鄧　越，周廷剛，蔣衛(wèi)國(guó)

(1. 北京師范大學(xué) 減災(zāi)與應(yīng)急管理研究院，北京100875；2. 北京師范大學(xué) 環(huán)境演變與自然災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875；3. 西南大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，重慶 400715)

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都江堰市地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性及潛在影響評(píng)估*

鄧越1,2，周廷剛3，蔣衛(wèi)國(guó)1,2

(1. 北京師范大學(xué) 減災(zāi)與應(yīng)急管理研究院，北京100875；2. 北京師范大學(xué) 環(huán)境演變與自然災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875；3. 西南大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，重慶 400715)

摘要:地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生具有不確定性，其結(jié)果卻會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，掌握地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性空間分布情況，以及潛在的影響，對(duì)于地方政府的減災(zāi)防災(zāi)工作，具有指導(dǎo)意義。研究以都江堰市為例，選取坡度、巖性軟硬程度、離構(gòu)造線(xiàn)距離、植被覆蓋度、年均降雨量5個(gè)危險(xiǎn)性評(píng)估指標(biāo)，綜合應(yīng)用層次分析法和信息量法，計(jì)算都江堰市地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性，并以此將都江堰市劃分為高、中、低、無(wú)危險(xiǎn)區(qū)，統(tǒng)計(jì)危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)土地利用和人口情況。結(jié)果表明：①都江堰市高、中危險(xiǎn)區(qū)主要分布于成都平原向龍門(mén)山地過(guò)渡地帶，呈北東方向，貫穿都江堰市的中部和西南部；②高、中、低危險(xiǎn)區(qū)面積依次為172.28 km2、241.44 km2、104.40 km2，分別占總面積的15.68%、21.97%、9.50%；③都江堰市內(nèi)林地所受地質(zhì)災(zāi)害潛在影響最為嚴(yán)重，高、中危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)共有325.31 km2的林地受影響，危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)總計(jì)有234 227人受地質(zhì)災(zāi)害潛在影響。

關(guān)鍵詞:地質(zhì)災(zāi)害；危險(xiǎn)性評(píng)估；潛在影響評(píng)估；層次分析法；信息量法；都江堰市

我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害種類(lèi)繁多、分布廣泛、活動(dòng)頻繁、危害嚴(yán)重[1-2]。據(jù)《全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害通報(bào)(2014年)》統(tǒng)計(jì)，2014年，全國(guó)共發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害10 907起，共造成349人死亡、51人失蹤、218人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)54.1億元。掌握地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性空間分布情況，以及潛在的影響，對(duì)于地方政府的減災(zāi)防災(zāi)工作，具有指導(dǎo)意義。

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，主要根據(jù)歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)，并結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的地理環(huán)境和地質(zhì)背景，對(duì)未來(lái)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的傾向性進(jìn)行空間預(yù)測(cè)。目前，以數(shù)學(xué)模型為核心，柵格單元為評(píng)價(jià)單位、GIS為平臺(tái)的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究已成為普遍應(yīng)用。Long Nguyen Thanh等[3]和王哲等[4]利用層次分析法，分別對(duì)越南Luoi地區(qū)和中國(guó)綿陽(yáng)市的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行分區(qū)。鄧輝等[5]、王寧濤等[6]、高振記等[7]，采用信息量模型，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)分區(qū)。也有學(xué)者采用logistic法[8-9]、證據(jù)權(quán)法[10]等方法。黃潤(rùn)秋認(rèn)為柵格單元割裂了地貌系統(tǒng)的完整性，應(yīng)該采用斜坡單元作為評(píng)價(jià)單元[11]?；舭系萚12]、唐川等[13]采用斜坡單元，分別以陜西黃陵縣和四川汶川縣為研究區(qū)域，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)。隨著WebGIS技術(shù)發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警逐漸取得廣泛研究。殷坤龍等[14]、袁宏等[15]研發(fā)了基于WebGIS的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，這對(duì)于減災(zāi)信息的及時(shí)發(fā)布具有重大意義。

