国内外地质灾害风险研究开展情况
一、评估方法的分类及适用性
对基于GIS的滑坡危险性评估方法分类和评述可参见Soeters和Van Westen(1996)、Carrara等(1995,1999)、Guzzetti等(1999),Aleotti和Chowdury(1999)和Van Westen(2000)发表的文章。一致认为评估方法可分为4类:
(1)基于滑坡编目的概率方法;
(2)启发式方法(直接方法——地貌填图,或间接方法——定性图的结合);
(3)统计方法(双变量或多变量统计);
(4)确定性方法(Soeters和Van Westen,1996)。有关滑坡风险评估方面的出版物不多,但最近有一些关于滑坡风险评估的综述出版物值得称赞,如Cruden和Fell(1997)、Guzzetti(2000)、Dai等(2002)的文章以及Lee和Jone(2004)出版的教科书。根据澳大利亚岩土力学协会滑坡风险管理分委会提出的分类方法是基于定量化水平分为以下三种:
(1)定性方法(以定性术语表示概率和损失);
(2)半定量方法(指标性概率和定性术语);
(3)定量方法(概率和损失的定量化)。
总的来说,滑坡空间分析方法可以分为两大类:一是定性方法,包括滑坡编目和启发式方法;二是定量方法,包括统计概率预测和基于过程的数值模拟方法。根据Soeters和van Westen(1996)的研究,将不同尺度的滑坡空间分析所适用的方法加以概括(表2-8)。将滑坡危险性的4种方法与3种风险评估方法进行组合,便可以获得适用于中比例尺(1∶10000~1∶50000)的多种有用的方法(表2-9)。
表2-8 不同尺度滑坡灾害空间分析建议方法
表2-9 中比例尺基于GIS滑坡风险区划的评估方法和特定组合的有用性
注:0:危险性评估方法不适合风险评估方法;1:有用性中等的组合,危险性评估方法不太适合于风险评估方法;2:有用性高的组合,危险性方法可能是用于风险评估的最好方法,但这取决于数据的可得性(如历史滑坡记录);3:最有用的组合,在可得的输入数据条件下会得出最好的风险评估结果。
如果在滑坡编目中有滑坡发生的时间和规模方面的信息可以利用的话,就可以估计一定地点特定时间给定规模的滑坡发生概率。滑坡编目的另一用途是对滑坡危险性分析的结果进行验证和校正。因此,最好将滑坡编目数据分成两组,一组用于滑坡分析,另一组用于验证(Chung和Fabbri,1999)。这往往是一个最基本的、但往往被忽视的问题。应投入较大的资源进行高质量的滑坡编目,以保证获得可靠的空间分析数据。
启发式方法基于对当地有关滑坡的认识和专家的判断。这种方法还使用空间信息解释滑坡的发生。通常这样的信息包括地形、水文、地质、岩土、地貌、植被以及土地利用等信息。通过野外调查和航片的解译获得这些信息。不同专家对于环境因子对滑坡的影响判断是不同的,主要取决于他(们)对滑坡的认识和经验。这种判断的主观性以及没有确定的标准使得启发式方法具有明显的缺陷。然而,如果专家对其所研究的滑坡机制有深入的了解,并对研究区进行过详细调查研究,使用这种评估方法得出的结果还是比较准确的和适用的,特别是对滑坡敏感性的首次估计。启发式方法适用于定性和半定量风险评估,可以用有限经费编制出较大面积的可靠的滑坡图,当然,这些工作要由专家来做才行。
与定性方法不同的是,定量方法主要基于客观准则进行评估,从理论上来讲,使用大致相同的数据会得出比较一致的结果。定量方法中统计方法应用的最普遍。利用多元回归或判别分析,将环境因子(如地质、地貌、土壤、地形、水文、植被等)分布图与滑坡编目图(发生地点)进行空间统计计算,得到滑坡危险性图。或者通过概率预测模型(如贝叶斯概率法和模糊逻辑法)也可以计算得出滑坡危险性图。滑坡危险性图是静态的,没有考虑气象条件的变化、流域汇水条件的变化和人类对环境条件的影响。统计方法非常适用于空间概率的评估,但在评估时间概率或未来环境变化效应时存在问题。如果与不同触发事件的滑坡编目图结合,可能是在较大范围地区进行定量风险评估的最好方法。
另一类定量方法是基于过程的模型方法。这类模型将地形属性(如坡度、曲度、坡向、距河道的距离、汇水面积等)与水文特征(土壤饱和度、渗透性和水力传导性等)相结合,以获得有关土壤岩土性质(如凝聚力、内摩擦角、比重),从而进行坡体稳定性分析。主要可利用的模型是无限坡法,如由Montgomery和Dietrich(1994)开发的SHALSTAB模型,该模型在美国许多地区和巴西里约热内卢得到了广泛的应用。最近由Günther等(2002)开发的数字电影模拟方法也用于滑坡空间分析上。
对于定量风险评估,基于滑坡编目的概率方法通常是最好的方法(假设条件是过去发生的滑坡事件是未来发生滑坡的指示)。然而,这种方法需要相当完整的历史滑坡记录。在因气候变化导致环境发生巨大变化的地区,滑坡频率将发生显著变化,该方法不适用于这类地区。一般来讲,滑坡风险定量评估的最好选择是应用确定性滑坡稳定模型,与山坡水文条件动态模型相结合。这需要覆盖大面积地区的大量数据,并且要对滑坡类型和滑坡深度进行很大程度的简化。
二、评估方法的进展
1.滑坡编目方法的进展
世界上只有极少数的地方建立了过去50~100年的完整的历史滑坡记录。在一些国家建立国家滑坡编目数据库,有时可以通过互联网获取数据库中的信息。其中最好的数据库包括意大利、中国香港、瑞士、法国、加拿大和哥伦比亚。可以利用这些数据进行滑坡危险性概率评估,这是定量风险评估的基础。根据Crovelli(2000),通常利用历史滑坡数据进行滑坡危险性评估的适用概率模型有两类:连续时间模型和离散时间模型。例如Coe等(2004a,b)将西雅图市(1909~1999)历史滑坡数据库有关信息输入到泊松模型中,据此估计出单体滑坡未来发生概率;还利用双峰概率模型估计了滑坡群年发生概率。这些成果图显示出未来可能发生的滑坡密度、平均重现期和超越概率。
