張振興, 劉艷輝, 袁廣祥

(1.華北水利水電大學，河南 鄭州 450045；2.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院(國土資源部地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急技術(shù)指導中心)，北京 100081；3.中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所,中國科學院頁巖氣與地質(zhì)工程重點實驗室，北京 100029)

0 引言

地質(zhì)災(zāi)害是指由自然因素或者人為活動引發(fā)的危害人民生命和財產(chǎn)安全的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害。我國地質(zhì)災(zāi)害分布廣泛，尤以西南山區(qū)居多，造成大量人員傷亡和財產(chǎn)損失。據(jù)2016年國土資源公報統(tǒng)計[1]，2016年全國共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害9710起，造成370人死亡、35人失蹤、209人受傷，直接經(jīng)濟損失31.7億元。與2015年相比，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)量、造成死亡失蹤人數(shù)和直接經(jīng)濟損失同比分別增長18.1%、41.1%和27.4%。

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快，人類的經(jīng)濟活動范圍不斷擴伸，地鐵、隧道等工程建設(shè)對地質(zhì)環(huán)境擾動持續(xù)增強，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率明顯上升，對人民的生命財產(chǎn)構(gòu)成了嚴重的威脅[2,3]。據(jù)統(tǒng)計，人為因素引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害占到全部地質(zhì)災(zāi)害的50%以上，且呈現(xiàn)一種持續(xù)增長態(tài)勢。同時，地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體(人口、交通道路、水電氣管線等)也更加集中，數(shù)量多、密度大，導致地質(zhì)災(zāi)害對我國的危害程度日益加重，造成的損失逐年增加，特別是西南山區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害點多面廣，一些地區(qū)和縣(市)的地質(zhì)災(zāi)害已成為制約地方社會經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，全國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展受到了嚴重影響, 尤其是崩塌、滑坡、泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害及其風險評價已經(jīng)成為人們普遍關(guān)心的主要問題之一[4]。

地質(zhì)災(zāi)害對于人類社會的危害，是致災(zāi)地質(zhì)災(zāi)害與承災(zāi)載體共同作用的結(jié)果。其中致災(zāi)地質(zhì)災(zāi)害是對人類的生命、財產(chǎn)、經(jīng)濟活動等產(chǎn)生危害的極端事件，是災(zāi)害產(chǎn)生的充分條件；承災(zāi)載體是直接或間接承受災(zāi)害的對象，其脆弱程度決定了其承受同等規(guī)模同種地質(zhì)災(zāi)害時的災(zāi)害損失，是災(zāi)害產(chǎn)生的必要條件；致災(zāi)地質(zhì)災(zāi)害的類型、規(guī)模與承災(zāi)載體脆弱性，構(gòu)成地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時承災(zāi)載體災(zāi)害發(fā)生的充分必要條件。國內(nèi)許多學者從成因或機理方面對地質(zhì)災(zāi)害的危險性進行了大量的研究[5-7]。隨著災(zāi)害的深入研究，大量的災(zāi)害案例表明地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的突發(fā)性、規(guī)模、強度和承災(zāi)載體的脆弱性共同決定了地質(zhì)災(zāi)害對承災(zāi)載體的危害程度，由于技術(shù)手段的限制，截至目前人類對地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展規(guī)律尚未達到完全掌握的程度，一些地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生仍然無法避免，而地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體是依托于人的社會活動所建立起來的，與人的社會生活密切相關(guān)，與可能導致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的不良地質(zhì)體相比較，改善起來會相對容易一些。承災(zāi)載體脆弱性作為災(zāi)害風險評價的一部分，是防災(zāi)減災(zāi)的重要組成部分[8]。通過對地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體進行脆弱性評價，可以有效推動承災(zāi)載體空間布局、防災(zāi)減災(zāi)資源與策略配置，從而達到防災(zāi)減災(zāi)的目的，實現(xiàn)人與自然和諧、可持續(xù)發(fā)展。因此，開展地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性評價研究至關(guān)重要。

基于國內(nèi)外脆弱性評價相關(guān)文獻資料，本文總結(jié)分析了地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性概念、評價指標體系和常用脆弱性評價方法以及優(yōu)缺點，并指出地質(zhì)災(zāi)害脆弱性評價研究需要解決的一些問題。

