洪灾风险评估方法研究综述

程卫帅，陈 进，刘 丹

（1.长江科学院水资源综合利用研究所，武汉 430010；2.长江科学院院长办公室，武汉 430010）

洪灾风险评估方法研究综述

程卫帅1，陈 进2，刘 丹1

（1.长江科学院水资源综合利用研究所，武汉 430010；2.长江科学院院长办公室，武汉 430010）

将洪灾风险评估方法分为指标体系评估法、历史水灾法和模拟评估方法3类并分别进行评述。分析认为：由于指标体系法的模型和参数准确与否均难以验证，一般只用于较粗略的评估；历史水灾法往往需要通过模拟分析进行修正，难以独立地进行洪灾风险评估，在数据方面也面临许多困难；模拟评估方法应充分考虑上下游的水力联系，从而应以流域为基本的评估单元；模拟评估法基于明确的物理机理，具有许多重要优点，其关键制约因素主要是数据可获得性与计算复杂性，近年来已经取得一些进展。如何在数据可获得性、计算复杂性和评估精度之间取得平衡以及如何对评估结果进行实证分析是当前亟待解决的问题，这可能是未来研究的2个重要方向。

洪灾风险；风险评估；综述；数据可获得性；计算复杂性；精度

洪灾风险管理分别以风险分析和风险评估为其科学和技术的基础。风险分析重点在科学理论方面，洪灾风险评估则是风险分析在洪水灾害研究中的应用，重点在具体模型方面，属于技术层面的内容［1］。洪灾风险评估研究早在20世纪50年代就已经开始［2］，迄今已有50余年的历史。近年来随着信息技术的兴起和发展，洪灾风险评估方法的研究进展迅速。2004年国家防办组织完成了《洪水风险图编制导则（试行）》，这标志着洪灾风险评估开始进入大规模的实践应用层面。在实际应用中，影响洪灾风险区划质量的主要原因不是绘图技术，而是估计不准的风险值［1］，因此，有必要对现有的洪灾风险评估方法进行全面的综述。纵观近年来的文献，一个很直观的印象是洪灾风险评估与遥感（RS）、地理信息系统（GIS）等信息技术之间的联系非常紧密，在此基础上，所采用的具体技术方法又比较明显地分为3类，即指标体系评估法、历史水灾法和模拟评估方法。本文将从这3个方面对洪灾风险评估方法的研究进展进行综述，其中前两者在文献［3，4］中涉及较多，故本文的重点是模拟评估方法的进展。

1 指标体系评估法

影响区域洪灾风险的因素众多，包括气象、水文、地貌等自然因素以及土地利用、人口分布、产业布局、防洪减灾措施等社会因素，很自然地，人们会想到采用其中某些重要指标构建指标体系，通过综合评价方法对区域洪灾风险进行评估，我们称这种方法为指标体系评估法。

在较早时期，有些文献单独采用降雨量为指标参数以评价区域洪灾的危险性［5］，并且在许多国家都有应用，如美国、澳大利亚、印度、韩国、埃塞俄比亚等［3］。这种简单的指标方法有其地学和社会学依据，但实际上高估了灾害对人类行为的影响，而且没有考虑过境洪水因素。

地貌形态对区域洪灾特别是山洪灾害也具有显著的影响。洪泛区地貌通常保有丰富的历史洪水信息，因此地貌特征可用于预测和评估洪灾危险性，其空间分布可在一定程度上反映洪灾危险性的空间分布［6，7］。一般而言，仅仅依靠地貌特征得出的洪灾危险性信息不全面，目前较多采用的是气象和地貌参数综合法。气象和地貌特征的综合理论上可反映洪水的主要自然属性，适用于洪灾危险性评估，但在指标及其权重选择等方面困难很多。这种方法多用于大尺度区域洪水灾害危险性的宏观评估与区划［8］以及较小尺度的山洪灾害危险性评估［9］。

气象与地貌特征参数通常不能直接地描述洪水灾害的特性，因此洪水淹没次数、淹没范围、淹没深度、淹没历时等洪水特性指标也常用于洪灾危险性评估［10－12］，这些指标的获取一般是通过RS技术来完成的。作为空间数据获取重要手段的RS技术还可以用于不同类型承灾体的提取、洪灾易损体的调查等易损性指标［13，14］，在此基础上结合权重估计可完成区域洪灾的易损性评估［15］，再通过危险度和易损度的叠加可完成区域洪灾风险的综合评估［16，17］。GIS作为空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示的技术系统，为区域洪灾危险性、易损性以及综合风险的评估和区划提供了重要的技术平台。

指标体系评估法比较全面而且相对简单，既可用于洪灾风险的综合评估，也可用于单独评估洪灾危险性和易损性。但指标体系法在指标及其权重选择方面具有主观性，参数率定较困难，难以适当地反映人类防洪的努力，尽管有些文献考虑了工程防洪标准，但权重如何选择才能恰当地表达各类防洪措施的作用仍然是一个严重问题。由于指标体系法的评估模型和参数的准确与否均难以通过实践进行检验，其评价结果也就相对粗略而较难实证，一般只用于对大尺度区域进行初步的洪灾风险评估与区划，对于精度要求较高的区域洪灾风险评估而言，通常不宜采用此法。

