精选自然灾害学

1、第一章 自然灾害根本概念及根本理论1.1自然灾害灾害指因致灾因子所造成的人员伤亡、财产损失与资源破坏的情况。致灾因子可能引起人民生命伤亡及财产损失与资源破坏的各种自然和人为因素。1.1.1灾害链一种灾害发生引发一系列灾害发生的现象串发性灾害链：指因某一种原生灾害发生后，诱发产生的一系列的灾害现象。并发性灾害链：指某一原因或某个地区同时所产生或发生的一系列的灾害现象。1.1.2 灾害群灾害群聚： 灾害多度DD=单元灾种数n/区域灾种总数N 单位：% 灾害群发： 灾害频度DF=期间灾害发生频次f/时段灾害发生频次F 单位：% 1.1.3灾害强度和被灾指数相对致灾强度：自然致灾因子造成的相对破坏或毁

2、坏能力的程度，是造成区域灾情的根本原因条件。被灾指数：某县域所受各种自然致灾因子影响的规模程度，为被灾指数C1.1.4灾害机制物质与能流耗散机制与灾害生态机制 A：物质和能流耗散机制 因为灾害系统是一类非平衡的耗散系统。就逻辑概念来说，它表现出系统物质流和能量流的一系列扰动涨落相变新态-的耗散机制，具体那么表现为系统的波动、渐变与突变。波动与渐变目前可以利用时间序列分析的方法建立动态机制模型；突变那么可利用突变论模型转换为灾害突变机制模型。灾害系统的物质与能量流的耗散机制，其核心是灾害时空变化的动力学过程，集中反映了灾害系统的致灾过程。B：灾害生态机制指灾害系统所具有的一系列共同或相似的生态学

3、特征，主要揭示成灾过程。1反响机制正反响机制使系统越来越不稳定的过程。负反响机制使系统越来越稳定的过程。2阀值机制在致灾因子与承灾体的相互作用下，出现致灾的临界值域的机制。3迟滞与综合加重机制迟滞环境灾害、人为灾害均表现出明显的致灾与成灾的时间差，把这种时间差理解为灾害系统的迟滞机制。如：沙漠化；人吃污染水等等。迟滞机制的作用对灾害系统致灾成灾的预报，进而进行减灾等有重要的指导价值。综合加重机制即通常所说的“1+12的系统放大机制，是灾害系统致灾群发与群聚在成灾过程中的集中表现。1.2自然灾害分类1.2.1 灾害的类型按成因分自然灾害、人为灾害和自然人为灾害三类。自然灾害因自然变异为主因并表现

4、为自然态的灾害，即“天灾。又可分为：天文灾害和地球灾害。人为自然灾害从成因上看，人为自然灾害是在一定的自然环境背景下由于人类社会活动引起的。人类及社会灾害由于人为因素为主因，并表现为人为态的灾害，即“人祸。按灾害形成过程的时间缓急划分 突发性灾害指持续时间短，起始速度快的灾害。即突然爆发、开展迅速、使人猝不及防，给社会造成震动或激变。一般指自然灾害，即狭义的自然灾害。渐发性灾害指持续时间长，起始速度慢的灾害。即开展缓慢、逐渐成灾，但影响面积广、持续时间长，如不及时防治，同样可以造成巨大损失。按损失划分 直接损失由灾害造成的人员伤亡和财产不动产直接经济损失，按单年价格折算。包括：固定资产损失和直

5、接造成的减产或损失。间接损失是一个争议较多，较难计算的问题，多数人应包括：社会经济关联型损失指由灾变对社会经济系统造成的直接破坏通过社会经济系统的网络而引发的社会经济系统的其它破坏，其中最主要的是产业关联型损失。灾害关联型损失指由一种灾害引发的次生灾害造成的经济损失。资源关联型损失既包括传统意义上的人力资源和资本资源的损失对未来经济增长的影响，又包括灾害中的自然资源破坏在可持续意义上对未来开展能力的影响。按致灾因子划分 气象、水文类灾害干旱、洪涝、寒潮、冰雹、连阴雨等；海洋类灾害台风、海啸、风暴潮、赤潮等；地质类灾害滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地裂缝等；地震类灾害地震；生物类灾害病害、虫害、

6、鼠害、毒草等；土地退化类灾害土壤侵蚀、风蚀沙化、草地退化、土地盐碱化等。 1.2.2 自然灾害的主要类型1气象、水文灾害 含义指由大气、水文作用对人类生命财产、经济建设和社会的持续开展造成的损害或有害影响。影响因素地理位置；地形；经济；人口以及工农业生产的特征。分布特点A具有显著的地区特点南北方、东西部、内陆沿海、高山平原等差异，这不仅反映在灾害类型上，更表现为同一灾种在不同地区也有不同特征。；B群聚性和群发性特征指一种或多种气象、水文灾害常可在某一地区或不同地区同时或相继发生群聚/多度；同时，气象、水文灾害在某一地区频繁发生或延续时间长群发/频度。灾种多主要有干旱、洪涝、寒潮、霜冻、冰雹、连

7、阴雨等。 干旱(drought)1含义由于较长时间内无雨或少雨造成的空气枯燥、土壤缺水的现象。2旱灾干旱导致工农业生产等经济活动与人类生活受到危害时称为旱灾。3旱灾的成因A自然因素的影响气象因素、水土资源组合的不平衡B人为因素的作用4旱灾的后果：A影响农业，造成粮食大幅度减产；B造成水源缺乏，开采地下水引起地面沉降，海水倒灌；C影响大中城市工农业生产、建设和其他方面；D还能导致环境的恶化沙漠化等。5主要防治措施：A兴修水利。建造大、中、小型水库，修建塘坝，配置排灌渠道，挖凿机井和水井，做到蓄水、保水和合理用水；B营造水土保持林、农田防护林林带能减小风速，减少径流量，保持积雪，提高空气和土壤湿度

