安全科学技术

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灾害系统：灾害群、灾害链、灾害遭遇

史培军，吕丽莉，汪明，等

目的：尽管对于多灾种的理解近年来已经有了较大的进展与突破，也逐步意识到了灾害间相互关系的重要性，但关于多灾种的定义却由于人们根据观察到的灾害间存在的不同相互关系而提出的种种新术语而变得模糊。在之前多次讨论灾害系统的结构和功能特征的基础上，本文依据灾害系统内致灾因子，孕灾环境和承灾体相互作用的机理，对灾害系统复杂性进行了系统的分析。结论：根据灾害系统的结构与功能特征的复杂性，将灾害系统中的多灾种情形分成三大类：灾害群、灾害链以及灾害遭遇。灾害群是指灾害在空间上的群聚和时间上的群发，各致灾因子之间不存在成因上的联系性。灾害群接近狭义多灾种的概念，灾害间相互独立，即灾害发生间隔时段很长以至于灾害间的相互影响可以忽略不计，因此可依据多灾种风险评估模型对其进行评价。灾害链则表现为类似多米诺骨牌的现象，各致灾因子之间具有成因上的联系性，可以分为串发性灾害链和并发性灾害链。灾害链具备诱发性、时间尺度性和空间尺度性等三大特征，其风险可通过转移概率风险评估模型进行评估。灾害遭遇表现为各致灾因子之间的相互碰头现象，由两种或两种以上本源上没有成因关系的灾害事件同时发生或相继发生，即使单个事件本身并不极端，也会由于遭遇效应而使极端性扩大的事件。遭遇效应不仅会影响到整体致灾因子的强度，同样也会影响到承灾体的脆弱性，因此其风险可通过组合概率风险模型进行评估。总得来说，狭义上的多灾种仅指致灾因子在空间上群聚或群发，即灾害群。灾害群的致灾程度是各单一致灾因子的总和，对某一地区来讲，灾害群聚或群发，都会使区域总体致灾加重；灾害链与灾害遭遇的致灾强度大大超过其关联的各单一致灾因子的总和，其中灾害链的致灾强度具有累加效应，而灾害遭遇的致灾强度具有叠加效应。灾害累加与叠加都可明显放大致灾的程度，形成巨灾风险。因此，从脆弱性评价的角度，灾害群、灾害链和灾害遭遇都大大提高了其脆弱性，使区域灾害风险水平远比单一的灾害风险水平更加提高。