2 历史水灾法

洪水灾害具有比较显著的区域自然特征和重现规律，对某一特定区域历史上曾经发过的典型洪水灾害进行研究分析，所得规律可以用于预测该区域现在和未来的洪灾风险，这就是历史水灾法。历史水灾法通常用于因洪致涝等水灾成因比较复杂的区域的洪灾风险评估，具有客观、简便和实用等特点。历史水灾法实际上也可视为一种采用历史洪水信息作为评价指标体系的特殊指标体系评估方法。

历史水灾法通过提取区域历史洪水风险信息（如一定频率的淹没范围、淹没水深），直接进行洪灾危险性区划。但由于历史防洪形势与当前防洪形势通常存在一定差异，因此所得结果常常需要修正，通过水文学和水力学模拟分析进行完善。该方法应用范围广，是我国《洪水风险图编制导则（试行）》推荐的洪水风险评估方法之一，但由于需要通过模拟分析进行修正，实际上难以独立地完成洪灾风险评估。

另一种历史水灾法又称为历史灾情数据法，其基本考虑是，灾情本身即为洪水与承灾体相互作用的结果，因此无须考虑洪水特性、地理和社会经济背景，可直接用历史灾情数据预测现在和未来的区域洪灾风险［1］。这种方法一般要求有大样本历史资料数据的支持，对于小样本数据情况，则需要通过从水灾史料和古洪水调查［18，19］获取更多的历史灾害信息或采用软计算［20］、信息扩散［1］等技术进行方法上的改进。这2类改进方法实际上也可以用于改进其他类型的洪灾风险评估方法。历史灾情数据法的特色是直接“从灾害研究灾害”，思路清晰、计算简单，但应用范围有较大限制。除数据获取困难以外，按历史行政分区统计的灾情数据通常也难以适应更小尺度的、或行政区划变动后的区域风险评估的需要；而最关键的局限是数据统计的一致性难以保证；此外，数学方法的可靠性还有待进一步的验证。

3 模拟评估方法

洪灾风险模拟评估方法以水文学和水力学为其主要理论基础，结合水利工程、岩土工程等相关学科，对洪水致灾过程的各个环节进行模拟，然后进行风险评估。模拟评估法是洪灾风险评估研究领域的一个主要方向，正在不断发展之中。《洪水风险图编制导则（试行）》推荐的水文学和水力学方法均属于此类方法。

洪水灾害的直接成因是洪水脱离了防洪体系尤其是堤防体系的束缚，防洪体系是否破坏就成为洪水是否成灾的一个显著性标志。洪灾风险评估的对象因此被明显地分成3类，即洪水、防洪体系及淹没区，模拟评估方法也因此包括洪水荷载模拟、防洪体系破坏模拟和淹没区洪水演进与成灾模拟等3个方面的内容，其中最核心的是防洪体系破坏模拟，而三者之间的相互关系则构成了洪灾风险率（即危险性）评估、洪灾损失评估以及洪灾易损性评估所依据的基本关系。这里，我们首先简要综述风险率、损失和易损性评估的主要方法，然后评述几个具有代表性的洪灾风险模拟评估模型。

3.1 洪灾风险率评估

洪灾风险率评估是洪灾风险评估中最重要也是最具难度的内容，包括防洪体系和防洪建筑物（如堤段、大坝等）风险率评估等2个层次。对一个流域或区域而言，洪灾风险率评估不仅应给出防洪体系的整体风险率，还应给出风险率的空间分布，基本方法是在防洪建筑物风险率评估的基础上，考虑不同建筑物之间的相互作用关系，建立系统风险率评估模型。其中，洪水荷载目前常用水文学方法（如Muskingum法）和一维水动力学模型进行模拟，淹没区洪水演进则用二维或准二维水动力学模型进行模拟。风险率评估的主要技术手段是概率统计方法与结构系统可靠性理论，近年来引入的新方法也很多，如软计算方法［20］、模糊集合论［21］、灰色系统理论［22］、最大熵原理［23］等等。新方法的引入拓展了风险评估的研究领域，但问题的关键在于相对成熟的概率风险评估结果尚难实证，尚难被工程界普遍接受，从目前的研究进展看，这些新方法能否对这一本质问题的解决提供有力帮助尚有待观察。

防洪建筑物风险率评估是区域洪灾风险率评估的基础，相关研究已经比较成熟，文献很多，详细进展可参看文献［24］。

防洪体系风险率评估研究在国内是从一类简化的模拟方法开始的，1993年肖焕雄等［25］针对江河防洪系统建立了一个基于洪水频率与防洪标准的二元结构评估模型，对超标洪水风险率进行研究；1995年黄志中等［26］研究了基于风险的防洪规划问题，这是国内较早的从系统角度考察防洪体系风险；2001年陈进等［27］在国内率先提出应采用结构系统可靠性理论对防洪工程体系风险进行评估；2004年杨侃等［28］建立了基于风险的防洪系统联合调度决策模型，给出防洪系统联合调度风险的计算方法；2004年汪新宇等［29］采用复合泊松模型和可靠性分析方法分别计算防洪体系超标洪水水文风险率和工程结构可靠度，将水文风险和结构风险视为相容事件，应用选择概率计算综合风险率；2005年，程卫帅等［30］借鉴结构系统可靠性方法，考虑上下游的水力联系，建立了防洪体系系统风险评估模型，提出堤段联合失事模式的识别方法，采用了分枝限界措施避免出现组合爆炸问题，同时考虑了堤段溃决对下游洪灾风险的影响；2006年，吴泽宁等［31］应用蒙特卡罗（Monte Carlo，MC）法模拟洪水过程，实现典型洪水过程选择与洪水预报及调度滞时等不确定性因素影响的定量转换，详细研究了重要防洪水库不同汛限水位下的黄河中下游防洪体系的洪水风险；2006年，邢万波［32］采用相关距离表征堤段间的洪水位和土性参数相关性，利用一个简化的并集事件概率公式求解堤防系统风险率，其中洪水位相关距离实际上部分地体现了上下游堤段之间水力联系的强弱。

