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以三峡库区万州滑坡地质灾害为研究对象,在收集该区地质灾害资料及现场调查基础上,总结、归纳和分析了滑坡灾害的形成条件及影响因素,采用主成分分析法建立了滑坡地质灾害评价体系;用网络分析法确定模型中各评价指标的权重值.基于GIS软件对研究区滑坡地质灾害的各指标数据进行提取,通过统计、叠加、合并、分类等分析方法获得滑坡灾害危险性评价等级图,以此为依据进行滑坡灾害危险性区划.研究成果可以为区域地质灾害防治工作提供理论依据和技术支持.
关键词:
危险性评价;滑坡地质灾害;网络分析模型;地理信息系统
三峡库区地质条件复杂,人类工程活动强烈,滑坡等地质灾害广泛发育且频繁发生,对三峡水库调度运营及当地人民生命财产安全构成严重危害,直接或间接影响该区域经济发展和社会安定[1].对库区滑坡进行危险性评价与区划,是实现库区防灾减灾战略及保障水库正常运营的迫切需求.进行危险性评价时,国内外学者往往通过对滑坡危险性影响因素的总结分类来选取其评价指标,依据专家经验打分来确定各指标的权重.大多靠主观经验来确定,缺乏定量、客观、科学的方法[2-9].本文对三峡库区万州滑坡地质灾害危险性评价,用主成分分析法和网络分析法分别确定了滑坡灾害评价指标及其权重值,并将滑坡危险性评价与地理信息系统(GIS)技术相结合,进行万州滑坡地质灾害危险性评价.
1研究区滑坡概况
1.1研究区地质背景万州区位于重庆市东北部,属于三峡库区腹心地带,总面积约3457km2.地处川东盆地长江河谷带,主要的地貌单元包括侵蚀堆积河漫滩、阶地和构造剥蚀低山丘陵两种类型[10].研究区位于川东褶皱带万县复向斜北东段近轴部,南靠方斗山背斜,北临铁峰山背斜,川东褶皱带走向北东,形态上呈现背斜紧闭、向斜宽阔的隔档式梳状构造特征.出露的地层主要有侏罗系中统上沙溪庙组第二、三段(J2s2,J2s3),上统遂宁组(J3s)部分层位,以及不同成因的第四系松散堆积层.
1.2滑坡的发育规律及影响因素结合研究区滑坡灾害发育的地质环境,以滑坡的宏观发育规律和主要控制因素的分析为基础,总结概括如下[11-16]:区域野外调查表明,坡体的变形发展以及最终的破坏形式都与斜坡的规模、结构类型、微地形、左右边界条件及平剖面形态等条件因素有关:对于斜坡结构,逆向坡最为稳定、横向坡和斜向坡次之,而顺向坡对斜坡体的稳定性最为不利;而局部的陡坎、峭壁、临空面等微地形也很不利于坡体的稳定性.库区蓄水和水库调度使各高程段的滑坡涉水状况不同,水位的规律性差别对斜坡体的稳定性也有较大影响.故斜坡的高程及坡高也需考虑.坡度不仅影响坡体内部已有或潜在滑动面的下滑力,也影响着斜坡的变形破坏机制和形式.同时随坡度增加,滑坡发生概率也会增大.区域调查资料表明,坡体朝向不同时,坡体上植被的覆盖度及类型也不同,坡体的稳定性也就不同.阳坡比阴坡易于滑坡的发生;阳坡岩体风化破碎,易于发生基岩崩滑;阴坡土层厚,易发生土地坍滑;阳坡易于爆发泥石流、发生基岩崩滑,阴坡土体保水,易于浅层坍滑.当河流冲蚀坡脚时,会产生众多临空面,使斜坡滑移控制面暴露,易于引发滑坡.故以坡体与河流的距离来衡量其受河流冲刷的程度,有必要作为影响因素来考虑.研究区滑坡主要发生在侏罗系的泥岩以及砂岩泥岩互层.这种软硬相间的岩层组合一般上硬下软,软岩易于风化且其抗剪强度较低,易于形成滑坡的滑面.不同的岩性及其组合对斜坡的变形破坏有重要影响.断层使断层带及其附近范围内的岩土体遭到破坏,从而破坏坡体的完整性,同时是提供地下水渗透的重要通道,使斜坡的变形破坏加剧,因此断层的影响不容忽略[17].
