第二章环境灾害形成原理和演化机制

第二章环境灾害形成原理和演化机制

第一节环境灾害系统一、环境灾害系统的含义人-社会环境-自然环境构成了环境灾害孕育、发生、发展的环境系统。环境灾害不同于自然灾害与人文灾害的根本区别：自然灾害主要孕育于“人自然环境系统”，人文灾害主要孕育于“人-社会环境系统”，环境灾害孕育、发生于“人-社会环境-自然环境”所构成的综合系统中。

环境灾害系统：各种环境灾害都不是孤立的，由于人类与自然环境相互作用强度的时空分布极不均匀，环境灾害往往是在某一地区或某一时段集中爆发，而且可以诱发一系列的次生环境灾害的衍生环境灾害，形成各种形式的灾害组织结构，把这种具有结构特征、动力联系的环境灾害组合称环境灾害系统。2023/2/3二、环境灾害系统的分类根据环境灾害系统的结构可将环境灾害系统分为：环境灾害链环境灾害群2023/2/3土壤污染灾害生物多样性锐减生态破坏地下水污染灾害地表水污染灾害空气污染灾害温室效应海平面上升酸雨植被破坏水土流失泥石流资源枯竭由空气污染引发的并发性环境灾害链1）环境灾害链：2023/2/3环境灾害链：把因一种环境灾害发生而引起一系列环境灾害形成的现象称为环境灾害链。分串发性和并发性。串发性：指某一种原生环境灾害发生后，诱发产生的一系列环境灾害现象。如地下水超采——地面沉降——海水入侵——土壤盐碱化

并发性环境灾害：指某一原因或某一地区同时产生或发生的一系列环境灾害现象。2023/2/3因果型灾害链这是指灾害链中相继发生的自然灾害之间有成因上的联系。例如，大震之后引起瘟疫、旱灾之后引起森林火灾等。同源型灾害链这是指形成链的各灾害的相继发生是由共同的某一因素引起或触发的情形。例如太阳活动高峰年，因磁暴或其他因素，心脏病人死亡多、地震也相对多、气候有时也有重大波动，这三种灾情都与太阳活动这个共同因素相关。2023/2/3

重现型灾害链这是同一种灾害二次或多次重现的情形。台风的二次冲击、大地震后的强余震都是灾害重现的例子。互斥型灾害链这是指某一种灾害发生后另一灾害就不再出现或者减弱的情形。一雷打九台;大雨截震;大风无霜偶排型灾害链这是指一些灾害偶然在相隔不长的时间在靠近的地区发生的现象。例如，大旱与大震、大水与地震、风暴潮与地震等就属于这类灾害链。2023/2/32）环境灾害群：指环境灾害在空间上的群聚与时间上的群发现象，是对环境灾害在时空两方面集散程度的标识。

空间上，各类环境环境灾害通常集中发生在人类活动频繁、人口集中、经济发达地区。时间上，各类环境灾害经常出现在资本原始积累阶段、工业发展初期、经济大幅度发展时期。2023/2/3三、环境灾害系统的组成结构1）水平结构

任何一个系统都由各种相互关联、相互作用的要素和成分组成的，他们之间的信息传递过程是左右平等、无先后次序之分的，可认为其结构关系是水平的。

系统中各环境灾害并不是孤立的，而是互相联系、互相影响的，并在其作用和影响的基础上进行了系统综合和升级。2）竖直结构

指从灾害的孕灾环境-承灾环境-致灾过程-灾害强度共同组成的环境灾害系统结构。2023/2/3孕灾环境：指灾害发生、发展、演化的区域，其范围大小差异明显，大到地球的四大圈层，小到城市、工业区、社区等，这些区域内的各种自然社会要素共同构成了孕灾环境.承灾环境:则指孕灾环境区域内的抗灾自救环境，包括城镇、道路、农田与工厂等固定设备，经济财力、居民的文化素质、应急机构的设立等的有机组合环境。致灾过程：指孕灾环境和承灾环境中的变异因子作用于承灾体的过程。灾害强度：指在一定孕灾环境和承灾体条件下，因环境灾害导致的生命、财产损失和生存环境破坏的强度，是孕灾环境、承灾环境和致灾过程综合作用的结果。致灾因子：指那些可能造成环境灾害的孕灾环境中的异变因子，它包括：天文、气象、水文、地质与生物等自然因子，以及城市基础设施、经济发展、工业布局、人们的防灾意识与防灾能力等社会因子。在分析某一地区致灾因子时，不应只分析各种环境灾害，而应从产生这些环境灾害的致灾因子入手。2023/2/3地震灾害