国内应用结构系统可靠性理论评估防洪体系风险率的研究起步较晚［33］，在国外，早在1981年，美国的Tung和Mays［34］就研究了基于风险的堤防系统优化规划。该研究一经发表，即因未充分重视上下游堤段之间的水力联系而被Bogardi和Duckstein［35］批评。1995年，美国陆军工程师团①USArmy Corps of Engineers.Floodplain management assessment of the upper Mississippi river and lower Missouri rivers and tributaries，1995.和美洲河流域防洪委员会［36］分别进行的2项研究都表明，堤防系统上下游之间紧密的水力联系影响甚大，故洪灾风险评估应当以完整的流域为对象，而不应以某一城市或特定堤段为对象进行单独评估。美国联邦应急事务管理署（FEMA）认同该结论，并在结束于2008年的“洪水风险图现代化”项目采用了基于流域的洪灾风险评估方案［37］，实际上这可认为是洪灾风险率评估研究领域中取得的最重要的进展之一。1999年，Olsen［38］基于上述结论，集中研究了非定常水流条件下堤防系统的风险（率）模型，其重点在于研究一个或连续数个堤段失事后洪水位的改变对其他堤段失事概率以及系统失事概率的影响。此外，相关文献尚多，例如Vrijling等［39］讨论了如何采用结构系统可靠性方法对荷兰的堤防圈进行概率设计；Voortman［40］在其博士论文中系统地研究了基于风险的大尺度堤防系统的设计问题；Vander Wiel［41］则讨论了包含有多个堤防圈的堤圈系统的概率风险评估问题；2002－2005年，Hall及其研究组成员在英国环境署的资助下，基于MC模拟和结构系统可靠性理论系统地研究了大尺度区域和中小规模的城市堤防系统的洪灾风险评估方法［42－44］；Apel等［45］提出一种耦合方法进行区域洪灾风险评估，利用确定性模型模拟洪水成灾过程，再将模拟结果输入简单得多的概率模型进行风险评估，从而达到提高计算效率的目的。

3.2 洪灾损失和易损性评估

洪灾损失评估一般需要采用分区评估方法。首先应确定一定洪水条件下区域内的可能淹没范围，然后根据一定的规则对淹没区进行分区，对各分区的洪灾损失分别进行评估，集成各分区的损失即得到区域总损失。各分区的洪灾损失评估应分2步进行，首先通过洪水演进模拟得到洪水特性参数，然后结合分区内的社会经济情况进行损失评估。

一般地，洪灾损失可分为有形损失和无形损失（如对居民的精神伤害等）两类，其中有形损失又可分为直接损失和间接损失，二者均可进一步分为原生灾害损失和次生灾害损失，若更细致地分类，则可分为各种承灾体的损失［46］。由于损失评估涉及的因素很多，全面评价各类损失非常复杂，往往难以实现，目前多数研究只考虑直接的有形损失，从承灾体属性进行分类，包括直接经济损失和直接生命损失2大类。

洪灾损失评估方法大致可分为2类：第一类可称为损失率（一种易损度）法［47，48］，首先获取各承灾体基于洪灾风险要素的损失率函数（可以是一个频率曲线函数），然后结合承灾体的数量进行损失评估；第二类则直接建立洪灾参数与洪灾损失之间的经验公式，由淹没深度、淹没历时、承灾体类型、抗灾性能等多个灾害特性参数直接评估区域洪灾损失［49－51］。灾害损失评估方法因承灾体的不同而不同，分类评估方法进展参见文献［52，53］。

洪灾损失与洪灾易损性的关系密切，可以基于易损度来计算洪灾损失。洪灾易损性的影响因素较多，包括承灾体属性、成灾能力、抗灾性能等多个方面的内容［54，55］。易损性评价可以采用分类评价方法，即针对不同承灾体分别建立其基于洪水风险要素的损失率函数；也可以采用综合评价法，即针对淹没区构建指标体系并确定指标权重，综合评价区域洪灾易损性。洪灾损失率是一个比较难获取的参数，不同的地区、不同的行业、在不同的致灾条件下其灾损率往往是不同的［55］，而综合评价法需要考虑数据的可获得性，通常选用一些常见的社会经济统计指标来评价社会经济易损性，这种方法相对简单。