8、，既能防止干旱又能修养水源；C采取各种技术措施保墒。如及时翻耙，中耕除草，喷洒抑制蒸发剂和覆盖等减少土壤的蒸发，储蓄降水，防止干旱。洪涝(flood)1含义某地长期降雨或暴雨，雨量过于集中，导致河流泛滥、山洪爆发、低洼积水、植被被淹等。其标准是： 1I2 大涝年2涝灾指水流或积水超出天然或人工的限制范围，危及人类生命财产的现象。3洪涝的形成条件：A自然条件：一是充足的水源、二是河道与地形地势不能及时排除那些迅速增加的水体。B人类活动4洪涝灾害产生的后果：A直接造成人畜伤亡；B冲毁或淹没建筑物与人类财产；C破坏铁路、公路、通讯线路与其它工程、设施；D使农作物与经济作物欠收或绝收，土质恶化；E使工

9、农业生产以及其它人类活动中断；F导致某些疾病的流行；G诱发某些次生灾害，如崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害和病虫害发生。5洪涝灾害的防治对策：江河的防洪一般采用综合治理的方法，科学地系统地安排蓄、泄、滞、分等工程措施或环节。防洪的工程措施主要指在江河、湖畔修建各种抗洪措施。如对河道裁弯取直、河槽拓宽、河道清障、清淤等途径整治河道，修理堤防，可提高河道的泄洪能力；在上游开展水土保持工程，中下游修建蓄洪水库等措施咳控制上游洪水来量；在重点保护对象附近或其它需要的地方，修建江河的分洪工程或滞洪工程等。防洪的非工程措施是指在洪水发生之前，通过技术、法律、政策、组织、管理、教育等手段，进行防洪物质准备、人力

10、安排，优化调动洪水或系统性设计抗洪抢险救灾方案、加强洪水监测、预报，对洪泛区的土地科学地划分与管理，以及开展洪水保险等。通过这些途径，可有效地减少洪涝灾害造成的损失。寒潮(cold wave)1含义指高纬度地区聚集的强冷空气南侵造成大范围的急剧降温，并伴有大风、大雪、霜冻等特殊天气现象。2危害产生的后果：A对畜牧业、农业造成严重危害。B破坏交通、通讯等生命线工程。C寒潮大风还可能拔起树木，摧毁建筑物，造成工厂、矿山停工停产。D寒潮降温易使某些类型的疾病增多。如心脏病、风湿病等。E寒潮在我国西北和北方地区还常引起沙尘暴和暴风雪等灾害性天气。3防御措施：A掌握寒潮气候规律，合理搭配品种。B加强寒潮

11、的预报及其应用。C运用综合栽培技术防御寒潮灾害。2海洋灾害台风(typhoon)/热带气旋(topical cyclone)1含义发生在热带或亚热带海洋面上的气旋性涡漩，主要依靠水汽凝结时放出的潜热开展的。2台风的主要致灾因素A狂风与巨浪狂风和巨浪造成的灾害主要有*可摧毁大片的建筑物或工程设施；*吹断通讯与输电线路；*毁坏农作物或经济作物；*造成严重的人畜伤亡与财产损失；*台风在海面上引起的巨浪使来不及躲避的船只颠覆漂浮。B暴雨与洪水灾害台风造成的暴雨产生的灾害有*常常造成山洪爆发，江河横溢，淹没农田村庄，冲毁道路桥梁；*引发泥石流、滑坡等多种次生灾害，给人民生命财产造成重大损失。C风暴潮风暴

12、潮产生的灾害有*引起海水暴涨，吞没沿岸田舍；*可使海浪冲毁海堤，海水倒灌，给人民的生命财产造成巨大的损失；*还会引起土地盐碱化，淡水资源污染，海岸侵蚀等次生灾害。3热带气旋的防御对策A利用电视、电台、报纸、刊物等宣传媒介经常广泛地开展防御台风灾害的公众教育，使人民群众掌握必要的防灾、抗灾和救灾知识。B增强综合抗台风能力。主要包括：*提高房屋建筑质量，在沿海地区采用石头、钢筋水泥等材料建造房屋，增强抗台风能力。*合理安排农作物生产布局，选择具有较强抗台风能力的优良品种，使农作物生长关键期和台风频繁发生时间错开等，减少台风造成的损失。*大力开展植树造林，把沿海防护林建设作为生态建设的重点工程来抓，

13、减轻台风的威胁。*充分发挥水利工程防台效益，做好防护堤、水利工程的维护、加固工作。*积极开展救援工作。台风影响期间要迅速组织抢险救灾，切实保障灾民的生活；台风过后要组织群众尽快恢复生产，重建家园，力争把损失减少到最低限度。*台风对海上运输和捕捞作业影响很大，应急时采取“停、绕、穿等方法防止。停在平安处躲避到台风过后再继续航行；绕适当改变航线以防止与台风相遇；穿在台风到来之前迅速地穿过台风将要经过的地区。3地震灾害earthquake disaster1含义由地球活动引起的人们通过感觉和仪器可发觉到的地面振动。2地震灾害指由强震震级大于5级的破坏性引起的有害于人类生存与社会开展的现象。3地震的分

14、布规律不均匀，大多集中在一些带状区域内地震带，且集中在北纬60度南纬60度之间。4地震的活动特点周期性特征，即活动期与平静期交替出现。5地震灾害的防治对策A、地震预报对策：B、抗震对策：即如何根据“小震不坏、中震可修、大震不倒的原那么，对建筑物采取结构性抗震措施，以提高其抗震能力。为此：*要尽量选择地层坚实，地下水位较深，没有散沙层、淤泥册层、填土层的，不是故河道、池塘的，构造活动性较弱的地基。*如果必须在条件较差的场地建筑，那么应进行地基处理。*建筑物的平、立面要整齐，不要有突凹形状或重的悬挂物。*开间要小，隔墙要多，建筑物重新要低，高度不要超过抗震限度。*建筑材料、墙体厚度等方面要符合抗震

15、要求，联结部位或薄弱环节要有加强措施。*结构要匀称，建筑物的整体性要好。*施工要保证质量。对于较重要的建筑物，要由专业人员按国家公布的标准进行设计。C、防灾的组织管理对策：通过地震减灾立法，防灾规划和预案的制定，责任制的划分与落实，防灾措施的设计，约束与协调政府机构、团体、个人的行为，使之有利于防灾系统的完善与良好运行。D、防灾的经济对策：平时储藏财力以备减灾包括灾后安置之需，生产与合理的分片储藏抗、防、救灾用物质以应急。努力优化投、效关系，在确保减灾的系统性效果的根底上，通过合理使用经费、促使效益增值等途径使减灾中的财力消耗尽量减小。此外，防灾保险也是一种行之有效的互助式的防灾经济储藏手段，