地震分天然地震、诱发地震与脉动地震。天然地震的致灾因子是地质构造力，在地质构造力作用下岩层断裂或错动引起地震；

诱发地震的致灾因子包括：水利设施的兴建、油田注水等；

脉动地震是由海浪等引发的地球表面经常性微动，通常不致成灾；洪水灾害

其致灾因子包括：不利的气象条件（连日暴雨）、不利的水文条件（河道淤积，泄洪能力差）等自然致灾因子，以及堤坝防洪能力等工程致灾因子与人们防洪意识、经济条件等社会致灾因子；滑坡灾害

滑坡产生的基本条件为斜坡体前有滑动空间，两侧有切割面。其致灾因子可以是暴雨，暴雨过后，由于雨水在滑动面上侵泡，使其抗剪强度大幅度降低而引起滑动；另外地震、人为堆放垃圾、矿渣均可诱发滑坡灾害；致灾因子2023/2/3泥石流灾害

泥石流产生的基本条件包括：地质条件（丰富的固体物质）、地貌条件（陡峭的地势）与足够的水。泥石流的致灾因子包括：水文气象因子，气温与地温影响形成泥石流的松散碎屑物质，降水促进松散碎屑物质积聚，并为泥石流形成提供足够的水；另外，植被破坏也是泥石流致灾因子之一；物种灭绝与生物多样性锐减其致灾因子包括：生物栖息环境的改变与破坏、滥捕乱猎与自然生态环境破坏；环境污染灾害其致灾因子包括：人类活动排入环境的有毒有害物质、不利的水文（径流量低）与气象（逆温等）条件，以及人们的环境意识淡泊等等。2023/2/33）时空结构

系统的时空结构指环境灾害在时间上和空间上相互联系与相互作用的方式。在时间上表现为阶段性、连续性和同步性三种，在空间上表现为异域性、临域性和同域性三种形式。环境灾害系统的时空结构决定了灾害的滞后性与迁移性这一基本规律。2023/2/3四、环境灾害系统的基本特征不确定性环境灾害系统中各组成元素间相互联系与作用，以及其组成结构都具有模糊性与随机性。具体表现为各种环境灾害发生的随机性与后果的模糊性。动态性环境灾害系统的时空结构决定了环境灾害系统的动态特征。随着时间的推移环境灾害系统也在不断演变。环境灾害系统某一时刻的状态不仅取决于当时的状态，同时还与此时刻以前的状态有关。

2023/2/3开放性与非线性环境灾害系统是开放的自组织系统。具体表现为环境灾害系统内部各子系统的协同运动，环境灾害的群发现象就是证明。另外，许多环境灾害现象都表现出同一规律，即环境灾害系统从远离平衡态，通过突变进入新的平衡态；从一无序结构突变到另一新的有序结构。其中“序”是衡量灾度与环境灾害的本质的根本所在。这是环境灾害系统开放性的另一表现形式。环境灾害系统的开放性决定了其对于外界环境的输入响应不可能具有简单的线性叠加性，这使得灾害系统在演变过程中，可能出现突变、不动点与混沌等复杂变化。自然性与社会性2023/2/3第二节环境灾害系统的指标体系一、建立环境灾害系统指标体系的目的意义