3.3 几个典型的模拟评估模型

（1）1999年，Olsen［38］在其博士论文中系统研究了非定常水流条件下堤防系统的风险评估模型，重视系统中若干个堤段失事后河道水流条件的改变及其对其他堤段以及系统失事概率的影响。Olsen的模型给出了如何考虑堤防间的水力联系及其对风险率影响的有效分析框架，但他采用穷举法给出堤段的失事组合，而没有采用有效的限界措施，显然，当堤防系统的尺度较大或所包含的堤段数量较多时，易出现组合爆炸问题而导致计算无法进行，这个问题之所以在他的论文中不成为问题，是因为他仅仅针对一个被划分为3个堤段的堤防系统进行了实例分析。在洪灾损失评估方面，Olsen认为受淹地区的各类产业均通过贸易与未受淹地区紧密联系，例如，受淹地区的产品可能是未受淹地区的生产投入，受灾后这些投入的减少将明显影响后者的经济效益，因此在产业链越来越细分、地区经济联系越来越紧密的条件下，洪灾损失评估仅考虑受淹地区的直接损失远远不够，从而提出利用经济学领域常用的投入－产出模型对间接洪灾损失进行评估。这是深入研究间接损失的少数文献之一。

（2）文献［39－41］的研究对象均为荷兰的堤防圈，其研究比较深入和全面。2001年，Vrijling［39］讨论了如何采用结构系统可靠性方法对荷兰的堤防圈进行概率设计，在分析失事模式时采用了故障树技术。Voortman［40］提出了基于风险的大尺度防洪系统（实际上仍然是指一个堤防圈）设计方法，其模型结构与Vrijling的方法类似，分为堤防圈、堤段与其他建筑物、失事模式等3个层次的优化设计子模型，其中洪灾损失评估采用了频率分析方法。Vander Wiel［41］研究了多个堤防圈构成的堤防圈系统的区域概率风险评估问题，充分考虑了堤防圈之间的水力相互作用，将两两堤防圈之间的水力联系总结为3种形式（其中一种为有利影响，另外2种为不利影响），研究认为，一个堤防圈防洪能力的提高总可以降低区域洪灾风险率，但不一定能够降低区域洪灾风险。

（3）2002－2005年，Hall及其研究组成员在英国环境署的资助下，系统地研究区域洪灾风险评估问题，发表了一系列论文［42－44］。区域洪灾风险模拟评估方法的关键制约因素主要有2个，即数据可获得性与计算复杂性，因此很难有一种可适应各种尺度、满足不同精度要求的通用评估方法。于是他们首先提出一个洪灾风险评估方法的层次体系［42］，根据数据要求与计算复杂性的不同，将洪灾风险评估方法划分为包括宏观水平（high level）、中间水平（intermediate level）和微观水平（detailed level）3个层次。不同层次方法的评估精度各不相同，但应满足不同层次的洪水管理决策要求。

2003年，Hall等［42］提出了一种基于系统可靠性理论的大尺度区域洪灾风险评估方法，并应用于英格兰和威尔士地区现在和未来风险的评估［43］。这是一种真正的大尺度评估模型，可以用于包括多个独立流域的大区域的洪灾风险评估，并能实现变化条件下区域洪灾风险的动态评估。

2005年，Dawson等［44］在文献［42］方法的基础上，提出了一种针对中小尺度的堤防系统或区域的洪灾风险评估模型。该模型集成于MC模拟框架之下，将堤防系统离散为若干堤段，利用有效的限界措施寻找堤防系统的主要失事组合，在保证较高精度的前提下将失事组合的数量限制在可接受的水平；对于每一个主要失事组合，采用一个简化的二维模型进行洪水淹没模拟，在此基础上对该失事组合条件下的灾害损失进行评估，结合该失事组合的发生概率对该失事组合条件下的期望损失进行评估，然后累加得到区域洪灾风险。尽管该法采用了限界措施，但由于对每一个失事组合都需要进行洪水淹没模拟，当系统中堤段数量较多时，计算量仍然很大。

上述2种方法的模型构架很有参考价值，但它们都没有考虑上下游堤段之间的水力联系，因而不能反映出若干个堤段失事对其他堤段失事概率的影响，与Tung和Mays［34］提出的方法一样，存在系统性的误差，而这个误差无论对于大尺度区域还是中小尺度区域的洪灾风险评估来说其影响都不可忽视。

（4）2006年，Apel等［43］将概率模型与确定性模拟模型耦合起来进行区域洪灾风险评估，首先应用复杂的确定性模拟模型对洪水成灾过程的各个环节进行全过程模拟，然后将模拟结果进行参数化，输入简单得多的概率模型进行洪灾风险评估。这样的耦合模型可较大幅度地提高计算效率，其中概率模型仍然建立在MC模拟框架之下，基于相对简单的经验性的极限状态函数评估各堤段的失事概率，采用基于GIS的经验公式法评估洪灾损失。在另一篇文献中［56］，他们利用这个模型分析了模拟模型选择、分布函数选择、参数估计、测量误差等由于认知不完全而导致的认识不确定性对风险评估结果的影响。该模型根据上游入流以及区间汇流的洪水过程，进行河道洪水演进分析，从而获得各个堤段在不同时刻的洪水荷载。对于洪水荷载的随机性，不仅考虑了流量的随机性，也考虑了洪水过程线形状的不确定性，还考虑了上游入流洪水和区间汇流洪水的相关性和组合遭遇，这是它与前述所有模型最显著的差异之一，更接近于真实情况。他们应用这个模型对上游堤段失事对下游堤段风险率的影响进行了定量评估，结果表明，在一定频率洪水的作用下，上游堤段完好时下游堤段的溃决概率与上游堤段溃口为400 m时的溃决概率相差几近两个数量级，这再一次表明由于水力联系导致的上下游堤段之间的相互影响是不能忽视的。但遗憾的是，他们仅仅利用风险评估模型分析了这种影响的大小，而没有在风险评估模型中反映出这种影响，因此在进行非幕景分析的综合风险评估时，他们的模型仍然存在不可忽视的系统性误差。

