崩塌灾害风险评价研究

李思南，朱永浩，李彩叶

(贵州省地质矿产勘查开发局104地质大队，贵州 都匀 558000)

0 引言

崩塌是地质灾害的一种，是自然因素和人为因素的综合体。崩塌灾害风险评价是地质灾害风险评价的一部分，是对风险区遭受崩塌地质灾害的可能性和危险性进行定量分析与评价的一种手段，是地质灾害风险评价的主要研究内容之一。

地质灾害风险评价自上世纪80年代起，在无数专家和学者的努力下，其理论和方法不断完善，特别是滑坡风险评价方法及管理理论，已成为我国减灾防灾工作的重要组成部分，但对崩塌的风险评价方法和理论还停留在单体风险评价方法上。本文在分析总结近年来专家学者潜心研究的基础上，从崩塌风险评价的指标、危险性及易损性等方面进行初步总结，以求进一步完善崩塌地质灾害风险评价方法。

1 崩塌灾害风险评价研究现状

国外学者对于崩塌地质灾害风险评价等地质灾害的研究起步较早并取得了显著的成果[1-9]。Azzoni A(1995)对影响崩塌滚石运动的参数进行了深入研究，用数学理论编写了预测滚石运动轨迹的CADMA；Peila D(1998)在进行崩塌滚石模拟试验后，得出落石在经过拦挡设计后可以减轻冲击损失的结论；P.Aleotti(2000)利用GIS对阿尔卑斯山前缘的地质灾害危险性及风险进行了区划性制图。Hungr(2001)研究发现，大型崩塌体发生崩落后会携带大量的岩屑，其体积可能超过10×104m3，移动的距离也会超过原始崩塌体的移动距离； Guzzetti F(2002)建立崩塌规模和频率曲线来研究崩塌的空间和时间联系；Guzzetti F(2004)等为了确定落石的危险性，用空间分布的方法研究意大利中部Nera山区落石体积和概率之间的关系来进行危险区域划分；Zhang L.Q.(2004)等分析崩塌落实的强度和发生频率用RES数学模型进行区域危险性等级划分；M.Jaboyedoff(2005)等将落石的动能、频率以及落石的破碎程度加入崩塌危险性评价的指标中；O.Hungr(2004)建立规模与频率曲线来作为风险评价的理论依据；Pradhan B(2010)等选取坡度、坡向、降雨量、土地类型、距河流距离等10个影响因素对崩塌危险性进行评价。国外学者的对崩塌已经从摸索认识到量化评价进行了发展。

上世纪八十年代以来，国内学者对地质灾害的划分、机理、模式、防治等也进行了大量研究[10-18]。胡厚田(1986)研究铁路沿线崩塌的危险性；唐红梅(2003)将危岩体的崩落分为4个过程并推导出了各阶段运动轨迹的方程式；巨能攀(2005)运用离散元法对开挖形成的崩塌堆积体的运动过程进行了数值模拟分析；黄润秋(2007)拟合出不同形状的危岩体的运动过程的速度公式；陈洪凯(2009)对危岩体的运动轨迹、稳定性计算等进行了详细的分析；许强(2009)根据蒙特卡洛法编写了危岩体稳定性评价程序；张建强(2009)研究认为坡度和距断裂带的距离对地震引发的崩塌灾害的贡献度最大；黄润秋(2016)揭示了风载作用下震裂山体的崩塌机制；余会明(2016)用数值模拟了暴雨及地震工况下危岩体的稳定性。

目前，地质灾害风险评价工作已经取得巨大进展，逐步从定性到定量发展。但发展极不平衡，学者研究更注重滑坡的评价，从分布规律、形成机理、评价指标等均在滑坡的研究方面有了较大的进展，对崩塌的评价研究更侧重于单体崩塌的风险评价。

2 崩塌灾害风险评价指标体系

崩塌灾害风险评价是分析地质灾害发生的概率和不同条件下地质灾害可能造成的危害，狭义的崩塌灾害风险评价内容主要包括危险性评价和易损性评价。危险性指各种活动条件下崩塌的活动强度和潜在形成条件，是自然属性。易损性指承灾能力及防治水平，是承灾体抵御危害能力的社会属性，包括经济、社会等方面。在国际土力学与岩土工程协会确定的易损性定义的基础上，Uzielli[19]提出易损性的表达方式为 “Vulnerability=landslide intensity ×susceptibility of elements at risk”。广义的崩塌灾害风险评价还涉及期望值评价、易发性评价、风险性评价等方面，它们彼此相互衔接构成完整的崩塌灾害风险评价系统。

前人对地质灾害风险评价主要是在狭义评价内容的基础上，结合自身认识，增加不同广义评价内容形成各自的评价系统，如马寅生[20]、罗元华[21]、齐信[22]等对地质灾害风险评价都作出了不同的评价模型，但均以危险性和易损性为基础，增加期望值评价、破坏损失评价、防治工程效益评价、风险管理等评价内容，形成各自的评价系统。这些研究均是对地质灾害的评价系统研究，没有专门对崩塌灾害风险评价提出单灾种评价系统(见图1)。

图1 崩塌灾害风险评价指标体系

本文在前人研究的基础上，旨在探索建立崩塌灾害风险评价系统。该系统以狭义地质灾害风险评价的危险性评价和易损性评价为基础，以期望值评价为核心，最终服务于风险管理。在分析风险区位置、范围、分布密度、发生概率等的基础上确定可能遭受地质灾害的人员、工程设施、财产、资源环境及破坏损失率，在此基础上预测地质灾害可能造成的人员伤亡、经济损失及损失程度，进而综合反映区域崩塌地质灾害的风险水平。崩塌灾害有别于广义滑坡灾害，为岩体从高陡处滚落形成。危岩体从母岩脱落形成的过程中，受到多种因素影响。本文在总结前人研究的基础上，将石漠化和根劈作用作为崩塌灾害风险评价的指标中，更符合崩塌灾害的特点。