香港是另一个具有相当丰富信息的滑坡数据库的典范。使用了将概率方法和启发式调整因素相结合的方法,利用该数据库的详细信息,估计了切坡失稳的年概率(Finlay等,1997)。历史滑坡记录还被用于计算滑坡触发事件(如降雨和地震)的概率。新西兰是这类分析研究的理想场所,确定了不同降雨强度下降雨临界值和滑坡概率(Glade,1997;Crozier和Glade,1999)。估计未来滑坡事件的频率和规模是必不可少的工作,最好在任何重大灾难性事件(地震、暴雨和飓风等)发生后,地貌学家应立即开展滑坡现象的编目以及不同承灾体损失调查。
2.启发式方法的进展
许多国家和地区实施的定性风险评估程序采用了启发式方法。例如美国加州(Blake等,2002)、新西兰(Glassey等,2003),澳大利亚(AGSO,2001;Michael—Leiba等,2003)、法国(Flageollet,1989)和瑞士(Lateltin,1997)。在澳大利亚国家地质灾害易损性的城市社区项目(或城市项目)是一项有关分析和评估包括滑坡在内的地质灾害对城市构成风险的计划,所使用的方法绝大多数是基于专家或地貌的启发式方法(AGSO,2001)。大区域的滑坡风险定量评估通常是一项艰巨的任务,因为计算整个地区的滑坡强度和频率是非常困难的事情,即便是借助GIS先进手段也是如此。在实践中,通常使用简化的定性评估程序,就像瑞士的做法一样(Lateltin,1997)(图2-1)。
地质灾害风险评估理论与实践
图2-1 瑞士水与地质联邦办公室采用的滑坡风险评估简化方案
注:表格中E为动能;V为滑坡速度;M为潜在物源物质的厚度;H为泥石流的高度。在这种方法中,没有根据滑坡发生的概率对滑坡事件做进一步的划分。
基于专家经验的定性方法将评估地区划分为几类风险地区:即“非常高”、“高”、“中等”、“低”、“非常低”的不同等级的风险地区。建议要对这些不同等级的风险说明实际应用的含义。例如,在非常高的风险地区,需要物理和非物理治理措施,必须限制更多的基础设施建设等。澳大利亚岩土力学协会滑坡风险分委会发布了有关财产滑坡风险评估的术语和方法指南,该指南综合考虑了滑坡发生的可能性及其可能的后果(与图3-1的方法相似),使用的方法适用于GIS环境的空间分析。
由于GIS技术的普遍应用,越来越多地使用了间接性的敏感性编图方法,而有关利用GIS的专家启发式的地貌编图或指数叠加编图方法(如Barredo等,2000; Van Westen等,2000)方面的出版物越来越少。 如上所述, 目前有关滑坡的数据库的不完善和数据标准的不统一,以及滑坡敏感性、危险性和风险性评估中存在的诸多困难,都需要专家的经验和知识开展滑坡风险评估和区划研究。特别是将地貌学家的启发式推理与计算机辅助模拟相结合的专家模型用以滑坡风险评估。美国开发的SMORPH模型便是这类模型的代表。该模型根据地形坡度和曲度将山坡划分为高、中、低不同的滑坡危险性等级。
风险编图将会从问题导向方法中受益匪浅,如可以仅选择那些已知的、造成破坏的滑坡失稳类型来确定风险影响因素。
3.统计方法的进展
地理信息系统(GIS)非常适用于间接的滑坡敏感性编图。可利用GIS的数据整合技术将使所有可能影响滑坡的地形要素与滑坡编目图结合起来(Van Westen,1993;Bonham Carte,1996;Chung和Fabbri,1999)。Chung和Fabbri(1999)开发出基于预测模拟的统计程序,将有利函数应用于每个参数上。使用该统计方法,可将地形单元或网格元调整为代表某特定滑坡类型未来发生概率的新数值。
值得注意的是,如何在滑坡敏感性统计评估中确定基础编图单元。从DEM中自动生成地形单元分类是主要的挑战之一。Chuang等(1995)定义了“唯一条件多变形”的概念,以此作为统计分析的基础单元对参数输入层进行叠加。M ller等(2001)定义并描述了利用GIS从DEM中生成的“土壤力学响应单元”(SMRU)的概念。以此作为基础单元,将启发式方法与土壤力学方法相结合对德国Rheinhessen地区进行了滑坡危险性评估。Juang等(1992)、Davis和Keller(1997)、Binaghi 等(1998)、Ercanoglu和Gokceoglu(2001)以及Gorsevski等(2003)综合运用了模糊学方法,进行了基于GIS的滑坡危险性评估。
采用实证权重模拟的双变量统计分析一直被广泛应用。该方法可以灵活地测试用于滑坡敏感性分析的输入因素的重要性,并可作为基于专家编图的辅助工具(Lee等,2002;Suzen和Doyuran,2003;Van Westen等,2003)。多变量统计分析也很重要,也是被广泛应用的方法(Carrara等,1999;Santacana等,2003)。根据最近的文献,目前最受欢迎的新的滑坡危险性统计方法是逻辑回归和人工神经网络(ANN)(如Chung等,1995;Rowbotham和Dudycha,1998;Ohlmacher和Davis,2003;Dai和Lee,2003)。ANN为输入层和输出层之间提供了一种转换机制,需要借助MATLAB系统完成有关计算。
用于滑坡风险评估的统计方法存在一些缺陷。一是简化了滑坡影响因素,仅考虑那些容易进行编图的因素或可以从DEM中生成的参数。二是关系到使用的统计方法的假设条件——在相似的环境组合条件下发生滑坡的可能性大。实际上环境因素在不断发生变化。三是不同滑坡类型有着不同的属性特征,应单独进行分析和评估。实践中因种种困难,难于做到这点。统计模型通常忽视了滑坡的时间方面,不能预测控制条件(如水位波动、土地利用变化和气候变化)的影响。因此,统计模型不能提供全面的时间概率信息,从而使其应用到定量风险评估变得困难。然而,如果能够利用特定时间间隔或特定重现期的滑坡编目图来生成统计关系,就会改进统计方法的评估水平。
近年来有一些关于将统计方法与不同时期滑坡图相结合的研究成果发表。例如,Zêzere等(2004)提出了用于葡萄牙里斯本北部滑坡危险性评估的区域尺度概率统计分析方法。他们基于“唯一条件多变形”这一基础单元,利用逻辑回归方法进行了滑坡危险性分析,得出的预测率曲线被用于滑坡敏感性图的定量解释和分类。由于滑坡与特定重现期的触发降雨事件相关,他们还将时间概率值关联起来。Dai和Lee(2003)在香港的部分地区也开展了类似的研究。然而,上述两个案例研究只开展了滑坡危险性评估,没有开展滑坡的风险评估。目前关于应用统计方法开展滑坡风险评估的研究还很少见。Remonodo等(2004)在西班牙北部进行的风险评估(包括使用过去损失数据进行易损性评估)是为数不多的研究案例之一。