2评价指标体系的确定
对于评价指标的选取,沈芳、向喜琼等[18-19]通过对滑坡发育因素的总结分类,选取斜坡规模、坡度、工程地质岩性、边坡结构类型、水动力地质作用、软弱地层状况、构造复杂程度、变形情况、己有动力地质现象、植被发育情况、结构面组合状况、降雨、地震、人类工程活动和地表水体等作为评价因素指标,并拟定了各自的量化处理方法.在前人研究基础上,结合上节对各类影响因素的总结分析及每一类因素的具体特征,综合分析初步确定主要提取以下14个数据作为本次研究的参评因子:斜坡的结构(X1)、斜坡微地形(X2)、斜坡左右边界(X3)、斜坡平面形态(X4)、剖面形态(X5)、斜坡高程(X6)、坡高(X7)、坡度(X8)、坡向(X9)、与河流的距离(X10)、斜坡规模(X11)、地层岩性(X12)、植被发育(X13)、与断层间的距离(X14).在进行区域滑坡灾害危险性评价时,以上的某些因素在研究区不具备分异性,或对滑坡地质灾害的发生所起的作用甚微,因此有必要对评价指标进行再筛选,从而选取出主要指标,剔除关联度较大或对评价目标贡献较小的指标.本文采用主成分分析法[20-22]进行筛选.首先通过地质分析,结合专家经验和领域知识对各个指标进行人为分划和打分,将其按对滑坡危险性的贡献程度划分为4个等级,分别赋值,并将其无量纲化.用Z-score法[20-21]对无量纲化后的数据进行标准化变换,计算出各因子之间的相关系数矩阵(见表1).用雅可比法求出特征值λi(i=1,2,…,p),由此计算出对应的特征向量以及各个主成分的贡献率与累积贡献率.进行综合评价时,一般主成分的个数由累积贡献率来决定,取累积贡献率超过85%的前n个主成分.由计算得:第一、二、三主成分的的累积贡献率高达86.674%,所以只需要求出第一、二、三主成分Z1,Z2,Z3即可.3网络分析模型(ANP)的建立网络分析法(ANP)是一种适应非独立递阶层次结构的决策方法,在层次分析法基础上发展而形成的一种新的实用决策方法[23].继承了AHP方法的优点,又克服了AHP方法的一些不足,在建立过程中取消了不合理的假设,更符合实际.虽然在确保相对权重矩阵的客观性上没有很大的改进,但在本文中运用主成分分析法确定各评价因子的相对权重,使网络分析法[24-28]构建的相对权重矩阵的可信性大为提升.据前文的分析可知,该模型的控制层为滑坡的危险性,影响网络的各因素为:地层岩性、滑坡与断层的距离、坡高、滑坡与河流的距离、坡向、坡度与高程.其模型结构图如图1所示.根据上节确定评价指标过程中各指标的得分(式3),对各指标进行成对比较,确定每一层次中的要素对其控制标准的相对重要性,构成一个成对比较矩阵,即判断矩阵(见表3).
4基于GIS的区域滑坡危险性评价
在进行滑坡灾害危险性评价时,评价单元面积的大小将直接影响评价结果的精度和准确性.本文主要借鉴地理学中地势起伏度研究中的最优统计单元的确定方法,采用均值变点法[29],计算研究区的最佳单元面积.在GIS中调入研究区的DEM数据,对其进行不同窗口的邻域分析,窗口类型选择矩形,大小为n×n,依次计算2×2,3×3,…,30×30网格下的地势起伏度.处理上述不同网格下的数据,构建出样本序列Y,利用均值变点法[29]计算出Y的统计量S与Si的值;然后再做S与Si的差值的变化曲线(如图2所示),在第8个点时,其差值最大,该点所对应的评价单元面积为256m2,即为研究区的评价单元面积.利用GIS进行危险性评价[30-33]时,首先以课题组已建好的万州滑坡地质灾害危险性评价数据库[34-35]为基础,从库中转换和派生出所需要的各因子图层.依据万州滑坡各因子图层的分布规律及实际调查统计数据,分类见表4.
利用分类后的各因子图层与滑坡灾害分布图层(有滑坡灾害发生的栅格属性值赋为1,无滑坡发生的区域属性值赋为0)进行栅格“乘”运算,得到各评价指标的属性表,将属性表输出,按式(4)计算出每个图层各类别的得分大小.然后利用GIS提供的栅格计算器对不同的图层做栅格相加,得到研究区各评价指标的综合得分,值域为-6.573827~6.132437,数值越大,反应各评价指标对滑坡的贡献率越大,危险性越高.上述方法得到结果是呈现连续分布的数值,为了便于描述不同地区的危险程度不同,将所取得的得分图进行重分类,划分为五个等级,极低危险区、低危险区、中危险区、高危险区、极高危险区.对于评价结果的重分类,相关文献很少提及,大都是依照个人经验,本文则主要依据随着得分的不断增加,滑坡面积所占比例的增长情况来对研究区的滑坡灾害危险性得分进行重分类(如图3所示),当得分值分别增长至-2.467、-0.560、3.354及5.246时,其滑坡的面积比发生了明显的增长,据此将得分值进行重分类(见表5).按此标准分类后得到的危险性评价等级图如图4所示.从评价结果可知,万州的极高危险区占研究区面积的12.89%,高危险区占研究区面积的14.57%,中危险区占研究区面积的26.23%,低危险区和极低危险区占研究区面积的46.31%,其中超过80%的已知滑坡分布在极高危险区与高危险区中。同时,万州区的极高危险区呈现带状分布,主要有4个聚集带:1)长江两岸极高危险区,2)以主城区为中心的高危险区,3)磨刀溪两岸的极高危险区,4)瀼渡河两岸的极高危险区,除上述几个主要聚集带外,极高危险区还在白土镇以及后山镇等地零星分布.
5结语
通过野外调查、查阅和收集资料,查明区内地质灾害的分布、类型,并对地质灾害发生的原因及影响因素进行分析.运用主成分分析法建立了研究区内滑坡地质灾害危险性评价指标体系.利用网络分析法确定了各指标的权重值,用均值变点法计算出研究区的格网单元面积,.将危险性评价的各指标及权重定量化,提高了其客观性、可靠性.将滑坡危险性评价与地理信息系统(GIS)技术相结合,通过GIS技术的空间分析和叠加功能,获得地质灾害危险等级分布图.由于研究的范围与数据的可获得性等原因,本文未考虑降雨以及人类工程活动等影响因素;由于各评价指标数据的不连续性与类型的多样性,在指标量化的过程中,依然带有一定的主观性.因此,在以后的研究工作中,需全面考虑各影响因素,完善危险性评价体系;寻找一种更好的数据量化方法,尽可能减少指标确定过程的主观随意性.