1 地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性概念

脆弱性，源于英文單詞vulnerability，本義是“受損害的潛在可能性”，地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域又常被譯作易損性。人類對災(zāi)害承災(zāi)載體的脆弱性研究始于20世紀80年代，源于對前一時期學術(shù)界盛行的致災(zāi)因子論的反思和批判[9]。在地學領(lǐng)域，1981年[10]多倫多大學教授Peter Timmerman在《Vulnerability, resilience and the collapse of society》一書中首次提出了脆弱性的定義，他把脆弱性看成一種度，他認為脆弱性是突發(fā)危險事件對整個承災(zāi)系統(tǒng)的不利影響程度。隨著災(zāi)害脆弱性研究的深入，國內(nèi)外許多機構(gòu)和學者從不同角度給出了災(zāi)害脆弱性的定義：1982年[11]聯(lián)合國救災(zāi)署從損失的角度提出了脆弱性是給定的元素或由于突發(fā)自然現(xiàn)象而處于風險中的元素的損失程度。1984年[12]Varnes也把脆弱性看成一種損失程度，并將脆弱性損失程度以從0(無損)到1(全損)的等級表示。Kates[13]于1985年提出新的觀點，他把脆弱性看作是一種能力，他認為脆弱性是受到傷害和不利反應(yīng)的能力，如果承災(zāi)載體受到傷害的能力越強，則脆弱性越高。1989年Maskery[14]將脆弱性定義為“由于極端事件導致?lián)p失的可能性”，1992年聯(lián)合國[15]公布的脆弱性(Vulnerability)定義：“潛在損害現(xiàn)象可能造成的損失程度”；1996年意大利著名環(huán)境地貌學家Panizza[16]將脆弱性定義為“在給定地區(qū)存在的所有人和物由于自然災(zāi)害而趨于損失的總價值”。Tobin和Montz[17]于1997年定義脆弱性為“潛在的損失”。2002年國際減災(zāi)戰(zhàn)略(ISDR)[18]認為脆弱性是一種由一系列能夠?qū)е律鐣后w對災(zāi)害影響的敏感性增加的自然、社會、經(jīng)濟和環(huán)境因素決定的狀態(tài)。其中聯(lián)合國1992年公布的這一定義已逐步為國際社會和廣大學者所認同。

在國內(nèi)，許多研究人員也對脆弱性(易損性)的概念進行了大量的闡述。劉毅[19]等將脆弱性界定為在一定社會經(jīng)濟背景下，區(qū)域承災(zāi)載體在自然災(zāi)害的擾動或壓力作用下可能遭受的損害程度，即區(qū)域面臨自然災(zāi)害時易于受到傷害和損失的性質(zhì)；姜彤[20]等認為易損性是指易受到災(zāi)害的傷害或損傷，反映了人類及其所擁有的財產(chǎn)對自然災(zāi)害的承受能力。Dai F C[21]等認為脆弱性是給定單元潛在的破壞程度或損失程度；劉希林[22]等采用聯(lián)合國定義并結(jié)合Panizza的解釋將易損性定義為“在給定地區(qū)和給定時段內(nèi)，由于潛在自然災(zāi)害而可能導致的潛在總損失”。商彥蕊[23]認為脆弱性指在一定社會政治、經(jīng)濟背景下，某孕災(zāi)環(huán)境區(qū)域內(nèi)特定的承災(zāi)載體對某一種自然災(zāi)害表現(xiàn)出的易于受到傷害和損失的性質(zhì)，這種性質(zhì)是區(qū)域自然孕災(zāi)環(huán)境與各種人類活動相互作用的綜合產(chǎn)物。

高興和[24]對地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體的易損性的定義進行了探究，并將國內(nèi)外關(guān)于易損性的定義分為三類，第一類是用承災(zāi)載體本身指標來反映承災(zāi)載體的特性；第二類是把自然現(xiàn)象與社會后果聯(lián)系起來，認為易損性是相互聯(lián)系的兩個系統(tǒng)的函數(shù)。第三類是用自然現(xiàn)象的社會后果來定義易損性概念，并指出我國學者的觀點多屬于第三類。到目前為止，人們對脆弱性定義的理解仍然存在著較大的差異，尚未形成統(tǒng)一的認識。

