灾害 预测 影响因子
引言:滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害是导致人民生命财产损失的自然灾害之一,我国是一个地质灾害频发的国家,随着人类活动增多,地质灾害发生频率、强度以及对人民生命财产所造成的损失越来越大,加强对地质灾害危险性预测与评估对于减少地质灾害造成的损失具有重要的现实意义。
1地质灾情评估的目的、意义
地质灾害是自然因素、人为因素综合作用的结果。地质灾害危险性是地质灾害自然属性的体现,评价的核心要素是地质灾害的活动强度。从定性分析看,地质灾害的活动强度越高,危险性越大,灾害的损失越严重。对地质灾害灾情预测评估首先是为了通过揭示地质灾害的发生和发展规律,评价地质灾害的危险性及其所造成的破坏损失、据此进行地质灾害发育趋势的预测;其次通过地质灾害灾情评估、做出救灾防灾决策的依据。因此。加强对地质灾害减灾规划和临灾预案的制定与实施有重要的意义。
2地质灾害危险性评估方法
目前,我国在地质灾害危险评估中已具备较为完善的定量方法,常用的方法有层次分析法(AHP)、灰色关联度法、模糊综合评判法和信息量评判法等。由于不同的方法各有特点,在实际应用中应根据实际情况,选取较适合的方法,并进行合理的优化。
2.1层次分析法(AHP)
层次分析法也叫系统工程法,它是一种实用的多方案或多目标的决策方法其主要特征是,它合理地将定性与定量的决策结合起来,按照思维、心理的规律把决策过程层次化、数量化。2.2灰色关联度法
灰色关联度分析法是建立在灰色系统理论基础上的一种定量评价方法。着重研究概率统计、模糊数学所难以解决的“小样本”、“贫信息”等不确定性问题,它根据评价因子之间的发展态势的相似或相异程度,来衡量评价因子之间的关联程度,最终将评价因子的权重与其等级的分数相乘然后相加,得出评价结论。
2.3模糊综合评判法
模糊数学是研究和处理模糊现象的科学,它所揭示的是客观事物之间差异的中介过渡性引起的划分上的一种不确定性。通过建立模糊相似关系将客观事物予以分类。它主要应用于地质环境质量评价、地质灾害易发程度分区评价、单灾点稳定性评价中得到了广泛的应用。
2.4信息量评判法
信息量评判法是在信息社会中产生的,它属于统计分析方法,在我国以前多用于地质找矿等领域,目前在地质灾害空间区划中得到了广泛的应用。用于地质灾害评估中主要通过某些因素对所提供的研究对象信息量的计算来评价,亦即用信息量的大小来评价影响因素与研究对象关系的密切程度。
3 地质灾害预测评估影响因子
3.1气象因子
气象因子包括气候类型、气温、气压、湿度、风向、风力、云量、降水等要素在这些要素中,对地质灾害的产生和稳定性影响的最重要原因是降水。地质灾害与降水有密切的关系,危岩(崩塌)、滑坡主要集中发生在降水较多的月份,而泥石流发生更离不开降水形成的强烈地表径流。
3.2 地形地貌因子
危岩(崩塌)、滑坡、泥石流等地质灾害与地形坡度的关系十分密切。如乔建平等研究了长江三峡库区云阳一巫山段斜坡坡度对滑坡的贡献率得出了该地区滑坡发育的主要坡度区间。
3.3地层岩性组合
地层岩性是产生地质灾害的基本物质条件,其组合决定了岩土体类型特征,也就决定了地质灾害类型及规模。如:软硬相间岩组,由于软弱岩体抗风化能力较差,被风化剥蚀而形成岩腔,使上部坚硬岩体失去支撑易产生危岩(崩塌)同时,软弱岩体的强度相对较差,易成为滑坡的易滑地层。
3.4地质构造因子
地质灾害是地球内外动力耦合作用的结果,地质灾害多与地质构造作用有关。如对于某一特定地区,剪切带区域抗风化能力较差,易于诱发泥石流灾害,而与新构造应力场主压应力垂直或大角度相交的陡崖或陡坡,则易于孕发危岩、滑坡等地质灾害。所以说地质构造因子是
地质灾害发育的一个重要因子,起主导控制作用。
3.5水文地质条件
在所有诱发和触发地质灾害的因子中,地下水扮演着极为重要的角色,是地质灾害勘测、评价、预测与防治必须考虑的因子。在以往的各种地质灾害中,大部分危岩(崩塌)、滑坡的产生均有地下水的参与。
3.6人类工程活动
随着社会经济发展,人类对自然改造加大,各种大小工程活动,直接或者间接诱发了各种地质灾害。如:人类过度的开采造成对植被的破坏,从而导致水土流失,诱发泥石流;公路修建切坡形成危岩(崩塌)、滑坡等。
结束语:在实际地质灾害预测评估中,为了便于计算机识别和数学处理,一般会对影响因子进行量化,从而得出影响的强度。地质灾害的预测评估是一项系统的工程,只有充分分析了其影响因子基础上,利用科学计算方法,才能准确预测出地质危害,从而减少对人类的损失。
参考文献:
关键词 渭河下游；洪灾危险性；降雨量；降雨变率
中图分类号 P333 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2011）02-0106-06
洪水灾害主要是指由于大气降水的不规则运动所引起的洪水给人类正常生活、生产活动带来的损失与祸患［1］，具有高维性、复杂性、不确定性、开放性、动态性和非线性等特点［2］。近年来，渭河下游 “小洪水、大灾情”的洪灾特征日趋显著，直接威胁着民众安危并制约了区域社会经济的可持续发展［3］。而诱发洪灾的首要因素是夏季西太平洋副热带高压带来的高强度季节性降水，较长时间的连阴雨、连续暴雨或大范围暴雨往往引发洪水，加之渭河下游泥沙淤积严重，且淤积的重心不断向上游延伸，范围也不断向上游扩展［4］，“地上悬河”导致汛期洪灾损失严重。
渭河下游泥沙淤积［5］、河道变迁［6-7］、潼关高程［8］等问题已经成为学术界和流域管理部门的研究焦点，许多学者在渭河流域洪涝灾害的成因分析和防汛对策、水沙变化的水文特性和趋势分析等方面进行了大量的研究和探讨。赵景波等对较长尺度的渭河洪水变化及其影响进行了深入研究［9-10］；胡安焱等利用近50年来降水、水土保持措施、水利措施及工业生活用水等方面的资料，分析了降水和人类活动对渭河流域水沙变化的影响［11］；王雁林等系统地分析了陕西省渭河流域生态环境需水量的界定范围［12］；李景宜等对渭河中下游洪水特性及其所引发的景观变化、土地风险、洪水资源化潜力等问题进行了分析评估［3，13-17］。
洪水危险性分析是研究受洪水威胁地区可能遭受洪水影响的强度和频度，具体到渭河下游洪泛区，分析并定量评估汛期（7-10月）降水的空间分布强度（即洪灾风险的降水危险性评估与区划）是开展洪水危险性评估、科学有效地防灾减灾的重要基础工作。
1 渭河下游洪水与流域降水
1.1 洪水特性及其成因
渭河流域绝大部分为开阔的平原，河道比降小。由于上游来水和下泄能力的矛盾突出，加之受季风气候影响，降水集中的7-10月，长时间的连阴雨、连续暴雨或大范围暴雨往往带来洪水灾害。近年来渭河下游泥沙淤积严重，淤积的重心不断向上游延伸，范围也不断向上游扩展，使渭河几乎每年汛期都有不同程度的洪灾出现。
经过对20世纪50年代以来渭河流域洪水灾害有关资料的统计分析，发现1954-2002年共出现洪灾45次，年平均近1次，其中，50年代3次，60年14次，占总次数的31％，70年代、80年代和90年代均为9次。同一年内出现3次洪灾的有1962、1966、1970和1996年，以60年代最多，究其原因，除了降雨本身偏多外，水利防洪设施较差，河道防洪能力较弱也是重要原因：同一年内出现2-3次洪灾的年份数除80年代为2次外，60年代、70年代和90年代均为3次。45次个例中有8次是全流域性的严重洪涝，其中70年代出现最多为3次，90年代次之为2次，其余均为1次。
从洪水年内发生的时间方面分析，最早出现在5月上旬，汛期出现频率最高值集中在7月和8月，均为18次，其中7月下旬最高达11次，以后逐旬减少，最迟出现在10月中旬。从洪水发生的区间方面分析，由于中下游的北部分别有泾河与北洛河两条主要支流，加之秦岭北麓渭河的南山支流较多，所以中下游发生洪灾的几率较高，占总数的60％，且中游多于下游。
三门峡水库建库前，渭河主河槽的泄洪能力为4 500-5 000 m3／s，1960年三门峡水库蓄水运行后，渭河水流流速变缓，河道比降变缓，冲淤平衡失控，造成下游河道的大量淤积，导致下游河道主槽过流断面逐年萎缩，河道过流能力大幅度降低，使渭河下游由一条冲淤平衡的地下河逐渐沦为一条“地上悬河”，直接影响着渭河的行洪能力。
渭河下游洪泛区包括河流沿线的9个县（区）（即：咸阳市区、西安市区、高陵县、临潼区、渭南市区、华县、华阴市、大荔县和潼关县），总面积7 997 km2，纬度34.17-35.03°，经度108.56°-110.42°（见图1）。
Fig.1 Distribution of weather stations hydrological stations[HJ*3/5][HT9.5SS]
20世纪90年代以来，渭河下游河槽淤积加剧，洪水过程线由尖瘦逐渐变得矮胖，洪峰出现明显推后，洪水历时显著延长，峰现时刻比20世纪70年代滞后了许多（见表1）。
李景宜：渭河下游洪水灾害的降水危险性评估与区划中国人口•资源与环境 2011年 第2期表1 华县站历史洪水特征值及灾情
54031342.81606.031.921928.0×108元华县站1977年最大洪峰流量为4 470 m3/s ，洪水过程陡涨陡落，从900 m3/s 起涨到回落，总历时56 h；1992年洪峰比1977年洪峰小520 m3/s，洪峰却比1977年推后了约48 h，洪水历时延长了50 h；2003年最大流量为3 540 m3/s，洪峰流量比1977年小930 m3/s，峰现时刻却比1977年推后了大约88 h，洪水涨落时间为219 h，洪水历时延长了2.92倍，洪水的涨落水段上都有明显的平台段，其洪水历时之长为历史罕见。由此可见，渭河下游洪水随着时间推移呈现出历时变长、水位变高和峰现时间错后以及灾害严重的显著特点［18］。