4.确定性和动力模型方法的进展
在确定性分析中,根据斜坡稳定性模型计算的安全系数来确定滑坡危险性。确定性模型提供了滑坡危险性最好的定量信息,可直接用于岩土工程设计或定量风险评估。然而,确定性模型需要大量的输入数据,这些数据需要通过实验室试验和野外测量获得,因此仅能在小范围内使用确定模型。Dietrich等(2001)、Gritzner等(2001)、Chen和Lee(2003)、Van Beek和Van Asch(2003)等研究人员,将确定性模型与降雨诱发的潜层滑坡联系起来,开发出了水文动力模型(模拟孔隙水压力的时间变化)与斜坡稳定性模型耦合的GIS模型,用以定量分析临界孔隙水压力值。由美国森林管理局开发的斜坡稳定性模型也是基于无限斜坡方程。Hammond等(1992)使用了该模型并利用蒙特卡罗模拟器得出斜坡失稳的概率值。Davis和Keller(1997)以及Zhou等(2003)还尝试将蒙特卡罗与模糊方法相结合来确定斜坡失稳概率。
用于地震诱发的滑坡危险分析的确定型方法通常是基于简化的Newmark斜坡稳定性模型,Miles 和Ho(1999)、Luzi等(2000)、Randall等(2000)、Jibson等(2000)在GIS的每个计算单元上应用Newmark斜坡稳定性模型,得出滑坡危险性预测值。Refice和Capolongo(2002)还开展了将蒙特卡罗模拟方法与Newmark斜坡稳定性模型相结合的研究。
Anderson和Howes(1985)使用了完全不同的方法。他们开发出将水文斜坡稳定性模型耦合在内的2D模型(目前为CHASM),用于道路边坡滑坡危险性编图。Van Asch等(1993)和Moon 和Blackstock(2003)也使用了该方法对奥地利西部的Vorarlberg的小型汇水流域以及新西兰惠灵顿市分别开展了滑坡危险性评估。Miller和Sias(1998)使用2维有限元模型模拟非承压地下水的通量,计算了水位高度和大型滑坡不同剖面(采用简化的Bishop分隔方法)的安全系数。
GIS被广泛应用于滑坡活动范围的模拟。Dymond等(1999)开发了不同暴雨事件和土地利用情景下,浅层滑坡及其向河网输送沉积物的、基于GIS的计算机模拟模型。高分辨率的DEM是模型中的主要部分。De Joode和VanSteijn(2003)建立了一个简单又完整的过程模型,用以模拟降雨诱发的滑坡初始滑动、沿剖面的径流、物质传输、侵蚀以及在主要沟谷中的泥石流扩展。在模拟滑坡的流动速度和影响范围时,普遍采用了细胞单元自动生成法(Avolio等2000)。
许多研究人员(如Terlien,1996;Montgomery等,1998;Dietrich等,2001;VanBeek,2002)开展了GIS环境下的确定性动态模拟研究。如果输入气象数据,确定型模型就能够预测斜坡失稳的空间和时间频率。最近研发出的一些模型可以预测斜坡失稳后物质的运移过程并确定出泥石流的影响带(Chen和Lee,2003)。这些信息将直接用于滑坡易损性和风险评估。确定性模型与统计模型相比,其优势是可以预测不同的土地利用情景(目前不存在)下的滑坡危险性变化,还可以预测气候条件变化情景下的滑坡危险性。
然而,确定型模型的参数化方面的限制,使滑坡发生的时空频率及其影响范围的预测的准确性具有许多不确定性。在汇水流域尺度上,仅可对诱发机制较为简单、水文构型简单的滑坡能进行模拟预测。由于滑坡发生的时间和空间分布数据有限,难于进行模型的矫正和有效性检验。在滑坡活动范围和沉积带中物质厚度的分布是重要的模型校正与检验参数(Van Asch等,2004)。
一、风险评估与区划的难点
1.与滑坡编目相关的困难
滑坡事件通常散布在区域各处,彼此相对独立,规模相对较小但发生频率高。滑坡灾害不像地震或洪水灾害影响范围大,因此滑坡调查数据库和编目图的编制是一个十分繁琐的过程。要逐一对所有滑坡进行编图和描述,每个滑坡点的特征都有所不同。在大多数国家中,没有一个单独的机构从事滑坡数据的维护工作。不同部门(如公共事务部或交通部等)都有自己的滑坡数据库。因他们关注的影响地区和问题不同,因此所建立的滑坡数据库不够全面,且彼此之间数据的共享也有障碍。报纸和其他历史纪录也只记载那些造成重大破坏的滑坡事件。大学和研究机构所进行的滑坡编目图的编制也只是他们的研究项目的一部分,在项目有限的时间内完成。所建立的数据库不可能再进行更新。因此无论从覆盖区域还是从调查时期的长度来看,很难获得全面完整的滑坡编目图(Ibsen和Brunsden,1996)。即便是存在这样的图件,也很少有关于坡体失稳的类型和特征方面的信息。解决问题的办法之一是,使用航片或卫星影像解译来获得滑坡历史信息。这就需要获得一定时期的遥感影像数据。但由于对绝大多数编录的滑坡发生的具体时间不清楚,就难以将滑坡事件与触发事件(如降雨或地震)关联起来,特别是不同的滑坡类型有着不同的气象触发条件。滑坡编目图的缺少或质量不高、不完整给建立易损性关系和校正滑坡灾害图带来了困难。
2.与空间概率评估相关的困难
为了进行定量风险评估,首先需要进行危险性评估。目前大多数危险性图还一直停留在定性分析的水平上,基本上是确定敏感性,可以将其看成是空间概率的表征。滑坡的空间概率或敏感性可通过不同的分析方法获得。
基于统计的滑坡危险性评估已经非常普遍,特别是使用GIS和数据综合技术,将滑坡编目图和环境要素图中的空间信息关联起来,分析和评估滑坡发生的空间概率分布或滑坡敏感性,这样的评估是基于这样的假设,即在与近期发生过滑坡的相似环境条件和触发条件下发生滑坡的可能性大。然而,滑坡发生的前后地形条件、坡度、土地利用等环境条件都发生了变化,因此基于这样的假设的空间概率预测显然是不够准确的。此外,对于不同类型、深度和体积的滑坡,其产生滑坡的环境条件组合都有其特殊性。