来源出版物：自然灾害学报, 2014, 23(6): 42747

入选年份：2014

芦山和汶川地震诱发次生地质灾害的规律及特征对比分析

李秀珍，孔纪名

摘要：目的：芦山地震是2008年汶川地震后在龙门山断裂带发生的又一次强烈地震。两次地震均诱发了大量次生地质灾害，但由于地震震级、持续时间以及地质环境条件等的差异性，两次地震诱发次生地质灾害的发育规律、类型和特征既有相似性，也有一定的差异性。本文通过对比分析两次地震诱发次生地质灾害的环境背景条件、分布发育规律以及次生地质灾害类型和特征等，充分把握龙门山断裂带地震次生地质灾害的发育规律及演化趋势，以期为龙门山地震灾区次生地质灾害的科学预测和及时防范提供科学依据。方法：在初步分析汶川和芦山两次地震及其诱发的次生灾害基本情况的基础上，依据两个地震重灾区的地形地貌、地层岩性、断裂构造等地质背景条件和次生地质灾害的分布特征和相关图件，分析归纳了两个地震灾区地质背景条件的异同点和次生地质灾害的分布发育规律，然后结合次生地质灾害的实地调查等资料，分析对比了两地震重灾区次生地质灾害的类型和特征，充分把握了龙门山区地震次生地质灾害的演化规律及发展趋势。结果：芦山地震和汶川地震的发震断裂同属于龙门山断裂带，但由于地震震级、持续时间及重灾区地质条件等的差异性，两次地震诱发次生地质灾害的分布规律、类型和特征既有相似性，也有一定的差异性，主要异同点如下：1）两次地震诱发的次生地质灾害均沿发震断裂及河谷岸坡密集分布，次生地质灾害均主要发生在中低山和中高山区的河谷、沟道两侧山坡和道路山坡的一侧。2）汶川地震次生地质灾害上下盘效应明显，上盘发育的地质灾害明显多于下盘；芦山地震次生地质灾害无明显的上下盘效应。3）汶川地震次生地质灾害主要发育于板岩、片岩、千枚岩等浅变质岩中，其次为强风化花岗岩、碳酸盐岩及砂泥岩和全强风化壳和第四系堆积物；芦山地震次生地质灾害主要发育于砂泥岩和砾岩中，其次是碳酸盐岩地层的陡坡和陡崖上以及全强风化壳和第四系堆积物中。4）两次地震均诱发了大量的次生地质灾害，灾害类型均以崩塌、滑坡和不稳定斜坡为主，但汶川地震次生地质灾害的分布范围、数量、规模及危害性等均比芦山地震大的多。5）芦山地震诱发次生地质灾害1447处，灾害类型主要以中小规模的岩质崩塌和浅表层滑坡、滑塌和不稳定斜坡（占灾害总数的96.89%）为主，偶见堰塞湖、地面塌陷等次生灾害，地震直接诱发的巨型、大型次生地质灾害相对较少（占灾害总数的3.11%）。汶川地震不仅在大范围内诱发了成千上万处中小规模的浅表层滑坡、崩塌等次生地质灾害（约占灾害总数的87.74%），同时也诱发了许多典型的大规模滑坡、崩塌、堰塞湖等次生地质灾害及灾害链（约占灾害总数的12.94%）。6）两次地震均使强震区一定范围内的山体产生松动变形，大幅降低了斜坡的稳定性。结论：在芦山地震灾区的恢复重建中，应在充分借鉴汶川地震次生地质灾害评价和防治经验及教训的基础上，科学合理地评价预测次生地质灾害的规模、发展趋势以及影响范围和程度，加强尚未发生、隐蔽性强的潜在地质灾害的判识和预测工作，充分考虑地质环境条件及次生地质灾害对恢复重建选址的影响。

来源出版物：自然灾害学报, 2014, 23(5): 43057

入选年份：2014

自然灾害脆弱性研究进展

石勇，许世远，石纯，等

摘要：目的：近年来，在国际日益重视防灾减灾的背景下，脆弱性研究成为灾害学研究的主体并逐渐融入社会可持续发展策略。“脆弱性”一词越来越多地出现在科研和政府管理的相关文件中，备受研究者和决策者关注。但是，到目前为止，脆弱性的内涵与结构，众多学者在不断达成共识的进程中还存在很大分歧，脆弱性评估模型与方法的创建，也在逐步完善的过程中。特别是在国内，自然灾害脆弱性研究的理论基础薄弱，单一依赖指标体系的较浅层次的应用还未能为决策提供有效的指导，这与我国面临的巨大灾害风险不相称。本文在回顾国内外脆弱性研究进展的基础上，力求实现自然灾害系统脆弱性理解的拓展与深化，着重回答“自然灾害系统中的脆弱性到底指什么？”和“如何评估自然灾害系统的脆弱性？”结论：“自然灾害系统中的脆弱性到底指什么？”围绕这一问题，本研究对自然灾害脆弱性的内涵、类别、结构等进行探讨，明确了敏感性、应对能力、恢复力的概念及其与脆弱性的相互关系，区分了危险性、风险与脆弱性，认清了脆弱性在灾难形成和减少风险中的决定性作用。我们认为，自然灾害脆弱性概念应该分两个维度进行理解，一要考虑承灾体是系统还是承灾个体，二是考虑是从承灾体本身物理属性还是从社会角度分析脆弱性产生的根源。脆弱性研究应该把握其系统性，无论是承灾个体、群体或是区域，其脆弱性影响因素都应多方位、多领域、多角度地考虑。另外，脆弱性应是承灾体的本身属性，不论自然灾害是否发生，这些属性都存在，外力作用时，脆弱性也要通过承灾体本身来体现。并由这些性质区分开易损性与脆弱性，判断暴露性严格来说不应该属于脆弱性的组成部分。“如何评估自然灾害系统的脆弱性？”在充分认识自然灾害脆弱性评估特点和困难的基础上，本研究归纳总结了开展脆弱性评估的五种经典模型，即剂量-反应（RH）模型、压力释放（PAR）模式、政治经济模式、基于区域的综合脆弱性模式和恢复力模式。并且指出，自然灾害研究领域的脆弱性主要有基于历史灾情、基于指标体系和基于实际调查的灾损率曲线三种评估方法，并在各种方法中，理顺了自然灾害脆弱性与风险的相互关系。这些方法在实际选择应用中与评估区域空间尺度的大小密切相关，我们对各种方法存在的主要问题、优势及需要改进的方面进行了系统归总。从发展趋势来看，脆弱性研究日益着重多领域合作、多对象细化和除指标体系外多种方法的综合应用，旨在从人类社会本身找出灾难根源，为灾害保险和政府决策提供有效指导。