河道淤积、河槽泄洪能力下降是上述洪水过程特征变化的根本原因。三门峡水库建库前，渭河主河槽的泄洪能力为4 500-5 000 m3/s，1960年三门峡水库蓄水运行后，渭河水流流速变缓，河道比降变缓，冲淤平衡失控，造成下游河道的大量淤积，导致下游河道主槽过流断面逐年萎缩，河道过流能力大幅度降低，使渭河下游由一条冲淤平衡的地下河逐渐沦为一条“地上悬河”，直接影响渭河的行洪能力，因而引发了“1992.8”、“1996.7”、“2003.8”等小流量、高水位洪水，形成小水大灾的洪灾特性（见图2）。
图2 渭河下游华县站历年主槽过洪能力
Fig.2 Flooding capacity of huaxian station [HJ*3/5][HT9.5SS]
1.2 洪水水量特征
暴雨洪涝是渭河中下游地区的主要自然灾害。据统计，1960-2000年渭河下游咸阳站洪峰流量大于1 000 m3/ s的洪水共116次，华县站洪峰流量大于1 500 m3/ s的洪水共108次。干流各站多年平均洪水水量与多年平均径流总量进行比较（见表2），洪水水量均值占径流总量均值的33.1%-36.7%，说明洪水在年径流总量中所占比例是比较大的，而洪水发生的时间与每年7-10月的降雨集中时段相吻合，因此，可以说，渭河下游季节性的强降水过程是引发洪水灾害的重要因素。
2 汛期降水危险性评估与区划
2.1 研究区降水特征
渭河流域属大陆性气候，具有冬季雨雪少、无霜期短、春季升温快、昼夜温差大的特点，多年平均降水量683．6 mm，局部可达1 000 mm。流域降水量及其年内分配受东亚大气环流和流域特殊地形的影响，形成每年10月至次年3月冬春少雨的特点，降水量仅占年总量的20％；夏秋季随着太平洋副热带高压北展西延，西南季风盛行，降水量大增，4-9月降水量占年总量的80％。流域内的降水量分布极不均匀，由东南向西北递减。
渭河流域内较长时间的连阴雨，连续暴雨或大范围暴雨往往带来洪水灾害，而降水量年内分配不均和年际变化强烈是形成渭河流域洪水的主要原因。研究区降水具有区域性和季节性的特点：区域性是指陕南洪水，多由大面积暴雨形成，产流率高，峰体较胖，一次洪水过程一般在5-7天左右；陕北洪水多由局地暴雨形成，峰体尖瘦，洪峰陡涨陡落，一次洪水一般维持1-2天，甚至几个小时；而渭河下游洪泛区由于地势较缓，洪水特性呈陕南、陕北过渡状。季节性是指发生在不同季节的洪水各有差异，春秋两季降雨一般持续时间长，范围广，形成的春汛和秋汛洪水一般峰体胖，峰值小，洪量大，持续时间长；而盛夏洪水往往持续时间较短，峰值大，洪量小。两者形成鲜明对照，但单次洪水都具有短历时，高流速，大含沙的共性。
2.2 降水量、降水变率插值分析
降水量和降水变率是影响洪水特性的主要气象因素。
降水量是诱发洪水的首要因素，降水量越大则形成洪水的可能性越大、灾情也越严重，降水量可以用年降水深度来表征。降水变率是降水平均偏差与多年平均降水量的百分比，是衡量降水稳定程度的指标。降水变率越小，说明降水年际变化越小，降水量越稳定；降水变率越大，降水量年际变化大，往往引起旱涝灾害［19］。由于研究区的降水量主要集中在7-10月，这一时段降水量约占全年降水量的60%以上，因此，本次研究中采用9个区的多年平均汛期雨季（7-10月）降水量和降水变率来综合表征降水对洪水危险性的影响。
空间化的降雨信息对区域水文、水资源分析以及区域水资源管理、旱涝灾害管理、生态环境治理意义重大，这些研究大多需要空间化的降雨数据作为环境因子参数，而站点外区域的降雨信息通常由临近站点的观测值来估算，即进行降雨信息的空间插值［20］。
降水资料主要来自研究区内的17个气象站和水文站（见图1）1961-2005年的降水数据。首先计算多年平均汛期雨季（7-10月）的降水量和降水变率，再通过各测站的经纬度坐标定位到地图上，形成平均汛期雨季降雨量和降水变率点状图，然后以该点状图为基础，在ArcGIS 9的桌面软件ArcMap中采用以插值点与样本点间的距离为权重进行加权平均的反距离权重（IDW―Inverse Distance Weighted）插值法进行空间插值，并采样得到分辨率为90 m×90 m的面状栅格图，空间分析中的范围以研究区的政区边界图为基准，投影也与边界文件相同。最后，将多年平均汛期雨季降雨量和降水变率插值图进行联合，通过其所属级别赋予不同的影响因子，从而制作得到综合降水因子对洪水灾害可能形成的影响度区划图。
对于不同量纲和不同级别的数据，标准化过程中综合了公式法（公式1）和专家分级赋值法［21］。
N=I-IminImax-Imin×(0.9-0.1)+0.1（1）
式中，I是原始系列数据，Imin和Imax分别为其中的最小值和最大值，N是标准化后的值。经过标准化后的值在［0.1，0.9］之间。当处理后的数据分布不均匀时，采用分级赋值法尽量使数据呈正态分布。
图3和图4分别为分辨率为90 m×90 m的多年平均汛期雨季降雨量和降水变率插值图。可以看到，研究区汛期降雨量呈现出显著的南多北少特征，从东南到西北依次递减，咸阳大部、高陵县、大荔县西北部降水量偏低，而秦
图3 汛期降雨量插值图
Fig.3 Interpolative picture on rainfall[HJ*3/5][HT9.5SS]
图4 汛期降水变率插值图
Fig.4Interpolative picture on rainfall change rate[HJ*3/5][HT9.5SS]
岭北麓的华县、华阴及西安市区降水相对丰富；汛期降水变率虽然呈现出相间分布的特征，但降水量变化较大的区域（西安市区、华县以及潼关县东南部）都集中于研究区南部的秦岭北麓。
2.3 降水危险性区划
根据降水量越大，影响度越高，降水变率越大，降水量越不稳定，洪水危险性越高的原则，确定出降水因子对洪灾形成的影响度划分标准，影响度的值域定义在（0，1）之间（见表3）。在ArcToolbox中首先利用Combine函数将多年平均汛期雨季降雨量和降水变率插值图进行联合，并将属性数据输出，然后利用IDL语言按照影响度划分标准编写程序，最后将赋值计算结果存为dbf格式，在ArcMap中进行属性合并，通过分类符号设置，从而得到分辨率为90 m×90 m的洪水的降水危险性区划图（见图5）。图中，影响度值越高的区域，其降水引发洪水灾害的发生几率就越高、灾情就越严重，洪灾的危险性就越大。可以看出，降水危险性较高与较低区域呈现出环状相间分布的特点，同时，危险性较高的区域更多地分布于渭河干流南岸，这个结论与近年来渭河下游每遇洪水则南岸支流更易溃堤泛滥的现实情况较为吻合。
表3 降水影响度划分标准
Tab.3 Dividing standard for the affecting degrees
of precipitation factors
项目Item[ZB(][BHDG6mm,WK49mmW]降水量(mm) Precipitation[BHDWG6mm,WK8mm,WK11mm。3，WKW]< 329329-340340-355355-377> 377[ZB)W][BHDG21mm,WK15mm,WKW]降水变
率(%)[ZB(]< 28.30.30.40.50.60.728.3-28.60.40.50.60.70.8>28.60.50.60.70.80.9[ZB)W]3 结 论
大气降水的不规则运动是引发洪水灾害的重要影响
图5 综合降水影响因子图
Fig.5 AFfecting factor’s image of the
integrated precipitation[HJ*3/5][HT9.5SS]
因素，这一特点在降水季节性较强的季风气候区尤为显著。本次研究以“小洪水、大灾情”的渭河下游洪泛区为例，对洪水特性、降水规律以及二者的关系进行分析，通过降水量和降水变率的插值计算，定量评估并区划了研究区汛期洪灾风险的降水危险性。主要结论为：季节性的强降水过程是引发渭河下游洪水灾害的重要因素；汛期降雨量呈现出显著的南多北少特征，且从东南到西北依次递减，咸阳、高陵县、大荔县西北部降水量偏低，而秦岭北麓的华县、华阴及西安市区降水相对丰富；汛期降水变率虽然呈现出相间分布的特征，但降水量变化较大的区域（西安市区、华县以及潼关县东南部）都集中于南部的秦岭北麓；降水危险性较高与较低区域环状相间分布，危险性较高的区域更多地分布于渭河干流南岸。
当然，洪水风险的影响因素除了降水之外，还包括水系、地形、水利设施以及各项洪水管理措施等因素，后续的研究工作会不但要进一步提高数据点的采集密度，减少由于插值分析而产生的误差，更要综合考虑洪水危险性的其他影响因素，为流域洪水危险性评估以及防灾减灾规划的制定提供参考。
参考文献（References）
［1］左大康. 现代地理辞典［M］. 北京: 商务印书馆, 1990：304-305. ［Zuo Dakang. A Dictionary of Modern Geography［M］. Beijing: Commercial Press, 1990:304-305.］
［2］魏一鸣, 杨存建, 金菊良，等. 洪水灾害分析与评估的综合集成方法［J］.水科学进展, 1999, 10(1): 25-30. ［Wei Yiming, Yang Cunjian, JIN Juliang, et al. A Comprehensive Methodology with Analysis and Evaluation Integration for Flood Disaster［J］. Advances in Water Science, 1999, 10(1): 25-30.］
［3］李景宜, 石长伟, 傅志军，等. 渭河关中段洪水资源化潜力评估［J］. 地理研究, 2008, 27(5):1 203-1 211. ［Li Jingyi, Shi Changwei, Fu Zhijun, et al. Evaluation of Potential of Floodwater Utilization in the Middle and Lower Reaches of Weihe River［J］. Geographical Research, 2008, 27(5):1 203-1 211.］