（5）1999－2006年，Dutta等［50，51］系统地研究了直接经济损失评估方法，采用的是经验公式法，后进一步发展为区域洪灾风险评估模型［57］，并利用该模型进行洪水灾害幕景分析，对日本某一流域的防洪规划进行影响分析、风险评估与区划。该法的主要特色在于分布式水文模型系统和用于灾害损失评估的GIS系统的嵌套应用，两套系统共享一套栅格，方便地理数据、洪灾特性数据以及灾害损失评估结果的传递，从而提高计算效率。值得注意的是，该模型没有直接进行堤防系统风险率评估，而是将堤防作为区域地形的一部分进行洪水演进模拟，这相当于只考虑堤防的漫顶模式，对于抗溃决性能较好的日本堤防来说应当还是可行的，但其通用性受到限制。Dutta的模型主要用于特定频率下洪灾幕景的风险评估和区划，不能进行全概率意义下的综合风险评估，即不能获得洪灾风险的常用表达（年度期望损失）。

4 结 语

本文认为洪灾风险评估方法可以较明显地分为指标体系评估法、历史水灾法和模拟评估方法3类，因此从这3个方面对其研究进展进行综述。分析认为：由于指标体系法的评估模型和参数的准确与否均难以通过实践进行检验，一般只用于对大尺度区域进行初步的洪灾风险评估与区划，对于精度要求较高的区域洪灾风险评估而言，通常不宜采用此法；历史水灾法在洪灾危险性评估时应用范围较广，但由于往往需要通过模拟分析进行修正，实际上难以独立地进行洪灾风险评估，而历史灾情数据法在数据的可获得性、数据的可用性以及数据一致性等方面都面临困难，应用范围有限，数学方法的可靠性也有待进一步的验证；模拟评估法的关键制约因素主要有两个，即数据可获得性与计算复杂性，但目前在这2方面已经取得较大进展，它是当前和未来洪灾风险评估研究领域的一个主要方向，正在不断发展之中。

模拟评估方法具有很多重要的优点，对河流洪水灾害评估尤其如此。模拟评估方法基于明确的物理机理，能够全过程地模拟洪水成灾过程，可适应不同尺度的区域洪灾风险评估，可实现区域洪灾风险的动态评估表现，可充分考虑各类防洪措施的作用，反映人类防洪的努力，并能方便地与传统防洪研究成果结合，但目前模拟评估方法还不十分成熟。尽管多数研究都注意到河道堤防上下游之间的强烈水力联系对区域洪灾风险评估具有重要影响，洪灾风险评估应以一个完整的流域为对象，充分考虑上下游、左右岸之间的相互作用，但由于种种原因，现有模型均未能成功地模拟这种影响，不能或不能很好地反映堤段溃决对下游堤段的影响，而出于削减模型复杂性等原因，在综合性的区域洪灾风险评估研究中，人为干预如防洪调度的影响甚至很少有文献提及。如何在数据可获得性、计算复杂性和评估精度之间取得平衡是今后研究中亟待解决的一个重大问题。

洪灾风险评估结果的可实证性是各类评估方法共同面临的另一重大问题。结果不易被验证，有时还与一般认识相悖，这是风险评估技术不易被接受的主要原因；风险评估研究者未能提供一种便于实证的评估模型则是另一个重要原因。目前尚缺乏关于洪灾风险的实证研究，洪灾风险评估方法要真正走向应用，其评估结果的可实证性是今后研究中不能不解决的问题。

除此以外，在防洪应急过程中，管理者和社会更加关注洪灾风险的实时评估。风险实时评估技术的关键是利用先进的信息技术进行信息的快速提取，在评估方法上则更加注重计算效率，即所谓快速评估技术，所用模型通常是常规模型的简化。目前还没有成熟的洪灾风险快速评估系统出现，但这可能是洪灾风险评估走向实际应用的一个重要突破口。由于实时数据一般不可能很准确和全面，而简化模型的不确定性更强，因此风险实时评估的结果可靠性通常也更差，在评估和决策方面需要更加依赖专家知识和经验，如何在强不确定性条件下进行快速的洪灾风险管理决策也是今后需要重点关注的课题。

［1］ 黄崇福.自然灾害风险评价理论与实践［M］.北京：科学出版社，2005.（HUANG Chong-fu.Risk Assessment of Natural Disasters：Theory and Applications［M］.Beijing：Science Press，2005.（in Chinese））

［2］ RICHARDSBD.Flood Estimation and Control［M］.London：Chapman，1955.

［3］ OLOGUNORISA T E，ABAWUA M J.Flood risk assessment：a review［J］.Journal of Applied Sciences＆Environmental Management，2005，9（1）：57－63.

［4］ 黄大鹏，刘 闯，彭顺风.洪灾风险评价与区划研究进展［J］.地理科学进展，2007，26（4）：11－22.（HUANG Da-peng，LIU Chuang，PENG Shun-feng.Progress on assessment and regionalization of flood risk［J］.Progress in Geography，2007，26（4）：11－22.（in Chinese））

［5］ PARTHASARATHY B，SONTAKKE N A，MONOT A A，et al.Droughts／Floods in the summermonsoon season over differentmeteorological sub-divisions of India for the period 1871－1982［J］.Journal of Climatology，1987，7：57－70.