来源出版物：自然灾害学报, 2011, 20(2): 131-137

入选年份：2015

近50年东北地区春玉米干旱的时空演变特征

董秋婷，李茂松，刘江，等

摘要：目的：本文选用作物水分亏缺指数（CWDI）作为玉米干旱指标，旨在分析东北地区春玉米干旱时空分布特征和演变规律，揭示春玉米生育期内各旬的水分亏缺状况，为东北地区优化玉米产业化布局，为防旱救灾提供科学依据。方法：本文利用东北地区70个气象站点1960—2007年逐日气象资料计算作物水分亏缺指数和1999—2003年164个县（或县级市）的分县农业数据资料中玉米播种面积资料确定玉米种植区域。在玉米生育期按旬时段计算的累计水分亏缺指数（CWDI），分别计算4月下旬～9月下旬共16旬，由于作物干旱主要体现为累积效应，水分亏缺指数一般计算连续5旬的作物亏缺指数。根据CWDI计算结果，结合东北地区玉米生长实际，划分干旱等级：无旱、轻旱、中旱、重旱和特旱。采用ArcGIS软件栅格数据空间分析模块（Spatial Analyst）中反距离权重插值（IDW）的方法，对研究区的作物水分亏缺（CWDI）指数统计量进行插值，生成空间栅格数据，得到干旱等级空间分布图。结论：在春玉米生长季内，降水量呈现先增加后减少的变化趋势，在7月下旬达到峰值；玉米的需水量与降水量具有相同的变化趋势，在7月份对水分需求较高。降水在7月和8月份基本可以满足玉米对水分的需求，但其他各旬需水量均略高于降水量。在4～6月和9月份水分亏缺指数（CWDI）值较高，易引起玉米发生干旱。在春玉米营养生长阶段，干旱时空分布特征为：在出苗期，20世纪60年代、70年代和80年代，重度以上程度的干旱集中分布在辽宁省中西部和吉林省西部，且60年代和70年代东北地区全区处于中度程度以上干旱；20世纪90年代和2000—2007年，在辽宁省东北部和吉林省东部地区为轻旱区，而特旱区分别分布在吉林省西部和黑龙江省西南部地区。在拔节期，20世纪70年代、80年代和90年代，在东北三省西部基本处于轻旱状态，个别地区出现中等程度干旱；20世纪60年代和2000—2007年，辽宁省和吉林省西部发生中旱，黑龙江省全省处于不同程度的干旱灾害中，其中东北部发生重旱。在春玉米生殖生长阶段，干旱时空分布特征为：在抽雄-吐丝期，20世纪60年代和90年代，东北地区基本并无干旱灾害的发生；20世纪80年代，在辽宁省西北部发生轻旱；在20世纪70年代和2000—2007年，中等程度以上干旱主要集中分布在吉林省西部和黑龙江省西南部和东北部地区。在乳熟期，20世纪60年代，东北地区基本并无干旱灾害的发生；在20世纪80年代和90年代，分别在辽宁省西北部和吉林省西部发生轻旱；在20世纪70年代和2000—2007年，中等程度以上干旱主要集中分布在吉林省西部和黑龙江省西南部。

