地区滑坡灾害风险评价

本文描述了滑坡灾害的定量分析方法，这一方法可以在大尺度内应用，而且可以根据最新的资料对滑坡灾害进行重新评价。方法是在不同时间拍摄的航空图片分析的基础上，从地形上识别滑坡灾害；之后假定滑坡灾害与其它自然灾害（如洪涝和地震）相似，具有时间上连续的随机过程，对滑坡活化的概率进行分析。由于观测的不连续性，获取的资料并不完整，因此以平均重现周期的最小值为参照。这是一种可以检测滑坡活动上限的直接方法，也就是说，通过更详细的资料可以加深我们对滑坡灾害的认识。根据滑坡的发生概率（或平均重现周期），可以对滑坡灾害进行定量化分析，这是一种非常有用的方法，例如，据此可以确定土地利用方式。采用本文提出的滑坡风险分析方法计算了研究区的一个城市居民区因滑坡活动所造成的人员伤亡概率。人类生命风险是自然灾害分析中最基本、最有用的信息。尽管在计算过程中采用了近似值，但是通过风险分析表明，只有对灾害进行定量评价，才能保证有限的资源得到合理的分配，最终达到有效减灾的目的。一、概述通常在进行灾害分析时，是确定给定时间和给定地点内，强度等于或大于某个阈值的灾害事件的发生概率（Varnes，1984）。这样，灾害分析就需要进行：1、评价灾害事件的强度；2、确定灾害发生频率。对于某一灾害事件，通常根据某些要素的敏感性，即可造成破坏的函数fD(d/i)，来选择合适的强度水平。对于地震而言，强度通常与造成某种破坏（如美学、功能和结构的破坏）的地面运动阈值有关；水文强度是造成河水漫流河岸并因此要采取保护措施的最大排泄量；气象强度是相对于排泄量的临界降雨量，可能诱发洪涝或其它破坏；火山灾害强度是相对于火山喷发速度的喷发物质量。对于滑坡，强度通常是与运移物质的量（质量或体积）和运移速度有关，它是灾害事件的动能，之后根据滑坡在运动路径上对建筑和交通线造成的破坏来选择强度阈值。显然，最关键的灾害分析要素是评价事件发生的频率。其它学科，如地震学和水文学，是通过确定的概率方法来计算灾害频率，而对于滑坡灾害，则是根据其它几种方法来确定的，可以参见一些国际文献（AGS，2000；Chowdhury和Flentje，2003）。这些文献从对已有记录的滑坡进行分析（Cruden，1997）到根据一些科学家的专业判断而采用启发式方法（Foster等，1998）；从采用地质和地形要素进行分析（Baynes和Lee，1998）到采用可靠的概率分析方法（Li，1992）或对诱发因素进行分析，如降雨（Kim等，1992）和地震（Jibson等，2000）。这些方法看起来互相排斥，但是却有某种关联，应当强调失稳概率（Wu和Abdel-Latif，2000）和发生概率（Genevois和Romeo，2003）之间的差异。前者反映的是在研究斜坡稳定状态时，输入参数固有的不确定性；后者包括发生概率在时间上的任意性（即过程的随机性），严格来说发生概率只能用来描述灾害。本文介绍了一种大区域滑坡灾害的定量评价方法，它的应用提高了不同灾害条件下制定减灾措施的能力。图1是该方法的流程示意图，通过意大利中部某一地区的实例加以详细说明。在对概率方法进行简单介绍之后，用一个实例研究来详细阐述本文提出的方法，并对目前的工作做了进一步分析，最后说明采用定量方法分析滑坡灾害，是定量计算人员和财产在滑坡灾害中所面临风险的有效手段。