16、对于灾后恢复与重建也有很大帮助。E、防灾的人工环境对策：即通过城市规划时的合理选址，用地分区，各类建筑与公用工程设施的系统性、动态性规划与设计，避开不利的自然环境，营造一个有利防灾、救灾的人工环境。具体措施：*要注意使次生灾害危险源远离人口密集区及重要单位或关键性的救灾支持因素储藏地附近，并建立良好的防护措施。*城市重要部位要易于得到救援和保护。*空旷场地与交通网络要有利于避难与救灾。*防灾、救灾设施与支持因素要布局合理。对于目前不符合上述原那么的老地区要根据具体情况，结合社会开展与经济衡量进行适当改良。F、教育和训练对策：即通过宣传、教育、培训、演习等途径改善民众的灾害意识，提高民众对灾害的

17、认识及防灾、救灾自救为主知识，减少其应急反响的盲目性和随意性。此类对策不但有助于群众在破坏性地震发生前采取积极的防灾措施，地震发生时指挥群众按预定方案避震疏散，或自救互救，以到达减少伤亡和损失的目的；而且可以减少因心理伤害导致的疾病、不正当行为性伤亡，或其它有害的奢华效应。特别可以增强群众抗谣言的能力由于破坏性地震是对人民的生命财产危害很大的自然灾害，因此一旦有人误传地震预报或散布地震谣言，可能引起社会恐慌与剧烈的有害反响，并造成巨大的经济损失甚至人员伤亡。假设群众对目前地震预报的途径、发布预报的权限、以及地震前兆、地震防灾等方面有一定的了解，就会增加识别假地震预报的能力，即使听到了临震预报，

18、也应当采取较为冷静和恰当的反响。G、地震救灾对策：指大地震发生后一个时间较短的紧急时期内所采取的救人，抢救抢修重要财产和工程设施，控制灾情开展阻止其继发或蔓延，防止次生灾害的发生等方面。但地震救灾对策却远非实施救济灾是采取的措施。这有赖于震前在信息、预报、物质、设施、方案、设计、组织、训练等方面做大量的工作。H、恢复与重建对策：即在大震后的一定时期后，紧急救灾期已过，灾害破坏现象已得到妥善的处理，灾情已被控制时，可着手恢复灾区社会正常的活动与秩序。在未来的地震减灾与社会开展的双层根底上，结合地震破坏后的城市状况，规划与设计城市的新貌。对于震后的工程设施与各类建筑物，或修补或重建。以到达经济、防

19、灾能力强、并有利于社会开展的目的。1.3自然灾害的某些共同特性1现代灾害的根本特征成灾条件越来越复杂，灾害种类越来越多灾害分布越来越广，受灾对象越来越多，灾害造成的破坏损失越来越严重灾害的长期效应更加突出，对人类的影响更加深远严重破坏资源和环境灾害的相关性加强，常形成复杂的灾害链和灾害群人类社会经济开展对现代灾害具有重要影响灾害的不可防止性和可减性2从地理学角度分析自然灾害的共同特征自然灾害的普遍性与恒久性特征自然灾害的多样性与差异性特征自然灾害的全球性与区域性特征自然灾害发生的不确定性与可预测性特征自然灾害的突发性与缓慢性特点自然灾害的迁移性、滞后性和重现性特征自然灾害后果的双重性特征1.4

20、全球自然灾害概况1.4.1自然灾害是一个社会问题 自然灾害类型多、分布广、风险大、损失大 灾害与社会开展、减灾投入呈同步增长 制定减灾规划已成为一个重要的社会问题 1.4.2各大洲自然灾害特点 亚洲自然灾害概况 亚洲自然灾害的根本特点类型俱全：危害巨大：分布广泛：区域差异明显。亚洲自然灾害的形成因素 位置特殊：面积巨大：古陆破碎：季风气候最典型。欧洲自然灾害概况根本特点类型较少，但人为灾害比拟多：以西欧、南欧为主要分布区。形成原因地理位置位于西风带，气候单一，气象灾害少：面积小。非洲自然灾害概况根本特点灾害类型少，但人为灾害较严重：以气象灾害干旱为主。形成原因古陆古老而稳定：高原大陆：干旱地区

21、面积大。北美洲自然灾害概况根本特点类型齐全，是亚洲灾害类型的缩影：灾害损失巨大：分布广泛：区域差异显著。形成条件特殊的海陆位置：准季风气候特征：工业兴旺。南美洲自然灾害概况根本特点灾害类型少，气象灾害不突出，主要是火山、地震、泥石流灾害等：森林砍伐严重：区域差异明显，西海岸自然灾害多。形成原因古老大陆为主体，但西部为地壳活动带、高山带，所以多地质、地貌灾害：人为活动不合理。大洋洲自然灾害概况根本特点多火山、地震：区域差异明显，大陆以气象灾害为主；岛屿以火山、地震为主。形成原因岛屿处在环太平洋地震带上，所以多地质地震灾害。大陆古老完整，缺乏高大山地，所以干旱等气象和森林火灾多。 1.4.3全球自

22、然灾害时空分布规律全球自然灾害空间分布规律集中在两大灾害群聚带。环太平洋沿岸几百公里宽的自然灾害带北纬2050度之间的环球自然灾害带全球自然灾害群聚的原因从孕灾环境角度中纬度地带、海陆过渡地带、气候系统过渡地带是全球孕灾环境最不稳定的地带，也是自然灾害群聚的地带。 从承灾体角度地区差异表达在人口稠密、经济兴旺地区和人口稀疏、经济不兴旺地区。从致灾因子角度同样呈现出明显的地带与非地带分异规律，即表现为灾害多度和强度的地域分异。它们的分布与孕灾环境的分布规律根本一致。从地理角度由于资源开发的不平衡、海陆分布不均等导致陆地灾害比海洋严重、北半球灾害重于南半球等。1.5中国自然灾害概况1.5.1中国自