来源出版物：自然灾害学报, 2011, 20(4): 52-59

入选年份：2015

基于标准化降水蒸散指数的华南干旱趋势研究

李伟光，侯美亭，陈汇林，等

摘要：目的：标准化降水蒸散指数（SPEI）通过标准化潜在蒸散与降水的差值反应一个地区干湿状况偏离常年的程度，是分析干旱演变趋势的新理想指标，目前已经广泛应用于干旱评估、水资源管理等领域。本文利用我国华南地区具有代表性的50个站点1961—2010年的月降水及月平均气温资料，分析该地区近50年来的干旱特征。方法：SPEI指数首先计算潜在蒸散，然后计算逐月降水与蒸散的差值，最后通过对差值数据序列进行正态化，得出SPEI指数。本文用SPEI和1961—2010年中国华南地区50个站的月降水量及月平均气温资料，对该地区50年来干旱趋势、干旱化的空间分布、极端干旱事件发生频次和干旱持续时间。结果：基于我国华南地区50个站的月降水和月平均气温资料，利用标准化降水蒸散指数（SPEI），分析了1961到2010年的干旱趋势、极端干旱发生频率及干旱持续时间，得到以下几点事实：从时间变化上看，在1961到2010年的50年间，华南地区经历了5个连续干旱时段，特别是90年代中期以来，该区域偏旱的年份明显增多，连续偏旱年景频繁出现，且干旱趋势明显增强。从SPEI数值大小上看，平均SPEI指数呈现先上升后持续下降的趋势，70年代中期以后整体上呈现干旱化趋势。1998年是华南年平均SPEI指数突变的开始。从干旱事件的发生次数和干旱的持续时间上也可以发现，70年代是华南地区干旱最轻的一个时段，其后干旱逐渐加重，在21世纪初达到最重。21世纪初的前10年发生了7次干旱，而且2003、2004、2007年是历史上最旱的三年。从空间分布上看，1961到2010年，华南区域96%的站点SPEI指数呈现出下降趋势，24%的站点下降趋势通过0.1显著水平检验。下降最迅速的站点分布在广西的南部和西部、以及海南岛。海南岛干旱化趋势最为集中和明显，6个站点有4个的SPEI指数呈现显著下降，而且无一上升。广东省干旱化的趋势最轻。气象干旱发生的原因可以归结为降水的减少或蒸散的增大。华南地区降水呈现微弱增加趋势（0.65%/10年），年平均气温升温速率约为0.16℃/10年，降水增多而SPEI指数减小，这说明温度在该地区干旱化中起了重要的作用，降水的微弱增加没有抵消温度上升带来的蒸散量增大。SPEI指数很好地反映了气候变暖引起的干旱化趋势。另外，华南地区降水日数呈减少趋势，降水分布更为集中，这也将会导致极端干旱事件的进一步增多。结论：标准化降水蒸散指数假定所有地区发生干旱的频率相同并对数据进行标准化，反应某一时段的干湿程度与该地区历史同时期状况的对比，在分析不同区域的干旱趋势方面具有先天性优势。通过对SPEI指数趋势研究发现我国华南地区普遍存在干旱化的事实，降水的微弱增加没有抵消温度上升带来的蒸散量增大；降水日数减少，降水更为集中，这也导致极端干旱事件的增多。

来源出版物：自然灾害学报, 2012, 21(4): 84-90

入选年份：2015

地震海啸数值模拟中海洋水深数据的敏感性研究

任叶飞，杨智博，温瑞智，等

摘要：目的：海洋水深数据是进行海啸数值模拟计算最基础的输入数据之一。以南海为研究对象，分析目前三种常用的开放的海洋水深数据的差异性；针对马尼拉海沟的地震潜源进行海啸数值模拟计算，探讨水深数据差异性对于模拟波高的影响；对水深数据进行人为改变以模拟误差的产生，分析水深数据误差对于海啸数值模拟的影响。文章旨在探讨海洋水深数据对于海啸波高数值模拟的敏感性进而验证其适用性。方法：选取我国南海