计算的基础是概率模型，这一模型说明了研究现象的时间变化趋势（Einstein，1988）。在滑坡灾害分析过程中，过去主要是采用二项式分布（DelPrete等，1992；Canuti和Casagli，1996），最近也有研究采用了泊松分布（Crovelli，2000；Coe等，2004），这一方法具有提供随时间连续分布的优势，泊松分布模型的主要假定是事件的时间独立性和过程的平稳性。模型的主要特征是，在特定时长的每一时间间隔内，事件的出现概率是一个常数。在以上假定中，在时间间隔t内观测到n次滑坡活化的概率P是：（1）可以简化为：（2）如果在时间间隔t内没有滑坡活化现象，则补充分布函数为：（3）说明在同一时间间隔内，至少有一次或多次活化事件出现，即所谓的超过数概率。发生频率λ是分布函数的唯一参数，与事件的平均重现周期T有关，表达式为：（4）图2显示了概率质量函数（PMF）和具有一次滑坡活化事件的累积分布函数（CDF）及互补累积分布函数（CCDF），CCDF代表着可靠性或者生存函数。HYPERLINK"/uploadfile/20061229105144768.gif""点击图片看全图"涝显然，童重要的含问题是识评价平熟均重现轰周期或浸其倒数忌发生频畏率，可犹以根据袍几种方伯法来进惧行计算昌。专家服判断法悦具有主但观性，虏而根据社诱发因箩素的方靠法要依涝赖于每碍一斜坡决的稳定洋条件，赞因此通浆常在滑滚坡过程却（即活沃化状态春）的观库测基础呈上，采有用经验块方法按瓜照以下疏两种公霸式来计可算平均歪重现周察期。第助一种是日用观测城时间间掉隔除以窑记录的妙活化次涝数：HYPERLINK"/uploadfile/2006122910525142.gif"都鬼折抬子灾身略规开（咽5桃）偿第二种似是计算之平均时闲间间隔采：HYPERLINK"/uploadfile/20061229105231524.gif"稍"仿点击图秤片看全糕图爸"\碗t"睁_bl汤ank盖"岛垫侨露手誓连久沟（围6蜡）邮取充T站的最小马值作灾瓜害发生票频率的血保守估斤计，将肃至少观或测到一印次滑坡店活化的陡概率最贝大化。坝式（聚6道）考虑堆到了滑绸坡发生讨的非平唤稳状态慎，事实敏上，当面平均时按间间隔漆小于最稿后一次首事件发铅生之后紫的逝去兴时间（堆即所谓腹的开区栽间）时嫁，后者采就要参洲与到平翅均发生邀周期拣T够的计算公。通常事，根据煤式（先6注）计算俗的重现羽周期要棵比式（扩5申）的短贺。患考虑到份几次滑逝坡均对巧山区造半成威胁乘，因此仓整个研为究区的浩灾害事锤件可以赖根据下撒式计算旬：（7）全其中射i隆的取值启从姻1臭到滑坡拾事件的毒次数衣n基。式（箱7骆）代表旱了在给秀定时间弯范围内沉，一次物或多次耕独立滑快坡事件右的发生辽概率。躬二、个康案研究洽（一）喂地质和支地形晓选定一辉滑坡易讽发区进闯行个案黄研究，劈来说明层本文介锅绍的方筑法。该菊滑坡易垦发区位倒于意大拴利中部臂，包括咱Fos玻so眉Bia叶nco怜河流域砍上游、绿台伯河计流域西鸟部支流纲的一部管分，属踏于著名扣的翁布双里亚－铃马奇建执筑区。来该流域幅是一构进造谷地块，长赤100磨km味，由锁Mar摔tan粉i旨山脊将肺该谷地仗分成两萝部分。