［4］张琼华, 赵景波. 渭河流域洪水灾害关键因素分析及防治对策［J］. 干旱区研究, 2005, 22(4):485-490. ［Zhang Qionghua, Zhao Jingbo. Analysis on the Main Factors Resulting in Flood Disasters in the Weihe River Watershed and the Control Measures［J］. Arid Zone Research, 2005, 22(4):485-490.］
［5］张根广, 赵克玉, 杨红梅，等. 渭河下游河床演变特征及其淤积上延分析［J］. 西北水资源与水工程, 2003, 14(3): 35-37. ［Zhang Genguang, Zhao Keyu, Yang Hongmei, er al. Riverbed Evolution and Deposit Extension Headwater in Lower Reaches of Weihe River［J］. Northwest Water Resources & Water Engineering, 2003, 14(3): 35-37.］
［6］陈建国, 胡春宏, 戴清. 渭河下游近期河道萎缩特点及治理对策［J］. 泥沙研究, 2002,(2):45-52. ［Chen Jianguo, Hu Chunhong, Dai Qing. River Shrinkage and Harnessing Countermeasures of the Lower Weihe River in Recent Period［J］. Journal of Sediment Research, 2002,(2):45-52.］
［7］杨武学, 唐先海, 石长伟. 黄渭洛河汇流区河势演变及其带来的影响［J］. 泥沙研究, 2002,(4): 35-41. ［Yang Wuxue, Tang Xianhai, Shi Changwei. Changes of Channel Configuration and Its Influences on Confluence Area of the Yellow River, the Weihe and Beiluohe Rivers［J］. Journal of Sediment Research, 2002,(4): 35-41.］
［8］李昌志, 王兆印, 吴保生，等. 潼关高程下降对渭河下游防洪的影响［J］. 水利学报, 2005,36(2): 147-154. ［Li Changzhi, Wang Zhaoyin, Wu Baosheng, et al. Effect of Descending Tongguans Elevation on Flood Defense Situation of Weihe River［J］. Journal of Hydraulic Engineering, 2005,36(2): 147-154.］
［9］赵景波, 蔡晓薇, 王长燕. 西安高陵渭河近120年来的洪水演变［J］. 地理科学, 2007, 27(2):225-230. ［Zhao Jingbo, Cai Xiaowei, Wang Changyan. Flood Evolution of Weihe River in Rencent 120 Years in Gaoling of Xi’an［J］. Scientia Geographica Sinica, 2007, 27(2):225-230.］
［10］张琼华, 赵景波. 近50a渭河流域洪水成因分析及防治对策［J］. 中国沙漠, 2006, 26(1):117-121. ［Zhang Qionghua, Zhao Jingbo. ［Causes of Floods in Past Fifty Years in Weihe River Basin and Their Control MeasuresJ］. Journal of Desert Research, 2006, 26(1):117-121.］
［11］胡安焱, 刘燕, 郭生练，等. 渭河流域水沙多年变化及趋势分析［J］. 人民黄河, 2007, 29(2):39-41. ［Hu Anyan, Liu Yan, Guo Shenglian, et al. Analysis on Trend and Change of Water and Soil in Weihe River Valley［J］. Yellow River, 2007, 29(2):39-41.］
［12］王雁林, 王文科, 杨泽元. 陕西省渭河流域生态环境需水量探讨［J］. 自然资源学报, 2004, 19(1):69-78. ［Wang Yanlin, Wang Wenke, Yang Zeyuan. Discussion on ecoenvironmental water demand in Weihe River Basin of Shaanxi Province［J］. Journal of Natural Resources, 2004, 19(1):69-78.］
［13］李景宜,李谢辉,傅志军，等. 流域生态风险评价与洪水资源化［M］. 北京: 北京师范大学出版社, 2008: 1-262. ［Li Jingyi, Li Xiehui, Fu Zhijun, et al. Watershed Ecological Risk Assessment and Floodwater Utilization:Taking Weihe River Basin in Shaanxi Province as an Example［M］. Beijing: Beijing Normal University Publishing Group, 2008: 1-262.］
［14］Li Jingyi, Shi Changwei, Xu Xibao, et al. Mechanism and Effect of Channel Evolution at Estuary of Weihe River to Huanghe River ［J］. Chinese Geographical Science, 2006, 16(2):122-126.
［15］李景宜. 渭河下游洪泛区土地景观格局变化及驱动力研究［J］. 干旱区研究, 2007, 24(5): 618-624. ［Li Jingyi. Study on the Change of Landscape Pattern and Its Driving Forces in the Flood Area Along the Lower Reaches of the Weihe River ［J］. Arid Zone Research, 2007, 24(5): 618-624.］
［16］李景宜.陕西渭河下游湿地环境风险因素浅析［J］. 地理科学, 2007, 27(3):371-375. ［Li Jingyi. Analysis on Environmental Risk of Wetland Along the Lower Weihe River. Scientia Geographica Sinica. 2007, 27(3):371-375.］
［17］李景宜. 黄渭洛三河汇流区湿地景观变化研究［J］. 干旱区地理, 2008, 31(2): 375-380. ［Li Jingyi. Landscape Changes of Wetland in Confluent Area of the Yellow River,Weihe River and Beiluohe River［J］. Arid Land Geography, 2008, 31(2): 375-380.］
［18］屠新武, 王烨, 丁宪宝，等. 渭河下游冲淤与洪水变化分析［J］. 人民黄河, 2006, 28(1):26-28. ［Tu Xinwu, Wang Ye, Ding Xianbao, et al. Analysis on Scouring and Silting and Variations of Floods of the Lower Weihe River［J］. Yellow River, 2006, 28(1):26-28.］
［19］黄民生, 黄呈橙. 洪灾风险评价等级模型探讨［J］. 灾害学, 2007, 22(1):1-5. ［Huang Minsheng, Huang Chengcheng. Research on Grade Model of Flood Risk Assessment［J］. Journal of Catastrophology, 2007, 22(1):1-5.］
［20］朱会义, 贾邵凤. 降雨信息空间插值的不确定性分析［J］. 地理科学进展, 2004, 23(2):34-42. ［Zhu Huiyi, Jia Shaofeng. Uncertainty in the Spatial Interpolation of Rainfall Data［J］. Progress In Geograp, 2004, 23(2):34-42.］
［21］赵鹏大. 定量地学方法及应用［M］. 北京: 高等教育出版社, 2004, 1-464. ［Zhao Pengda. Quantiative Geoscience: Methods and Its Applications［M］. Beijing: Higher Education Press, 2004:1-464.］
Evaluation and Regionalization of Precipitation Fatalness for Flood