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【关键词】土地利用规划 地质灾害 防治
当前很多发展中国家都没有将地质灾害防治工作与土地规划建设工作有效的联系到一起,因此社会发展的实际需求以及减灾防灾的需求都难以得到满足。我国地质灾害频发,这对社会经济等各方面的发展都造成了极大的阻碍,我国在防治地质灾害方面应当借鉴发达国家的经验,从土地规划入手,将二者有效的联系到一起,使地质灾害防治工作能够建立起完善的体系。
1我国地质灾害防治综合体系建设的现状
1.1工作成就
从整体上来看,近年来我国地质灾害防治工作已经逐步形成了体系,第一,我国已经初步建立起了相关的法律体系,从法律层面上对地质灾害防治工作提供保障;第二,我国关于地质灾害问题展开的调查工作取得了较大的成效,这能够为防治工作的展开奠定良好的基础;第三,随着科技的进步,越来越多的数字化技术被应用到了地质灾害的预防与监测工作中,为工作的顺利进行提供了技术支持;第四,我国针对地质灾害发生的实际情况,制定了应急预案,预案日臻完善;第五,随着研究的加深,我国灾后重建与灾后保障工作的规范性得到了极大的提升。
1.2工作问题
虽然防治地质灾害工作取得了较大的成就,但是不能忽视在体系建设过程中存在的问题,这些问题使灾害防治措施脱离现实需求,防治过程中并没有提到具有实质性预防的措施。首先,我国关于地质灾害防治工作的规划既没有坚实的理论基础,也没有良好的技术支撑,整个规划仅从防灾、治灾的角度出发,考虑范围具有局限性,不能够利用多学科知识建立具有综合性与交叉性的科学规划;其次,我国防灾规划的落实不到位,很多规划仅停留在表面上,地方政府不能够带头落实这些规划,因此其指导价值并不强;再次,我国虽然在法律层面上对防灾规划予以了方向指导,但是在实际的工作中防灾工作并没有与城市规划以及土地利用规划等联系起来,对其进行综合性的分析与考虑,各部门缺乏必要的交流与沟通,所有的规划仅从自己的角度出发,因此在各部门的工作可能存在相悖之处;最后,我国的防灾规划虽然已经初步形成体系,但是该体系并不成熟,关于地区地质环境、减灾防灾等资料的数据库并没有被有效的建立起来,有些数据库虽然存在,但是其数据老旧,更新并不及时,因此数据的借鉴意义与价值并不强。另外,在规划中并未明确的提出如何对减灾土地进行有效的开发,相关政策与制度缺失。
2通过土地利用规划防治地质灾害的途径
2.1从法律层面上将地质灾害防治纳入到土地规划中
灾害防治法案是相关工作展开的必要保障与指导,我国第一部相关法规于2003年出台,《条例》的提出促使我国的地质灾害防治工作逐步向着法制化与规范化的方向发展。但是该《条例》的理论性、纲领性与原则性较强,缺乏对细节的规划,其实用性较差。为了使地质灾害防治工作的水平与质量能够得到提升,应当对相关内容进行细化,针对防灾减灾中可能涉及到的财政金融措施、灾后应急与重建对策、灾害预防、防灾预案制定等问题展开深入研究,制定合理的标准。
我国应当在借鉴国外经验以及考虑自身实际情况的基础上,对细则进行完善,首先应当将灾害评估制度应用到土地规划中,并将这一制度纳入到各项规划中,加强对灾害的评估力度;其次,要对灾害风险区进行合理的划分,划分的结果应当应用到灾害防治规划与应急预案中,从而减少因地质灾害造成的人员与财产损失;再次,在完善与细化条例的过程中,应当综合考虑国家内部的其它法律法规,分析各法律间是否有不相符或者相悖的地方,如有不合理之处应当及时予以修正,保证防灾条例能够与相关法律相融合,保证能够衔接得当;最后,为了使条例能够真正落实,地方政府应当以当地建设的实际情况为依据,在总条例的指导下制定与当地实情相符合的实施细则以及应急预案,保证各项工作的有效落实,保证工作的有序性与合法性。
2.2将地质灾害区划工作纳入到土地利用规划中
近年来地质局加强了对地质灾害危险点与隐患点的调查,并基本掌握了地质灾害分布与发育的规律,这为相关防治工作的展开提供了必要的前提条件,但是其细节信息却并不全面,信息的更新也不够及时。地质灾害发生区,尤其是泥石流、滑坡等灾害发生的区域,其地质、地貌相对复杂,绘测环境艰难,由于缺少资金与技术的支持,仅有少部分地区制作了大比例尺的地质灾害分布图,从这一点上来说,我国对地质灾害的研究深度还不够,对地质灾害并不能进行有效的评估,在防治工作中缺乏必要的数据支持。
我国应当将地质灾害区划工作作为土地利用规划的一部分,根据灾害区的区划成果,城市与城镇规划人员能够更加科学化、合理化的对地域、地域用途等进行合理的规划,提高城市建设与城镇建设的规范性与安全性,避免因地质灾害而发生较为严重的人员、财产损伤。在规划设计中,我国可以借鉴澳大利亚与瑞士的建设经验,根据这些国家制定的指南与实践规则,制定出符合我国发展情况的技术指南,使地质灾害频发区能够合理的对区域进行规划建设。在规划建设过程中国土资源部扮演着重要的角色,该部门应当严肃对待用地审批工作,在批复前需对建设用地的地质情况进行评价,如其利用价值与危险性等,从而对灾害进行及时的预防。