采当地的画地层包题括陡fos渣so维Bia皂nco荐地层（迫FB穿：中新恼统和渐傅新统地煮层，局诵部最大赢厚度啊150债m哄）、讽San滩ta受Mar敲ia墨di盲Cic宫ili青ano奸地层（傲SMC剃：下更辈新统，巾局部最际大厚度睡250鉴m勤）、近模期形成骄的冲洪旋积层。间在山区泥，斜坡雹的坡角割一般为过10挪～标25忍º纠。由构淹造沉降返引起的回几次重绳力作用喂使纲Fos误so针Bia配nco落-to却rre贷nte酷Ca告lda湿ro材河的河蛇床下降臭。强烈少的侵蚀础作用造石成的直性接后果嚷是流域参附近的揪分水岭先边界后此退，从扶而诱发都了多次林滑坡灾责害。惠以浆200谢2躺年的野备外调查恭和过去各50挨年的航灶空图片踢分析为谈基础，馅编制了库详细的川滑坡分虏布图。道根据地案形分析拖，识别混出染69侧处滑坡初，主要岛滑坡类貌型是岩塘崩、滑望动（平夏动和旋米转）、敬流动（主主要是昨泥流）约和其它挣一些复给杂的运崖动。念（二）茎滑坡活诸动鬼通常都组是根据矿定性的畅术语（咐如活动弄和静止限等）对渴滑坡状乖态进行逝说明，粉也是根防据同样莫的定性裁方式来便说明滑盈动的重逗现行为称（如季汤节性或巧年度等劲，券Car菊rar贸a朽等，反198北5谷，墙198所7殊；卖Cru塘den舰和另Var摄nes合，却199毅6孝；胞WP/霜WLI趁，慈199创3昼）。根扫据上述揪方式，璃研究区圾内所有铸观测到喝的滑坡绢一般可权定义为薯间歇性哥的活动闷滑坡，狡然而，桂为了对坡滑坡进孤行定量端研究，惩应当根灰据重现盼率来说牌明滑坡惜的活动眯状态。窃尽管这泄一方法描并不简饱单，但学是，当赖可利用尽的滑坡床活化资糟料涉及镜的时间云尺度等崖于或大供于滑坡鬼的活动买周期时猫，这一哀方法显巧得比较伐灵活。贼所用数其据可以脂根据关体于滑坡缎活化的倘新闻或爸报导获只取（晨Car皂rar屠a暖等，迅200佣3便），也删可以根加据不同鼓时间的者直接观碎测结果愤获取。鹿从这点迟出发，折利用在突合适的鸣时间间戏隔内获唱得的航脉空图片疲是研究兄区域滑解坡的有欧效手段夕；而当凡观测值妈不连续傅，不能疯捕捉到染确切的犁滑坡活冶化的初雀始时间馒时，这恭一方法寿就会受庭到限制念。因此境，无法叮确定滑夕坡活动裤发生的筋确切时泻间，只泽能确定肌连续两债次活化剃事件的挣时间间董隔。型Car乌din绣ali营等根据摊航空图愿片对滑乞坡活动烘进行了跃多时间锡尺度分语析（束200泉2谷），将眨195趣4齐年之后烧出现的袋第一次残不稳定凳作为新钩一代滑涛坡，即夜无前兆猾而发生蛛在斜坡成上的滑泽坡灾害宇（代码疼N秘）；将张已有滑宇坡随后轧发生的馆失稳作偷为滑坡口活化事色件（代戴码乔R寸）；在季两次连繁续航空散图片研俗究过程旧中没有鼓活化的矿滑坡作自为非活沾动滑坡摄（代码赏I黎）。代源码伶R众也有助搜于识别授195雾4窝年的滑东坡灾害夕，可以刃清楚地梳表明最悟近的运反动（陡纽坡、断国裂和地乘面波动脊等），贤对于这牙些运动挡，由于继没有购195级4悟年之前录的航空目调查资梦料，因站此无法批确定它屈们是第麦一次滑枝动还是犹再活化妻活动。震研究结捐果表明砌，在研邮究区有以2耀～枝3型次滑坡浑再活化限活动，俭根据耳45汉年的观帐测结果为推断，纪滑坡的惯平均重抢现周期批为刘15悔～崖23汗年。疑（三）痒灾害评弹价坦在本研衔究中，雕采用历抹史统计薯学方法耳（闹Cru类den范，牙199概7欣），并棋以正规冤的滑坡某发生分前析方法胀作为补考充。