結(jié)合脆弱性(易損性)研究成果，本文認為地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體可以定義為：在人類社會活動范圍內(nèi)承受地質(zhì)災(zāi)害的對象，涉及到人類本身和社會發(fā)展的各個方面，包括人類本身的生命、所擁有的財產(chǎn)、賴以生存的資源和環(huán)境、正常的生產(chǎn)和生活所必需的社會經(jīng)濟條件以及心理承受能力等。地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體的脆弱性是指潛在的地質(zhì)災(zāi)害對自然、社會、經(jīng)濟、環(huán)境等多系統(tǒng)承災(zāi)載體造成的損失或損壞程度以及這些承災(zāi)載體從地質(zhì)災(zāi)害造成的損失中恢復(fù)能力大小的量化評估。

2 地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性評價

地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性評價，是根據(jù)研究區(qū)域的人口、物質(zhì)、生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟等一系列相關(guān)的評價指標來定量表達的，反映了地質(zhì)災(zāi)害一旦發(fā)生時研究區(qū)域可能造成的損失程度，描述了該區(qū)域?qū)τ跒?zāi)害所造成損失的敏感程度。通過脆弱性評價，可以對研究區(qū)域宏觀規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)調(diào)整以及減災(zāi)投資等提供重要的參考依據(jù)。

2.1 評價指標體系的構(gòu)建

承災(zāi)載體脆弱性評價指標的建立是脆弱性評價成功與否的關(guān)鍵，只有選取恰當?shù)脑u價指標，才能正確評價和反映某一地區(qū)的脆弱性。通常情況下不同的研究學者結(jié)合研究區(qū)域的自然、社會、經(jīng)濟特點給出不同的評價指標分類體系。脆弱性指標的分類主要有以下三種：

(1)基于歷史災(zāi)害發(fā)生后所造成的后果構(gòu)建評價指標體系。這種方法主要針對的是有歷史災(zāi)情記錄的災(zāi)害事件，以歷史數(shù)據(jù)為依據(jù)[25]，通過災(zāi)害發(fā)生后所造成的人口、物質(zhì)、經(jīng)濟等方面的后果來構(gòu)建脆弱性評價指標體系。如馬宗晉等基于歷史災(zāi)情，從自然災(zāi)害等級的劃分、災(zāi)情的比較以及災(zāi)害的預(yù)測等方面選取了災(zāi)后的災(zāi)害損失評價指標。劉毅等從區(qū)域災(zāi)害的暴露性和損失度兩個方面選取了成災(zāi)面積、受災(zāi)人口等基于災(zāi)后災(zāi)情的脆弱性指標。

(2)按照脆弱性的構(gòu)成要素(暴露性、敏感性和適應(yīng)性)來建立指標體系。暴露性反映的是系統(tǒng)遭遇災(zāi)害或危險的程度，決定了系統(tǒng)在災(zāi)害事件影響下潛在損失的大?。幻舾行苑从车氖窍到y(tǒng)遭受外部干擾時的響應(yīng)能力；適應(yīng)性指的是系統(tǒng)對災(zāi)害事件的應(yīng)對能力，以及從災(zāi)害損失中恢復(fù)的能力，主要取決于社會財富、技術(shù)、教育、信息、技能、基礎(chǔ)設(shè)施、穩(wěn)定能力和管理能力等。顧春杰[26]等按照暴露性、敏感性和恢復(fù)適應(yīng)能力構(gòu)建了泥石流災(zāi)害易損性承災(zāi)載體脆弱性指標體系。田亞平[27]等針對泥石流、滑坡等災(zāi)害構(gòu)建了人地耦合系統(tǒng)脆弱性評價指標體系。

(3)按照承災(zāi)載體固有的自然、社會屬性進行分類。樊運曉等對區(qū)域承災(zāi)載體脆弱性評價指標體系進行了系統(tǒng)的研究，并從人口密度、固有基礎(chǔ)財富、人類創(chuàng)造財富、生命線系統(tǒng)工程、特重大財富五個方面構(gòu)建了承災(zāi)載體脆弱性評判體系；唐波等[28]將影響滑坡地質(zhì)災(zāi)害的影響因子分為物質(zhì)、經(jīng)濟、環(huán)境、社會四類，并構(gòu)建了適合城市災(zāi)害易損性評價的框架。

綜合前人的研究成果，本文認為影響地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性的評價指標主要包括四大類，即生命類、物質(zhì)類、生態(tài)環(huán)境類和社會經(jīng)濟類(表1)。