［6］ HARUYAMA S，OHOKURA H，SIMKING T，eta1.Geomorphological zoning for flood inundation using satellite data［J］.GeoJournal，1996，38（3）：273－278.

［7］ 黄诗峰，徐 美，陈德清.GIS支持下的河网密度提取及其在洪灾危险性分析中的应用［J］.自然灾害学报，2001，10（4）：129－132.（HUANG Shi-feng，XU Mei，CHEN De-qing.GIS-based extraction of drainage network density and its application to flood hazard analysis［J］.Journal of Natural Disasters，2001，10（4）：129－132.（in Chinese））

［8］ 张行南，罗 健，陈 雷，等.中国洪水灾害危险程度区划［J］.水利学报，2000，31（3）：1－7.（ZHANG Xing-nan，LUO Jian，CHEN Lei，etal.Zoning of Chinese flood hazard risk［J］.Journal of Hydraulic Engineering， 2000，31（3）：1－7.（in Chinese））

［9］ 刘希林.区域泥石流危险度评价研究进展［J］.中国地质灾害与防治学报.2002，13（4）：1－9.（LIU Xi-lin.Advance in research on assessment for degree of regional debris flow hazard［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control［J］.2002，13（4）：1－9.（in Chinese））

［10］ISLAM M M，SADO K.Development prioritymap for flood countermeasures by remote sensing datawith geographic information system［J］.Journal of Hydrologic Engineering，2002，7：346－355.

［11］ISLAM M M，SADO K.Flood hazard assessment in Bangladesh using NOAA AVHRR datawith geographical information system［J］.Hydrological Process，2000，14：605－620.

［12］CHUBEY M S，HATHOUT S.Integration of RADARSAT and GISmodeling for estimating future Red River flood risk［J］.GeoJournal，2004，59：237－246.

［13］SANYAL J，LU X X.Remote sensing and GIS－based flood vulnerability assessmentof human settlements：a case study of Gangetic West Bengal，India［J］.Hydrological Process，2005，19：3699－3716.

［14］唐 川，师玉娥.城市山洪灾害多目标评估方法探讨［J］.地理科学进展，2006，25（4）：13－21.（TANG Chuan，SHIYu＇e.Approach to multi－objectives assessment for urban torrenthazard［J］.Progress in Geography，2006，25（4）：13－21.（in Chinese））

［15］樊云晓，罗 云，陈庆寿.区域承灾体脆弱性综合评价指标权重的确定［J］.灾害学，2001，16（1）：85－87.（FAN Yun-xiao，LUO Yun，CHEN Qing-shou.Establishment of weight about vulnerability indexes of hazard bearing body［J］.Journal of Catastrophology，2001，16（1）：85－87.（in Chinese））

［16］杨佩国，戴尔阜，吴绍洪，等.黄河下游大堤保护区内洪灾风险的空间格局［J］.科学通报，2006，51（S）：148－154.（YANG Pei-guo，DAIEr-fu，WU Shao-hong，et al.Spatial Distribution of flood risk in the lower Yellow River levee protected areas［J］.Chinese Science Bulletin，2006，51（S）：148－154.（in Chinese））

［17］周成虎，万 庆，黄诗峰，等.基于GIS的洪水灾害风险区划研究［J］.地理学报，2000，55（1）：15－24.（ZHOU Cheng－hu，WAN Qing，HUANG Shi－feng，et al.A GIS-based approach to flood risk zonation［J］.Acta Geographica Sinica，2000，55（1）：15－24.（in Chinese））

［18］马建明，周魁一，陆吉康.水灾史料量化与区域洪水灾害风险分析［EB／OL］.（1997－6－20）［1999－8－16］.http：／／www.ches.org.cn／journalbottom.asp？str1＝1＆id＝5604，（MA Jian-ming，ZHOU Kui-yi，LU Ji-kang.Numerical Conversion of Historical Flood Disaster Records and Regional Flood Hazard Risk Analysis［EB／OL］.（1997－6－20）［1999－8－16］.http：／／www.ches.org.cn／journalbottom.asp？str1＝1＆id＝5604，（in Chinese））

［19］BENITO G，LANG M，BARRIENDOSM，et a1.Use of systematic，paleoflood and historical data for the improvement of flood risk estimation：review of scientific methods［J］.Natural Hazards，2004，31：623－643.

［20］HUANG C F，INOUE H.Soft risk maps of natural disas-ters and their applications to decision-making［J］.Information Sciences，2007，177（7）：1583－1592.