2.3建立全面的框架支持系统
为了保证防灾减灾工作的顺利进行,应当建立全面的框架支持系统,第一是强大的理论基础;第二是要必要的技术支持;第三是合理的政策支持,三者者协调配合,共同形成立体的框架支持系统。
从理论上来说,地质灾害防治工作具有较强的综合性与系统性,防治工作涉及到地质学、规划学、生态学、土壤学、社会管理学、公共管理学、等众多方面的知识。在实际的防治工作中,相关人员应当掌握全面的理论知识,在此基础上制定防治工作中所需的制度、原则以及规划,保证防治工作的科学性。
从技术上来说,第一,需建立综合性的规划系统,及时更细数据库;第二,应当建立风险评估系统,保证规划建设的协调与合理;第三,应当建立灾害预警系统,对灾害进行实时监测;第四,需建立风险评估体系,对重灾区进行重点防护;第五,需提高防治工程的建设技术水平,提高防护力度,降低灾害损失,例如在泥石流重灾区应当建设明硐、隧道以及导流堤等。
从政策的角度来说,即是上文提到的减灾法案、应急法规、土地利用政策与规划等,健全的法律体系能够极大的提高灾害的防治水平。
3结语
随着经济建设的广泛开展,自然灾害的发生率也有所提升,近年来越来越多的国家意识到以土地利用规划为基础防治地质灾害的重要性与必要性,我国也应当融入这一趋势,从政策、理论、技术等众多方面进行建设与完善,提高自身的防灾减灾能力。
参考文献:
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【关键词】突发公共事件;经济影响;综述
突发事件指突然发生,造成或者可能造成重大人员伤亡、财产损失、生态环境破坏和严重社会危害的紧急事件。非常规突发事件是指前兆不充分,具有明显的复杂性、潜在次生衍生危害性和破坏严重性,采用常规管理方式难以有效应对的突发事件。随着社会经济的发展,非常规突发事件发生的频率和强度逐年提高,严重影响了经济社会的可持续发展,对非常规突发事件影响的研究现状进行综述异常重要。
一、国外研究现状
发达国家在灾害研究开始较早且处领先地位。如美国、日本在20世纪50年代开始投入大量人力、物力,对自然灾害进行研究。Brannen(1954)对1953年德克萨斯经历的大灾难进行了研究;Kunreuther和Fiore(1966)、Hirshleifer(1966)研究了灾害与发展的关系;Nelson 和Winter(1964)、Kunreuther(1968)、Dacy和Kunreuther(1969)的评估模型都具有开创性作用。Kates(1971)、Tierney(2001)运用调整跨学科综合研究的分析框架,强调不同风险类别的判别、理解决策过程和社会脆弱性;Cole(1994)运用社会核算矩阵模型估计出灾害对区域经济的生产、家庭、政府、企业等方面的综合影响;Rose、 Benavides、Chang、Szczesniak和Lim(1997)说明了投入—产出模型在综合工程模拟与调查数据方面反映灾害条件方面的有效性,包含空间特征的线性规划模型解释了通过市场或者行政手段进行资源分配可以达到效用最大化; Cohen和Noll(1981)解释了政府参与设立减缓措施标准的基本原理;Cornell和Tagaras(1986)开发了联合可能性模型,分析大坝修建失败的相互依赖性;Berke,Kartez和Wenger(1993)探讨了在灾难以后一段时期内可持续发展的条件;Authony Fish、David Fullerton、Nile Hatch和Peter Reinet(1995)利用东海湾市政设施区(EBMUD)旧金山水利系统的模拟模型得出大型的城市储水区应对干旱的方法;Lester Lave和Tunde Valvanyos(1998)认为风险收益分析可以有效地作为风险管理工具加以运用;Kleindorfer和Kunreuther(1999)对完善建筑法规以及相应的风险基础保险政策的经济影响做了经验分析;SungbinCho、Peter、Gordon、James、Richardson、Shinozuka和Sthphanie(2001)阐述了基础设施状况、交通网络与双区域投入—产出模型相结合能够更精确的测度灾害影响;George Horwich(2002)认为神户大地震后日本迅速恢复的主要因素包括相对较少的死亡人数,转移城镇人力资源的能力和交割导向的市场反应。Johannesburg(2012)提出了全新的突发事件应急管理方法。西方学者对自然灾害影响的评估模型如表1-1所示。