生命類指標，是指地質(zhì)災(zāi)害對人類本身造成的傷亡，又特指人類身體本身的損傷。當重大地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時，往往直接威脅影響區(qū)范圍內(nèi)群眾的生命安全。

物質(zhì)類指標，是指對建筑、生命線工程等基礎(chǔ)設(shè)施的破壞。又可以細化為對點狀工程(居民點、水壩等)、線狀工程(交通干線、水電氣管線等設(shè)施)、面狀工程(耕地、林地綠化等)。重大地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生往往會毀壞建筑、工程設(shè)施、耕地草場等居民財產(chǎn)，造成直接或間接的財產(chǎn)損失，直接影響城鄉(xiāng)居民的生產(chǎn)生活。

生態(tài)環(huán)境類指標，是指對水、空氣和土壤等生態(tài)環(huán)境的破壞，具體可以細化為水源地、空氣、土壤和生態(tài)景觀等。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生一般對環(huán)境的長期影響較小，但重大災(zāi)害的發(fā)生，例如泥石流，也可能對水源環(huán)境等造成一定影響。

社會經(jīng)濟類指標，是指對社會經(jīng)濟發(fā)展總體影響，也包含災(zāi)害造成的心理陰影創(chuàng)傷，影響社會和諧穩(wěn)定的因素等。重大災(zāi)害發(fā)生時，在社會經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)往往造成較大損失，但抗災(zāi)能力也相對較強。在災(zāi)害多發(fā)地區(qū)，歷史災(zāi)害點多，群眾的防災(zāi)減災(zāi)意識強，脆弱性變?nèi)酢v史災(zāi)害造成死亡失蹤人數(shù)多，人民群眾心理創(chuàng)傷大，脆弱性變強。

表1 地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性指標體系

2.2 評價指標權(quán)重確定方法

脆弱性指標權(quán)重反映了各個評價指標在評價系統(tǒng)中所起作用的相對大小程度。某指標權(quán)重一方面表示該指標在同一評價層次中所處的地位，另一方面表示該指標變化對評價結(jié)果所起作用的大小。影響地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性大小的承災(zāi)載體眾多，性質(zhì)各異，這就需要計算各指標的權(quán)重，按照對地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性大小的影響程度將各指標分別量化并加以綜合評價。

國內(nèi)外對承災(zāi)載體脆弱性評價指標權(quán)重的確定，主要采用的是以德爾菲法和層次分析法為代表的主觀賦權(quán)法，以變異系數(shù)法、熵權(quán)法、貢獻權(quán)重法等為代表的客觀賦權(quán)法[34].以及主觀與客觀相結(jié)合的組合賦權(quán)法。

2.2.1主觀賦權(quán)法

主觀賦權(quán)法是根據(jù)研究人員的主觀價值判斷來指定各指標權(quán)重的一類方法，主要包括層次分析法、專家打分法(德爾菲法)等。各指標權(quán)重的大小主要取決于各專家自身所掌握的知識結(jié)構(gòu)、個人喜好等。

(1)層次分析法

在眾多主觀賦權(quán)法中，理論相對成熟、應(yīng)用相對廣泛的是層次分析法，20世紀70年代由美國著名運籌學家T L Saaty最早提出來的，它是一種定性分析和定量分析相結(jié)合的評價方法[29]。此方法能把復(fù)雜系統(tǒng)的決策思維進行層次化，把決策過程中定性和定量的因素有機結(jié)合起來，特別適用于那些難于完全用定量進行分析的復(fù)雜問題, 其確定權(quán)重值的關(guān)鍵在于根據(jù)各指標間相對重要性來構(gòu)建判斷矩陣。

我國學者樊運曉[30]等對層次分析法的應(yīng)用進行了量化探討,其基本思路是把復(fù)雜的問題分解成各個因素,將各個因素按照支配關(guān)系分組,形成有層次的結(jié)構(gòu),通過列出兩兩判斷矩陣兩兩比較的方式確定層次中諸要素的相對重要性,然后綜合判斷以決定諸因素相對重要性的總順序。賀山峰[31]等在評價河南省縣域單元災(zāi)害社會脆弱性時采用了層次分析法并結(jié)合專家意見確定了災(zāi)害脆弱性評價指標權(quán)重。