［21］陈守煜，郭 瑜.模糊可变集合及其在防洪工程体系综合风险评价中的应用［J］.水利水电科技进展，2005，25（6）：4－8.（CHEN Shou-yu，GUO Yu.Variable fuzzy sets and their application to comprehensive risk evaluation for flood－control engineering system［J］.Advances in Science and Technology of Water Resources，2005，25（6）：4－8.（in Chinese））

［22］胡国华，夏 军.风险分析的灰色——随机风险率方法研究［J］.水利学报，2001，32（4）：1－5.（HU Guohua，XIA Jun.Grey-stochastic risk method for risk analysis［J］.Journal of Hydraulic Engineering，2001，32（4）：1－5.（in Chinese））

［23］王 栋，朱元甡.最大熵原理在水文水资源科学中的应用［J］.水科学进展，2001，12（3）：424－430.（WANG Dong，ZHU Yuan-shen.Principle of maximum entropy and its application in hydrology and water resources［J］.Advances in Water Science，2001，12（3）：424－430.（in Chinese））

［24］王 栋，潘少明，吴吉春，等.洪水风险分析的研究进展与展望［J］.自然灾害学报，2006，15（1）：103－109.（WANG Dong，PAN Shao-ming，WU Ji-chun，et al.Review of risk analysis on flood［J］.Journal of Natural Disasters，2006，15（1）：103－109.（in Chinese））

［25］萧焕雄，韩采燕.江河防洪系统年超标洪水风险率模型研究［J］.自然灾害学报，1993，2（1）：24－32.（XIAO Huan-xiong，HAN Cai-yan.Study on the annual flood risk model of flood protection system［J］.Journal of Natural Disasters，1993，2（1）：24－32.（in Chinese））

［26］黄志中，鞠茂森.以风险决策为基础的流域防洪系统规划［J］.河海大学学报，1995，23（4）：12－18.（HUANG Zhi-zhong，JUMao-sen.Planning of basin flood control system based on risk decision［J］.Journal of Hohai University，1995，23（4）：12－18.（in Chinese））

［27］陈 进，黄 薇.防洪工程系统风险分析方法探讨［J］.长江科学院院报，2001，18（5）：37－40.（CHEN Jin，HUANGWei.Inquiry into system risk analytic method of flood control engineering［J］.Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，2001，18（5）：37－40.（in Chinese））

［28］杨 侃，张洪波，陈 欣，等.基于风险分析的流域防洪系统调度决策模型研究［J］.河海大学学报（自然科学版），2004，32（5）：496－499.（YANG Kan，ZHANG Hong-bo，CHEN Xin，et al.Risk analysis-based decision－making model for operation of river basin flood control system［J］.Journal of Hehai University（Natural Science），2004，32（5）：496－499.（in Chinese））

［29］汪新宇，张 翔，赖国伟.防洪体系超标洪水综合风险分析［J］.水利学报，2004，35（2）：83－87.（WANG Xin-yu，ZHANG Xiang，LAIGuo-wei.Over-standard integrated risk analysis of flood control system［J］.Journal of Hydraulic Engineering，2004，35（2）：83－87.（in Chinese））

［30］程卫帅，陈 进.防洪体系系统风险评估模型研究［J］.水科学进展，2005，16（1）：114－120.（CHENG Wei－shuai，CHEN Jin.Systematic risk evaluation model for flood－control system［J］.Advances in Water Science，2005，16（1）：114－120.（in Chinese））

［31］吴泽宁，胡彩虹，王宝玉，等.黄河中下游水库汛限水位与防洪体系风险分析［J］.水利学报，2006，37（6）：641－648.（WU Ze-ning，HU Cai-hong，WANG Bao-yu，et al.Risk analysis on limited water level of reservoirs in flood season and flood control system in midstream and downstream of Yellow River［J］.Journal of Hydraulic Engineering，2006，37（6）：641－648.（in Chinese））

［32］邢万波.堤防工程风险分析理论和实践研究［D］.南京：河海大学，2006.（XINGWan-bo.Risk analysis for dike engineering：theory and applications［D］.Nanjing：Hohai University，2006.（in Chinese））

［33］陈 进，黄 薇，程卫帅.风险分析在水利工程中的应用［M］.武汉：长江出版社，2006.（CHEN Jin，HUANGWei，CHENGWei-shuai.Application of Risk A-nalysis in Hydraulic Engineering［M］.Wuhan：Changjiang Press，2006.（in Chinese））

［34］TUNG Y K，MAYS LW.Optional risk－based design of flood levee systems［J］.Water Resources Research，1981，17（4）：843－852.

［35］BOGARDI I，DUCKSTEIN L.Comment on“optimal riskbased design of flood levee systems”by Y-K Tung and LW Mays［J］.Water Resources Research，1982，18（8）：1745－1746.

［36］Committee on Flood Control Alternatives in American River Basin，National Research Council.Flood Risk Management and the American River Basin［M］.Washington D C：National Academy Press，1995.

［37］Federal Emergency Management Agency.FEMA’s flood map modernization－preparing for FY09 and beyond：integrated flood data update，risk assessment and mitigation planning［EB／OL］.（2007－3－24）［2008－7－9］.http：／／www.fema.gov／pdf／plan／mapmod_phaseii_concept_ paper_june_1_release.pdf，

［38］OLSEN JR.Risk modeling for a system of levees under non－stationary conditions［D］.Virginia：University of Virginia，1999.

［39］VRIJLING JK.Probabilistic design of water defense systems in the Netherlands［J］.Reliability Engineering and System Safety，2001，74：337－344.

［40］VOORTMAN H G.Risk-based design of large scale flood defense systems［D］.Delft：Delft University of Technology，2003.

［41］Van der Wiel WD.Probabilistic risk assessment of a system of dike ring areas［D］.Delft：Delft University of Technology，2003.

［42］HALL JW，DAWSON R J，SAYERSPB，et al.A methodology for national－scale flood risk assessment［J］.Water and Maritime Engineering，2003，156（3）：235－247.