in Lower Reacher of Weihe River
LI Jingyi1,2
(1. Key Laboratory of Disaster Survey & Mechanism Simulation of Shaanxi Province, Baoji Shaanxi 721013,China;2.Key
Laboratory of Western China’s Environmental Systems (Lanzhou University） Ministry of Education, Lanzhou Gansu 731000, China)
1 国内外研究现状
1997年，印度鲁尔基大学经过对卫星图像和数字地形模型和多源数据采集数字地质图，引入滑坡的风险系数。在喜马拉雅山麓地区的滑坡灾害危险性区划，获得了滑坡灾害危险性分区图[1]。2004年，乔彦肖等[2]在分析泥石流灾害发育条件、主要因子的基础上，通过结合遥感信息模型理论和方法。提出了一种新的模型―泥石流致灾系数遥感信息模型，用于预测泥石流灾害和区划泥石流灾害危险地区。2005年，澳大利亚的研究人员梅特涅联合瑞士学者劳伦兹与拉杜[3]对遥感技术在山区地质灾害危险性评价和空间系统的预测探讨。认为将应用于遥感数据的滑坡，泥石流等灾害准确，具有较高的实用。
2 研究区与数据预处理
2.1 研究区概况
永州市位于湖南省南部，三面环山、向东北开口为马蹄形盆地。境内地貌复杂，山岗和盆地交错分布，河流与溪水纵横交错。其境内山地面积广阔，主要有九嶷、四明山和阳明山。此三大山及其支脉构成了两个半敞开型山间盆地，永州市地貌复杂多样，以丘陵和山地为主。永州全域有中山、中低山和低山总面积11 044.533 km2，占永州市总面积的49.5%。平原面积3 191.133 km2，岗地面积3 979.133 km2，丘陵面积3 243 km2，水面880 km2，各占总面积14.29%，17.81%，4.51%和3.94%。
2.2 数据源及预处理
本研究选用来源于马里兰大学免费提供的，成像于2009年10月31日的Landsat7遥感影像。相较于Google earth提供的图像，Landsat7遥感影像更便于图像的处理和分析，Landsat7陆地卫星成像于1999年4月15日，较之其他陆地卫星，Landsat系列卫星数据的质量和连续性具有明显优势，中国遥感数据的主要来源就是Landsat系列卫星。
2.2.1 辐射校正
辐射校正主要的目的是消除或减弱传感器获得的测量值与光谱辐射亮度间存在的差异。传感器灵敏度、太阳辐射和大气影响是它的主要影响因素。包括两个部分：辐射定标和大气校正。为了消除传感器带来的误差，得到正确的辐射亮度值，需要进行辐射定标，将传感器记录的无量纲的DN值转换成具有实际物理意义的辐射亮度值或反射率。辐射定标完成后，即可开始大气校正。大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响，以便获得地物反射率和辐射率、地表温度等真实物理模型参数。目前，常见的大气校正方法有直方图匹配法、不变目标法、辐射传输模型法、综合大气校正法、参考值大气校正法等。
2.2.2 图像融合
图像融合是将多源信道所采集到的关于同一目标的图像数据经过图像处理和计算机技术等，最大限度地提取各自信道中的有利信息，最后综合成高质量的图像。
图像信息融合的基本原理和方法。不同的遥感数据具有不同的空间分辨率、波谱分辨率和时相分辨率，将他们各自的优势综合起来。不仅使各信息化应用范围并大大改善，遥感图像精度也大大提高[4]。融合后研究区遥感影像如图1所示。
不同类型遥感影像之间的融合，必须具有3个条件[5]：（1）融合影像数据包括不同空间和光谱分辨率。（2）融合影像应是同一区域。（3）影像应准确配准。
融合影像须具备以下3种性质[6]：（1）影像被降解到它原本的分辨率时，必须与原影像一致。（2）影像应尽量和高分辨率影像的空间分辨率一致。（3）影像的光谱特性应和多光谱影像相统一。
3 遥感影像的地质解译及分析
本文选用的数据源为Landsat7于2009年10月31日拍摄的遥感影像，为了分析泥石流发生前后的影像区别，特通过查阅资料了解，2009年前后曾发生过3次典型泥石流灾害，分别为2008年6月13日道县洪塘营乡东江脚村良木树自然村泥石流，2010年7月29日永州市双牌县塘底乡刘家寨村泥石流和2010年8月7日零陵与双牌交界处分水岭泥石流。主要是通过泥石流的形态判识标志来对泥石流所在区域进行识别。由遥感影像的假彩色图像可清晰分辨出该区域的三大泥石流形态区域，形成区呈现为椭圆形，流通区呈现为“V”字形，堆积区大致呈现为弧形。永州市位于湖南省的最南部，地质环境背景条件复杂、地质灾害多发、减灾工作需待提高的地区之一。通过对泥石流发生前后的遥感影像进行分析比较，总结出一套适用于永州地区泥石流潜在区域判识标志，以零陵与双牌交界处分水岭为例，如表1所示。
通过运用永州泥石流判识标志对永州地区进行分析，可以解译出泥石流的潜在区域。如是，可以在泥石流发生前做好防灾减灾的相应准备，以减少人员的伤亡和财物的损失。
关键词：滑坡 稳定性 风险分析 防治措施
中图分类号：P642 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-003-02
1 滑坡基本情况
1.1 地理地质信息
拟治理滑坡位于湖北省秭归县袁水河南岸。该区属大陆性季风亚热带气候，四季分明，雨量充沛，多年平均气温18℃，多年平均降雨量1147mm；属重要乡级建制镇，居民散居在河谷两岸斜坡山地；区内盛产柑桔、茶叶等旱地作物，交通较便利。滑坡区山地西高东低，海拔156.0～223.0m，相对高差67.0m，发育一背斜和一向斜构造，滑坡区位于向斜部位，总体属河岩斜坡地貌；出露地层为侏罗系砂岩、粘土岩及不同成因的第四系堆积物。
1.2 滑坡特征
该滑坡为一正在活动的滑坡，滑坡体及周边建筑变形明显；平面形态呈下宽上窄的特点，滑坡前缘宽度210.0 m，往中后部变窄，宽度80.0～100.0 m；纵向长度右侧明显大于左侧，平均长度170.0 m，以裂缝和泉水出露点连线为界；平面范围约20000.0 m2，厚度在纵向有一定变化：中上部平均厚度约14.0m，沿江大道下部平均厚度约7.0m；总体积约25.0万m3；后缘有明显圈椅状地貌，中部为民房所在地，前缘袁水河河岸向外微凸出，堆积大量碎石，呈现滑坡舌地貌。滑体表层为2.0m厚含碎石粉黏土，其下为5.0～6.0m厚卵砾石，8.0m以下为砂岩、黏土岩。
1.3 滑坡影响因素
（1）当地居民在滑坡前缘的农耕活动，滑坡后缘基础设施建设。
（2）滑坡所在区域内地震的发生。
（3）三峡水库水位的变化，导致老滑坡的整体复活。
2 滑坡的稳定性分析
2.1 计算剖面
蘑？Ⅰ剖面、滑坡体东侧Ⅱ-Ⅱ剖面、西侧Ⅲ-Ⅲ剖面作为滑坡稳定性计算剖面，如图1所示。
2.2 计算参数
滑动面抗剪强度参数选取关系到滑坡推力计算和稳定性预测的可靠性、科学性，是滑坡防治工程中重要的参数。拟治理滑坡是一老滑坡，后期有复活，且三峡水库水位变动，滑坡前缘时常被浸没在水中，滑动面抗剪强度应趋于饱和残余强度，据勘察资料给定的滑动带土物理力学指标，抗剪强度指标介于饱和峰值强度标准值与饱和残余强度标准值之间，即确定滑动带2.3 滑坡体稳定性分析
结合滑面自身形态特点，计算模型采用适合于任意形态滑面的推力系数传递法；传递系数法计算公式见式（1）。根据确定的滑坡土体参数，分别对Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ剖面进行稳定性系数计算。在计算时考虑的荷载组合为：滑坡体自重，水位为165.0m静水位。用条块剩余推力法确定的三个剖面稳定性系数如表1所示：
滑坡稳定性系数计算结果表明：主体滑坡和前缘次生滑坡都将会发生。
2.4 滑坡后缘受牵引区分析
根据三个剖面的工程地质剖面图和该滑坡后缘地层结构，滑坡后缘受牵引区可能的破坏方式应为弧形破坏，可采用瑞典圆弧法确定滑坡后缘受牵引区的稳定性系数。根据滑动面上抗滑力产生的抗滑力矩和滑动力矩平衡关系，滑坡稳定性系数表达式见式可能遭到破坏，因此该滑坡后缘应进行加固治理。
2.5 滑坡风险性综合评估
风险指在一定时空限度内，特定地质灾害对受威胁对象可能造成的损失，表示为式（3）：
式中：R：特定的地质灾害现象可能造成的损失；H：地质灾害的危险性；E：区域内受特定地质灾害威胁的对象；V：受威胁对象的易损性。
根据地质灾害风险分级标准，经分析知高易损性区域位于滑坡中后部，滑坡后缘学校具较高风险。
3 防治措施
拟治理滑坡主要受威胁对象是居民和沿江大道，一旦滑坡爆发，会带来巨大经济损失。因此，采取适当减灾措施控制滑坡灾害非常必要，主要应从以下两方面进行风险对策控制管理：
（1）对常住居民实施搬迁移民，同时加强公众信息交流，提高公众减灾意识，最大程度公布滑坡灾害应急预案信息，提高自防、自救、互救能力；加强交通保障设施的修建，增强滑坡段交通承灾能力，努力把间接经济损失降到最低。汇集并及时报告滑坡灾害造成的破坏、人员伤亡信息，组织力量消除次生灾害后果，组织抢修通信、交通、供水、供电等生命线设施，组织灾害损失评估工作。
（2）根据滑坡体特点提出防治措施：在滑坡体后壁陡坎处，宜采用格构锚固措施，格构梁间植草皮，实现绿色护坡；在滑体中前部，受威胁对象包括居民、沿江大道和经济林，易损性最大；应设置打入基岩的抗滑桩；对整个滑坡区设置地表排水系统；完善钻孔和浅井的长期监控措施。
参考文献：
[1]殷坤龙.滑坡灾害预测预报[M].武汉：中国地质大学出版社，2004：45-48.
[2]吴益平，殷坤龙.浙江省永嘉县滑坡灾害风险预警研究[J].自然灾害学报，2009（4），18（2）.
[3]殷坤龙，陈丽霞，张桂荣.区域滑坡灾害预测预警与风险评价[J].地学前缘，2007（11），14（6）.