(2)專家評分法(德爾菲法)

專家評分法又稱德爾菲法，是一種定性描述定量化的方法。通過向?qū)＜野l(fā)放調(diào)查問卷，對專家返回的意見進行統(tǒng)計、處理、分析和歸納，經(jīng)過反復(fù)多次的信息交流和反饋修正，使各個專家的意見吻合，最后根據(jù)專家的綜合意見，對評價對象做出評價的一種定性與定量相結(jié)合的主觀權(quán)重確定方法。專家評分法具有簡便、直觀性強、計算簡便等優(yōu)點，當評價系統(tǒng)存在諸多不確定因素，個人很難直接確定時，可以采用專家打分法。

主觀賦權(quán)法的優(yōu)點是能結(jié)合研究人員的意向真實反映研究區(qū)實際情況，但又往往受知識經(jīng)驗和個人喜好限制，因而在評價研究中的權(quán)重計算結(jié)果不可避免地會因人而異，缺乏對實際評價數(shù)據(jù)的反映，有很大的主觀隨意性，欠缺科學性和穩(wěn)定性。

2.2.2客觀賦權(quán)法

客觀賦權(quán)法，是利用數(shù)理統(tǒng)計知識將各評價指標經(jīng)過一定的分析與處理后得出權(quán)重值。客觀賦權(quán)法主要以原始指標數(shù)據(jù)作為出發(fā)點，從數(shù)據(jù)中提取相關(guān)信息，根據(jù)原始數(shù)據(jù)之間的數(shù)學關(guān)系通過一定的數(shù)學方法來計算各評價指標的離散程度，是一種基于各評價指標值離散程度的差異確定權(quán)重的方法。其判斷結(jié)果不依賴于人的主觀判斷，有較強的數(shù)學理論依據(jù)[32]。其中，常用的有變異系數(shù)法、熵權(quán)法、主成分分析法[33]、因子貢獻權(quán)重[34]等。

(1)變異系數(shù)法

變異系數(shù)，又稱“標準差率”，是用來衡量評價指標數(shù)據(jù)中特征值變異程度的一個量。在地質(zhì)災(zāi)害脆弱性評價過程中，往往包含多項評價指標，變異系數(shù)法直接利用各項指標所包含的信息，通過計算得到指標權(quán)重。如果某項指標取值差異越大，該指標在所有評價對象上的特征值的變異程度很大，則說明該指標在所有評價對象中達到平均水平的難度越大，這樣的指標更能反映評價對象的差異性，則該指標的權(quán)重也就越大。

地質(zhì)災(zāi)害脆弱性的大小往往到很多評價指標的影而且同以評價指標對脆弱性的影響往往也是因地因時而異。變異系數(shù)能很好的反映評價指標對地質(zhì)災(zāi)害脆弱性的影響差異。

(2)熵權(quán)法

“熵”是對系統(tǒng)不確定性的一種度量，可用于度量已知數(shù)據(jù)所包含的有效信息量和確定權(quán)重。熵權(quán)法就是根據(jù)各指標數(shù)據(jù)所包含的信息量的大小來確定指標權(quán)重的方法。當脆弱性評價指標離散程度越大，熵值就越小，該評價指標提供的有效信息量就較大，其權(quán)重也相應(yīng)較大；反之其權(quán)重就會較小。

用熵權(quán)法確定的評價指標權(quán)重，評價結(jié)果具有較強的數(shù)學理論依據(jù)，但由于熵權(quán)法要求要有一定量的指標數(shù)據(jù)才能使用，并且熵值與指標值數(shù)據(jù)本身關(guān)系也十分密切，因此只適用于相對評價而不適用于絕對評價，只適用于指標層的賦權(quán)而不適用于中間層的賦權(quán)。

客觀賦權(quán)法確定的權(quán)重，評價結(jié)果與實際指標數(shù)據(jù)本身的大小有著密切的聯(lián)系，相較于主觀賦權(quán)方法得到的權(quán)數(shù)的偏差更小一些，更能反映眾多評價指標真實的重要程度。