本文以都江堰市為研究區(qū)域，采用柵格單元為評(píng)價(jià)單元，選取坡度、巖性軟硬程度、離構(gòu)造線(xiàn)距離、植被覆蓋度、年均降雨量五個(gè)危險(xiǎn)性評(píng)估指標(biāo)，綜合應(yīng)用層次分析法和信息量模型，計(jì)算都江堰市地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性，并以此進(jìn)行危險(xiǎn)性等級(jí)區(qū)劃?；谖ｋU(xiǎn)性區(qū)劃結(jié)果，從土地和人口兩個(gè)角度，分析都江堰市的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性情況，這對(duì)都江堰市的地質(zhì)災(zāi)害減災(zāi)防災(zāi)工作，具有一定的參考意義。

1研究區(qū)概況

都江堰市，是四川省成都市下轄縣級(jí)市，位于成都市的西北部，地跨成都平原與龍門(mén)山山地區(qū)兩個(gè)不同的自然地理區(qū)域，西北部屬龍門(mén)山地帶，東南部則屬于成都平原區(qū)。區(qū)內(nèi)氣候?qū)偎拇ㄅ璧刂衼啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣侯區(qū)，四季分明，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑[16]。區(qū)內(nèi)降雨量較多，多年平均降雨量1 134.8 mm，主要集中在5-9月[17]。都江堰市北部發(fā)育黑云花崗巖、閃長(zhǎng)巖；東南部，為第四系沖洪積層，巖性以亞砂土和亞粘土為主。都江堰市地質(zhì)構(gòu)造為龍門(mén)山構(gòu)造帶的中南段，屬華夏構(gòu)造體系，主要由北東走向的映秀斷層和灌縣斷層橫穿研究區(qū)域。

2數(shù)據(jù)介紹

研究數(shù)據(jù)包括遙感數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、歷史地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。遙感數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)(http://www.gscloud.cn)。遙感數(shù)據(jù)選用Landsat8 OLI數(shù)據(jù)，其空間分辨率為30 m。在ENVI支持下，對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正、圖像鑲嵌和圖像裁剪處理操作。DEM數(shù)據(jù)為SRTM 90 m分辨率數(shù)據(jù)。在ArcGIS平臺(tái)支持下，對(duì)DEM數(shù)據(jù)重采樣成30 m分辨率，然后進(jìn)行鑲嵌和裁剪。歷史地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要是通過(guò)對(duì)已有報(bào)告、圖件、文獻(xiàn)、網(wǎng)上材料、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等獲取并進(jìn)行整理?；A(chǔ)數(shù)據(jù)包括都江堰市行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)、降雨數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)。

3技術(shù)路線(xiàn)

整個(gè)研究的技術(shù)路線(xiàn)如圖1所示，分為兩部分：危險(xiǎn)性評(píng)估和潛在影響評(píng)估，潛在影響評(píng)估是在危險(xiǎn)性評(píng)估基礎(chǔ)上展開(kāi)。

圖1　技術(shù)路線(xiàn)圖

3.1危險(xiǎn)性評(píng)估

地質(zhì)災(zāi)害的爆發(fā)是多種因素，在一定的誘發(fā)條件下共同作用的結(jié)果。已有的研究表明，這些控制因素主要包括了地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性方面[18]。本次研究選擇坡度、巖性軟硬程度[19]、離構(gòu)造線(xiàn)距離、植被覆蓋度[20]、年均降雨量5個(gè)因素作為危險(xiǎn)性指標(biāo)因子(圖2)。研究將這5個(gè)因子，劃分為孕災(zāi)因子和誘災(zāi)因子兩類(lèi)。孕災(zāi)因子由坡度、巖性軟硬程度、離構(gòu)造線(xiàn)距離、植被覆蓋度組成，而誘災(zāi)因子僅包括年均降雨量。

圖2　都江堰地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性指標(biāo)分類(lèi)

研究采用信息量法確定各因子危險(xiǎn)性指數(shù)Ii。單個(gè)因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響程度可以用信息量衡量，信息量越大，則認(rèn)為因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性越高[5-7]。計(jì)算各因素xi對(duì)地質(zhì)災(zāi)害L提供的信息量Ii(L,xi)：

(1)