关键词：偏二甲肼 池火灾 热辐射
中图分类号：X93 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（c）-0091-03
液体推进剂燃料偏二甲肼在军事、航天、化工等领域中被广泛应用。偏二甲肼是一种易燃、易爆、高毒性以及吸附性强的无色液体。偏二甲肼在生产、运输、贮存、转注、加注等过程中由于某些原因（设备老化、操作失误、自然灾害等[1]）容易发生泄漏，泄漏若遇明火、火源或强氧化剂等就很有可能引起火灾爆炸以及毒害事故等。20世纪70年代，某单位因偏二甲肼泄漏发生重大火灾事故并且引起100多人中毒[2]。
池火灾是常见的燃料泄漏事故模式之一。池火灾危险性分析主要目的是估算池火灾对周围目标的破坏程度。池火灾特性参数计算主要包括火焰半径、火焰高度、火灾总的热辐射通量以及目标入射热辐射通量等。开放环境下池火灾的破坏机理是热辐射[3]。池火灾产生的热辐射将对液池周围人员和设备设施的安全造成危害。因此，有必要对偏二甲肼泄漏后发生池火灾事故进行研究，这对预防和减轻事故损失具有十分重要的意义。
1 偏二甲肼池火灾
偏二甲肼在其生产、运输、贮存、转注、加注等过程中发生泄漏，泄漏到地面之后向四周流淌，当流到防火堤或者低洼边界时，便会在限定区域内积聚，形成一定厚度的液池，若遇到火源、强氧化剂等将引发起火，便形成池火灾。
1.1 偏二甲肼池火灾计算模型
1.1.1 液池面积
1.2.3 热辐射伤害/破坏准则
当产生的热辐射足够强大时，可能导致周围的物体燃烧或者损坏，可能烧伤、烧死人员，造成重大损失。伤害破坏程度主要取决于目标处接受热辐射的多少。常用的评价热辐射破坏准则有热通量准则和热强度准则[20]。表2为不同入射热辐射通量造成的损失情况。
2 偏二甲肼池火灾热辐射的计算
假定泄漏的偏二甲肼液体无蒸发、已充分蔓延且地面无渗透，根据上述池火灾模型中相应计算公式，当偏二甲肼泄漏量为1000 kg，环境温度25 ℃，在无风条件下，利用表3偏二甲肼理化参数计算得到池火模型的相应数据，见表4。
选取距池火中心10-100 m的24个点进行计算，得到如图1所示目标接受热通量的值。根据表2可取死亡热通量为25 kW/m2，重伤的热通量值为12.5 kW/m2，轻伤的通量值为4 kW/m2，经计算可得出在上述条件下偏二甲肼发生池火后的安全距离约为35 m。
3 结论
（1）由图可以看出偏二甲肼池火热辐射随着距离变远而衰减，衰减速度随距离的变远而逐渐变慢。
（2）根据本文提供的池火模型，可以很快计算出当发生池火灾时的安全距离，有助于第一时间对灾情进行估测评价。
（3）要全面评估偏二甲肼泄漏后形成的伤害，在实际中我们需要考虑多种影响因素，例如风速、燃料纯度等。
参考文献
[1] 郑希仁.液体推进剂泄漏问题综述[J].中国航天，1999（3）：17-20.
[2] 王爱玲.偏二甲肼燃料库危险性评价方法探讨[J].中国安全生产科学技术，2005，1（5）：76-78.
[3] Rijnmond Public Authority， Risk analysis of six potentially hazardous industrial objects in the Rijnmond area[M].Holland：Reidel，1982.
[4] 吴宗之，高进东.重大危险源辨识与控制[M].北京：冶金工业出版社，2003：27-28.
[5] 霍然，胡源，李元洲.建筑火灾安全工程导论[M].合肥：中国科学技术大学出版社，1999.Huo Ran， Hu Yuan， Li Yuan Zhou. Introduction of Safe Engineering for Building Fire[M]. Hefei University of Science and Technology of China Press， 1999（ in Chinese）.
[6] Karlsson B， Quintiere J G. Enclosure Fire Dynamics[M].Florida： CRC Press， 2000.
[7] McCaffrey B J.Purely Buoyant Diffusion Flames： Some Experimental Results[M].Washington DC： National Bureau of Standards， 1979.
[8] Thomas P H， Webster C T， Raftery M M. Experiments on Buoyant diffusion flames[J].Combustion and Flame， 1961，5（1）： 359-367.
[9] Cox G， Chitty R. Study of the deterministic properties of unbounded fire plumes[J].Combustion and Flame， 1980， 39（2）： 191-209.
[10] ZukoskiE E. Properties of Fire Plumes， Combustion Fundamentals of Fire[M]. London： Academic Press， 1995.
[11] Heskestad G. Fire Plumes， SFPE Handbook of Fire Protection Engineering[M]. National Fire Protection Assoc， 1995.
[12] Thomas P H. The Size of Flames from Natural Fires [J]. Symposium （International） on Combustion. 1963， 9（1）： 844-859.
[13] American Gas Association.1974.LNG Safety Research Programe[R].Report IS 3-1.
[14] 朱建华，褚家成.池火特性参数计算及其热辐射危害评价[J].中国安全科学学报，2003，13（6）：25-28.
[15] Methods for the calculation of physical effects-Due to releases of hazardous materials（3rd edition 1997），Committee for the Prevention of Disasters，Netherlands，1997.
[16] D.Burgess，M.Hertzberg， Radiation from pool flames，Chapter 27 from：Heat Transfer in Flames，1974.
[17] 高建明，刘骥，聂剑红，等.典型危险化学品事故模拟试验研究[J].科学技术与工程，2009，9（2）：328-332.
[18] 徐志胜，吴振营，何佳.池火灾模型在安全评价中应用的研究[J].灾害学，2007，22（4）：25-28.
引言
近年来校园火灾频发,对师生的人身及财产安全造成很大威胁。据有关资料统计,在我国全日制高校中,从未发生过火灾的寥寥无几.在这些发生火灾的学校中,有的烧毁教学楼、实验室、宿舍,有的烧伤学生,甚至夺去生命.每年发生在校园宿舍里的小型火灾多达数千起,而且有明显的上升趋势。
1.校园火灾特点及原因分析
目前，高校校园已经呈现出多功能化，除了传统的教学、科研以及基本的生活功能以外，商业、娱乐、高科技产业、现代化体育场馆等类型的建筑也成为校园中的重要组成部分。虽然在空间上这些建筑相对比较分散，建筑密度比起从前拥挤的校园有明显的降低，但是校园内建筑类型多样，如教室、食堂、宿舍、体育馆、科研楼、实验楼等。由于建筑功能和形式上的多样性，使得校园火灾隐患也存在多样性的特点[1]。
高校火灾具有很大的危险性。首先是建筑耐火等级低。大学的建校时间一般都比较长，历史悠久，少则几十年，多则近百年。老式的砖木结构的建筑多，建筑之间的防火间距小，耐火等级低，发生火灾后极易燃烧和蔓延。其次是电气线路老化。部分高校电路设计负荷仅考虑普通照明要求。由于近年来用电设备增多，加之学生在宿舍中违规私拉乱接电线、随意使用热得快、电炉、电饭锅等大功率电热器具，造成线路超负荷运行，引发火灾。第三是违规关闭疏散通道和安全出口。学校内各种场所人员相对密集，安全出口数量和疏散宽度不够。为便于管理，部分学校经常将安全出口锁死，给学生宿舍的窗户加装防护档，楼道出口安装防护用的铁栅栏，或在男女学生区分隔的楼梯或通道处设铁栅门，发生火灾时极易造成群死群伤。第四是火灾荷载大。高校宿舍、实验室、图书馆、电教中心等建筑内可燃物多，实验室还使用大量易燃易爆的化学危险物品，一旦发生火灾，蔓延迅速，难以控制。另外，学生在宿舍夜间熄灯后点蜡烛以及吸烟、点蚊香等等，稍有不慎，也会引起火灾。第五是消防“硬件”不足。近年来，高校“扩招”的幅度越来越大，在校大学生数量激增。据清华大学国情研究中心《国情报告》的统计表明，截至2010年底，中国各类高等教育在校生数已经达到3000万人。与之形成鲜明对比的是，许多高校相关的各种消防配套设施并未跟上，学生宿舍拥挤、陈旧建筑多、线路严重老化等情况普遍存在。另外，大学里保卫部门真正实施消防安全管理的人员很少，有的甚至只有一个人，有的人还身兼数职，造成精力分散。