根尼据滑坡螺活动的转平均重绢现周期忘，采用指概率方溜法进行弹分析，秤结果表餐明，与黑无量纲值的年发桶生概率施相比，响平均重削现周期坑是一种进更为直谎观的参垮数。如激前所述按，可以幻利用平售均重现脱周期中膛最小的省时间间队隔进行祸保守分随析，对匀离散观晒测值而敏非连续协观测值熊的近似抓值取平炎均值觉。株为了对惠滑坡进贴行分级捉和填图况，需要灿主观选袜取时间涌间隔，头对平均著重现周除期进行婚分组。芬但是，六所采用蓄的分类板系统必灭须能够使捕捉到风代表值掉的分类五特征，休并为解籍译提供虫理论基占础。因暑此，将包平均重绍现周期建分为以庸下三类膏：助1塔、平均躺重现周惊期不足皂10尼年的滑裂坡作为拌一级灾丢害，表冶示至少斩会在几愉年内出坟现一次椒，这样阁可以对供滑坡活减化进行沃短期预据测，有勒助于合岗理配置宝经济资典源，降结低风险残；酸2箩、平均倍重现周杂期为原10致～移30押年的滑娘坡作为梯二级灾足害，表圾示至少才会在几拢十年内储出现一辞次。殿30尤年的周胀期同时复也表示堪平均水旬文年，料即平均释气象条踩件重现菜的时间执范围，绒这样可损以对滑扰坡活化害进行长待期预测哀，有助答于土地超利用规绸划和开脑发；谦3钉、平均浑重现周篇期大于私30饰年的滑税坡作为巷三级灾骡害，表深示在更枪多年内商才会出挽现一次利，这样保的滑坡漆在观测尖周期内俊仅会活阳化一次辱，而且报滑坡的疗活化与粉特定的盐内部条楼件或异碌常的边贡界条件是有关。镇采用这杨一方法选对滑坡犯活动进畅行分类伸，有助尼于进行壶滑坡风凯险分析焰。根据冶这一方篇法对研响究区的债滑坡灾六害分为西三类，赴与根据饺地质和颗地形状变况观测汉的结果属一致。尾事实上皂，三分缝之一的枯滑坡属恋于一级棍滑坡，旋而且集坡中分布蔬在分水旷岭附近逃，这一贫地区的终斜坡较蛙陡，侵注蚀作用急较强。残根据滑刻坡灾害昂图可以炉评价滑勉坡的活土动状态埋。事实心上，活赞动状态级是一个授确定性隶的概念改：如果泽目前滑矩坡在运票动或将贯要运动备，则它少就是活溪动的（造P禽＝害1战）；若激目前滑盟坡处于滑稳定状摆态或除乡非有其柿它因素艇（强降商雨或大娃地震）淹诱发才箩会运动治，则它他就是不恨活动的辰（林P向＝疮0疗）。相证反，滑财坡概率您是滑坡妈活动与棉否的量务度标准迷。营如前所破述，滑迷坡与某键些事件位的强度繁有关。繁毫无疑猪问，动慢量（质揭量乘以烈速度）尊高的滑啊坡比动漠量低的喂滑坡造骑成的破园坏要大敬得多，高但是只染有灾害杰强度和建发生频异率才能劫量度实差际的滑夕坡灾害码（忘Hun烘gr吊，劣199钢7扯）。在支对大区浅域滑坡植强度进同行研究亩时，由袭于不可过能对单嘴个滑坡筛灾害进箭行特别凶详细的朱研究，拼因此也鸦就不可文能评价难滑坡的羽体积和忆速度。签因此，正在评价裁滑坡区剩的灾害鸟强度时侦，只能陶对运动件速度进篇行估计丝，即岩篇崩或坍窃塌比流滨动或滑傲动的速淡度要快亩。对研可究区滑樱坡发生界频率和僻强度之层间的关诸系进行虚分析，鸡据此推吗断在研疤究区，赶平均每滤年至少授会出现蹄一次歪10h围a许大小的欠滑坡。尺最后，赞应当强姥调的脖是啊“聋滑坡活凉化灾害情图味”证。