西方国家政府已经认识到突发事件管理的重要性。如美国联邦紧急事务管理局(FEMA)是联邦应急管理的核心协调机构,通过减缓、预备、响应和恢复重建等一系列应急程序协调各部门、机构减少各种突发事件对经济、社会的破坏。英国内阁2001年在内阁办公室设立了非军事意外事件秘书处,以协调各个部门的紧急应变工作。秘书处还负责确定突发事件处理过程中的轻重缓急,改善各级政府、各公共和私营部门,以及志愿者的应对能力。日本政府建立了从中央到地方的管理体制,政府在首相官邸建立了全国“危机管理中心”,并针对国家安全、社会治安和自然灾害等不同危机类型建立了不同的危机管理机制。
资料来源:根据国家社科基金委员会网站统计。
二、国内研究现状
在学术层面上,我国初期研究着重从经济学的角度研究灾害预测、防治、控制和善后过程中的规律性。包括处理灾害经济问题的基本原理,治理灾害及变害为利措施的经济效果的指标体系,提高除灾、治灾和救灾经济效果的评价方法,不同区域的最优决策体系等。近年来,灾害影响评估显现了向定量以及模型分析方向发展的趋势,但主要以单灾种的直接经济损失研究为主,而作为国民财富重要组成部分的自然资源与环境损失却往往被忽视。如刘芳芳等(2005)分析了灾害评估的系统组成和灾害评估的基本过程,从性质分类上总结了灾害评估的内容和方法。黄崇福教授(2006)介绍了自然灾害风险分析的理论和方法,包括致灾因子分析、承灾体研究、损失风险评估等主要内容。高庆华等(2007)分析了自然灾害直接经济损失评估的基本模式和方法、自然灾害评估指标体系和标准,并对中国地震、地质、洪涝、气象等重大自然灾害分类评估。赵悦(2007)把模糊数学中的模糊综合评价技术与模糊聚类技术应用到具体的地质灾害评估中。武汉工业学院(湖北省)非传统安全研究中心的学者也较早涉足灾害经济损失评估领域,并取得了较好的成果,杜为公(2011)对防灾减灾征用补偿、自然灾害经济损失评估方法进行了尝试性研究。我国重视对突发事件影响的研究,据不完全统计,1996年至2012年国家社科基金相关项目共28项,另有重大专项课题和招标课题。如表1-2所示。
在实践层面上,由于重大的自然灾害不断出现,如1998年特大洪水、2003年SARS事件、2004年禽流感事件、2008年冰雪灾害、2008年汶川地震,以及频繁发生的矿难等,使灾害评估、防灾政策的研究更具实践性。我国灾害研究与管理部门已建立了用于单灾种研究的灾害信息管理系统,开始关注应急监测与评估研究及相应技术,如水利部、科学院的实时洪水监测系统及水灾风险评估系统,中国科学院与国家气象局的台风、暴雨、洪涝灾害信息及减灾系统,中国科学院、国家教委所属有关科研、教学部门的应急气象卫星对小区域自然灾害进行应急评估的技术系统等。我国在灾害预测、工程减灾、灾害管理及灾害立法等方面取得了可喜成就。同时开展了自然灾害形成综合机制研究和综合预报,以及综合减灾的理论方法研究。
三、研究现状评述
国外研究存在的许多不足主要表现在:涉及的评估因子及数据的采集与测算与我国国情有很大差别。国内的研究多是研究经济损失,而对基于自然、经济和社会因素的非常规突发事件影响预评估方法研究较少。
参考文献:
[1]张政宏,陈曦.我国自然灾害应急管理体系问题研究[J].价值工程,2010,3.
[2]张显东,梅广清.西方灾害经济学研究的历史回顾[J].灾害学,1998年第4期.
关键词:工程地质;水文地质勘察;分析
中图分类号:F470.1 文献标识码:A
在我们进行工程地质勘察及其整个的设计施工时,水文地质问题占据着一个至关重要的环节,其也是常常会被忽略。作为一项研究、调查、解决与人类活动及各类工程建筑之间有关的地质问题的一门学科,工程地质通过查明各类工程场区本身的地质条件,进而综合评价场区及其有关各种地质问题,分析、预测在工程建筑的作用之下,地质条件有可能会发生的变化和作用,最优化选择场地,提出一系列不良地质问题的工程解决措施,为最终保障工程的合理设计、顺利施工及其正常使用提供一些安全、可靠的科学依据。
1 工程地质勘察的目的
在工程实行之前进行相关的工程地质勘察,能够对工程实施地点的地质环境有一个清晰的认知,对工程施工过程中可能出现的问题进行风险评估,有效的规避由于工程地质勘察失误而导致的工程风险隐患,对有利的地质条件能够充分合理的运用,通过进行工程地质勘察能够有效的避开工程地质勘察中发现的不利因素,为整个工程进行合理的规划、科学的设计、确保施工顺利进行等方面提供理论基础和实际的数据支持。
2 水文地质勘察的目的
2.1 水文地质勘察的目的
水文地质勘察是科学研究水文地质条件的有效手段之一,进行相关的水文地质勘察的主要目的是为了充分了解工程施工范围的地下水的情形和分布规律,并根据对地下水进行的内容评价,通过对地下水进行系统的分析和理性的评价,保证工程建筑物的顺利施工,确保把人民群众的生命财产安全,为促进我国的国民经济建设提供科学合理的水文地质依据,通过对水文地质进行勘察,为我国工程的顺利进展提供保障。
2.2 水文地质勘察的内容