23、然灾害形成和发生的地理背景 我国幅员辽阔，环境条件复杂等导致灾害类型多。地理位置独特，海陆兼备典型的季风国家。地质构造复杂地形条件复杂环境条件多样，又是农业大国。生态系统比拟脆弱。人口众多，经济落后导致承灾体脆弱，防灾、抗灾、承灾能力低。 人口与经济水平分布不均作为承灾体的自然资源可再生资源分布不均1.5.中国自然灾害的特点 强度大 ；频次高 ；危害面广 ；破坏性大 ；韵律性与群发性 ；转移性 ；继发性和制约性 。1.5.中国自然灾害的分布规律1灾害的时间特征研究 研究灾害的时间间隔分布特征，是沿用研究地震事件发生的时间分布特征的方法，因为地震研究是我国最早开展的。人们在研究地震时间间隔的分布

24、特征时，发现了两相邻地震的时间间隔T与其值在一定区间内出现的频次NT之间存在以下两种关系式： 1、lgNT=T 2、lgNT=lgT一般地震的发生是一种随机事件，而与地震密切相关的地震灾害同样也是随机事件。根据研究结果说明：尽管地震灾害的形成，除了地震因素外还有很复杂的社会因素如人口密度、财产等，但是地震灾害的时间分布同样也遵从以上公式1、2。例如：中国地震灾害死亡人数大于1000人的时间间隔T与其频次NT之间有以下关系式： 3 lgNT=1.810.37T 又如日本地震灾害死亡人数大于1000人的时间间隔T与其频次NT之间的关系是： 4 lgNT=1.342.19T在取得3、4之后，又对火灾

25、的时间分布特征进行了研究，根据我国三个地区的火灾资料的研究结果说明，火灾的时间间隔一频次同样存在公式1、2的关系。所以有必要研究公式1、2在灾害学中的普遍意义。即研究其它灾害的时间分布是否具有公式1、2的特征。研究灾害时间分布特征的方法有多种，归结起来如下：假设选择应用两相邻灾害之间的时间间隔变化来表示灾害的时间分布，那么可设：某地区在一定时间内发生了几次灾害，其发生的时间分别为：t1、t2、t3、-tn，那么灾害的时间间隔T可有：t2 t1、 t3 t2-，由此，任何两相邻灾害的时间间隔可由下式给出： 5 T=tntn-1由公式5可求得n次灾害的时间间隔系列，该系列可以表示灾害的时间分布。但

26、由于灾害的发生时间并不具备明显的周期性特征，所以这里不采用T的自然时间序列来研究其分布，而采用以T值的大小顺序排列，并按一定的统计区间，分别统计各区间的值的出现频次，进而研究其分布特征。具体的工作过程如下步骤：确定研究地区的范围，并根据灾害背景性预报的要求及灾害频度，确定灾害等级的统计下限；研究确定统计时间段；研究灾害资料，编制研究地区的灾害目录包括灾害地点、时间及灾害强度；计算灾害时间间隔T，确定统计区间的时间范围，并统计各区间的出现频次；研究T的区间与频次NT的关系，求得灾害的时间关系分布式；研究应用灾害时间分布关系式进行灾害背景性预报问题。由公式5按中国灾害目录计算灾害的时间间隔，对中国

27、七种自然灾害2129年内的时间分布状况统计可得：时间间隔很小的出现的频次较高；很大的出现的次数少。在被统计的2129年内，时间间隔最大值为101年，采用最小二乘法拟合可得以下公式： 6 lgNT=2.001.92T此式即为中国七种主要灾害的时间间隔分布关系式。但上式有较大的偏差，订正灾害统计时间由公元前1801949年为公元9491949年，仍采用最小二乘法拟合得下式： 7 lgNT=2.192.94T经检验，7式较6式显著性要好。2区域(中国)自然灾害时间分布规律灾害轻重交替，呈现不规那么的周期性自然灾害的月际分布中国旱灾多发月为310月份，相对集中于59月，持续时间长，其中又以6、7两个月

28、为最频繁。中国洪涝灾害时间较为集中，大局部发生于69月份，进入7月份，洪涝灾害发生数迅速上升，8月份仍保持高势头，这两个月是洪涝灾害最多发期。假设以每两个月为单位，从1月开始，上半年洪涝灾害数呈倍增现象，到7、8月灾害数约为5、6月的3倍，9月以后迅速减少。中国旱涝灾害的时间分布又随地域不同而异。王铮等提出：中国自然灾害在历史时间可以分为三个大域，即走向黑河腾冲方向的胡焕庸线以西的西域西部灾害域；胡线以东约北纬34度以北的北域北部灾害域；胡线以东北纬34度的准秦岭淮河线以南的南域南部灾害域。如： 南域：开始于6月，79月最盛，10月后开始减少 旱灾 北域：3月份开始增多，6月最重，611月份开

29、始减弱 西域：3月开始，到10月后才有明显减弱 南域：多发于49月，4月份开始增强，7月份为多发月，8月以后减少 涝灾 北域：较集中，6月开始，集中于7、8月，9月开始减少 西域：6月份开始，79月为多发期，其中8月份最频发，10月后减少自然灾害的年际变化从19511980年资料分析，自然灾害的年际分布差异不大，每年均有大规模灾害4060次。而且，从1975年以后，灾害的发生次数不断增多，由于时间序列短，所以自然灾害的规律性不明显。但也显示出灾害的相对集中性，即多发年与少发年相对集中的现象。从50年代到90年代，灾害开展的长期趋势是成灾人口、成灾农作物面积、直接经济损失在波动中持续上升。这反映

30、：人口增多、经济开展、资源开发、财富增多等加剧灾害强度所致。死亡人口和倒塌房屋有所减少，灾害损失比不断降低。这反映：随着经济开展、人类居住水平的提高、防灾减灾意识、医疗设备等的提高，灾害造成的人员伤亡、房屋倒塌和灾害损失不断下降。3区域(中国)自然灾害空间分布规律王铮等提出中国自然灾害在历史时间可以分为三个大域北域以旱灾、涝灾、低温冻害为主，泥石流危害明显。南域以旱灾、涝灾、暴雨洪灾及泥石流、台风、风暴潮为主，生物灾害亦较突出。西域以持续性旱灾、冷害雪灾为主，地震灾害突出。马宗晋等提出的中国自然灾害可大致分为两大区域以大兴安岭黄土高原四川盆地横断山脉一线为界分为西部灾害区和东部灾害区。史培军从