1.高度概括环境灾害的本质特征；

2.揭示环境灾害系统的主序差异；

3.统一比较、评价不同空间位置与不同时间范围内，不同尺度规模下，不同类型的环境灾害后果，确定环境灾害的分级标准；

4.模拟预测环境灾害的强度、频度、范围与危害程度，为环境灾害风险分析、减轻环境灾害预案的制定及环境灾害管理提供科学依：5.环境灾害信息规范化与标准化，是建立环境灾害数据库，以及以环境灾害数据库为基础的环境灾害预警系统所必不可少的基础性工作，是环境灾害管理的基础。2023/2/3二、建立环境灾害系统指标体系的基本原则1.科学性原则2.可行性原则3.规范化原则4.系统性原则5.完整性原则2023/2/3三、环境灾害系统指标体系的类型划分按被描述客体的性质划分，环境灾害系统指标可分为定性指标与定量指标。比如描述酸雨灾害损害森林植被的灾情可以用轻、中、重度破坏等定性指标，也可以通过损害函数折合成货币值等定量指标描述。

按环境灾害系统的组成要素划分，环境灾害系统指标可分为孕灾环境指标、承灾体指标、致灾因子指标与灾情指标。2023/2/3从时间序列角度划分，环境灾害指标可分为先行指标、同步指标与滞后指标。先行指标如孕灾环境稳定性指标、承灾体承灾能力指标与人们的防灾意识指标等；

同步指标主要是指灾害发生过程中描述灾害发生、发展与演变过程的孕灾环境、承灾体与致灾因子变化指标以及反映灾情的人员伤亡与财产损失等指标；

滞后指标主要是指描述灾害发生后救灾效果，以及反映环境灾害造成的间接损失与长远影响的指标。2023/2/3四、环境灾害系统指标体系结构2023/2/3一）孕灾环境指标孕灾环境稳定度指标是描述人类活动作用强度与环境承载力协调程度，衡量孕灾环境稳定与否的定量指标，是判断环境灾害发生可能性的依据之一。孕灾环境稳定度可表示为人类活动作用强度与环境承载力比值：

2023/2/3二）承灾体指标(包括社会环境指标、经济环境指标和自然生态环境指标)1.环境灾害易损度

环境灾害易损度是反映某一地区对环境灾害的敏感程度指标。对于特定地区，其经济发达与否，人口分布是否稠密，以及生态系统结构是否完善等都决定其对环境灾害是否敏感。另外，承灾体的某些组成要素也决定了其对环境灾害的易损程度，例如酸雨灾害对不同土壤类型、地质条件的地区的危害差异很大；也就是说土壤类型、地质条件决定酸雨灾害的易损性。2023/2/32.环境灾害承灾体承灾能力指标

环境灾害承灾体承灾能力是对环境灾害承灾体对某一种或多种环境灾害的抗御能力、救助能力与恢复能力的综合概括，它由抗灾能力指标、救灾能力指标与恢复能力指标组成。承灾能力大小决定环境风险的最终演变结果，承灾能力大的地区，即使存在环境风险，也不至于爆发环境灾害。2023/2/3（1）抗灾能力抗灾能力指标可以用设防标准及相应的损失率表示。设防标准是根据某类环境灾害的强度、频度与对承灾体所造成的危害与承灾体的功能要求的预测结果，以及承灾体的功能要求，而采取的设防要求。设防标准只反映了对承灾体设防能力的要求，而实际的设防是否达到要求，则尚需假定一定受灾强度，预测承灾体的损失率。