在我国以往的水文地质勘察过程中,常常由于没有将基础设计和施工需要进行的对地下水的评价结合在一起,致使我国很多地区都先后出现了因地下水问题而造成工程地基塌陷等类似的工程质量安全事故,因此得出一个结论,那就是要加大对工程的水文地质进行评价,来保证工程建筑物的质量与安全,在对水文进行评价过程中,主要应着重考虑以下几个方面的内容:
(1)在对水文地质进行评价过程中,应着重评价工程涉及范围内的地下水对岩土与工程建筑物的有利影响和不利影响,估算出可能存在产生的岩土工程风险隐患,并制定出一旦出现岩土工程时应采取的补救措施或者是其他办法。
(2)在勘察过程中还应结合实际情况,根据工程建筑物所需的地基类型,查找之前就存在的或者是发生过的水文地质问题,为工程的顺利实施提供所需的相关水文地质资料。
(3)以确保工程能够顺利施工的视角为起点,根据水文地质中地下水对整个工程施工进展所产生的作用与影响,提出在不同的环境背景下,应主要进行评价的水文地质问题,如:在不同的环境作用下,当工程建筑物的基础是埋藏在工程施工范围内地下水位之下时对砼和砼体内所含钢筋是够会被腐蚀;当工程建筑物的地基基础范围内出现松散并且饱满的粉状细砂颗粒时,是否会对工程建筑物的地基具有潜蚀或者管涌等危害现象的发生。
2.3 水文地质勘察的重要性
在整个工程勘察过程中,水文地质勘察是十分重要的一个环节,通过对地下水位进行科学的分析和总体上的评价,对整个工程建筑能否顺利施工起着直接的影响,同时也关系着我国人民群众的生命财产安全,通过分析地下水对工程建筑物地质方面产生的影响,对该区域的水文地质做出科学的评价,并对工程施工过程中可能遇到的问题做出合理的风险评估,尽可能的减少岩土工程对工程建筑物的不利影响,水文地质勘察的重要性体现在以下几方面。
2.3.1 地下水位发生幅度变化造成的工程危害
地下水位发生幅度变化包含三个方面,分别是地下水位幅度上升、地下水位幅度下降,地下水位幅度频繁发生变化。地下水位上升容易造成工程建筑物中的地下室过度潮湿,软化岩土使工程建筑物抗压力弱等方面的危害;地下水位下降容易诱发危害严重、具有破坏性的地质灾害,导致生态环境被破坏;地下水位频繁升降则容易破坏工程建筑物的地基基础,甚至会导致工程建筑物地基基础严重变形,同时造成工程建筑物毁损甚至是发生变形,给工程建筑物的工程质量和安全性埋下了极大的风险隐患。
2.3.2 地下水动水压力作用造成的工程危害
自然条件下的地下水动水压力作用性较小,不会对工程建筑物产生太大的影响,但是如果人为改变了地下水的平衡状态,那么,地下水动水压力会在一定程度上对工程建筑物产生影响,如可能会诱发流砂、管涌和地基塌陷等现象,导致后果极为严重的岩土工程危害,还会埋下极大的风险隐患,对工程建筑物的质量产生一定的影响,因此,一定要加大对地下水动水压力作用下的水文地质勘察工作的专业力度,力求能够在一定程度上减少对地下水动水压力平衡的破坏,避免不必要的由于地下水动水压力平衡被破坏而导致的对工程建筑物的不利影响。
2.3.3 地下水位幅度变化对岩土物理力学性质的影响
地下水位升降幅度发生变化时,会在一定程度上引起膨胀性的岩土发生不均匀的胀缩编变形,严重的甚至会出项地裂现象,对工程建筑物低层或者轻型的工程建筑物造成一些不同程度上的影响与危害。所以,在在进行工程勘查中的水文地质勘察时,一定要注意工程施工范围是否含有膨胀性岩土的的地区,勘察重点放在地下水位的升降变化幅度及掌握变化的规律,这将对工程建筑物地基基础的深度的选择发挥着十分重要的参考价值。
3 在工程勘察过程中加强对水文地质参数的测定
在进行整体工程勘察过程中,应加强对水文地质的参数测定。在对水文地质参数进行测定的过程中,重点对地下水水位进行测定,只要工程施工的范围内发现有含水地层的出现,就都要进行地下水水位的测定,做到发现一个、测定一个,在进行地下水位测定时,尽量保证测定的有效时间和参数的稳定性,在测定地下水水流方向时可以采用几何法进行测定,以便明确地下水水流的流向,并同时进行一系列的抽水试验确保所测定的水文地质参数的可靠性,抽水试验的方法可根据工程施工范围的实际情况选用不同的试验手段,以便更精确的测定含水层的水文地质参数,从中对地下水的运动性质做出科学的判断,确保水文地质勘察的准确性,为工程的顺利施工提供有效的参考资料。
4 总结
总之,在整个工程勘察过程中,水文地质勘察作为工程勘察中的重要环节,其重要性不容忽略,而地下水问题作为水位地质勘察的主要内容,作为岩土体的主要组成部分,在极大程度上影响着岩土工程和工程建筑物的稳定性和安全性,在我国,水文地质勘察工作是一项长期的工作,更是一项系统的工作,切实做好水文地质勘察工作,对提升我国工程勘察的整体水平发挥着十分积极的促进作用。
参考文献:
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[3]杨红,生宗凌,赵静,张雪丽,谷芳莹.工程勘察水文地质问题研究[J].科技致富向导,2011(12).