31、中国可持续开展的角度考虑，大致依据中国东部、中部、西部经济区的划分方法，结合自然致灾因子的划分方法，对中国自然灾害区域分异宏观规律进行分析1东部自然灾害区：本区自然灾害类型多、强度大、频率高；2中部自然灾害区：本区正处在东西过渡带上，自然致灾因子类型、强度、频度均处于中等水平；3西部自然灾害区：本区地域辽阔，高寒、枯燥面积大，山地、高原、沙漠分布范围广，生态系统脆弱，自然致灾因子分布广泛，但因多种原因，人类集中分布在河谷和绿洲地区。4中国自然灾害的应用分布规律第二章 自然灾害系统及形成机制2.1自然灾害系统2.1.1 灾害系统的概念灾害系统是复杂的地球表层之异变系统 地球表层一般定义为组成地球

32、系统的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈与人类文化技术圈的交界面。即上至对流层顶部，下至岩石圈底部。灾害系统包含三层含义：第一：灾害系统是由天、地、人这三个子系统中各种灾害现象和成灾过程共同组成的有机整体。第二：组成灾害系统的天、地、人三个子系统之间的各种灾害现象不是彼此孤立、互不关联的，而是具有不可分割的相互联系、相互作用的内在关系。第三：灾害系统作为一个整体，与天、地、人三个子系统中的灾害现象有着本质的区别。2.1.2 灾害系统的组成要素灾害系统的组成要素，不同的学者观点不同，多数人认为应该包括以下四个要素。孕灾环境定义：包括孕育产生灾害的自然环境和人文环境。孕灾环境是由大气圈、岩石圈、水圈、物

33、质文化人类技术圈所组成的综合地球表层环境。持孕灾环境占优势的学者认为：近年来灾害发生频率、损失与年剧增的原因与区域及全球环境变化有密切关系，其中最突出的是气候与地表覆盖的变化，以及物质文化环境的变化。孕灾环境观点的主要内容A：区域环境演变时空分异规律气候变化、地貌变化以及土地覆盖变化过程的重建；B：编制不同空间尺度的自然环境动态图件；C：建立环境变化与各种致灾因子时空分异规律的关系即建立渐变过程与突变过程的相互联系如大气圈异常与风涝灾害的关系，海温变化与洪涝灾害的关系等D：寻找在不同环境演变特征时期的区域自然灾害空间分布规律；如森林砍伐何等程度才引起水土流失，多大降水引起洪涝等E：结合区域承灾

34、体的变化，对未来灾情进行评估 孕灾环境论的主要结论主要理论：区域环境稳定性与自然灾害的时空分布规律；环境演变引起自然灾害的临界值域评定；特征时段冷期与暖期、干期与湿期自然灾害分布模式相似型重建。实践的目的：为区域制定减灾规划提供依据。致灾因子定义：指可能造成财产损失、人员伤亡、资源与环境破坏、社会系统混乱等孕灾环境中的异变因子。持致灾因子论的学者认为：灾害的形成是致灾因子对承灾体作用的结果，没有致灾因子就没有灾害。致灾因子观点的主要内容A：致灾因子的分类一般分为自然致灾因子和人为致灾因子B：研究致灾因子产生的机制及其风险评估持致灾因子论的主要结论主要理论： 致灾因子分类； 致灾因子形成机制和致

35、灾因子的风险评价。实践的目的：提高致灾因子的预报准确率，为工程建设提供技术参数承灾体定义：指各种致灾因子作用的对象，是人类及其活动所在的社会与各种资源的集合。人既是承灾体，又是致灾因子。持承灾体论的学者认为：没有承灾体就没有灾害承灾体观点的主要内容A：承灾体的划分一般分为人类、财产与自然资源两类。 B：承灾体的脆弱性易损性评价C：承灾体的动态变化监测持承灾体论的主要结论主要理论承灾体分类承灾体的脆弱性承灾体的动态变化监测实践的目的：为区域制定资源开发与减灾规划，防灾抗灾工程建设提供科学依据。灾情灾情指在一定的孕灾环境和承灾体条件下，因灾导致某个区域内，在一定时期的生命和财产损失的情况。灾情是孕

36、灾环境、承灾体、致灾因子综合作用的产物，研究区域灾情是地理科学研究灾害系统的重要内容。2.1.3 灾害系统的主要特征 1高维特性2相互关联性特征3不确定性和不确知性特征 4开放性特征5动态性特征6生态经济性和社会性特征 2.2自然灾害系统的形成2.2.1区域灾害系统论科学家在研究大量区域灾害案例的根底上系统地进行理论总结，相继出版了两本影响广泛的专著，一本是由Burton、Kates、White三人合著的?作为灾害之源的环境?，1978年首次发行，1994年进行了修改，即第二版。这是以美国著名地理学家Gibert White在1945年发表的“人类对洪水的适应一文为开端，从人类行为的角度系统地

37、分析资源开发与自然灾害的关系，进而对世界各地的灾害案例进行了分析写成的。另一本是1994年由Blaikie、Cannon、Davis和Wisner四人合著的?风险：自然致灾因子、人类的脆弱性和灾害?，他们从致灾因子、孕灾环境、承灾体的综合作用的角度，系统地总结了区域资源开发与自然灾害的关系。这两本书根本上阐述了当前国际上区域灾害系统研究理论的核心。巴顿凯特怀特的区域灾害论?作为灾害之源的环境?一书共有9章，其中关于区域灾害的理论阐述主要集中在“致灾因子、反响和选择这一章。他们用以下两个模型表述了作为人地系统相互作用过程产物灾害形成过程的概念模型。 自然事件系统资源 灾害 响应 人类利用系统图：