很少见有对不同滑坡类型分别建立统计模型的研究。大多数研究是将所有的活动性滑坡作为一体来建立统计关系。基于统计的滑坡敏感性评估难以将触发因素(如降雨量、地震加速度)考虑进去,如果考虑触发因素,也是考虑其空间变化,而不是考虑时间变化。在滑坡敏感性评估中,专家的“主观”判断起重要作用,如何使用“客观”的计算机算法来取代专家的“主观”作用目前还没有令人满意的结果。GIS在滑坡敏感性统计评估中主要是一种工具,在使用过程中,通常将非常复杂的环境控制因素的信息加以十分简单的概化。
另一方面,利用水文和坡度稳定性确定性模型可以给出更加可靠的结果,但这样的模型要求有详细的空间参数数据库。最敏感的参数是坡度(通常可从精确的DTM中生成)和土壤厚度。这些参数的空间分布很难进行测量。如果土壤厚度未知,潜水面高度与土壤厚度的比率就无法获得。该比率值是坡体稳定性最敏感的参数。尽管地貌模型能对土壤深度给出一定的预测,但其空间变化性很大。此外,下伏岩石中的风化作用因素常常被忽视。难以测定的物质参数(内聚力和摩擦角)空间分布变化大。在GIS环境中,仅无限滑坡稳定性模型(具有平行于滑动面的滑坡)适用于较大区域,而对于汇水流域尺度的滑坡模型(具有复杂的活动曲面的滑坡)难以在GIS环境下进行操作。
3.与时间概率评估有关的困难
滑坡是发生在局部的灾害,通常不会在同一地点重复发生不同频率和规模的滑坡。也许泥石流和岩崩的发生会违背这种规律。但大多数类型的滑坡一旦发生后,坡度条件就发生了变化,重复发生滑坡的可能性很小。换句话讲,不像地震、洪水、泥石流和雪崩灾害有其固定的运动路径,通常无法建立给定位置上滑坡发生的规模与频率之间的关系。然而,还是可以在较大范围内(如整个流域)将滑坡发生率与其特定的触发事件特征(如降雨)进行关联,即将滑坡的空间频率与重现期联系起来,从而建立滑坡规模与频率之间的关系。滑坡历史纪录的缺少或不完整是滑坡危险性和风险性评估的主要障碍。因此,世界上大多数研究不可能建立滑坡发生率与重要的触发因素之间的定量关系,这与地震和洪水灾害不同,可以对它们建立出规模—频率函数。
4.与滑坡运动路径模拟有关的困难
对滑坡初发地区的运动路径进行模拟一直非常困难。根据以前事件建立最大摩擦角曲线,用它来确定滑坡的运动距离,或建立与环境因素有关的变量摩擦线,以此圈定基于GIS的滑坡影响带。然而,这样的经验分析需要大量的数据。通常雪崩数据丰富,而滑坡数据则不足。在确定性方法中,所需的物质参数在滑坡快速流动条件下很难进行测定。此外,很难模拟出初次发生运动的滑坡(绝大多数滑坡都是初次的)运动路径和影响范围,这需要非常详细的DTM数据,在GIS环境中模拟滑坡的运动路径还会碰到一些技术问题。
5.与滑坡易损性评估有关的困难
对于大多数滑坡类型(泥石流和岩崩可能是例外)而言,进行承灾体的易损性评估是非常困难的。因为滑坡灾害损失方面的数据非常有限。此外,可能的滑坡规模的预测很难,这取决于触发事件的规模及其事件发生时的环境条件(如水位高度)。
与其他灾害(地震、洪水、风暴)不同,滑坡灾害的损失估计模型不存在。原因同上面一样,还是因为缺少历史数据。此外,滑坡造成的损失具有孤立的“点”性特征,这与其他灾害(如地震、洪水)造成的“多边形面状”特征不同。缺少不同类型、不同规模滑坡和不同承灾体易损性方面的信息必然成为滑坡风险评估的主要障碍之一。
易损性由建筑类型(建筑物材料和地基类型)的承载力所决定。此外,由于建筑物的使用年限、结构和规模也决定着这些建筑物的价值或费用,从而使不同建筑物对同一灾害(如10年重现期的滑坡)的易损性和风险有所差异。此外,在计算人对灾害的易损性时,建筑物中的人和道路上行驶车辆中的人是否受到灾害影响的时间概率变化也起着重要作用。尽管确定承灾体的时间易损性可能会遇到麻烦,并且过程十分耗时,承灾体易损性可以进行分类和编图,不会遇到许多概念性问题。在滑坡风险评估因素中,迄今为止,危险性方面是最复杂的。
二、存在的主要问题
总的来说,过去绝大多数研究成果只是关于过去滑坡发生地点、滑坡的特征以及用以解释滑坡发生的定性地貌图或灾害图。很少有能够预测未来滑坡发生地的滑坡时空分布图。即便是有所谓的预测图,也没有对预测结果可靠性和有效性进行检验,因此,具有很大的不确定性。正如Varnes等(1984)所说的那样:“尽管滑坡灾害在世界各地普遍存在且所造成的损失不断增加,地球科学家和工程师在进行不断的研究探索,编制了成百上千张滑坡灾害图,但到目前,表示滑坡危险性、易损性和风险性的概率图还很少。”
目前滑坡风险评估还属于探索阶段,存在许多不足。概括起来,这些研究存在的主要问题包括以下方面:
(1)在每个物质运动发生地与相应的环境因素之间没有建立起明确的统计关系,只是建立了预先划分的斜坡单元和环境因素之间的关系;
(2)没有分别评估不同类型的滑坡;
(3)对滑坡的初发地和累积带没有加以区分;
(4)没有按照相应的航片解译时间,将滑坡物质运动时间进行划分;
(5)基本假设——滑坡发生的“相同”条件太严格,实际上滑坡发生的条件都会随时间而发生变化;
(6)在预测模拟中似乎都某种程度上忽视了理论基础。如果对未来一定时期内预计发生的滑坡的数量和规模不进行特别假设的话,就不可能估计出未来滑坡的发生概率;
(7)几乎所有的敏感性评估结果都没有进行检验;
(8)没有对三种危险性模型得出的相对危险性等级进行定量比较分析,也没有对危险性不同等级水平进行解释,对滑坡单元也没有进行验证。
根据文献研究,现有滑坡定量空间预测模型主要存在以下5个方面的问题:
(1)输入数据的简化。简化输入数据会丢失许多详细的信息。在滑坡危险性评估中,将坡度和高程等连续型数据转化为若干个等级的离散型分类数据的做法十分普遍。这种数据的简化处理主要是为了适应所提出的模型及其计算机程序的要求(不能处理连续型数据,但目前这已不成问题)。例如,Clerici等(2002)提出了基于独特条件单元(uniqueconditional unit)的预测模型,需要将从原始的1∶10000DEM中提取的坡度和高程连续型数据转化为离散型数据图层。许多研究尽管使用了高精度的DEM数据(5m或10m网格单元)来描述诸如“凸凹度”等地貌特征或滑坡陡崖特征,但在预测模型中很少直接使用高精度的原始连续型数据。Carrara和Guzzetti等(1995、1999)基于地貌单元或坡度单元进行预测分析。单元大小从几平方米到数千平方千米。尽管原始DEM分辨率达10m,但在每个单元中,仅有一个坡度或一个等级的坡度值。20世纪90年代以前,由于计算机容量和计算能力的限制,这种简化是必要的,以适应海量空间数据定量空间预测模拟的条件需要。但随着计算机技术的突飞猛进,目前这种数据的简化已不再需要。