关键词:岩土工程;风险分析;应用综述
中图分类号:X820.4 文献标识码: A
对于岩土工程风险的分析可以用经济损失来表述,也可以用失效概率来表示,国外有一些先进的岩土工程风险评定方法,认为岩土风险与时间和空间都是有着密不可分的关系的,岩土工程系统的设计对于风险分析也有非常高的要求,并且要根据工程师的设计得出风险评定结果,进行风险分析是岩土工程的基础,
风险管理包括风险的级别、评价度量、决策等。
1.岩土工程风险分析的理论研究
1.1不确定性理论探究
目前,我国对于岩土工程的研究还是具有一定的局限性,因此,在进行风险分析的时候存在很多不确定因素,正是由于这些不确定的因素使得岩土工程的研究存在很多风险,因此,我们要对岩土工程中的不确定因素进行探究。不确定性包括客观和主观不确定性,前者主要有荷载环境的初始应力场、介质地质环境的岩性参数、不同施工环境与条件等;后者主要由于对岩体变形破坏机理认识不清,导致对岩土力学分析和模拟不足,这些因素的分析涉及模糊性、信息不完全性和信息处理的不确切性,这些不仅体现在时间上,还体现在空间中,而空间上的不确定因素就会给岩土工程的风险分析带来很大的困难,所以,在工程师对岩石力学的问题进行研究的过程中一定要重视对风险的分析,采取有效措施规避风险。
1.2不确定性因素的产生原因
岩土体的不确定性源于其可利用信息以及量测误差,其中地质因素是产生不确定性的主要原因,岩土力学行为及其空间分布太复杂,只能采取简化的方式。首先,由于地质结构会受到很多因素的影响,例如,地表渗透压的改变或者地形的变化等,这些因素会使得地质结构模型出现误差,给风险分析带来影响,因此,地质工程师在设计和计算的过程中一定要选择合适的地形和地质。其次,岩土工程的设计逐渐的引入量化的形式,换句话说,就是对不能够确定的工程因素予以量化,其中岩土工程的不确定因素主要包括:地下特征复杂难以辨认;地下特征不符合量化的结果;地表的某些部分出现了相关联的破坏等等,需要强调的是地质结构模型出现的不确定因素包括物理和数学两方面,这就要求工程师能够合理的用统计准则来判断和证实。
1.3如何控制不确定性因素
岩土工程师们应该以认真严谨的态度对风险分析中的不确定性因素进行分析,尤其是环境因素所导致的不确定性。首先,可以通过修正功能模型及其变量,获得更新的功能概率,也可以通过修正相应的后果和功能形式以降低路破坏的概率。其次,就是充分利用附加信息修正,通过直接修正参数或使用似然函数而作预后验分析进行,其中包括修改有关参数的不确定性,在有附加信息时,似然函数表达勘探或试验程序的内在不确定性。最后,就是在进行岩土工程的施工之前计算好,尤其是对于施工期间获得的计划之外的新信息,一定要及时的进行风险评估,避免发生危险。
2.岩土工程风险分析的特点和方法
2.1边坡工程可靠度风险的分析
岩土工程施工过程中边坡以及地基的安全性是非常重要的,应用平衡的原理对边坡可靠性进行分析可以得出其中的统计规律,事实上,边坡工程的破坏不是一次性的,其可以根据一定的数学模型进行统计和分析,在理论上,破坏强度视为残余的强度值,应该由剪切力引起,如果边坡工程的破坏程度非常严重,就会导致边坡和地基工程的瓦解,后果非常严重。近年来,有岩土工程师提出了边坡风险的整体演算法,尽管统计的条件非常复杂和苛刻,但是对于岩土工程风险的分析还是具有很大的帮助的,尤其是在阈值的选择上,应根据实际的工程施工情况予以确定。另一方面,就是对于边坡极限的描述,尽管其原理与边坡工程的破坏相似,但是,其破坏量值还是需要科学家和研究人员不断地探索,事实上,由于外界环境造成地表的细微变化都会给边坡工程的施工带来影响,如果超过了地质的承受范围,就会发生危险,给人民的生命财产安全带来威胁。
2.2对裂隙岩体的风险分析
美国工程师曾经提出要通过地质随机性和各向异性的特点对裂缝的岩体进行分析,关于这种研究方法还处于不断地发展之中。对于出现裂缝的岩体难免发生漏水,甚至出现滑坡等地质灾害,如果按照正态系数进行随机分布的话就会使得边坡指数的可靠性下降,对剪切力和饱和度的测定都带来一定程度的影响。基于多种因素,目前,我国对于裂缝岩体的风险分析还是有待研究。
2.3对地下工程的风险分析
随着我国经济的发展与科技的进步,以及人口数量增多导致占地面积的增加,有很多的地下工程如雨后春笋般的生长出来,很多建筑企业抓住这样的商机加强地下工程的投资与修建,但是,地下工程是存在着很大的风险的,建筑企业或是施工人员很容易忽视岩土工程中的不确定因素,这会给地下工程的安全性造成很大的威胁,工程师们正在努力的提高地下工程的数值分析结果的准确性,确保有效的规避地下工程带来的风险,提高工程的质量和安全性。
2.4岩土工程风险的设计
岩土工程的风险设计包括对于施的工设计和施工规范的认可,一些潜在的风险可能随着时间的推移逐渐的显现出来,如果不能及时采取有效措施予以制止,就会给工程质量带来很大的影响。因此,应用可靠的岩土工程风险分析方法可以把危险系数降至最小,从而进行风险决策。近些年来,我国对于岩土工程的风险设计了一些规范原则,施工人员应该严格的按照要求施工,并且,能够根据岩石实际的特点和有效参数较为准确的进行风险评定,不能够按部就班的把成熟结构的分析方法运用到现在的施工设计当中,岩土工程设计师可以先收集有效的准确信息,再做出模拟的图形,确定风险参数,最后选择合适的施工方案,在保证施工质量的前提下,尽量降低和减少施工的成本与工期。
3.岩土工程风险分析的应用