式中：S代表研究區(qū)的評(píng)價(jià)單元的數(shù)目；N為評(píng)價(jià)單元內(nèi)曾發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的單元總數(shù)；Si代表因子xi的評(píng)價(jià)單元總數(shù)；Ni代表在因子xi的評(píng)價(jià)單元內(nèi)，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的單元總數(shù)。

信息量模型只考慮各因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性程度，但并沒(méi)有考慮到實(shí)際情況下，各因素所占的權(quán)重不同[21]。因此，需要確定評(píng)價(jià)因子的權(quán)重Wi。其中層次分析法，由于科學(xué)簡(jiǎn)便，被廣泛應(yīng)用于權(quán)重的確定[22]。將各因子的權(quán)重和危險(xiǎn)性指數(shù)加權(quán)相乘、求和，如式(2)所示，可得到危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)指數(shù)I，用于表示研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性程度。I值越大，則表示地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性越高。相反，I值越小，地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性越低。最后，根據(jù)危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)指數(shù)I，將將研究區(qū)劃分為高危險(xiǎn)區(qū)、中危險(xiǎn)區(qū)、低危險(xiǎn)區(qū)、無(wú)危險(xiǎn)區(qū)。

(2)

3.2潛在影響評(píng)估

潛在影響評(píng)估，是根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)劃結(jié)果，統(tǒng)計(jì)危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的承災(zāi)體情況。研究選擇土地利用和人員作為地質(zhì)災(zāi)害的承災(zāi)體。土地是地質(zhì)災(zāi)害最直接的承災(zāi)體；而人員則是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，最關(guān)注的承災(zāi)體。

土地影響評(píng)估方法簡(jiǎn)單，研究統(tǒng)計(jì)高、中危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，林地、旱地、水田、住宅及建設(shè)用地面積。

人口影響評(píng)估，則是統(tǒng)計(jì)危險(xiǎn)區(qū)劃內(nèi)的人口數(shù)。為更準(zhǔn)確地評(píng)估潛在影響人口，研究基于住宅及建設(shè)用地展開(kāi)評(píng)估。首先，分鄉(xiāng)鎮(zhèn)統(tǒng)計(jì)住宅及建設(shè)用地面積；然后，根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口數(shù)據(jù)，計(jì)算出住宅和建設(shè)用地類(lèi)型對(duì)應(yīng)的人口密度；最后統(tǒng)計(jì)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)受影響住宅和建設(shè)用地面積，乘以對(duì)應(yīng)的人口密度，然后相加求和，即為受影響總?cè)丝跀?shù)。

4結(jié)果

4.1危險(xiǎn)性區(qū)劃

層次分析法確定危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Wi(表1)，其結(jié)果通過(guò)一致性檢驗(yàn)；將各指標(biāo)圖層與地質(zhì)災(zāi)害分布圖進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，按照式(1)計(jì)算出各指標(biāo)因子的信息量，即每個(gè)因子評(píng)價(jià)單元的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指數(shù)Ii(表1)；按照式(2)，利用柵格計(jì)算器，將每個(gè)指標(biāo)因子的評(píng)價(jià)指數(shù)進(jìn)行加權(quán)疊加，獲得都江堰市地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)指數(shù)I，其值范圍為-1.94 ~ 0.83。

經(jīng)過(guò)多次調(diào)試，以I值等于-0.85、-0.35、0.45為斷點(diǎn)，將整個(gè)研究區(qū)分為高危險(xiǎn)區(qū)、中危險(xiǎn)區(qū)、低危險(xiǎn)區(qū)、無(wú)危險(xiǎn)區(qū)，最終獲得都江堰地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃，如圖3所示。從圖3可知，都江堰市地質(zhì)災(zāi)害高、中危險(xiǎn)區(qū)主要分布于成都平原向龍門(mén)山地過(guò)渡地帶，以北東向展開(kāi)，貫穿整個(gè)區(qū)域中部和西南地區(qū)。一方面，該區(qū)內(nèi)是成都平原向龍門(mén)山山地帶過(guò)渡區(qū)域，區(qū)內(nèi)河、谷縱橫，地形被切割的較破碎，斜坡以陡坡和陡崖為主。另一方面，該區(qū)域斷層褶皺發(fā)育，且具有活動(dòng)性。因此，該區(qū)域?qū)儆诘刭|(zhì)災(zāi)害的高、中危險(xiǎn)區(qū)。都江堰市無(wú)危險(xiǎn)區(qū)主要分布于區(qū)域東南部和南部。該區(qū)域?qū)儆谄皆瓍^(qū)，地形起伏不大，因此不易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。區(qū)域北部，地層巖性為堅(jiān)硬巖，多植被覆蓋，年均降雨量相比其他地區(qū)又最低，因此，也屬于地質(zhì)災(zāi)害不危險(xiǎn)區(qū)，但斷層周?chē)?，受斷層影響，屬于低危險(xiǎn)區(qū)。