(2)离散型数据层和连续型数据层的混合处理。在滑坡危险性评估中,要素图层有的是连续型数据(如坡度、高程),而有的则是离散型数据(如地质、地表物质)。在以往的预测评估中,要么将所有离散型数据转换为二值(0,1)数据层,要么将所有连续型数据转换为离散型数据层。这种不同数据类型之间的转换会丢失许多原始数据的属性特征,这将大大降低滑坡危险性预测评估的准确性。
(3)在预测模型中没有对假设条件加以说明。从Clerici等(2002)简单的“条件分析”,到Carrara和Guzzetti等(1995,1999)以及Chung和Fabbri(1995,1999)复杂的“多变量统计方法”的所有滑坡定量空间预测模型,实际上都隐含着许多假设条件。没有这些假设条件,就根本无法进行预测分析。例如,Carrara等(1995)基于判别分析得出的“概率”大小,编制了滑坡危险性评估图。这种“概率”表示的是未来滑坡发生的概率。但在他们发表的文章中并没有对其进行明确的定义和说明。几乎所有的滑坡危险性定量预测分析研究都没有对假设条件加以讨论和说明。
(4)对预测结果缺乏有效的检验。如果预测结果没有进行有效的检验,其使用的预测方法就不具有科学可靠性。滑坡危险性区划图是用来显示未来滑坡发生的可能位置,需要对预期结果进行检验。而绝大多数的研究预测都缺乏这样的检验。可喜的是,Chung和Fabbri(2003)提出将空间数据库进行时间/空间分组,一组用于建立预测模型;另一组用于预测结果的检验。Fabbri等(2003)使用了类似的有效性检验技术,对每个图层及其组合关系的预测灵敏性进行分析。
(5)缺乏对未来滑坡概率的估计。通常在滑坡危险性图基础上,加入详细的社会-经济空间属性特征(如人口和基础设施分布及相应的经济参数)得到滑坡风险图。为了综合进行社会-经济分析(包括预期的“费用-效益”分析),需要将不同的滑坡危险性等级转换成滑坡未来发生的概率,以用于随后的承灾体易损性分析和风险分析。大多数滑坡灾害区划一般仅限于滑坡敏感性区划,往往没有估计滑坡未来发生的概率。Fabbri等(2002)在这方面进行了探索研究,通过其案例研究,可以了解如何应用检验技术,综合考虑滑坡危险性水平和易损性情景来表示滑坡风险大小。
在应用滑坡风险分析成果时,要认识到滑坡风险分析存在不确定性,主要体现在以下几个方面:
任何滑坡的空间信息都包含着难以估计的不确定性;
社会-经济数据的精度和质量差异大,直接影响风险评估结果的准确性;
在大多数情况下,只能对建筑物和社会的易损性进行粗略的估计;
风险模型总是对现实的概化,模型的性能在很大程度上受数据的限制;
计算的滑坡风险是对一定时间的现实分析的静态表征。
三、未来发展前景
1.地形数据的改进
随着地理信息科学和地球观测技术的迅猛发展,有越来越多的工具可用于更可靠的滑坡危险性和风险评估。在滑坡危险性和风险分析中,地形是重要因素之一。数字高程模型(DEM)起着重要作用。在过去15年,无论是在高精度的地形数据可得性方面,还是在地形数据处理软件开发方面都有重大进展。使用航片的成像方法生成DEM、GPS的应用、地形图的数字化及其插值专业软件,现已成为大多数滑坡研究人员工作的标准程序。来自NASA航天雷达地形工作组(SRTM)的DEM数据已覆盖全球,在美国境内分辨率为30m,在世界其他地方为90m(Rabus等,2003)。这为开展区域尺度的滑坡研究奠定了基础。干涉雷达(InSAR)日益成为准确、快速采集地形数据的重要技术。目前正在运行的星载InSAR系统有:ERS、ENVISAT、RADASAT。近年来该技术已被用于滑坡位移的监测和测量(Fruneau等,1996;Rott等,1999;Kimura和Yamaguchi,2000;Rizo和Tesauro,2000;Squarzoni等,2003)。目前使用DInSar技术进行植被覆盖地区的斜坡位移探测还有许多限制(如大气条件干扰)。业已证明,干涉雷达技术是生成DEM和监测缓速滑坡的一种好方法,但它对于滑坡编目填图不是十分有效。
另一种用于高精度地形填图的新技术是激光测距(LiDAR)。通常LiDAR的点测量可以提供DSMs,其中包含有关地球表面的所有物体(建筑物、树木等)的信息。Montgomery等(2000)、Dietrich等(2001)、Crosta和Agliardi(2002)将LiDAR技术应用于滑坡敏感性评估中。Norheim等(2002)在同一地区对LiDAR和InSAR技术进行了比较,结果表明,LiDAR生成的DEM精度远比InSAR高,而且与航片成像技术相比,LiDAR更经济些。陆地激光扫描技术已经研制出来并被用于滑坡体或岩石坡体的3维结构表征(Rowlands等,2003)。一旦激光扫描技术更加便宜,就可获取高精度、大面积覆盖的DEM,这将为新滑坡的编目提供强有力的技术支持。
2.滑坡编目填图的改进
如上所述,滑坡编目图是滑坡风险评估的主要组成部分,特别是如果滑坡编目图包含滑坡发生时间、滑坡类型和体积的信息以及当发生重大滑坡触发事件后相关数据得到及时更新的话,滑坡编目图就更加重要。尽管滑坡编目所需的地面数据采集具有重要作用,但大多数信息来自遥感信息。在过去10年中,利用卫星遥感数据识别小规模滑坡失稳并进行编图的可能性已有了实质性的进展。现在多光谱、全色卫星数据的空间分辨率已达1m,其应用前景广阔(CEOS,2001)。
在无植被覆盖地区,使用中等分辨率系统(如LANSAT、 SPOT、IRS-1)的遥感影像,可以根据不同的光谱波段鉴别出滑坡体。
ASTER是目前最经济的、可用于滑坡填图的中等分辨率卫星数据之一。ASTER’s14多光谱波段(VNIR、SWIR、热IR三个波段)和立体影像功能使其成为区域尺度滑坡填图前景广阔的技术,特别是在缺少地质图和地形图的地区(Liu等,2004)。