38、来自于自然与人类的资源与灾害 Burton 位置 位置变化 选择/变化 使用 使用变化 有目的调整 减少损失 预防效应 改变事件 接受损失 分担损失 调整 承受损失 折扣损失 偶尔调整 减少损失 选择使用/位置灾害事件前后时间 以 前 警戒 灾害期 之 后 年数 100 10 1 0.1 事件 +0.1 +1 +10 +100图为：灾害过程中人类三种调整的选择 Burton图1说明：由于自然与人类相互作用，形成资源和对人类危害的致灾因子，对这些致灾因子的反响，社会必须寻找缓和自然事件系统的途径，以及调查人类利用系统的位置和社会组织。图2揭示了人类行为在减灾中的重要作用表现，即面对自然致灾因子，

39、人类应调整自己的选择，以减轻灾害的影响。布莱凯坎农戴维斯威斯纳的区域灾害论?风险：自然致灾因子、人类的脆弱性和灾害?一书的核心包括两个模型。第一个模型是“压力与释放图3说明：灾害是两种相对应力的交汇，即灾害是由脆弱性承灾体与致灾因子相互综合作用的结果。由于改变致灾因子是困难的，所以减灾的关键是降低承灾体的脆弱性，增加承灾体的抗灾能力。为此，必须开展经济，增加减灾资源。第二个模型：“途径模型增加减灾资源图4表述的是增加减灾资源、对付灾害的概念化模型的实质，即对人类脆弱性产生的根源进行分析，说明增加承灾体的抗灾能力，以减轻脆弱性，改良防灾与恢复的能力。从以上两个模型比拟可知：第二个模型是第一个模型

40、中主要因素的深入分析，即对人类脆弱性根源与致灾因子相互作用的分析，也就是对于经济和政治过程是如何产生脆弱性的理解。它说明：要降低脆弱性，就必须改良防灾与恢复的能力。后一模型也是对前一简单化模型的深化。脆弱性累进1 / 2 3 根本原因 动态压力 不平安条件 灾害 致灾因子对权力：动力结构资源增加限制意识形态政治系统经济系统缺乏：*地方学校*培训*适当的技巧*地方投资*地方市场*征募自由*公共生活中的道德标准宏观力量：*迅速的人口增长*迅速的城市化*武器使用*债务支付安排*森林退化*土壤生产力下降脆弱的自然环境危险的位置没有防护的建筑和根底设施脆弱的地方经济处在风险中的生活低收入水平脆弱的社会处

41、在风险中的特别群体冒险状况地方机构缺乏公共行动*缺乏备灾*流行病盛行风险R=致灾因子H+脆弱性VR=H+V地震强风气旋/飓风/台风洪水火山爆发滑坡干旱病毒和虫害图为 图3导致灾害的“压力：脆弱性的累进引自Blaikeie，19943灾害形成的根本过程是致灾因子与承灾体相互作用的过程即经济与社会的不兴旺是导致脆弱性的根源，而脆弱性的开展与致灾因子共同作用，必然导致灾害，形成如图脆弱性的累进的灾害开展过程。在这一理论体系中，特别注重引起承灾体脆弱性累进开展的根源、动态压力、不平安条件的动态变化，并指出：目前对脆弱性形成机制的理解还不深入，即对有些影响脆弱性变化的因子理解不够。根据这一理论，增强抵抗

42、自然灾害的能力，即降低承灾体的脆弱性是区域减灾的关键。两个理论的区别优缺点前一理论体系对孕灾环境的理解较全面，对承灾体在灾害形成中的正、反两个方面的论证比拟全面。后一理论体系那么强调全球变化的因素，特别是人口增长、迅速的城市化、全球经济压力、土地退化和环境破坏、全球环境变化、战争等在灾害增加中的作用。1、社会关系及盈余、流通2A、家庭生产单元一内的个人生产单元二内的个人生产单元三内的个人生产单元n内的个人2B他们的资源及财产地、劳力、资金、获取资源的期望从其它方面家庭总体对上述资源及财产支配权及个人支配权4、主次结构3A、收入3B、支配能力每个人或家庭有不同的支配能力5、家庭的选择一种或多种收

43、入时机一年内可有屡次反响9、决策结果以后支配权的改变8、决策7、家庭收入生活水准对家庭收入有奉献6、生活水准家庭共同的收入时机决定着一种生活水准 在特定时间内的生死及人口改变 图4为：增加减灾资源、对付灾害的概念化模型引自Blaikie等，19942.2.2、区域灾害的形成过程1区域灾害系统的根本理论以下图：从横向看，它揭示区域致灾、孕灾环境与承灾体的关系及其相互作用的动力学过程；从纵向看，那么在对区域灾害测量的根底上，对区域灾害规律的分析，并进一步揭示其形成机制，进而为区域减灾对策的制定提供科学依据。区域灾害测量区域灾害分析区域灾害形成过程重建区域减灾对策制定致灾因子孕灾环境强度、频率持续时

44、间区域范围起始速度空间扩散重现期分类致灾因子区域组合致灾因子群聚性致灾因子群发性致灾因子灾害链突发性与渐发性集中性与分散性风险评价 完备样本模型 不完备样本模型风险制图等值线图等级图预测空间、时间、强度空间分布动态变化地带性非地带性波动性趋向性稳定性评价与制图 地貌坡度 降水变率 温度变率 水文变率承灾体人口数量经济收入不动产与动产自然资源受灾人口成灾人口直接损失间接损失资源破坏脆弱性评价与制图 人类的脆弱性 财产的脆弱性 资源的易损性灾害区划减灾规划灾害预警、 系统建设灾害宣传灾害教育环境保护资源合理开发减灾工程建设防灾抗灾技术高风险区管理 图为：区域灾害系统论的根本理论框架2区域灾害系统的

45、根本模型 孕灾环境E 致灾因子H 承灾体 HR 灾情D D=EHHR 图为： 区域灾害系统组成结构史培军，19913区域灾害系统的形成过程A. 突发性过程灾害动力过程B.渐发性过程灾害生态过程)C.“小灾大害与“平安岛和多灾岛小灾大害平安岛多灾 岛孕灾环境变化承灾体变化不稳定性加剧脆弱性加大灾情加 重承灾体变化孕灾环境变化致灾因子变化脆弱性变化稳定性变化风险水平变化灾情超 轻灾情超 重D.灾害分散与转移4区域灾害系统动力学模型分析方法A. 灾害系统的驱动力分析稳定性、风险性、 脆弱性中的主要因素分析B. 灾害系统的数值模拟仿真模拟、系统动力学模拟C. 案例数据库的建立统计数据库案例数据库D.