虽然岩土工程的风险分析有很多的不确定因素,但是近些年来,随着工程师们对岩土数据的勘测以及模型的建立都在一定程度上减少了不确定因素给岩土工程风险分析带来的影响,大量的事实证明,定量的风险分析方法可以在很大程度上给风险决策人员带来帮助,不会出现以往由于环境或其他因素导致异常的事情发生。对于岩土工程风险分析的应用前景是相当广阔的,一个完整的岩土工程风险分析能够把和自然相关的岩土工程进行全面的评定,并且对社会、经济和环境都带来帮助。另一方面,岩土工程的风险分析能够实现经济与安全的统一,以及岩土工程的投资效益的发展,如果,一旦风险分析的结果出现误差,就会破坏整体的概率结果,不仅给工程的造价带来影响,还对岩土工程的安全性和可靠性造成威胁。总之,岩土工程风险分析的应用应该与实践有机结合,从而弥补不确定性因素带来的危险。
4.结语
综上所述,本研究对岩土工程中风险的分析与应用做了探讨,主要分析了岩土工程中的不确定性因素,并且对其产生的原因和规避的方法做了简要论述,与此同时,对一些典型的岩土工程风险分析中容易出现的问题进行介绍,希望我国的岩土工程能够更安全健康的发展。
参考文献:
[1] 孙钧, 蒋树屏,袁勇. 岩土力学反演问题的随机理论与
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关键词:继电保护 隐性故障 连锁故障
中图分类号:TM711 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)07(b)-0122-01
本课题主要针对连锁发生的各个过程进行分析,对以往发生故障的原因和机理进行全面的概括,并针对故障不同的阶段,给出了系统的分析和预防的重点,从而降低事故的发生,保证电力系统的正常运营。
1 引发连锁故障发生的原因
引发电网连锁故障的因素有很多大致包括自然因素、设备因素、人为因素和电网结构等,下面做个简单的介绍。
1.1 自然因素
这里主要指恶劣气候和自然灾害导致供电网中出现连锁故障的发生,其中气象灾害、空间天气灾害和地质灾害等对电力系统的影响比较明显。自然灾害可以引起供电网多个共因模式故障,使供电网整体供电水平下降,导致大面积的停电。相对来说,自然条件对供电系统的影响比较大,给电力系统的恢复带来困难。自然灾害能够给电力系统在内的多个行业造成影响,很容易形成交叉性的行业影响,这又进一步增加了电网恢复的难度。
1.2 设备故障
设备故障是指供电系统中各种元件的性能发生变化而引起的系统连锁故障,总来的来讲可以将其分为线路故障、供电站设备故障和外因导致的设备故障三大类。线路故障主要因为线路老化、线路缺陷和线路运行中出现的意外等诸多原因造成。设备故障和线路故障类似。有外因引起的供电系统故障主要包括变电站火灾以及鸟害引发的故障等。
电力系统的安全需要满足N-1准则,也就是说单一的设备出现故障很难对整个系统造成大的影响。但是设备的出现故障的频率比较高,加上其他突发的原因就很容易形成连锁故障的发生,从而造成大面积的停电,严重的情况下会引起供电系统的崩溃,带来严重的经济损失。
1.3 人为因素
随着供电系统的复杂化程度越来越高,人为原因造成供电故障出现的概率呈现上升的趋势。人为故障是指人们有意或者无意对供电系统造成的破坏,进而引起故障的发生。
1.4 电网结构因素
当受到一定的外因影响加上电网结构设计的不合理,也很容易出现故障,比如一些头重脚轻、弱联系特大环网结构等,比较容易受到外界的干扰引发故障。除此之外,在设计过程中由于过于追求经济效益,缺乏对电网安全性的考虑,也是造成故障出现的主要原因。
2 连锁故障模式介绍
从连锁故障产生的机理来看,由单一故障引起供电网大面积的通电通常有两种模式。
自顶向下类型是先有供电骨干电网发生故障,引起两个互联的区域之间出现功率缺口,导致两侧供电网的功率不平衡,由此引起连锁故障的出现。
自底向上型主指故障的始发点源于较低的电网层,经过一系列的连锁越级引起更大范围的供电故障。
3 连锁故障的过程介绍
引起连锁故障发生的原因众多,为了对供电网系统进行系统、细致的研究将连锁故障的发展过程划分为原发性、故障开始、故障延续和快速连锁四个主要阶段。
在故障初始发展阶段,故障彼此之间存在着比较小的相关性,只是这种相关性比较弱。但是如果相关的维护人员没有及时的排除故障,彼此之间的相关性会随之增强,继而迅速的发展到快速连锁阶段。
当故障发生到快速连锁阶段后,系统运行的状态急剧的恶化并表现很小的可逆转性,在这个时候进行人工干预根本达不到预期的效果,所以,在故障刚开始出现时要将其尽快排除,对其发展阶段进行系统的分析,采取相关的措施,进行有效的防控非常重要。
4 预防连锁故障措施
根据连锁故障不同阶段表现出来的特点,对连锁故障进行有侧重的分析,进而采取相关的措施加以预防,降低故障出现的机率具有十分重要的意义。
(1)在故障的始发阶段,要注意隐藏故障的排除方法,对原发性的故障和保护装置隐藏故障进行高阶的辨认,认真分析随机始发故障和有该故障可能触发的隐藏故障对整个系统运行的影响,对加强系统的有效监控提供合理化建议。
(2)在故障的发展阶段要针对故障的特征,对事件之间的关系进行细致的研究,对故障的开始进行准确的定位。在这个阶段要注意对连锁故障进行实时的监控,为故障的发展趋势提供有效的分析参考,准确的掌握未来故障态势的发展。
(3)在诊断连锁故障的基础上,从整体的角度出发对故障进行综合的分析,采取有针对性的控制措施,在消除供电网中局部故障的前提下,还应该注意控制措施的设施不能引起新故障的产生。
(4)继电保护隐藏故障是连锁过程不断发展的重要因素之一,是电力系统安全运行的重大隐患,为了有效的阻滞连锁故障引发大规模停电情况的发生,需要加强对继电保护隐性故障的理论探究,对其发生的机制不断的探索。
5 结语
本课题主要针对电力系统中连锁故障出现的原因和发展进行了探究,并提出了有效的控制策略,为了避免连锁故障造成大面积的停电,需要加强继电保护隐性故障的研究,尽早的找出保护性故障的出现的原因,从根本上解决连锁性故障的出现,使供电系统能够正常的运行,满足人们的生产、生活需求。
参考文献