在滑坡编目填图中,还可利用高分辨率的立体影像(如IKONOS或Quickbird)进行地貌解译和滑坡填图(De la Ville等,2002;Petley等,2002)。利用目前GIS和影像处理软件(如ERDAS立体分析模块或ILWIS)也可将平面卫星影像转化为立体影像。这为提高滑坡编目填图水平提供了技术支持。
3.模拟滑坡启动机制研究的改进
在目前的研究中,滑坡危险性评估通常限制为经验降雨临界值方法或多边量统计技术(Caine,1980;Corominas,2000;Fan等,2003)。这些方法忽视了降雨触发滑坡的启动机制,大大降低了滑坡危险性的预测和定量分析水平。在缺少滑坡历史数据或没有明显的统计关系的地方,利用现有方法预测滑坡危险性是不可能的。 因人类活动、土地利用变化、森林砍伐或气候变化的缘故导致滑坡边界条件发生变化,滑坡的历史数据就不再有关,也不再有用(Van Beek和Van Asch,1999;Van Beek,2002)。因此,建立降雨入渗、坡体地下水补给与坡体滑动之间的物理动力机制模型,特别是联系着植被和位于滑坡体内较深的地下水储存之间的过渡带—包气带的作用以及优先流的作用必须加以考虑,以便能更好地预测因土地利用和气候变化引起的失稳频率的变化(Bogaard和VanAsch,2002)。
4.模拟滑坡活动范围的改进
滑坡活动范围模拟相当复杂,因为涉及坡体开始滑动的物源组成、行动路径的地貌形态,以及在滑坡运动过程中所携带的物质(Savage和Hutter,1991; Rickenmann,2000;Iverson等,2004)。通常滑坡的沉积物特征与初始滑动的物质不同。大多数情况下缺少关于滑坡速度或流动类型方面的信息,因而难以估计流变动态特征,并应用物理模型对相应的物质流动进行模拟。
另一方面,模拟泥石流物源区的准确位置以及沉积扇物质的扩展。不同的滑坡活动模型与GIS结合,可以模拟出准3D的运动物质分布。然而,在地形条件复杂的地区,利用GIS中的不同算法,会得出不同的活动范围。可以利用随机技术来克服这些技术问题。
5.滑坡危险性时间概率评估的改进
为得到真正的滑坡危险性图,应在汇水流域尺度的敏感性图件中加入时间维度,这必将是一个挑战。使用确定性方法与概率统计技术或许可以提供一种解决方案。一种办法是将不同类型滑坡的场地尺度的确定性水文动力学模型升级为适用于流域尺度的模型,用来评估滑坡发生的时间概率,也有可能评估滑坡发生的规模(体积、面积)和/或滑坡活动范围。需要有确定不同气候情景下滑坡和岩崩危险性和风险的时空模式的方法和模型。
6.滑坡易损性评估的改进
滑坡易损性评估是滑坡风险评估中遇到的主要难题之一。不像地震、洪水或风暴等灾害,滑坡易损性定量评估所做的工作很少。地震、洪水或风暴等灾害的损失估计决策支持系统建立非常完备,有较简单的损失评估工具,也有多灾种复杂的损失评估系统(如HAZUS)(FEMA,2004)。滑坡易损性评估遇到的问题是,滑坡有许多类型,应该分别进行评估。滑坡易损性方面的信息应来自滑坡发生的历史资料,然后利用模拟方法和经验方法进行易损性评估。
总之,有关滑坡风险评估的文献研究表明,在过去10年中,开展了大量的滑坡风险评估研究,定量滑坡风险评估主要是针对场地尺度和线性构筑物场所(如管道和道路)开展的。而定量滑坡风险区划编图,特别是中等尺度(1∶10,000~1∶50000)滑坡风险区划图的编制还有很长的路要走。这种中等尺度的滑坡风险区划图可用于土地开发规划和灾害应急响应(Michael-Leiba等,2003)。利用该类图件,可以确定出不适宜开发的地区,也可以用来选择相对风险高的地区,以进一步开展详细调查定量确定风险,进行费用-效益分析,以确定未来开发方案。
鉴于上述区域滑坡风险评估的诸多困难,建议对中等尺度的滑坡风险评估进行定性或半定量评估,将滑坡风险划分为“非常高”、“高”、“中等”、“低”、“非常低”不同的定性等级,这些等级的确定是根据专家知识和经验以及利用统计模型和确定性模型得出的结果。不同风险等级还应包括其实际应用含义的描述性语言。建议对每种滑坡类型进行单独的风险评估,因为每种滑坡类型的失稳效应彼此差异很大。编制的风险图件应直接指示出在一定的环境背景条件下影响风险的 地貌证据,如滑坡运动距离、规模、滑坡深度、滑坡的回退运动。
地理信息系统(GIS)已成为滑坡危险性、易损性和风险评估必不可少的基本工具。在大尺度研究中,确定性模型最适合于确定斜坡的安全系数,动态模型适合于描绘滑坡的运动轨迹。当与概率方法相结合时(触发事件的输入数据的变化性和重现期),便可获得滑坡失稳的概率。由于土壤深度是确定性滑坡危险性评估的重要参数,可以通过浅层地球物理方法获取该参数,可采用的方法包括:地电方法、高分辨率地震反射勘查、地面穿透雷达(GPR)、电磁法(EM)和激发极化(SP)测量。
在中等尺度上,最重要的输入数据是基于事件的滑坡编目图。该类图应强调滑坡特征(类型、体积)以及不同承灾体的损失。将这些滑坡信息与要素图(如坡度、岩性等)相结合,利用启发式或统计方法,便可生成滑坡敏感性图。将敏感性图与滑坡频率分析(与降雨和地震记录有关的时间数据库连接)相结合,也可获得滑坡发生的时间概率。地球观测数据应成为滑坡研究常规数据基础,以定期进行新滑坡编目和数据库的更新。在确定滑坡易损性和损失函数方面还有许多工作要做。需要研究突破的是,如何确定预期的滑坡规模或体积,最后,将滑坡风险分析与评估的各个组成部分综合在一起,形成滑坡风险信息/管理系统,从而为地方政府进行滑坡风险管理和空间决策提供技术支持系统。
四、小结
实践证明,地质灾害风险评估是地质灾害勘查、研究的一项重要的基础内容,它对认识地质灾害程度,制定减灾规划,部署防治工程,提高灾害管理水平具有十分重要的意义。然而,尽管近年来国内外地质灾害评估得到迅速发展,但由于这方面工作是一个新的领域,而且它所涉及的内容广泛,不仅包括自然科学,而且包括社会科学,所以已有的研究远没有形成系统完善的科学体系,已有的应用水平也远不能满足社会经济发展的减灾需要。
由于减灾事业发展的需要和社会对灾害风险评估认识的提高,为了更加科学有效地防范地质灾害,今后,地质灾害风险评估必将得到进一步发展。主要趋向表现在下列方面:
(1)研究内容进一步扩展,将逐渐形成跨学科、跨领域的相互交叉的综合研究体系。
(2)研究方法和手段进一步丰富、先进。除计算机技术得到更广泛应用、发挥更大作用外,遥感技术、卫星定位技术等多种高科技手段也将为地质灾害风险评估所利用。
(3)关注和参加的部门和专家进一步扩展。除政府减灾管理部门、地质灾害专业研究部门外,保险和防灾治灾的产业部门等也将在更大程度上关注或直接参与地质灾害风险评估工作。
(4)国际交流合作将进一步发展,特别是在理论、方法、技术方面的交流合作将会有较大发展。
(5)理论研究将得到较大提高,逐步形成自身的理论体系。
(6)与减灾规划、防治工程及其他社会经济的结合越来越紧密,实用性越来越强。
一、国外地质灾害风险研究概述
区域地质灾害风险评估是以区域地质灾害为研究对象,以地质灾害的区域危险性空间分布规律和承灾体的易损性评估为主要研究内容,是建立地质灾害区域空间预警系统工程的必要环节,主要为制定合理的防灾减灾决策和区域土地规划政策及为减灾防灾管理服务。
自20世纪60年代末或70年代初就开始了以滑坡灾害为主体的地质灾害危险性区划研究,如:60年代末,美国西部多滑坡的加利福尼亚州的滑坡敏感性预测区划及县行政级别的斜坡土地使用立法研究;70年代法国提出的斜坡地质灾害危险性分区系统(ZERMOS)等。进入80年代,世界许多国家和地区都开始了区域地质灾害危险性分区及预测问题研究,如意大利、瑞士、美国、法国、澳大利亚、西班牙、新西兰、印度等。从90年代起,为了推进广泛的国际协调与合作,联合国在1987年通过决议,确定在20世纪最后十年开展“国际减轻自然灾害十年”活动。1991年,联合国国际减灾十年(IDNDR)科技委员会提出了《国际减轻自然灾害十年的灾害预防、减少、减轻和环境保护纲要方案与目标》(PREEMPT),在规划的三项任务中的第一项就是进行灾害评估,提出:“各个国家对自然灾害进行评估,即评估危险性和易损性。主要包括:①总体上哪些自然灾害具有易损性;②对每一种灾害威胁的地理分布和发生间隔及影响程度进行评估;③估计评估最重要的人口和资源集中点的易损性。”把自然灾害评估纳入实现减灾目标的重要措施。围绕国际减灾十年计划行动,北美及欧洲许多国家在已有地质灾害危险性分区研究基础上,开展了地质灾害危险性与土地使用立法的风险评估研究,把原来单纯的地质灾害危险性研究拓展到了综合减灾的系统研究。
美国于1970年开始,对加利福尼亚州的地震、滑坡等10种自然灾害进行了风险评估,1973年完成,得出1970~2000年加利福尼亚州10种自然灾害可能造成的损失为550亿美元。与此同时,由美国地调局和住房与城市发展部的政策发展与研究办公室,联合支持对洪水、地震、台风、风暴潮、海啸、龙卷风、滑坡、强风、膨胀土等9种自然灾害进行预测评估,对美国各县发生的灾害建立了一套预测模型,估算9种灾害到2000年的期望损失。美国组成了一个由10位成员组成的专门委员会,制定了减灾十年计划,把自然灾害评估列为研究的重要内容,要求开展单类的或者综合的灾害风险评估工作。日本、英国等一些国家近年来也陆续开展了地震、洪水、海啸、泥石流、滑坡等灾害风险分析或灾害评估,并把有关成果作为确定减灾责任与实施救助的重要依据。
瑞士是世界上开展地质灾害风险区划研究十分成功的国家之一。为了确保农业用地、建筑用地的安全,预防自然灾害的损失,瑞士联邦政府1979年从立法的高度提出:“在保障国家土地完整性和协调发展的前提下实现土地的合理使用”,并颁布了联邦政府土地管理法(Loi Fédéral sur l’Aménagement du Territoire),该法律第22条规定:“各州需要调查并确定处于受自然动力严重威胁的土地范围”。以联邦政府法律为依据,各州政府制定了相应的州政府法律。如沃州(Vaud)1987年制定的土地管理法律第89条规定:“受自然灾害,如雪崩、滑坡、崩塌、洪水威胁的土地,在未得到专家评估、充分论证或危险排除之前,禁止在灾害危险区进行任何建筑活动”。随后制订计划并开展了1∶25000比例尺的斜坡地质灾害风险区划图和1∶10000比例尺危险性区划图的编制和研究工作。瑞士已形成了以国家宪法为指导、州制定具体法、县级政府必须实施的灾害风险评估与预防体系。灾害高危险区域内的建筑一方面属于违法,另一方面作为高风险财产范畴,保险公司绝对拒绝接纳灾害高危险区的财产保险业务,从而保证了瑞士全国范围内对自然灾害的最有效控制。瑞士灾害的风险区划不仅直接服务于建筑规划、政府决策,而且也间接服务于社会保障系统。虽然瑞士是世界上滑坡、崩塌等地质灾害最严重的国家之一,无论是最后一次冰川作用以来,还是近一、二百年以来,瑞士都发生过较为重大的滑坡灾害事件(Flims、Elm、Handa等特大滑坡事件),但由于得益于全国灾害风险区划体系,使其近二、三十年来的灾害损失却是世界上较少的国家之一。
法国是洪水、滑坡、崩塌、雪崩等灾害较为严重的国家之一,早在20世纪70年代就开始全国范围的自然灾害危险性区划研究,区划图直接服务于减灾和防灾工作,从而最大限度地减少了自然灾害的损失。法国在1977年制定的城市发展规划法(Code del’Urbanisme)规定:洪水、水土流失、滑坡、雪崩等灾害危险区的建筑必须受到严格限制。1981年该规划法对自然灾害易发区的土地使用方法又作了具体限制,例如,滑坡灾害危险区分为两类,一类是建筑活动必须禁止的严重危险区,另一类是必须经过充分论证方可从事建筑活动的较危险区。1982年,法国又颁布了自然灾害防治法,并制定了洪水、雪崩、滑坡和地震四种主要自然灾害防治计划。为了进一步预测和尽可能减少灾害所造成的损失,根据该防治计划编制了灾害易发区危险性区划图,包括红色区域(高危险性区)、白色区域(以一种灾害为主的危险区)、蓝色区域(虽然有灾害,但可以预防)。在红色区域,一切新开工的建筑活动是绝对禁止的,而在蓝色区域,进行建筑需要提供充分的论证及灾害后果可靠性评估报告,如果五年之内不采取相关防治措施,财产保险公司可以对建筑方因自然灾害所造成的人员伤亡和财产损失不予赔偿。到1989年,根据全法国的灾害危险性区划结果,法国共有 15600个乡镇受到洪水、雪崩、滑坡和地震四种主要自然灾害的威胁,约占全国乡镇总数的三分之一。由于采取了灾害区划及相应的防治措施,法国的灾害损失得到了有效的控制。