事实酷上，目麦前采用侄的方法新根本无采法对第隶一次出逃现的滑糖坡进行肤分析，瓦也无法需对下一秋次可能持要发生昨的滑坡室进行预骗测，因管此，主蜡要任务枯是进行蛇滑坡敏饲感性研姥究，而嫁非对某兽一滑坡耻灾害进绑行研究棍。麦（四）松风险评见价驱风险是捏对给定准事件（调灾害）版发生时蜓所造成许相关损恨失的量镰度。因怠此，滑悲坡风险泄可以定蒙义为给渐定时间诸内，损短失等于故或大于苍给定阈映值的灾岛害发生表概率（捆Rid庆dol检s矮和珍Gro砖cot颗tL筒td.呀，芬199弃9距）。评尚价对象鸟会有不高同的性盛质：财物产、文掀化遗产壮、制造岩业、公汤共和社乘会服务贞业以及缓人身安雨全等。科在评价既自然灾针害的风净险时，酸通常将袖人身安叠全和财吃产损失字作为参油考。俯为了更吧直观地足说明这缘一问题亩，需要充提及国两际工程客地质与睁环境协锋会（简村称猛IAE慕G鸣）滑坡井委员会圈提供的梢资料。达据滑坡纸委员会与的不完环全估计咸，在过虫去的绝100航0贼年内，君在自然东灾害造魂成的人尚员伤亡黄中，约救有病14%被是由滑百坡造成袖的。在摄意大利财公共事兔务部最搂近起草易的一份令报告中助，颤Cat孟ena蚊cci纲（该199提2灰）指出邪，自矿194震5晌～混199密0榨年间，鸟由滑坡头灾害造调成的人题员伤亡殊数量至病少达到撞了幅244涌7直人，占声意大利辜自然灾裂害伤亡登人员总温数的虽32%佛。同一贼时期，孔由地震抄造成的玉伤亡人窄员为猎416岛0财人，由谈洪涝灾拜害造成局的伤亡香人员约果为燕100腾0蔽人。根标据这些辅数据，生可以说龄明滑坡手灾害是躺仅次于朱地震的柳第二大引自然灾四害（苗Guz株zet陶ti封，途200挎0滋）。妹在进行璃风险评咳价时，订需要对仇灾害发两生概率富和敏感廉性进行责研究。斯敏感性拨是指某矛些要素割对破坏鸡性事件烛的耐受锦能力，面与灾害嫌相似，寇敏感性搁是随机阅变量，迈值为柔0钉（无灾歪害，无肾损失，落完全可棋以承受缎灾害事楚件）或默1匙（失稳考、全部菊损失、灶无法承棚受灾害消事件）秃。用公篇式表示旧如下：HYPERLINK"/uploadfile/20061229105338909.gif"锯"琴点击图嗽片看全嘱图和"\祸t"坛_bl还ank择"辈计拉隙贿让究（专8偶）河可以看纷出，破窃坏的概蜜率要依题赖于事祝件的强她度，这佩样，可丈以将式摸（篮3夺）改写插为：HYPERLINK"/uploadfile/2006122910547207.gif"蝇"用点击图肉片看全室图派"\表t"铜_bl烘ank喜"禽姨湾李畏巷握银皂霞撇翻沟戒哈陈郊踏（窃9脖）沿然而，隔在给定梯的灾害誉强度下棵，可以纽将式（快8京）中相畜应的概针率分布纽p捏(坟i糖)下舍弃。捧在本研嚼究中，筒滑坡活愧化给人丹类生命央造成的念风险接抵近于所淡举方法酸的目标免。风险监计算如野下式（尾Fel寒l你，盟199认4尘；垃Fel逢l撤和被Har杰tfo做rd丙，钳199粮7驻）：HYPERLINK"/uploadfile/20061229105434998.gif"绿"拿点击图莫片看全卫图购"\碍t"匪_bl田ank芒"揭阵创邮速互（松1峡0滋）式中：司R窄(僚L承)妖——帅个人生广命面临巷的风险压；都P时(叙F谷)谈——差破坏事置件即灾王害的发阀生概率狡；骑——谱给定事陶件发生伸所造成围的空间胖影响概讲率；甘——搏给定事摘件发生列空间范庸围内的梨时间影框响概率逼；汁V甘(辟L常)漫——尖无法承散受灾害月事件的祥概率，误即敏感掉性。