崩塌灾害风险评价的实施是在建立崩塌空间数据库的基础上，进行危险性评价和易损性评价。危险性评价是评价崩塌的活动强度和潜在形成条件。在空间数据库中选取敏感因子作为评价指标，运用相应的模型和方法进行量化评价。易损性评价是对承灾体抵御危害能力的评价，是在空间数据库中选取敏感因子开展易损性评价。危险性评价和易损性评价完成后，即可完成风险评价等级的划分及评价图的制作。在危险性、易损性的基础上，对评价区所有资产进行期望损失分析。在整体分析评价区地质灾害可能造成的人员伤亡、财产损失、资源破坏的基础上，根据实际需要提出针对性的防灾减灾对策和建议，实现风险决策和风险控制，用风险管理达到为政府职能部门服务的目的。

3 崩塌灾害风险评价类型与评价方法

根据崩塌灾害风险评价范围，将崩塌灾害风险评价分为点评价、面评价和区评价[20-23]。计算机技术的发展和GIS技术的进步大大促进了崩塌灾害风险评价的进步。目前常用的评价方法有专门调查法、试验观测法、工程类比法、经验模型法、模糊评价法、概率统计法、人工网络神经发、灰色模型法、基于GIS技术的信息模型法等多种方法。概率统计法主要应用在灾害极值估计风险等级划分等的分析，当样本量无穷大时，统计结果是可靠的。模糊评价法能较好的分析模糊随机性的问题，适用于多指标综合评价，但在确定指标及权重等方面具有一定的主观性。信息量法能优化处理小样本，但对于扩散函数的形式、系数的选取等方面仍需进一步研究。灰色模型法计算过程简捷，适用于信息数据不充分的情况。人工神经网络法能在一定程度上避免主观附权重所带来的误差，极大的推动了灾害风险评价定量化研究。GIS技术信息模型以地理空间数据库为基础，直接以二维或三维图像形式输出，易于理解，形象直观，但在指标的处理上需要集成其它的方法才能达到较好的效果。不同的评价类型适用的评价方法也不尽相同。

表1 崩塌灾害风险评价类型及方法

4 问题与展望

4.1 问题

崩塌灾害风险评价作为地质灾害风险评价的单一灾种风险评价，有国际上广义滑坡(landslide)研究的背景，目前国内外学者的研究较多，主流研究认为危险性和易损性为研究基础，在此基础上，不同的学者有不同的认识，研究内容也不尽相同。笔者对目前崩塌灾害风险评价存在的问题提出了自己的观点。

(1)学术名称不一致。如地质灾害风险评价(Risk)有学者称之为地质灾害风险评价[24]，有学者称之为地质灾害风险评估[25]；地质灾害危险性评价(Hazard)有学者称之为地质灾害危险性评价[26]，有学者称之为地质灾害危害性评价[27]等。

(2)崩塌灾害影响范围难确定。现有的一些模型虽然可以模拟崩塌的影响范围，但仍存在一些问题。一方面崩塌发生前后地形和环境变化，有些危岩体的体积也会随之发生改变，使得灾害影响范围难以计算。另一方面模型计算的可靠性需要输入可靠详细的参数，参数的选取对评估者的主观认识依赖性较高。

(3)崩塌危险性评估指标难收集确定。崩塌灾害危险性评价指标从历史活动、地质条件、地形地貌、气象水文、人类活动等多方面进行，每项评价指标还要依据不同的条件做具体的量化。对于历史活动，是否能查询到历史记载、地貌条件中植被的影响强度等依然是对主观认识依赖高的评价。

(4)崩塌易损性评估难。国际国内学者对于广义滑坡的易损性研究仍然没有具体的标准，导致崩塌这一单一灾种的易损性也没有统一标准。有学者认为易损性是承灾体的固有属性，不随外界变化而变化；有学者认为易损性和灾害强度有关。易损性评估与评估者的主观认识有一定作用，没有统一的标准。

(5)科研、生产、管理不能有机融合。科研偏重于算法和模型，模拟的结果多数建立在不够详实的数据之上，对生产指导意义不大；生产单位注重于对灾害点的调查、分析和处理，对理论模型和算法的应用不够全面，导致成果分析不够深入浮于表面；科研和生产不能有机结合形成更有利于政府职能部门管理的成果，从而失去了研究对于管理的意义。

4.2 展望

尽管崩塌灾害风险评价在实践中还存在上述问题与难点，但国际上广义滑坡风险评价的理念、方法等均已日益成熟，崩塌灾害风险评价在一定程度上可以直接引用。崩塌灾害风险评价作为防灾减灾的有效途径，作为政府管理的重要参考，必将得到进一步发展。针对目前崩塌灾害风险评价的研究现状，建议进一步提高GIS、BIM等计算机手段在崩塌灾害风险评价中的应用，为风险评价提供更加准确和可视化的效果供风险管理使用。深入分析各方法应用在危险性、易发性和风险评价中的差异，能够建立全国统一的规范方法及划分标准来指导实际工作的开展，提高从业人员的认识从而提高风险评价的可靠性和准确性，使风险评价能真正服务于地质灾害风险管理。