2.2.3組合賦權(quán)法

主觀賦權(quán)法能夠體現(xiàn)研究人員的知識經(jīng)驗、直覺和主觀愿望，但同時也會由于研究人員經(jīng)驗的缺乏和個人的偏好，使決策帶有主觀隨意性；而客觀賦權(quán)法，雖然應(yīng)用了完善的數(shù)學理論知識，有較強的數(shù)學理論依據(jù)，卻忽視了研究人員的主觀意愿。因此這兩種方法都有其長處和短處。

針對主、客觀賦權(quán)法各自的優(yōu)缺點，為兼顧到主觀決策者對屬性的偏好，同時又力爭減少主觀隨意性，使評價指標權(quán)重達到主觀與客觀的統(tǒng)一，進而使決策結(jié)果真實、可靠，近年來，研究學者們提出了將主、客觀賦權(quán)法所得的各評價指標的權(quán)重通過集成的方法來形成最終權(quán)重的思想，作為主客觀思想兼而有之的綜合權(quán)重確定方法，既能客觀的反應(yīng)了各指標的重要程度，又反應(yīng)了決策者的主觀愿望，提高了評價的科學性。其中，線性組合賦權(quán)方法應(yīng)用最為廣泛。盧丹丹[35]等基于AHP-熵權(quán)法來確定指標權(quán)重，使定性分析與定量分析相結(jié)合，進一步提高了權(quán)重系數(shù)的準確性和客觀性，嚴奉憲等采用了變異系數(shù)法和層次分析法的組合賦權(quán)方法開展了基于農(nóng)戶尺度的災(zāi)害脆弱性評價。

2.3 地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性評價模型

地質(zhì)災(zāi)害脆弱性評價過程中，評價模型的選取十分重要，應(yīng)根據(jù)指標體系的不同、數(shù)據(jù)的不同特征及區(qū)域?qū)嶋H情況合理選擇脆弱性評價模型。隨著脆弱性評價方法的深入研究，目前在國內(nèi)廣泛應(yīng)用的評價模型主要有物元模型、TOPSIS評價模型、模糊綜合評判方法、集對分析模型、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型等，每種方法各自有其應(yīng)用的優(yōu)缺點。

脆弱性計算最通用的方法就是建立一套指標體系，對其數(shù)據(jù)進行歸一化處理，計算指標權(quán)重，然后采用加權(quán)求和模型構(gòu)建脆弱性指數(shù)公式，計算每個評價單元的脆弱性指數(shù)。

(1)物元模型

物元是[36-38]解決矛盾問題的規(guī)律和方法，是系統(tǒng)科學、思維科學和數(shù)學交叉的邊緣學科，是系統(tǒng)科學、思維科學和數(shù)學交叉的邊緣學科。物元包含有事物的名稱、特征和量值三個基本要素。

物元模型的研究對象是人們在生產(chǎn)生活中遇到的各種存在著不相容的兩個部分的矛盾問題，其理論方法是依據(jù)物元可拓性進行物元變換。物元要素[39]具有發(fā)散性、蘊含性、可擴性、相關(guān)性以及共軛性等特點，根據(jù)這些特點可對物元進行拓展，從而解決事物的矛盾。

地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)就是一個復(fù)雜的物元系統(tǒng)，在對地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體進行脆弱性評價過程中，由于數(shù)據(jù)獲取困難等因素存在，很難確定影響脆弱性大小的所有因素，只能通過已獲取的有限的指標數(shù)據(jù)來評價地質(zhì)災(zāi)害所造成的脆弱性；物元理論所解決的問題是矛盾，脆弱性評價最終也是研究地質(zhì)災(zāi)害與承災(zāi)載體之間的矛盾問題，由于地質(zhì)災(zāi)害[40]同樣具有發(fā)散性、可擴性、相關(guān)性等特征，因此用物元模型能夠客觀真實反映地質(zhì)災(zāi)害所造成的承災(zāi)載體脆弱性。

我可以滿不在乎地對他說，秦明，我們分手吧，我已經(jīng)不愛你了，也可以在說完這句話后沒等他張口就瀟灑地轉(zhuǎn)身離開，留他在原地瞠目結(jié)舌，如果還不解氣，我更可以直接甩他一巴掌然后淡定地說一句，你滾吧。可是事實上在我剛開口說我們分手吧，秦明就毫不猶豫地說好吧后，我腦子里假想的場面都不存在了。我是轉(zhuǎn)身離開了，可是轉(zhuǎn)身之后，我淚流滿面。