2.校园火灾评估体系的构建
基于灾害系统的理论[2][3], 高校宿舍火灾灾害系统是由火灾孕灾环境系统、火灾承灾体系统、火灾致灾因子系统相互作用共同组成的一个复杂的灾害系统。（图1）火灾孕灾环境(E) 主要是受火灾形成的人为条件(p)、电气条件(e) 以及易燃易爆物(c) 三者共同影响的。在人为条件下形成的火灾中, 由吸烟引起的火灾属于其中最为常见的一类,因此, 吸烟率(Ep) 作为人为条件中的重要因素之一影响着火灾的发生。非人为条件则主要指非人为环境下火灾发生的条件, 这里, 宿舍内所含电器数量(Ee1) 以及宿舍内所含电源数量(Ee2)、电线长度(Ee3) 等成为主要的成火因素。易燃易爆物如书本(Ec1)、家具(Ec2)、衣物(Ec3) 等成为影响火灾灾情的另一重大因素。
火灾致灾因子(H ) 主要是造成损失的火患。此处, 可根据不同性质对火灾进行划分,即为A , B , C, D 四类。火灾持续的时间(H1)、燃烧的范围(H2)、强度(H3) 是火灾致灾的前提条件。火灾中的空气温度(H4)、烟尘密度(H5)、有害气体浓度(H6) 是火灾致灾的必要条件。火灾承灾体(S ) 主要是指火灾过程中造成的损失, 主要有人员伤亡(p ) , 财产损失( t) , 建筑物(c) 两类。人员伤亡中包含死亡人数(Sp1) , 受伤人数(Sp2), 物品损失中包含生活用品(St1) 及学习用品(St2) 两类, 另外, 视火灾的程度而定, 建筑物损坏程度(Sc ) 同样是火灾承灾体中的重要组成部分。火灾灾情(D ) 是火灾孕灾环境、火灾致灾因子和火灾承灾体相互综合作用的产物, 主要包括人员伤害(D1) , 建筑烧毁(D2) , 财产损失(D3) 三方面的内容。在火灾发生后, 人员伤亡成为衡量火灾严重程度的重要指标, 同时, 建筑烧毁, 财产损失都成为火灾灾情的直接影响对象。
该评价指标体系，从火灾孕灾环境系统、火灾承灾体系统、火灾致灾因子系统4个层次出发，该评价指标体系采用科学的量化方法，从而保证了指标体系建立的客观性和科学性。
图1火灾灾害系统
3.校园火灾预防对策措施
3.1开展消防安全检查治理,消除火灾隐患
(1)消防安全管理部门要切实履行职责,对消防工作进行全面检查.公安机关依法对学校进行消防设计审核;学校工程取得施工许可后经依法抽查不合格的,应当停止施工.对已建成的学校进行定期检查,发现火灾隐患及时处理,对不改正的单位进行处罚.重点对学校使用明火管理、电气线路布置、线路老化情况、消防器材设施设置、消防水源使用、建筑防火设计技术是否达到要求进行检查,发现问题协同学校快速解决。
(2)各级各类学校以学生宿舍、学校校园内教职工宿舍、食堂、实验室、教室、电脑室、图书室、会议室等人群集中场所为重点,开展消防安全检查,督促整改火灾隐患,严格规范用火、用电等消防安全管理措施;清理学校人员集中场所内封堵和占用疏散通道的杂物,拆除疏散通道和安全出口的障碍物,保持疏散通道和安全出口畅通,配备好应急照明灯和应急广播系统,检查消防栓、灭火器的有效期.通过自身检查,发现火灾隐患,及早处理,使校园始终处在安全的环境中。
3.2加强消防安全教育,使防火意识深入人心
按照《中华人民共和国消防法》的要求,将“消防知识纳入教学培训内容”.各级各类学校应在学校师生比较集中的场所,采取墙报、黑板报、警示牌、宣传牌、电子屏等形式设立消防宣传专用版面,设立固定消防专用宣传栏,定时向师生进行消防安全常识教育,进一步推动消防安全宣传教育进校园工作的深入开展.要向学生开设消防安全课程或培训,提高他们应付火灾事故和火场自救的能力,火灾发生后如何灭火和逃生自救,如何利用安全通道疏散,如何防止窒息,使他们懂得自身的消防安全职责,懂得常用的防火巡查、火灾报警、扑救初期火灾以及引导众人和自身疏散逃生的知识,这些都是需要实践的课题,同时定期不定期地举办火灾事故和防火、灭火知识展览,教育全体师生员工树立安全责任心,时刻不忘消防安全。
3.3健全校园消防安全管理机制,实行防火安全责任制
建立消防安全组织机构,校长对学校范围内的消防安全管理工作负总责,组织实施各级消防安全岗位责任制,明确各级领导在消防工作中的责任,落实安全责任追究制度,责任落实到人.对因工作失误造成重大火灾隐患漏排漏治或发生火灾事故的学校,依照有关法律法规追究学校主要负责人和相关责任人责任，健全消防安全管理制度,使消防管理有章可循.组织消防安全检查,研究隐患整改措施,督促消防安全隐患的整改,做好学校消防器材配置和管理工作,使之处于良好的状态.各负责人须积极参加消防业务培训和学习,认真了解有关消防法律、法规,熟知“三懂三会”.懂本岗位火灾危险性、懂预防火灾的措施、懂扑救火灾的方法;会使用消防器材、会扑灭初起火灾、会报警。
3.4加强学校消防设施配备和管理
对消防器材配备不足的部分学校,要及时配备,失效的灭火器要及时更换.学校相关负责人须定期对消防设施进行检查,主要是检查设施配备是否到位,设备是否可以有效使用,设施安装是否合理,室内外消防栓要定期检查开关的灵活性,灭火器干粉若失效要及时更换,气压不达标要及时充气,安全通道要保持畅通无异物.每次检查时要做好记录,发现问题及时解决,并定期整理存档.努力消除学校的消防安全隐患,以确保师生的生命安全.随着各级政府和部门对校园消防的不断关注,学校对消防安全工作的认识也在逐步加深,相信在社会各界的共同努力下,我们的校园会逐渐远离火灾的威胁。
4.结论与讨论
校园火灾发生具有随机性、发展过程的复杂性及现有资料的不完备性 ,在进行校园火灾危险性分析时 ,很多因素都无法直接量化。本文主要进行了校园火灾的危险有害因素进行了较完整的辨识，并基于灾害系统理论，建立了校园火灾的整体评估体系；提出了相关预防措施，便于有重点地进行校园火灾预防和安全管理工作的提高。
参考文献：
[1]胡时金,刘献成.高校火灾事故原因分析及对策探讨[J].三峡大学学报(人文社会科学版),2005,27(7):252-253.
[2]史培军.三论灾害研究的理论与实践[J]自然灾害学报, 2002, 11(3): 1- 9.
【关键词】煤矿 安全
一、煤矿企业进行安全评价的必要性
（一）伤亡事故严重，经济损失巨大，社会影响大。
在我国的12个产业门类中，煤矿行业事故最频繁、伤亡严重，每年事故死亡人数占国内工业死亡人数的60%以上。近年来，煤矿每年的一般事故损失约7.5亿元，瓦斯爆炸事故损失约7.5亿元，加上因尘肺病的损失，共计27亿元，约占国有重点煤矿每年销售收入的5%左右。煤矿特大事故己不仅是经济问题，史涉及到社会的稳定。
（二）环境条件恶劣，危险因素多。
我国煤矿95%以上是井下作业，井深平均在400m以上，煤矿井卜工作场所窄小，光线主要靠矿灯照明，且劳动强度大。地质构造比较复杂，自然灾害较为严重，导致事故的危险因素多。
（三）安全技术落后，安全管理水平低。
虽然我国煤矿的安全防灾救灾技术有了一定的发展，但与先外先进产煤国家相比，仍处于较低水平。比如在瓦斯抽放方而，美国普遍采用采前地而钻孔抽放瓦斯，抽出率在70%以上，比我国瓦斯抽出率高出50%，并且地面抽出量大，可大幅度减少通风量、降低通风费用，有效地降低生产成木。在安全管理上，存在组织结构不完善，专业人员缺乏，制度的制定与落实滞后等方而的问题，在灾害管理上始终处于救灾状态，而在灾害预防与系统管理方而相对落后。
二、煤矿安全评价存在的问题
（一）煤矿企业重视程度不够。
自从《安全生产法》确立安全生产许可法律制度以来，国家先后颁布实施了《安全生产许可证条例》《煤矿企业安全生产许可证实施办法》等法规，要求煤炭企业生产条件必须达到国家、行业标准要求的最基本安全生产条件，其中安全评价报告作为煤炭企业安全生产许可证取得或续证的一个条件。部分煤炭企业并不按照法律法规要求加强安全投人，简单的认为安全评价只是一个过程，只是为了取证，导致评价过程中发现的问题得不到整改，整改的措施得不到落实，甚至与中介机构相互串通，隐瞒矿井生产系统中存在的重大隐患，导致中介机构提交的安全评价报告与现状严重不符，与后续的安全生产管理、重大危险源监督管理、应急管理等脱节。
（二）评价人员技术力且明显不足。
我国安全评价工作起步晚，发展速度快，目前的安全评价师队伍主要以前期培训取得安全评价人员证书转换而来的人员为主，也有2008年以后通过安全评价师考试取得资格的人员。前期转换来的安全评价师固然存在新技术、新理论方面的缺陷，但大多具有丰富的现场工作经验，然而随着时间的推移，这一批曾经在煤炭战线长期从事生产、管理的煤矿安全评价师年龄越来越大、身体越来越差；通过考试取得安全评价师资格的人员尚缺乏现场生产实践和工作的锻炼，安全评价工作步人了空前困难的“实践经验”匾乏期。同时评价项目成员结构不合理，专业配置不全的现象依然存在。