二、国内地质灾害风险研究概述
近20年来,国家十分重视减灾工作,如《中国21世纪议程》关于防灾减灾行动指出:“开展全国自然灾害的风险分析,包括风险辨识、风险估算、风险评估三个部分”。这表明我国已把灾害风险评估作为防灾减灾建设的重要内容,并将之纳入国家可持续发展体系。大多数地方的21世纪议程都把防灾减灾作为可持续发展能力建设的重要任务之一,提出了灾害风险评估行动方案。在我国研究比较系统深入的灾害风险评估是地震灾害。其代表性的工作成果是由国家地震局先后完成的三代《中国地震烈度区划图及使用规定》。该图在对全国区域地震危险性评估基础上,确定了不同地区一般场地条件下在未来一定期限内可能遭遇超越概率为10%的烈度值,即地震基本烈度。综合性自然灾害风险研究也取得了一些研究成果。例如,黄崇福等用模糊集方法建立了城市地震灾害风险评估的数学模型。水利、农林、气象等部门的一些专家分别开展了一些区域性的洪水灾害、森林火灾、台风灾害等风险分析或灾情预测评估研究,编制了风险图,提出了灾情评估或风险评估的方法和技术。虽然这些工作还不够深入和系统,但对指导行业减灾、提高灾害风险管理水平发挥了积极的作用。
我国地质灾害管理工作,自1999年国土资源部发布《地质灾害防治管理办法》,标志着我国地质灾害防治工作逐步走向法制化轨道,为进一步贯彻落实好《地质灾害防治管理办法》,从源头上抓好地质灾害防治,国土资源部发布了《关于实行建设用地地质灾害危险性评估的通知》。通过几年的管理实践,以及适应全社会减灾防灾的需要,2004年3月1日,国务院正式发布《地质灾害防治条例》,使我国地质灾害防治工作有了法律保证。该《条例》规定,在地质灾害易发区内进行工程建设应当在可行性研究阶段进行地质灾害危险性评估,并将评估结果作为可行性研究报告的组成部分;明确要求“在编制地质灾害易发区内的城市总体规划、村庄和集镇规划时,应当对规划区进行地质灾害危险性评估”。明确了评估的主要地质灾害种类,包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝和地面沉降。随着我国地质灾害风险评估和灾害防治管理向科学化、法制化方向的逐步发展,我国土地资源的合理与安全使用得到进一步优化,为控制和减少人为诱发的地质灾害起到了重要的作用。
我国地质灾害的风险评估(价)研究工作自20世纪90年代开始兴起,在这一领域的研究中,已经取得了较为丰富的成果,为减灾管理发挥了重要作用。例如,苏经宇(1993)提出了判别泥石流危险性分布的标志和方法。刘希林等(1988)对区域泥石流风险评估进行了研究,给出了区域泥石流危险性评估的8个指标和人与财产的易损性计算公式,并提出了判断泥石流危险性程度和评估泥石流泛滥堆积范围的统计模型,对云南和四川省泥石流灾害风险进行了评估。张梁(1994)等根据环境经济学理论,初步论证了地质灾害的属性特征和风险评估的经济分析方法。张业成(1995)对云南省东川市泥石流灾害进行了风险分析。张梁、张业成、罗元华及殷坤龙、晏同珍等对滑坡灾害危险性和斜坡不稳定性的空间预测与区划进行了系统研究,先后提出了定量评估的信息分析模型、多因素回归分析模型、判别分析模型等,并对秦巴山区和三峡库区滑坡灾害进行了危险性分析与区划。朱良峰(2002)等研究开发了基于GIS的区域地质灾害风险分析系统,对全国范围的滑坡泥石流灾害进行了危险性分析、易损性分析和最终的风险分析。殷坤龙等经过多年研究,开发出MapGIS的滑坡灾害风险分析系统(IASLH)。在该系统中,提出了滑坡灾害危险性分析的信息量模型。该模型根据滑坡分布信息与各滑坡影响因素之间的关系,计算出产生滑坡的信息量,据此,进行滑坡危险性区划,并应用IASLH系统对中国汉江流域旬阳地区的滑坡灾害以及中国滑坡灾害进行了评估。
当前,地质灾害风险研究正处于方兴未艾之时,今后将得到更加迅速的发展,其研究内容将更加广泛,理论方法更加丰富、先进。可以预见,不久的将来,它将成为一项具有完善理论和技术方法的新兴领域。其基本趋势是:向着评估定量化、综合化、管理空间化的方向发展。主要表现为:
(1)从历史与现状分析趋向预测与研究相结合;
(2)从个体分析趋向个体与区域研究相结合;
(3)从定性分析趋向定量化评估;
(4)从单项要素分析趋向综合要素评估;
(5)从单纯的风险评估理论研究发展为风险评估与减灾管理相结合,风险评估与防治相结合,风险评估的目的是为了服务于社会经济建设和减灾管理;
(6)以GIS空间化技术为支撑的多因素信息模型化评估与空间化管理空前发展,将逐步取代传统的调查统计和手工制图,并向网络技术化发展;
(7)研究理论与方法趋向于内容更丰富,形成多学科的融合与交叉,特别是与社会学紧密相结合。
尽管经过20多年的发展,国内外的地质灾害风险研究与评估在理论和实践方面都取得了较为丰富的成果,然而还未形成系统完善的理论与方法体系,也没有统一的评估标准,国内在这一领域的研究还很薄弱,地质灾害的各专业灾害评估仍处于日益深入的探讨和总结过程。主要存在的问题包括:
(1)目前滑坡泥石流灾害破坏损失只考虑了直接的经济损失,对其间接经济损失评估方法的研究很少;
(2)现有的滑坡泥石流灾害风险评估框架与指标体系的目标和构成都不够明确,指标体系不够完整,各分析层面之间的逻辑关系,不同的学者有不同的表述,缺乏普遍共识的评估框架体系;
(3)对于滑坡泥石流灾害的风险可接受水平的研究非常薄弱,没有令人信服的标准体系;
(4)滑坡泥石流灾害风险评估理论和方法还不完善;
(5)滑坡泥石流灾害风险评估中的易损性分析还是一个相当薄弱的环节。在易损性分析中,一般仅考虑了滑坡泥石流灾害的历史灾情中的人员伤亡,而对历史灾情中的经济财产和资源环境的损失很少予以考虑。
补充适宜于中国的地质灾害风险评价新方法,参见中国地质灾害风险评价的理论与方法。
参见豆丁网中国地质灾害风险评价的理论与方法。
国内外地质灾害风险研究开展情况视频
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