N11°～N26°、E108°～E122°作为研究区域。分别选取该区域内30弧秒精度的SRTM、1弧分精度的GEBCO、1

弧分精度的ETOPO数据进行分析。首先对具体数据点进行差异性分析，选取N14°、N16°、N18°和N20°四个截断面高程/水深数据进行对比，其次以马尼拉海沟俯冲断层为潜在海啸源，分别采用上述三种水深数据在所选区域内进行海啸生成、传播过程的数值模拟计算。比较计算结果以观察水深数据源的差异对海啸波高数值模拟结果的影响程度。最后将水深数据值进行人为改变以模拟误差产生，比较误差存在前后的模拟结果以分析对海啸数值模拟产生的影响。结果：从四个截断面上三种数据源的高程/水深随经度分布情况可见，不同数据源之间地形起伏趋势一致，水深较浅区域（小于500 m）差异不明显，而在开阔的深海区域存在部分数据差异较大的情况，表明不同数据源的海洋水深数据还是存在一定的差异性的，是否由此对海啸数值模拟产生影响值得探讨和研究；由6个设定地震海啸在3种水深数据源情况下的模拟结果对比结果可以发现，不同水深数据源情况下的模拟结果基本一致，但也存在部分区域差异较大的现象；将水深数据整体增大或减小20%，数值模拟结果显示无论水深变浅还是变深，海啸最大波高变化都在5%以内，但海啸波相位变化明显。将水深数据随机增大或减小10%、20%，数值模拟结果显示当海水深度变浅时模拟的海啸波高大都增大，反之相反；海啸波高的变化率随着水深数据变化增大而增大；在中心区域（深海）波高变化几乎可忽略；然而在沿海大陆架或中沙群岛浅滩部分场点的波高变化还比较明显。不过，变化率都在20%以内，影响程度还是在可接受范围内的，可以说水深数据的误差对于海啸波高的数值模拟并没有很大影响。结论：不同数据源的海洋水深数据总体上保持一致，但在某些场点仍然存在较大差异性。通过实例计算发现，在远海深水区域这种差异性对地震海啸数值模拟的波高影响并不显著；在一定区域内人为改变海水深度以模拟误差的产生，海啸数值模拟结果显示这种改变对于外海开阔海域的海啸波幅值几乎没有影响，但会产生一定的相位变化；另外还显示这种改变可在沿海大陆架或海岛浅滩区域影响海啸波幅值，但其影响程度是在可接受范围之内的。总之，在进行海啸数值模拟过程中，对于外海开阔海域选择何种数据源的水深数据对于模拟结果影响甚微，水深数据误差对于模拟结果的影响是可接受的。在大网格（低精度）计算环境下，海洋水深数据对于海啸波高数值模拟的敏感性是较轻微的，目前开放的水深数据可满足海啸传播数值模拟的需要。

来源出版物：自然灾害学报, 2015, 24(2): 15-22

入选年份：2015

全球暴雨洪水灾害风险评估与制图

方建，李梦婕，王静爱，等

摘要：目的：洪水灾害及其风险在国际社会倍受关注，在区域和中小流域尺度上，全球各地广泛开展了不同程度的洪水灾害风险评估。然而，受数据和模型的限制，全球尺度的风险评估具有一定难度，相关工作也十分有限。本研究综合解析的方法和经验的方法，从洪水可能损失评估的角度以及洪水致灾因子危险性、孕灾环境稳定性、承灾体脆弱性综合分析的角度出发，在国家、网格、流域三个单元上对全球洪水灾害风险或风险等级进行了评估。方法：考虑不同评价单元上洪水风险表达的差异以及数据可获得性的差异，采取不同的方法进行评估。在国家单元，利用全球百年一遇洪水淹没范围模拟数据，结合全球土地利用数据和淹没损失曲线，计算各国洪水可能的经济损失；在网格和流域单元，采用极值分布模型，利用全球降水、河流径流、DEM、人口、GDP等数据，构建致灾因子和承灾体指数，综合评估洪水灾害风险等级。最后利用历史洪水灾情损失数据风险评估结果进行验证。结果：在国家单元，中国、美国、印度、俄罗斯、德国、法国、日本、巴西、英国、意大利等国的洪水经济损失风险最大。从风险分布的网格单元来看，洪水人口高风险区主要分布在洪水频繁且人口密集的印度半岛，中国东部和南部，中南半岛，欧洲西部以及美洲东部部分地区；经济高风险地区主要分布在洪水频繁且经济发达的美国中东部，印度半岛北部，东亚的韩国、日本及中国东部地区，欧洲西部以及南美巴西东部部分地区。在流域单元，人口高风险区主要分布在恒河-布拉马普特拉河、长江、亚马逊河、尼罗河、湄公河等人口分布密集且雨量水量比较充沛的热带/亚热带流域；经济高风险区主要分布在密西西比河、长江、多瑙河、恒河-布拉马普特拉河、巴拉那河、莱茵河等经济发达且洪水灾害频繁的流域。结论：与历史损失数据和前人工作的比较验证表明，不同单元上的风险评估结果真实可信。受自然因素及人口经济分布的影响，洪水高风险区域主要集中在亚洲地区（尤其是东亚、南亚及东南亚地区），美国中南部和欧洲西部。由于社会经济发展和政府管理水平的落后，非洲地区洪水灾害人口风险也十分严峻。此外，气候变化给洪水灾害带来重要影响，如何全面地分析评估气候变化下的洪水灾害风险将成为未来研究的重点和难点。

来源出版物：自然灾害学报, 2015, 24(1): 01-08

入选年份：2015