（三）评价机构资质与评价项目要求不匹配。
根据《安全评价机构管理规定》（国家安监总局令第22号）第2条规定：国家对安全评价机构实行资质许可制度。安全评价机构应当取得相应的安全评价资质证书（以下简称资质证书），并在资质证书确定的业务范围内从事安全评价活动。未取得资质证书的安全评价机构，不得从事法定安全评价活动；第6条规定甲、乙级安全评价资质的业务范围，特别规定国务院及其投资主管部门审批（核准、备案）的建设项目的安全评价必须由取得甲级资质的安全评价机构承担。随着资源整合工作的开展，煤矿建设项目投资额度及工程规模与多年前已经发生了巨大变化，对评价机构技术力量的要求也越来越高。然而，为了承揽安全评价业务，甲级资质注册分支机构，分支机构设立的技术力量、风险担当能力没有标准，导致安全评价资质相互借用、挂靠的现象，乙级资质评价机构违反《国家安全监管总局关于贯彻落实工作的通知》（安监总规划「2009]181号）规定，未按《国务院关于投资体制改革的决定》（国发[2004]20号）及《中小企业标准暂行规定》（国经贸中小企[2003[143号文件印发）等规定，超越资质范围承担大型甚至特大型煤矿建设项目安全评价的现象，安全评价质量难以保证。
（四）评价程序不合理。
安全评价通则或安全评价导则中列举了评价工作程序，只是规定了煤矿安全评价工作应该按照这个程序进行。而部分评价公司将通则或导则中的评价工作程序示意图作为自己评价工作的程序，不能按照评价工作进度客观地描述具体的评价工作程序，反映不出实际的评价工作周期。
（五）评价依据不充分。
随着煤炭市场发展，部分地区煤矿建设项目仍存在前期地质工作及审批程序不全的问题，导致安全评价工作往往是“先上车后买票”，评价应该依据的技术文件和法定程序文件不充分。部分评价机构未按《安全评价过程控制文件编写指南》等规定建立健全法律法规信息库，未及时对法律法规标准规范进行识别，评价人员继续教育跟不上，评价工作该依据的法规标准不依据，甚至引用国家已明令废止的法规规定。
三、煤矿安全评价应注意的问题
（一）积极开展安全评价方法的科学研究。
煤矿是一个人、机械、环境共存的复杂系统。其灾变既具有人工系统灾变的性质，同时也具有自然系统灾变的特点，单纯地借用目前只适用于人工系统或自然系统的方法评价煤矿灾害系统的危险性程度是不可行的。安全评价方法的选择是安全评价过程的关键，直接关系到评价的深度和准确度，直接影响评价效果。我国现行的一些评价方法主要是以定性分析为主，定性评价方法在评价过程中有它一定的局限性，不能准确预测事故的风险。为此，希望有能力的评价机构、科研单位、大专院校能联合研究、开发具备科学的、先进的评价方法，推进我国的安全评价工作逐步走向深人，更准确的为企业安全生产提供技术服务。
（二）完善评价体系，建立安全评价标准。
国家环保总局、发展改革委制定的《国家环境保护“十二五”规划》中明确提出了主要污染物排放总量控制目标,明确提出将加大机动车污染的防治力度,大力开发和使用节能型和清洁燃料汽车,降低机动车污染物排放,并且明确要求大型、特大型城市要把防治机动车尾气污染作为改善城市环境质量的重要内容。天然气汽车以其能耗低、污染物排放量小而受到各国的欢迎,是国际公认的最理想的车用替代能源。LNG做为新兴的车用天然气使用方式,正在受到越来越多的关注,LNG加气站的建设正在逐渐兴起,如何保证LNG加气站的安全运营成为大众日益关心的话题。下面就LNG加气站的主要危害因素和安全设计方面提出自己的一些看法,以供大家参考。1LNG加气站主要流程及建设内容LNG加气站是利用LNG槽车在天然气液化工厂充装LNG,通过公路运输至站内卸入站内LNG储罐。经过储存、泵送,为LNG汽车充装。站内一般设置LNG工艺装置区、加气站房、加气岛及其他附属设施。LNG工艺装置区主要包括LNG储罐(包含立式储罐和卧式储罐)、LNG泵撬(包括LNG潜液泵、EAG放空系统、储罐自增压系统、LNG槽车卸车系统及管路连接系统)。
2LNG加气站主要危害因素分析
2.1介质的危害性LNG加气站生产过程中主要介质为LNG,其产生的危害因素主要包括火灾爆炸、低温危害及毒性。a)火灾爆炸:火灾的产生来源于泄漏。当天然气在空气中积聚到一定数量,遇明火即燃;含量达到爆炸极限时,遇明火等火源着火爆炸,酿成事故;b)LNG的低温危害:LNG的温度一般在-162℃左右,在LNG站接触LNG低温操作或者LNG发生泄漏时,可以引发人员的低温冻伤、低温麻醉。当人体直接接触时,皮肤表面会粘在低温物体表面上,皮肤及皮肤以下组织冻结,很容易撕裂,并留下伤口;c)LNG的毒性危害:LNG是烷烃为主的混合气体,主要成分为CH4,在气态形式下是无色、无臭气体,属低度毒性物质,长期接触天然气可出现神经衰弱综合症。
2.2装置的危险性
2.2.1LNG低温储罐LNG低温储罐,单罐容积不大于60m3,采用卧式真空粉末绝热,双层结构,内外筒之间用珠光砂填充并抽真空绝热。LNG储罐最大的危险性在于真空破坏,绝热性能下降,其次可能的危险性还有储罐根部阀门之前产生泄漏。
2.2.2低温泵低温泵设在LNG泵撬泵池内,泵的进出口有可能因密封失效产生泄漏。
2.2.3加气机加气机直接给汽车加气,其接口为软管连接,接口处容易漏气,也可能因接口脱落或软管爆裂而泄漏。
2.3生产过程产生的危险性a)储罐液位超限。LNG储罐在生产过程中可能产生液位超限而发生LNG泄漏,易使工作人员冷灼伤,或者大量泄漏导致火灾爆炸发生;b)LNG设施的预冷。LNG储罐在投料前需要预冷,生产中工艺管道每次开车前需要预冷,如预冷速度过快或者不进行预冷,有可能使工艺管道接头阀门发生脆性断裂和冷收缩引发泄漏事故,易使工作人员冷灼伤,或者大量泄漏导致火灾爆炸发生;c)加气工误操作引发的安全事故。由于加气工操作失误引发的LNG泄漏,使工作人员冷灼伤,或者大量泄漏导致火灾爆炸发生。
2.4自然灾害产生的危险性a)噪音:噪音主要来源于LNG潜液泵等;b)地震:地震是一种产生巨大破坏力的自然现象,尤其对建构筑物的破坏作用更为严重;c)雷击:雷击能破坏建筑物和设备,并可能导致火灾和爆炸事故的发生,其出现的频率不大,作用时间短暂;d)车辆伤害:LNG加气站进出的车辆很多,如果站内道路不符合要求或道路的安全指示标志不明确,有可能发生车辆伤害事故。
3LNG加气站设计过程中采取的安全技术措施
通过以上对LNG加气站可能发生的危险性分析,在设计过程中采取如下措施来降低危害发生的可能性,从而减少和避免灾害的发生。
3.1总平面布置a)根据LNG加气站站外建构筑物特点,结合地形、风向等因素合理布置储罐等危险源设备,使其远离人口密集区,远离明火场所;b)站内各设施之间防火间距按规范确定。站内设施满足相关规范的防火间距要求;c)设置防液堤。LNG储罐的周围设置防液堤,防液堤的作用是在LNG储罐发生泄漏时,防止流体流淌蔓延,将流体限制在一定区域内;d)LNG加气站出入口分开设置。站区内加气区的出入口分开设置,方便车辆的有序出入;e)LNG装置露天化、敞棚化。LNG装置露天设置可以使泄漏的LNG迅速挥发、扩散,避免与空气混合后形成爆炸混合物。
3.2工艺设计a)LNG加气站管路系统采用超压自动放散。同时,设有事故状态紧急报警、快速切断和安全放散功能,以确保场站安全生产;b)低温储罐设有紧急切断阀,装在储罐进出液管道上,在装置发生意外时,可马上切断储罐与外界的通道,防止储罐内液体流出;c)储罐设有放空阀、安全阀、超压报警、高低液位报警、检测等安全设施;d)设置集中放空系统。对低温放散天然气通过EAG加热器加热后,达到常温温度进行排放。由于常温天然气密度比空气轻,高空排放可使其迅速扩散。同时为防止放空口处出现着火时火焰回窜,在放空系统汇集管的末端装设阻火器,起阻隔火焰作用,以保证系统安全。
3.3建筑设计站内主要建构筑物有加气站房、加气罩棚等。站内建筑物耐火等级均按二级设计,满足相关规范要求,站内工艺装置区为甲类生产区,地面采用混凝土硬化地面。
3.4电气设计a)站内控制室及有爆炸危险的场所,均设置正常照明和应急照明。在爆炸危险场所,所有电气设备及照明灯具均选用隔爆型;防爆等级不低于ExdⅡBT4,防护等级室内不低于IP54,室外不低于IP65。配电线路采用铠装电缆直接埋地敷设或电线穿镀锌钢管明装敷设;b)站内配电系统采用TN-S接地方式,配电系统采用接地保护;站内金属设备、各工艺管线均考虑防雷和防静电接地;站区内的所有电气设备做保护接地,接地电阻均不大于4Ω。
3.5自控设计a)LNG加气站内工艺装置区及加气岛设置燃气泄漏报警检测装置。各检测区域CH4浓度达到报警设定值(20%LEL)时,控制室可燃气体报警控制器发出声光报警信号;b)LNG加气站内工艺装置区设置自控报警连锁系统。其中防液堤内报警信号与防液堤内积水坑潜水泵的启停联锁;LNG储罐设备及管道设置温度、压力、液位检测仪表,在现场和控制室的计算机操作站上集中显示,并设置安全联锁装置,当储罐液位值超限时发出报警信号并关闭储罐进、出液阀门;c)站内主要区域设置紧急停车及连锁控制(ESD)。控制室控制柜及现场操作盘面板设置紧急切断按钮,事故或紧急状况下可紧急切断所有紧急切断阀。