［43］HALL JW，SAYERSP B，DAWSON R J.National-scale assessment of current and future flood risk in England and Wales［J］.Natural Hazards，2005，36：147－164.

［44］DAWSON R J，HALL JW，SAYERS P B，et al.Sampling-based flood risk analysis for fluvial dike systems［J］.Stochastic Environmental Research and Risk Analysis，2005，19：388－402.

［45］APEL H，THIEKEN A H，MERZB，etal.A probabilistic modeling system for assessing flood risks［J］.NaturalHazards，2006，38：79－100.

［46］SMITH D I.Flood damage estimation-a review of urban stage-damage curves and loss functions［J］.Water SA，1994，20：231－238.

［47］JONKMAN SN，PHAJM V G，VRIJLING JK.An overview of quantitative risk measures for loss of life and economic damage［J］.Journal of Hazardous Materials，2003，（99）：1－30.

［48］邢贞相，付 强，芮孝芳.两种实用的洪灾损失频率分析方法［J］.系统工程理论与实践，2006，（2）：127－132.（XING Zhen-xiang，FU Qiang，RUIXiao-fang.Two practical methods on the analyses of inundation loss frequency［J］.System Engineering：Theory and Application，2006，（2）：127－132.（in Chinese））

［49］傅 湘，纪昌明.洪灾损失评估指标的研究［J］.水科学进展，2000，11（4）：432－435.（FU Xiang，JIChangming.Study on Estimating Index of Flood Damage［J］.Advances in Water Science，2000，11（4）：432－435.（in Chinese））

［50］DUTTA D.Distributed modeling of flood inundation and damage estimation［D］.Tokyo：University of Tokyo，1999.

［51］DUTTA D，HERATH S，MUSIAKE K.A mathematical model for flood loss estimation［J］.Journal of Hydrology，2003，177（1－2）：24－49.

［52］王宝华，付 强，谢永刚，等.国内外洪水灾害经济损失评估方法综述［J］.灾害学，2007，22（3）：95－99.（WANGBao-hua，FU Jiang，XIE Yong-gang，etal.A review on evaluationmethod of economic loss of flood in the world［J］.Journal of Catastrophology，2007，22（3）：95－99.（in Chinese））

［53］李 雷，周克发.大坝溃决导致的生命损失估算方法研究现状［J］.水利水电科技进展，2006，26（2）：76－80.（LILei，ZHOU Ke-fa.Methods for evaluation of life loss induced by dam failure［J］.Advances in Science and Technology of Water Resources，2006，26（2）：76－80.（in Chinese））

［54］姜 彤，许朋柱.自然灾害研究中的社会易损性评价［J］.中国科学院院刊，1996，（3）：186－191.（JIANG Tong，XU Peng-zhu.Social vulnerability assessment in natural disaster research［J］.Bulletin of the Chinese A-cademy of Sciences，1996，（3）：186－191.（in Chinese））

［55］李纪人，丁志雄，黄诗峰，等.基于空间展布式社经数据库的洪涝灾害损失评估模型研究［J］.中国水利水电科学研究院院报，2001，1（2）：104－110.（LI Ji-ren，DING Zhi-xiong，HUANG Shi-feng，et al.Research of flood and waterlogging loss assessmentmodel based on spatial distribution social－economic database［J］.Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research，2003，1（2）：104－110.（in Chinese））

［56］APEL H，THIEKEN A H，MERZB，etal.Flood risk assessment and associated uncertainty［J］.Natural Hazards and Earth System Sciences，2004，4：295－308.

［57］DUTTA D，HERATH S，MUSIAKE K.An application of a flood risk assessment system for impact analysis of a flood control plan in a river basin［J］.Hydrological Process，2006，20：1365－1384.

（编辑：赵卫兵）

Review on Flood Risk Assessment

CHENGWei-shuai1，CHEN Jin2，LIU Dan1
（1.Water Resources Department，Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；2.Director Office，Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

Flood risk assessmentmethods are divided into three types including index system-based assessment method，historical flood hazard-based assessmentmethod and simulation-based assessment method and the three types ofmethods are reviewed respectively.The index system-based assessmentmethod can only be used for rough assessments because itsmodel and parameters are difficult to validate.The historical flood hazard-based assessment method can not be used for flood risk assessments independently in general because its results often require an amendment by simulation analysis and its data requirements are difficult to satisfy.Simulation-based assessment method is based on a clear physicalmechanism and hasmany important advantages.In recent years，some progress has been made on how to dealwith the two significant constraints of simulation-based method，i.e.the data availability and the computational complexity.Simulation-based assessmentmethod should give full consideration to the hydraulic interactions between upper-and lower-reaches，in which its research area is the best including an entire catchments.How to obtain a balance among data availability，computational complexity and accuracy and how to carry out verifiable analysis for the assessment results are still the current important problems，whichmay be the two major directions for the future research.

flood risk；risk assessment；review；data availability；computational complexity；accuracy

TV87

A

1001－5485（2010）09－0017－08

2009-11-24

中央级公益性科研院所基本科研业务费项目（YWF0903）；长江科学院博士启动基金（YJJ0802）

程卫帅（1977-），男，湖北崇阳人，工程师，主要从事水资源及水利工程风险分析和管理研究，（电话）027-82826463（电子信箱）chwsmail＠yahoo.com.cn。