损失率是指在一定受灾强度下，承灾体的损失值与承灾体价值之比的百分率：如此确定的损失率只能在同种灾害间进行2023/2/3（2）救灾能力

救灾能力是指环境灾害一旦发生，使环境灾害所造成的损失降低到最低限度的能力，它包括受灾人员的救护能力，以及生命线工程、交通枢纽与社会治安维护能力。救灾能力可以采用定性指标描述承灾体在环境灾害发生前的救灾预案，即救灾人力、救灾物力、快速反应救灾技术水平、通讯水平与自救自助能力，以定性分析承灾体综合救灾能力的强弱。也可以用人均医疗床位数定量反映承灾体救灾能力的强弱。2023/2/3（3）恢复能力指承灾体遭受环境灾害以后，快速恢复正常生产与生活秩序的能力。恢复能力与承灾体的经济实力有很大关系，可以用反映承灾体经济实力的指标，诸如国民生产总值或人均等，以及固定资产总值等指标表示。2023/2/33.防灾能力指标防灾能力指标是对承灾体防御环境灾害的能力的描述，它与抗灾能力有所不同，它们之间有治标与治本之分。防灾主要是从防止环境灾害发生角度考虑具体实施策略，以治本策略为主，兼顾治标策略；抗灾则是从环境灾害发生后，抵抗环境灾害的危害性影响，降低环境灾害所造成的损失角度考虑实施策略，大多只是治标策略。不同类型环境灾害的防灾措施差异很大，防灾指标也不尽相同，通常将其归结于减轻环境灾害效益指标考虑。2023/2/34.减轻环境灾害效益指标减轻环境灾害效益指标即是衡量防止环境灾害发生、抗灾、救灾与灾后恢复正常秩序的投资效果指标，它是确定最佳减轻环境灾害策略的科学依据。不同类型环境灾害的防灾措施差异很大，减轻环境灾害效益指标也不尽相同，通常将其归结于减轻环境灾害投资净效益与效费比两个综合指标表示。减轻环境灾害投资净效益是指减轻环境灾害影响措施（包括防灾、抗灾与救灾等治理措施）所减少的经济损失与治理环境灾害的总投资的差额：

投资净效益＝减少的经济损失一净投资减轻环境灾害的效费比；是指效果指标的确定减轻环境灾害措施投资净效益；是指减少的经济损失与减轻环境灾害措施的总投资的比率。

投资效费比＝减少的经济损失／净投资2023/2/35.环境灾害控制指标环境灾害控制指标是在环境灾害孕灾环境的稳定度指标与承灾体承灾能力指标确定的基础上，根据环境灾害孕灾环境所孕育的灾害类型与承灾体承灾能力等实际情况，作出的控制环境灾害发生的目标。在制定环境灾害控制目标时，应规定上、下限，以便在一定阈值范围内选择最佳减轻环境灾害策略。对于污染型环境灾害可参照美国国家环保局制订的急性中毒基准与慢性中毒基准确定环境灾害的控制指标。2023/2/3三）致灾因子指标环境灾害的致灾因子指标也分自然环境致灾因子与社会环境致灾因子。自然环境致灾因子指标：气象因子指标（如城市烟雾灾害中的大气稳定度）、水文因子指标（如淮河水环境灾害中的枯水期河水径流量）、地质与地貌因子指标（如泥石流与滑坡灾害中的植被覆盖面积与山地地表裸露面积）与生物因子指标（如物种灭绝与生物多样性锐减灾害中的生物多样性指标）等；社会环境致灾因子指标：工业致灾因子指标（如酸雨灾害中的工矿企业二氧化硫排放量）农业致灾因子指标（如湖泊或海湾赤潮灾害中的化肥施放量）居民生活致灾因子（如垃圾灾害中的城市生活垃圾发生量）2023/2/3四）灾情指标环境灾害系统的灾情指标即包括环境灾害类型、发生地点、历时、规模、强度（如滑坡的土石方量、地面沉降速度等）、范围（如受灾面积等）、伤亡人数与所造成的经济损失等直接描述指标，还包括灾度与灾级等综合指标。1.环境灾害的时、空与强度指标2.环境灾害损失指标包括直接损失与间接损失两部分：直接经济损失是指环境灾害发生直接造成的动产与不动产的损失；间接经济损失是指社会生产与商品流通领域因受灾影响带来的损失以及救灾活动的非生产性消耗；此外，还包括次生灾害与衍生灾害所造成的损失，以及自然生态环境破坏、居民心态影响造成的间接损失等。2023/2/3某次环境灾害所造成的损失应为受此次环境灾害影响若干年的损失总和的折现值：

r：贴现率；n:承灾体受环境灾害影响的年数2023/2/3第三节环境灾害的成灾机制为系统阐述环境灾害的成灾机制，提出“广义人－机－环境系统”概念，并进一步阐述环境灾害的孕灾环境即为“广义人一机一环境系统”，其中人为失误（行为或群体决策失误等）是产生环境灾害的根本动因；在此基础上，从广义人－机－环境系统各子系统间相互作用角度，利用墒与耗散结构理论、突变论以及混沌理论，探讨环境灾害的成灾机制.2023/2/3一、人－机－环境系统1.人－机－环境系统与人－机－环境系统工程学