46、GIS技术的广泛应用5区域灾害系统动力学模型概念模型A初始条件D解释解数值解概念模型B灾害系统动力学=灾害形成“机理与灾害形成“过程的耦合机理：定量表达灾害形成过程中各要素之间的相互作用关系过程：定量展示灾情在时间或空间的状态水平6突发性灾害动力学模型建立的几个关键问题对能量扩散的估计对能量衰减的估计对结构分布格局的表达能量结构响应曲线的建立对灾害链的充分考虑7渐发性灾害动力学模型建立的几个关键问题对“临界值域确实定对“累计效应的充分认识对“机理复杂性的充分理解对环境场空间边界确实定及其演化过程的重建时空分辨率对“反响机制的认识8)区域灾害系统动力学模型的构建致灾因子的危险性 从区域灾害的形成

47、过程看：无论是突发性的致灾因子如地震、台风等，还是渐发性的致灾因子如土壤侵蚀、环境污染等，在灾情形成中都有累积性效应，即通过灾害链相对放大了某一致灾事件的灾情程度如前述的加权机制 1+12；无论是自然致灾因子，还是人为致灾因子，对承灾体来说都有一个致灾的临界值域如地震大于某个震级、暴雨大于某个量级等，且此临界值因承灾体稳定程度而异。因此，在区域灾情形成中，任何一种致灾因子都必须从其影响的孕灾环境和承灾体角度考虑，进而进行分类，就可以满足区域灾害系统论所强调的综合分析。 致灾因子子系统分类；自然：地球物理和生物环境自然人文：环境污染 土地退化 森林枯竭 生物多样性减少人文：技术事故、管理失误、战

48、争、动乱/冲突特征：强度 频度 持续时间 区域范围 起始速度 空间扩散群聚 重现期群发A：形成致灾因子孕灾环境子系统 1、分类：地球物理 生物 人文2、特征：空间分布：地带性 非地带性动态变化：波动 渐变 突变 趋向 幅度影响机制：诱发 导致 加速 延缓 B：改变环境时空特征 灾情灾害子系统分类：人员伤亡 财产损失 资源毁坏特征：绝对灾情 相对灾情 空间分布 动态变化 恢复与重建时期 A：稳定性 B：风险性 开发生产环境后果 不我待 B：脆弱性A：超越临界值 承灾体子系统分类：人类 财产 资源特征：分布 数量/质量 价值 生产线/生命线运行 备灾/救灾能力C：影响分布与生产过程A：资源开发产生

49、环境后果C：诱发、加强/减弱致灾强度A：相互作用/临界值域/致灾体系 备注：A：灾情灾害形成过程 B：灾情程度的决定因素 图为：区域灾害情形成过程 C：反响过程孕灾环境的稳定性孕灾环境一般可以分为自然环境和人为环境两大类。自然环境又可分为流体与固体自然环境和生物环境两类。人为环境又可以根据语言、民族、种族、经济及政治制度进行划分。不同文化环境区域，对自然灾害的反响能力不同，而且滋生人为灾害的类型与强度也不同，这就是孕灾环境的稳定性。这方面的研究，我国所做的工作较少。对孕灾环境稳定度或敏感度评价，即刻划环境的动态变化程度，可以利用熵分析的方法。经研究发现：地球中纬度孕灾与负熵产生有关参考史培军的

50、?农业灾害学?。承灾体的脆弱性 承灾体的划分一般先分为人类和财产与资源两大类。进一步的划分就有不同的观点，这取决于不同国家的经济、政治与文化程度。从区域灾害系统的角度看，针对不同居民对不同致灾因子的反映及应灾的能力，按居民性别、年龄、人均收入、居住条件、医疗条件、健康状况等标准划分是较合理的。对财产与资源的划分，首先分为两个亚类，即财产和资源进一步的划分随不同的地区有很大差异。总之，收入不同的人类抵御自然灾害的能力不同，且呈正相关关系；身体状况不同，对灾害的应急反映的能力也不同；不同建筑结构，对灾害的抵抗能力不同9区域灾害的形成机制见上图对于区域灾害形成过程来说，可以从不同的角度分析组成区域灾

51、害系统各个因子在灾情形成中的作用，进而以系统的观点解释区域灾害的形成机制区域灾情动力学机制上图读上图，如致灾因子中：A：强度指致灾因子本身的强度。B：频率指区域单位时间内发生的次数，其数据来源有点状和面状。C：持续时间指一个灾害过程的时间，包括次生灾害发生的时间。D：区域范围取决于致灾因子的性质。如点状 线状 面状 范围难度渐大E：起始速度指能量在单位时间内的释放量。F：空间扩散取决于有没有次生灾害发生和所处的环境。G：重现期取决于灾害现象。从上图可看出：形成区域灾害的各个因素之间都是以反响作用的机制在灾情形成中起作用。因此，以任何一种因素解释灾情形成都是不完善的，甚至会作出错误的判断。区域灾

52、害的形成是地球表层演化过程的一种反映，它具有明显的时空分异，还具有不同的表现形式，只有在不同的时空尺度下，并从大量区域灾害案例中总结其一般的规律；同时，要把区域灾害形成过程与全球变化的研究联系起来，这是建立深入理解区域灾害形成机制的一个新起点。第三章 自然灾害风险分析的根本原理和方法3.1 自然灾害风险分析的根本概念3.1.1风险风险的核心内容是“风险是人们不喜欢的事发生的可能性。学术一点讲，可表述为“风险是不利事件发生的可能性。 3.1.2自然灾害风险自然灾害风险是指自然灾害发生的时间、空间、强度的可能性。 3.1.3自然灾害风险分析对尚未发生的自然灾害进行各种可能性分析，称为自然灾害风险分