統(tǒng)計(jì)各危險(xiǎn)區(qū)劃分布地質(zhì)災(zāi)害數(shù)、災(zāi)害個(gè)數(shù)比、面積、面積比，結(jié)果如表2所示。都江堰市高危險(xiǎn)區(qū)面積172.28km2，占15.68%，分布災(zāi)害22處；中危險(xiǎn)區(qū)面積241.44km2，占21.97%，分布災(zāi)害10處；低危險(xiǎn)區(qū)面積104.40km2，占9.50%，分布地質(zhì)災(zāi)害2處。都江堰市無(wú)危險(xiǎn)區(qū)面積580.87km2，占52.85%。從分析結(jié)果來(lái)看，地質(zhì)災(zāi)害的分布與危險(xiǎn)區(qū)等級(jí)具有良好的相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明本次的危險(xiǎn)性分區(qū)結(jié)果較為理想。

表1　各指標(biāo)因子權(quán)重及信息量

圖3　都江堰市地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃圖

危險(xiǎn)性區(qū)劃災(zāi)害個(gè)數(shù)災(zāi)害個(gè)數(shù)比/%面積/km2面積比/%無(wú)危險(xiǎn)區(qū)00580.8752.85低危險(xiǎn)區(qū)25.88104.409.50中危險(xiǎn)區(qū)1029.41241.4421.97高危險(xiǎn)區(qū)2264.71172.2815.68

4.2潛在影響

都江堰市地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)分為高危險(xiǎn)區(qū)、中危險(xiǎn)區(qū)、中低險(xiǎn)區(qū)、無(wú)危險(xiǎn)區(qū)。通過(guò)ArcGIS分區(qū)統(tǒng)計(jì)功能，統(tǒng)計(jì)出高危險(xiǎn)區(qū)和中危險(xiǎn)區(qū)的林地、旱地、住宅及建設(shè)用地、水田影響情況(表3)，并以住宅及建設(shè)用地為人口的承載體，統(tǒng)計(jì)出受影響人口數(shù)(表4)。

研究區(qū)林地受地質(zhì)災(zāi)害的影響最為嚴(yán)重，影響面積為325.31 km2；其次是旱地，影響面積為32.28 km2。住宅及建設(shè)用地的影響程度和水田基本相當(dāng)。四類(lèi)土地利用類(lèi)型中，中危險(xiǎn)區(qū)的影響程度，從面積上說(shuō)，均大于高危險(xiǎn)區(qū)。

都江堰市潛在影響人口(表4)，仍以中危險(xiǎn)區(qū)影響程度更為嚴(yán)重，有147 242人受到影響。而高危險(xiǎn)區(qū)受影響人數(shù)為19 850人，低危險(xiǎn)區(qū)67 135人。三者總計(jì)有234 227人受到地質(zhì)災(zāi)害的潛在影響。

表3　潛在影響土地利用面積　km2

表4　潛在影響人數(shù)

5結(jié)論

本研究以都江堰市為研究區(qū)域，選取坡度、巖性軟硬程度、離構(gòu)造線(xiàn)距離、植被覆蓋度、年均降雨量五個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，綜合應(yīng)用層次分析法和信息量模型，計(jì)算都江堰市地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性，進(jìn)行危險(xiǎn)性等級(jí)區(qū)劃?；谖ｋU(xiǎn)性區(qū)劃結(jié)果，從土地和人口兩個(gè)角度，分析都江堰市的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性情況。研究取得的主要結(jié)論如下所示。