人一机一环境系统是指人类为了达到某种预定目标，总是针对特定环境，试图利用已经掌握的科学技术，设计一个由人、机器与环境组成的复杂系统。系统中：“人”是指作为工作主体的人－机器的操作者；“机”是指人所控制的一切对象的总称（如人所操纵的飞机、汽车与各种机器等）；“环境”是指人与机共处的条件（如温度、压力与噪音等物理环境，有害气体等化学环境，人心向背等社会环境等）2023/2/3研究人一机一环境系统的目的：在各种特定的环境下，如何利用科学的方法优化人一机一环境系统，提高其工作效率，在保障人的生命安全前提下实现预期的目标；为实现这一目标，这就必须将人、机与环境作为一个整体加以研究。2023/2/3人－机－环境系统工程学：即从“系统”总体高度出发，一方面既注意研究人、机、环境各要素自身的性能；另一方面，更重视研究这三大要素之间的相互作用、相互联系、相互影响，以及它们的协调方式；并借助系统工程科学的成就，寻求最佳组合方案，以便使人－机－环境系统在总体上处于一种最佳状态。2023/2/32.广义的人－机－环境系统定义：

人们为了改善自身的生存条件，总是在不断利用自己的智慧改造周围环境，建筑更舒适的生存空间，由此组成一个既有人又有人工环境（或称人文环境与人为空间），还有自然生态环境的复杂系统。比较：

狭义

广义人

特指“机”的操作者

生存于人文环境（人为空间）的人类群体

机特指人类为延伸自己各种器官的功能而制造的各种机器泛指人类为改善自己生存条件，建筑的人为空间，是由人所建造和控制的一切对象的综合概括环境人、机共处的特定条件人、机共处的自然生态环境2023/2/3

由此可见，环境灾害是否发生的主要因素有五项：人（Man)、机（Machine）、环境（Medium）、规划管理(Management)与减灾防灾，其中前四项因素即为国外一些学者所说的4M因素。2023/2/3二、人为失误：产生环境灾害的根本动因1.人为失误及其分类人为失误是指人为地使人一机一环境系统发生故障，不能正常运转的不良事件，是违背客观规律或操作规则的错误行为，是产生环境灾害的根本动因。不同系统中具有典型意义的人为失误概率2023/2/3除了重大环境污染事故外，其它类型的环境灾害大多也是由于人为失误所造成的，包括：人类对客观世界认识不足盲目砍伐森林，造成植被破坏，由此衍生水土流失，洪水泛滥等次生灾害；决策上失误规划不周，不考虑本地区的自然社会条件，盲目发展重污染企业，而导致严重的环境污染灾害；设计上失误危害估计不足，导致工程项目衍生次生灾害，典型的包括：水库诱发地震与采矿诱发滑坡等；操作失误即由于经验不足、缺乏培训等因素所致的误操作；2023/2/32.人为失误机理分析在众多人为失误理论中，以下评价模型比较典型：广义的SOR人为失误因素模型：SOR人为失误因素模型是在J.瑟利于20世纪60年代末提出的SOR人的因素模型基础之上改进而成的，它是包括以下三个参数（心理作用）的函数，即刺激输入（S)、内部响应（O)与输出响应（R）。刺激输入是人所感受到的变化，即为控制输入信息，它包括各种环境监测信息、仪器仪表读数与重大环境灾害报警信息等；内部响应是人通过观察、识别或通过决策群体讨论，而对刺激输入的判断；输出响应是人通过S与O作出的综合判断所导致的具体实际行动。由此，可近似给出人为失误的表达式：2023/2/3

式中：FH:人为失误率；

RH:人的某一行为的可靠度；

RS:与输入信号有关的可靠度，指人接受信息的可靠

度，包括信号生成（如：控制仪表、环境监测与环境灾害预警等）及人体感官直接接受信号的可靠度；RO:与判断有关的可靠度，指信号传入大脑或提交决策者，经过思考或决策群体讨论，最终作出判断或决