狂在分析堪滑坡灾反害时，土可以表抽示当有穷人居住盯时，滑得坡体影籍响这座艰房屋的筐概率。盖敏感性熄是要素堤的固有蠢属性，祝例如，药相比较谋而言，血年轻人恼比老年舱人更容伙易逃生语，因此扛老年人团的敏感捡性要更秋强一些梢。然而洪，如果祸是在夜烈间发生律滑坡灾材害，或誓者滑坡择速度非畅常快，喇则年轻锋人和老隙年人的抹敏感性厌相差不消大。蕉表示灾暮害造成猴的后果黑或破坏奸（赶Won军g丧等，链199别7细）。将耍个人风相险晃R老(窜L剩)全乘以遭氧受灾害侦事件（侨所谓撞的奋“病暴冠露夺”枕，安N简(伶L小)致）的总与人数，号就可以琴得到人祥类生命稿的损失踩或总风清险。烧举例来梦分析，技计算居队住在写Qua电dre驴lli菊村庄的追居民所望面临的沫风险，印该地区辰的一些妨建筑物叶和道路腹已受到敬滑坡的东威胁。光Qua乱dre她lli荡村庄位短于弹Fos伙so萄BIa适nco默河左岸结斜坡，易靠近吩1虏#瓜和肉9套#犬两处滑惑坡。在季过去的悬运动当悟中，这徒两处滑卡坡的陡便坡都在锋后退。丹为了进悄行风险管分析，极作如下语假定：求1粒、在与捕过去相铜似的空油间模式暑下，这递两处滑芽坡会再毕活化；土2泰、将狡1刘#侍滑坡分辛成两部种分，这尤两部分允的空间黑影响概边率不同袄。主要汇陡坡的格全部运泥动范围宰包括碎13携处建筑狡物，部播分运动嚷范围包慕括汽2播处建筑韵物，每础个建筑胳物中平蚀均有物4照个人，仅每天呆蠢在其中灾12复小时；筒3歼、稠9婆#狐滑坡对烛主要道若路中的殿100屡m除长的部闲分造成堂威胁，严估计每却天的交岩通量为深100表辆车，背每辆车胃中平均盏有两个骡人，平堡均行驶柿速度为着30k辽m/h晃。闹风险计叔算结果劳见表恼1辨，参考遇式（亭10迹）中的祸变量值宣。结果钟表明了汤与相对量灾害分传级相反狡的风险碎分级。曾事实上玩，尽管离9纵#晓滑坡的吵发生概朽率是祝1罢#土滑坡的坟两倍，摆但对人凯类生命违安全造贤成的风杨险要小峰一些。直显然，储表籍1雅中的风蛛险值只滑有相对赴的含义垂，仅仅芦是作为高一种比必较。由裤于后退悠的陡坡欠包括未夜扰动的煮土壤，渡剪应力剂突然减截小会使假土壤敏帮感失稳符，因此投会发生轮突然的王滑动现丧象。识表召1乏根据争式榜（尝1汤0绑）得到钢的风险道分析结受果吴滑坡编拔号筹#纠P号(纪F梁)剧式（残3卸）乘P嚷(尽S/F懂)谁P毛(洁T公/茂S发)效V矩(后L咳)循R慧(勒L匠)姥总风险堪式（暮7悲）传1a阀0.0翼465裤1衬0.5驾1锈0.0闯232态5员0.0脖244贷3与1b怎0.0盯465侮0.5沉0.5坐1嚷0.0极116曾3偿0.0需128俭2蛮9租0.0恩869弯1社0.0列139端1红0.0敢012娱1禾0.0口012气1攻从社会隙经济学葬的观点规来看，打毫无疑天问，仅刷仅根据构某一风强险无法胡确定灾税害的全淡部影响衬。显然浓，频繁容发生的钞小灾害赚事件与潜一次大亲灾害事喂件相比认，对人脂的心理朋影响较辩小。翠这样，杨根据损困失总量鉴，即所叮谓的社攀会总风品险（何Eva廉ns码，拣199巧7草；跟Mor婚gen性ste随rn辰，狮199仇7组），可沉以将风遵险作为院整体进咸行定量势。在图辆3调（料Mor复gan州，世199户7