(1)都江堰市地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性可分為高危險(xiǎn)區(qū)、中危險(xiǎn)區(qū)、低危險(xiǎn)區(qū)以及無(wú)危險(xiǎn)區(qū)，對(duì)應(yīng)的區(qū)劃面積依次為172.28 km2、241.44 km2、104.40 km2、580.87 km2，分別占總面積的15.68%、21.97%、9.50%、52.85%。

(2)都江堰市高、中危險(xiǎn)區(qū)主要分布于成都平原向龍門(mén)山地過(guò)渡地帶，呈北東方向，貫穿都江堰市的中部和西南部。該過(guò)渡帶地形起伏大、受斷裂影響大、巖性軟弱、年均降雨量充沛，綜合導(dǎo)致該地帶為地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)域。

(3)都江堰市地質(zhì)災(zāi)害高、中危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，林地受影響面積最大，為325.31 km2；其次是旱地，影響面積為32.28 km2。地質(zhì)災(zāi)害潛在影響人口，合計(jì)為234 227人，其中，中危險(xiǎn)區(qū)影響人口最多，為147 242人。

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AssessmentofGeologicalDisasterHazardandPotentialImpactinDujiangyanCity

Deng Yue1, 2, Zhou Tingang3and Jiang Weiguo1，2

(1.AcademyofDisasterReductionandEmergencyManagement,BeijingNormalUniversity,

Beijing100875,China; 2.KeyLaboratoryofEnvironmentalChangeandNaturalDisaster,MinistryofEducation,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China; 3.SchoolofGeographicalSciences,SouthwestUniversity,Chongqing400715，China)

Abstract:The occurrence of geological disaster is uncertain. However, the consequences will cause numerous casualties and property losses. So understanding the space distribution of geological disasters hazard and its potential influences has a guiding significance for the local government to prevent disasters and reduce the losses. Research takes Dujiangyan City as study area, and then used analytical hierarchy process and information value model to evaluate the geological disasters hazard index with the five evaluation factors of slope, hardness of rock, distance away from tectonic lines, vegetation fraction and average annual rainfall. According to the index, Dujiangyan City was divided into high-risk district, moderate-risk district, low-risk district, no-risk district. Finally, the related disaster impacts can be analyzed from perspectives of land use and population separately. Three conclusions can be concluded from the research. First, the high-risk and moderate-risk districts are distributed in central and southwestern city, the transition zone from Chengdu Plain to Longmen Mountain. Second, high-risk, moderate-risk and low-risk area of 172.28 km2, 241.44 km2 and 104.40 km2, accounts for 15.68%, 21.97% and 9.50% of the total area respectively. Third, in Dujiangyan City, the woodland was the worst area damaged, of which 325.32 km2 are distributed in moderate-risk and high-risk district, and totally 234277 people were affected in risk districts.

Key words:geological disaster; hazard assessment; potential impact assessment; analytical hierarchy process; information value model; Dujiangyan City

doi:10.3969/j.issn.1000-811X.2016.02.037

中圖分類(lèi)號(hào)：X43; P694

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1000-811X(2016)02-0196-05

作者簡(jiǎn)介：鄧越(1995-)，男，四川達(dá)州人，博士研究生，主要從事地表遙感與減災(zāi)信息系統(tǒng)的研究. E-mail：dengyue@mail.bnu.edu.cn通訊作者：蔣衛(wèi)國(guó)(1976-)，男，湖南衡陽(yáng)人，副教授，主要研究方向?yàn)楹樗疄?zāi)害及濕地生態(tài)遙感監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)研究. E-mail：jiangweiguo@bnu.edu.cn

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(41171318；41571077)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)基金

*收稿日期：2015-09-28修回日期：2015-11-23

鄧越，周廷剛，蔣衛(wèi)國(guó). 都江堰市地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性及潛在影響評(píng)估[J].災(zāi)害學(xué), 2016,31(2):196-199,212.[ Deng Yue，Zhou Tingang and Jiang Weiguo. Assessment of Geological Disaster Hazard and Potential Impact in Dujiangyan City[J].Journal of Catastrophology, 2016,31(2)：196-199.]