策的可靠度；

RR与输出有关的可靠度，指根据判断所导致的具体行

动的可靠度

2023/2/3刺激输入包括环境监测等更为广泛的信息来源；内部响应也不仅仅是个体大脑的反应，同时包括针对刺激输入的群体决策；输出响应同样不单指个体行为，而是指群体行为（如执行某项环境规划与采取某一减灾措施等）。这是因为导致环境灾害的人为失误不仅仅表现为偶发的个体行为不当，更多的是由于认识水平不够、缺乏信息或决策者主观臆断，而导致决策失误或计划不周所致。2023/2/3(2）人为失误定量化模型人为失误定量化是以“人误概率”表示的。从概率论角度划分，“人误概率”有以下三种类型：A、基本人误概率基本人误概率是指孤立考虑人为完成某项工作时的失误概率，可由下式确定：式中：e：完成某项工作的成功次数；

n:没有完成某项工作（由于人为失误导致未完成某项工作）的失误数。2023/2/3如果工作时间为连续变化，基本人误概率模型为：式中：e(t):在t时刻人的失误率（可是t的函数），当e(t)为常数时，可记为λ，则有：当t0时，FH0;当t∞时，FH1即当时间趋于无穷大时，人为失误概率为1，说明人为失误在所难免，完全回避人为失误是不现实的，因此可见，环境灾害具有不可完全避免特性。

2023/2/3B、条件人误概率条件人误概率是指人在某种条件（环境条件与人体状态等）下，发生失误的概率，通常可以条件概率形式表示：式中：F:人为失误事件；

C:发生人为失误事件的条件。2023/2/3在确定条件人为失误概率时，具体条件的选择视具体问题而定，下以疲劳状态为例说明条件人为失误概率的计算方法。若考虑疲劳度α与工作时间t呈指数关系在考虑失误率λ与α成正比（即失误率与疲劳程度成线性关系），由此可得到在疲劳条件下的人为失误概率为：2023/2/3导致人为失误的部分条件2023/2/3三、人一机一环境系统：环境灾害的孕育环境通常情况下，人一机一环境系统处于一种相对稳定状态，维持正常功能的发挥。但是，这一稳定只是相对的；一旦组成人一机一环境系统的某个或某些要素处于异常状态，或发生异常运动时，人一机一环境系统也将出现异常；当这种异常达到或超过一定阈值时，就会改变人一机一环境系统的功能结构，进而影响其正常功能的发挥，于是就爆发了环境灾害。2023/2/3四、人一机一环境系统的演变规律1、环境灾害系统中各要素相互作用的变异环境灾害系统中各要素的相互作用在不同的历史阶段，其形式和强度差别很大。人与环境的关系，以索取物质财富为主，给人类带来了巨大的物质财富的同时，给人类生存的环境带来巨大的破坏，人与社会环境的变化很大，高度现代化的城市、各种现代物品、各种化学药品和机器的大量生产，对人类生存环境的压力日益加大。2023/2/32、环境灾害系统中各要素相互作用的响应环境灾害系统各要素相互作用的结果有正反两个方面。正的方面可以相互促进，使系统向有序稳定方向发展，反的方面导致系统向无序方向发展，是产生环境灾害的根源。因此正确处理好人-社会环境-自然环境系统各要素的关系是减轻和防治环境灾害，使人类社会与自然生态与环境可持续发展的基本途径。如果在环境承载能力范围内，自然环境对人-社会环境系统的响应是良性的促进过程，反之则造成系统退化，其正响应的负结果可用系列指标表示：1）环境稳定度环境在不超过一定变化允许限度内的自我维持和调节特性。2）环境弹性环境在外部作用下在一定限度内保持自身状态，并在外部作用停止后即可恢复原态的特性。