3.6消防设计LNG加气站根据建设规模设置消防水系统和灭火器。a)一级LNG加气站同时设置消防水系统和灭火器。消防水系统主要建设内容包括消防水泵房、消防水池及消防给水系统,同时设置备用柴油发电机满足消防水用电需求;b)二、三级LNG加气站一般只设置灭火器,灭火器一般按如下原则设置:工艺装置区一般设置手推式干粉灭火器,控制室设置二氧化碳灭火器,其他位置设置手提式干粉灭火器。
4LNG加气站运行过程中采取的防范措施
安全生产管理是保证LNG加气站建成后,实现充气过程以安全为目的的现代化、科学化的管理。其基本任务是发现、分析和控制充装过程中的危险、有害因素,制定相应的安全卫生规章制度,对企业内部实施安全卫生监督、检查,对各类人员进行安全、卫生知识的培训和教育,防止发生事故,避免、减少损失。a)建立和健全各项安全生产制度。认真贯彻执行《中华人民共和国安全生产法》、《危险化学品安全管理条例》等法律、法规。建立和健全各项安全生产制度。操作人员持证上岗;b)明确各级人员的安全生产岗位责任制,对日常安全管理工作,应建立相应的《安全检查制度》、《交接班制度》等;c)在安全教育培训方面,建立日常安全教育和考核制度;d)应按照《安全生产法》的有关规定设置安全生产管理机构,配备安全生产管理人员;e)安全培训、教育和考核。按照《安全生产法》要求,生产经营单位的主要负责人,安全生产管理人员和生产一线操作人员都必须接受相应的安全教育和培训。企业的负责人和负责安全生产的管理人员必须参加由政府有关部门组织的安全生产培训教育,并取得“安全生产培训合格证”;f)完善、实施重大事故应急预案。按照《中华人民共和国安全生产法》第十七条规定,生产经营单位必须编制与完善事故应急救援预案。以便发生事故后,各部门各司其职有条不紊地组织抢险和救助,最大限度地减少事故损失。
关键字：泥石流；危害；防治措施
中图分类号： P642.23 文献标识码： A
泥石流是指山区或者其他山谷沟壑、地形险峻的地区，由于暴雨、地震等引发形成的由大量泥沙、石块等松散固体物质和水体混合构成的一种特殊洪流。泥石流具有突发性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点。发生泥石流常常会冲毁公路、铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。近年来，我国泥石流灾害频发，如：四川8.13特大泥石流（2010）、甘肃8.7舟曲特大泥石流（2010）、云南贡山特大泥石流（2010）、北京特大暴雨山洪泥石流（2012）等。根据工程实践，本文对泥石流的危害和防治措施进行了分析和论述，以期能够为泥石流灾害防治提供技术参考，为我国防灾减灾提供一份绵力。
1.泥石流的危害
可根据《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DZ/T0220-2006）15项影响因素进行易发程度数量化综合评价,（表1）。
表1泥石流沟易发程度数量化综合评判等级标准表
泥石流危害性按照泥石流灾害一次造成的死亡人数或直接经济损失可分为大型、大型、中型和小型4个灾害等级（表2）以及对潜在可能发生的泥石流，根据受威胁人数或可能造成的损失划分为特大型、大型、中型和小型4个危险性等级（表3）
表2泥石流灾害危害性分级表
表3泥石流潜在危险性分级表
2.泥石流防治技术
针对泥石流的综合防治措施很多，根据泥石流的特征，主要有全面综合治理措施、工程防治措施和生物防治措施三大类。
2.1预防措施
（1）公路选线时应尽量避开泥石流地区。在无法避开时，应按避重就轻的原则，尽量避开规模大、危害严重、治理困难的泥石流沟，并考虑预防性的工程；当公路通过开阔河谷地段时，应将公路线路选在洪积扇淤积范围以外，还要分析洪积扇的延伸发展趋势；大河峡谷段，应首先考虑在流通区沟口建桥跨越的方案；在线路必须通过的山坡型泥石流易发地段，线路应避开山脚的变坡点上，尽量选在山坡上，以利于泥石流排泄。
（2）居民区应避开泥石流的影响。泥石流淤积区和沟谷、河床范围禁止居民建房、修建其它建筑物或商业街区等。
（3）重视和加强植被防护。保护森林，强化水土保持政策，禁止乱砍乱伐、开荒种地、过度开采地下资源或开挖山体等破坏生态环境造成水土流失的人类活动。大力发展退耕还林、植树造林，坡面绿化，实现生态和经济和谐发展。生物工程主要目的是控制泥石流物源来量，减少水土流失，稳坡和控制固体物质补给与防止沟道下切及沟壑发展，调节水量，控制泥石流的形成。考虑当地的气候特征，生物防治采用的物种应是当地易于生长的物种。
（4）加强泥石流基础知识的宣传和普及，增强当地人民的防灾意识和自我保护能力。建立山区区域性泥石流灾害的预警报系统。
2.2防治工程技术
防治工程主要是通过修筑工程设施以跨越、排导和拦挡泥石流，从而避免或减少泥石流对公路及其附属物的安全威胁，目前公路工程泥石流防治工程常用的方法主要有：跨越工程、排导工程和拦挡工程等。
（1）跨越工程
公路建设常采用的跨越工程主要有桥梁、隧道等，跨越应选择泄洪能力强、抗淤堵能力强、易于清淤和维护的工程，泥石流地区的二级及二级以上等级的公路不宜采用涵洞和过水路面。桥梁适用于跨越流通区或流通区沟口的泥石流沟或者洪积扇区的稳定自然沟槽。设计时应结合地形、地质、沟床冲淤情况、河槽宽度、泥石流的泛滥边界、泥浪高度、流量、发展趋势等，采用合理的跨度及形式。隧道适用于路线穿过规模大、危害严重的大型或多条泥石流沟；因受对岸大型泥石流严重威胁，将线路内移到稳定的山体内以隧道通过。隧道方案应与其它方案作技术、经济比较后确定。
（2）排导工程
排导工程是防治泥石流使用最为广泛的工程措施。其特点是工程简单、效果好、就地取材、施工方便，不但可提高输沙能力、增大输沙粒径，而且可防止河沟纵、横向的变形，保护岸坡，将泥石流在可控制条件下安全顺利地排泄到指定的区域。排导设施主要有：排导沟、明洞、渡槽、导流堤等。
排导沟
泥石流排导沟设计，要求通过洪峰流量时不发生淤积，也不出现冲刷，在使用期间不出现危害建筑物安全的累积性淤积和大冲、大淤的破坏。排导沟两侧应采用护坡、挡土墙或堤坝等形式进行防护。排导沟应与沟岸稳定的流通区或山口直接连接，并顺应沟口流势布设成直线或大半径曲线。出口应与主河道衔接，出口标高应高出主河道20年一遇的洪水水位。排导沟纵坡宜与地面坡一致。排导沟的横断面应根据流量计算确定，排导沟应进行防护。
明洞
采用明洞穿过泥石流有两种情况：一是通过过密集的山坡型泥石流群，多采用单压式拱式明洞或用墙式、钢架式棚洞；二是通过泥石流洪积扇，多采用拱式明洞，只在埋深不够时才采用棚洞。
渡槽
渡槽适用于排泄流量小于30m3/s的泥石流，且地形条件应能满足渡槽设计纵坡及行车净空要求，路基下方有停淤场地或宣泄下来的固体物质能及时为河水带走，不致从下方回淤淹埋路基。
渡槽应与原沟顺直平滑衔接，连接线应设计成直线。纵坡不小于原沟纵坡，并用竖曲线与原沟平顺连接。出口段的长度应满足长期顺畅排泄泥石流的需要。渡槽设计荷载按泥石流满载计算，并考虑冲击力，冲击系数可取1.3。
导流堤
当在堆积扇的某一区间内，需要控制泥石流的走向或限制其影响范围时，可设置导流堤以防止泥石流直接冲击路堤或壅塞桥涵。导流堤的高度应为设计使用年限内的淤积厚度与泥石流的沟深之和；在泥石流可能受阻的地方或弯道处，还应加上冲起高度和弯道高度。
（3）拦挡工程
拦挡工程是防治泥石流危害的主要工程措施之一，主要起拦挡泥石流固体物质，同时有泄洪、拦碴、调节、固床、稳坡和控制固体物质补给与防止沟道下切及沟壑发展的功效，常是泥石流综合治理的先导工程，有见效快与使用时效短的特点。拦挡工程以拦砂坝、谷坊坝、固床坝较为适宜；拦挡坝、谷坊坝设计可对泥石流进行拦碴滞流，以形成泥石流库，减缓坝上游河床纵坡，降低泥石流的水动力条件，减小泥石流流体密度，调节泥石流下泄峰量和固体物质总量，把坝体上游的大的块石挡住，减小泥石流下泄固体物质粒径，有利于下游输砂排泄，对下游淤积起调节控制作用。固床坝设计主要是稳固沟床固体松散物下泄、防止沟道持续下切、减缓坝上游河床纵坡适当降低泥石流的水动力条件，降低泥石流流体密度，调节泥石流下泄峰量和固体物质总量。
（4）停淤场
泥石流停淤场应选在沟口堆积扇两侧的凹地或沟道中下游宽谷中的低滩地。停淤场适用于粘性泥石流，泥石流中石块的粒径越大，滞留性越强，停淤效果越显著。
结语
近些年来，泥石流灾害在我国频发，特别是地震和暴雨、山洪引起的泥石流灾害。本文结合近些年来泥石流防治工程经验，阐述了泥石流的形成条件与特征，泥石流易发程度判定与泥石流灾害等级评定；介绍了泥石流防治工程，包括生物工程和工程防护：对跨越工程、排导工程、拦挡工程等设置技术、适用情况进行了总结。从而给政府和相关部门提供防灾和减灾的依据，做到把自然灾害对人类的危害降低到最低。
参考文献
[1]姚德基，商向朝.七十年代的国外泥石流研究[C]//第一届全国泥石流学术会议.泥石流论文集.重庆：科学技术文献出版社重庆分社，1981：142-148.