53、析 自然灾害风险评价(Risk Assessment)，是指通过风险分析(Risk Analysis)的手段，对尚未发生的自然灾害之致灾因子强度、受灾程度，进行评定(Assessment)和估计(Estimate)。3.2自然灾害风险分析的根本内容3.2.1致灾因子风险分析时：灾源出现或发生作用的时间在时间轴上刻画，有时是时间点，有时是时间过程。空：灾源所在地理位置。强：灾源强度。如地震震级，暴雨雨量等。3.2.2承灾体易损性评价风险区确定：研究一定强度自然灾害发生时的受灾范围。 风险区特性评价：对风险区内主要建筑物，种植业和养植业，其它固定设备和建筑物内部财产，风险区的人口数量、分布、经济开

54、展水平等进行分析和评价。 抗灾性能分析：对风险区内的财产进行抗灾性能分析。3.2.3灾情损失评估直接损失，可用受灾财产的损失来计算；2人员伤亡损失；3间接损失，如通信、交通中断造成的风险区与区外正常的信息、物资交流的困难和失灵而导致的损失等。 3.2.4减灾对策修筑防洪堤坝对建筑物进行抗震设计制定紧急救灾预案购置保险、建立巨灾保险基金发布地震预报风险本质是不利后果的动力学特性小结1：风险是一个三维概念，它具有三个性质：性质1，非利性 风险对于个人或团体意味着会有不利后果；性质2，不确定性 不利后果的发生在时间、空间、强度上有不确定性；性质3，复杂性 十分复杂，难以用状态方程或概率分布来精确表达

55、。忽略复杂性概率风险 忽略不确定性不利事件概念 (损失、破坏) 小结2：自然灾害风险分析目前存在的三大问题问题一：风险分析与古老的占卜等玄学尚没有完全脱离干系理由：结果不易被检验、有时还与常识相悖，使人们对风险分析技术缺乏信任感。原因：技术确实不成熟，不能给出可靠的结果风险分析“被滥用是最主要的原因出路：开展计算机仿真技术检验风险分析结果问题二：缺少能进行风险分析的通才 理由：国外偏重政策和管理，文章不被SCI收录； 国内只接受过某一方面的训练，对不确定性量化分析一知半解原因：复合型人才成长本钱太高；交叉学科在一些部门仍然没有地位出路：大力培养复合型人才。既深知风险分析理论和方法的真谛，又要有

56、实际系统的专门知识问题三：市场需求不旺盛 理由：政府(国土利用规划)、保险公司保险费率厘定参考使用。工商界很少将其视为投资决策的信息源。原因：现有的风险区划图质量不高估计不准风险值。达不到优化配置资源、有效躲避风险的目的。出路：1不断提高风险值的估计精度 2接受风险值永远不可能精确估计的现实，并用适当的方式表达风险值的模糊不精确性，为用户提供尽可能多的风险信息，便于决策时有调整余地。3.3 自然灾害风险分析的根本原理3.3.1自然灾害风险的根本概念3.3.1.1自然灾害风险的类型认识论角度划分第一类：真实风险这类风险完全由未来环境开展所决定。真实风险也就是真实的不利后果事件。第二类：统计风险这

57、类风险是由现有可以利用的数据来加以认识。统计风险事实上是历史上不利后果事件的回归。第三类：预测风险这类风险可以通过对历史事件的研究，在此根底上建立系统模型，从而进行预测。预测风险是对未来不利后果事件的预测。第四类：发觉风险这类风险是由人们通过经验、观察、比拟等来发觉到的。发觉风险是一种人类直觉的判断。按研究内容划分平安风险特点是小概率、后果严重、具有偶然性；核心是人类的平安与损失健康风险特点是大概率、后果较轻、具有不间断性；核心是人类的健康。如疾病风险生态/环境风险特点是复杂的相互作用、潜伏期长；核心是生态系统公共福利/信誉风险核心是价值金融风险核心是经济。如各种企业生产、流通奉贤、保险公司的

58、精算风险、投资风险等3.3.1.2自然灾害风险的测量概率 概率相当于时机，而大多数人更习惯于时机，而不习惯于概率。数学上把概率定义为0到1之间的一个数来测量某事发生的时机，即P=01。假设P=1，说明某件事一定发生；假设P=0，那么说明某件事不可能发生。3.3.1.3自然灾害风险的认识 1风险是自愿承当还是外在因素强加的？大多数风险是自愿承当的。2风险是熟悉还是陌生的？高概率风险是熟悉的；低概率风险是陌生的。3风险产生后果的时间是近的还是远的？有些风险的后果是即时威胁的；有些风险的后果是潜在的、遥远的。4风险是如何表述的？容易的方法是：交替地从利益或损失的角度提出同样的问题要求人们对风险问题作

59、出决策。3.3.1.4自然灾害风险分析研究在某一指定区域和持续时间内可能遭受何种不利事件，并分析事件发生的可能性大小及产生的后果。风险分析的成果表达：什么不利事件可能发生；不利事件发生的可能性；不利事件的后果。自然灾害风险分析包括风险辨识 、风险估算 、风险分析3.3.1.5自然灾害风险的评价根据估算的风险，判断其是否可以接受。它可为管理和决策者提出建议。3.3.1.6自然灾害风险的管理与决策指人们在面临风险时所采取的监测、控制和减轻风险的行为。其依据是风险评价的结果。 3.3.2自然灾害风险分析的必要性自然灾害系统的主要特点是系统的复杂性和不确定性，因此，要把握住该系统，只能进行风险分析自然

60、灾害的发生与人类社会结构密切相关人类社会结构土地利用、财产分布、构筑物 特性等十分复杂，具有许多不确定因素自然灾害系统的研究，必须充分考虑到人类社会结构和纯自然现象的不确定性和复杂性。一种观点：很多自然灾害其实也应是确定性的，其发生有一定的 因果关系，只是我们现在还不能确切知其规律而已。 代表人物：用不确定性方法去判定确定性事件是牵强的门福禄，2002c结论：很多种自然灾害用不确定性方法也是不能给出有实质意义的结果的。这种观点本质上认为没有必要进行自然灾害风险分析事实上，仅就自然灾害系统中的自然致灾因子来说，永远也不可能彻底消除不确定性，更不用说消除人类社会子系统中的不确定性了。经不起事实考验