2023/2/3在外部作用影响下，自然生态与环境状态发生一系列变化，表现为：环境扰动：指自然生态与环境状态参量临时的、偶然的或周期性的可逆变化，有规律的扰动的积累可以导致环境平衡状态的改变，引起环境异常。环境异常：指一个或几个环境状态参量偏离背景值，环境稳定度和环境弹性遭到破坏，但外部作尚未超过该地区环境承载力，环境系统的完整性尚未丧失，但有害作用已经显现，如不采取措施减缓这一有害过程，必将对人类产生极大影响。环境污染：由于环境系统内外发生物质和能量的累积，在数量上超过了环境的自我净化或再生能力。环境污染的概念取决于环境中自身物质与能量的背景值，以及根据环境功能要求认为给定的标准值。环境灾害当系统外部作用超过该地区的环境承载力时，致使当地环境系统的稳定度、结构功能发生质的变化，引起系统稳定度的丧失和系统结构的破坏，进而对人类生命财产构成严重威胁。2023/2/33、环境灾害系统的演变规律在环境灾害系统中，人-社会环境-自然环境系统的持续发展能力（k）是环境灾害系统演变的决定性因素。1）系统趋于死亡0<k<12）系统可持续发展1<k<33）系统趋于混沌状态k>32023/2/3五、从熵与耗散结构角度探讨环境成灾机制1.环境灾害是一个熵增过程人一机一环境系统是一复杂的远离平衡的开放大系统，在“永恒”且强大的太阳照射的外界条件下，通过涨落达到有序，实现其自身的功能与结构。正是在非平衡非线性区存在的耗散结构，造就了人－机－环境系统的复杂性与多样性，使人－机－环境系统向着有序、复杂与高级的方向演化。2023/2/3任何灾害，无论是自然灾害，还是环境灾害都是局部人一机环境系统由有序向无序演化的过程。这与人机环境系统正常的演变规律正相反，因此才对人类及其赖以生存的人一机一环境系统构成威胁。首先在灾害的孕育期，局部人一机一环境系统在外界条件维持下处于一种远离平衡不稳定状态，一种时间与空间上的有序结构（耗散结构）。这是人机一环境系统在外界条件下维持一种低熵状态。

由于系统处于远离平衡的不稳定状态，系统内部异常活跃，涨落不断加剧，形成巨涨落。如果此时外界条件足够强，系统通过涨落将形成一种新的更高级更有序结构（由耗散结构理论决定）；相反如果外界条件不是很强，热力学第二定律（熵增原理）决定了系统将向熵增方向发展。2023/2/32、环境灾害的熵增表现1）人类是靠由外界自然生态环境索取来维持人类自身的有序与进化,索取的结果必将导致自然生态环境熵增。2）在人机环境系统各子系统间相互作用过程中，一方面通过人一机系统直接的物质与能量消耗造成自然生态环境的熵增；同时由于其行为不当，还在很大程度上阻碍自然生态环境在太阳能作用下，向更有序、更复杂、更高级的方向进化的进程,这主要表现在植被的破坏、物种的灭绝与环境污染等方面。

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灾害产生的根本原因在于：在人机环境系统各子系统间相互作用过程中，由于贪婪索取与行为不当，造成自然生态环境的熵增过程，致使由太阳能维持的自然生态环境向有序、复杂与高级方向进化的过程被破坏，取而代之的是向无序、简单与低级的方向退化过程。熵增将给人类带来巨大的灾难。摆脱熵增灾难的途径有两条：一是降低自然生态环境内部的熵增过程；二是加强外界约束条件，在强大的外界条件作用下，自然生态环境系统通过涨落与耗散结构分支的选择向有序、复杂与高级方向进化的熵减过程超过其熵增过程，以达到维持自然生态环境总体上向熵减方向发展的最终目的。2023/2/3六、环境灾害的混沌成灾机制1.在人-机-环境系统中，三个或三个以上非线性关系，就可能导致环境灾害。2.在人-机-环境系统中，某些参量的周期变得不稳定时，就有可能演化成环境灾害。3.人-机-环境系统中，控制参量的变化可导致系统状态参量由不动点演变成二点周期、四点周期…乃至混沌。4.人-机-环境系统中，周期性扰动作用于非线性关系2023/2/3七、能量与物质异常聚散成灾机制能量与物质异常积聚、释放与转化将导致环境灾害的发生。例如：有毒污染物由人机系统发生并排入自然生态环境，通过食物链富集（水俣病中含汞废水在某些生物体内迁移、转化与富