物元模型評判方法步驟[41]主要包括：①搜集有關(guān)評價指標數(shù)據(jù)，將各評價指標分級并確定各級數(shù)據(jù)范圍，即確定經(jīng)典域、節(jié)域和待評價的物元；②把研究區(qū)域分成若干評價單元，對各指標數(shù)據(jù)定量化、歸一化處理，得到待評物元；③確定待評單元關(guān)于評價等級的關(guān)聯(lián)度及各評價指標相對于穩(wěn)定性的權(quán)重；④計算隸屬度，用物元模型評價脆弱性等級。

(2)TOPSIS評價模型

TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)模型[42]，是C L Hwang和K Yoon于1981年提出的一種根據(jù)有限個評價對象與理想化目標的接近程度來進行排序的方法，是多目標決策分析中一種常用的有效方法。其基本思路是將脆弱性評價指標數(shù)據(jù)標準化得到規(guī)范矩陣，根據(jù)規(guī)范矩陣分別確定各評價指標的最優(yōu)解和最劣解向量，并分別計算各評價對象到最優(yōu)解和最劣解的距離，最后以各個評價對象與最優(yōu)解的相對接近程度來表征脆弱性的高低。張永領(lǐng)等[43]基于TOPSIS評價模型對城市災(zāi)害社會脆弱性進行了評價研究。

傳統(tǒng)的TOPSIS模型[44]是通過計算各個評價單元距最優(yōu)解和最劣解的距離，最終計算各個評價單元的貼近度，以貼近度的高低來判斷評價單元的脆弱性程度，評價對象有可能會距離正、負理想解都很近，按歐氏距離進行排序并不能完全反映出各方案的優(yōu)劣性，一些學者對TOPSI模型進行了一些改進。

TOPSIS模型評判步驟主要有：①構(gòu)建評價指標數(shù)據(jù)矩陣；②對原始矩陣進行標準化處理，消除量綱，形成規(guī)范矩陣；③對規(guī)范矩陣進行加權(quán)處理，得到甲醛決策矩陣；④計算加權(quán)決策矩陣的最優(yōu)解和最劣解；⑤計算評價單元的貼近度Ci，Ci值越接近1，表明該評價單元脆弱性越高。

(3)模糊綜合評判

模糊綜合評判法[45,46]是以模糊數(shù)學為基礎(chǔ)，通過構(gòu)造等級模糊子集把反映被評價事物的模糊指標進行量化，應(yīng)用模糊變換原理和最大隸屬原則，根據(jù)待評判事件所具有的條件，對與事件相關(guān)的各個因素賦予相應(yīng)的評判指標，然后擇優(yōu)，綜合評價各個相關(guān)因素對被評價事物隸屬等級狀況。該方法數(shù)學模型簡單、易于操作、實用性強，對多因素、多層次的復(fù)雜問題評價效果比較好，是處理帶有模糊性的評價問題的一種有效的數(shù)學方法。模糊綜合評判方法不僅可以用來評價省、市、自治區(qū)等大范圍的區(qū)域脆弱性，還可以用來評價縣、鄉(xiāng)、中小城市等小范圍的區(qū)域脆弱性。通過模糊綜合評判，可以全方位地了解各地區(qū)的脆弱程度。如陳新宇[47]等采用模糊綜合評判模型對昆明地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)進行了易損性評價。

(4)數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(Data Envelopment Analysis, DEA)模型

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型[50]，最早是由美國著名運籌學家Charnes和Cooper在“相對效率評價”概念基礎(chǔ)上提出的一種來評價具有多投入和多產(chǎn)出決策單元相對效率的系統(tǒng)分析方法,該方法無需預(yù)先計算權(quán)重參數(shù)和函數(shù)模型,從而避免主觀因素的影響,提升評價的客觀性。DEA模型[51]發(fā)展至今，已經(jīng)形成了C2R、BC2、C2GS、C2WH、C2W等多種形式，其中最為經(jīng)典的是C2R模型。

從災(zāi)害的發(fā)生過程來看,災(zāi)害的產(chǎn)生是人地耦合系統(tǒng)運行的結(jié)果,因此可以將整個系統(tǒng)看作一個投入產(chǎn)出系統(tǒng),自然系統(tǒng)的暴露性和社會生態(tài)系統(tǒng)的敏感性相互作用作為投入,災(zāi)情的發(fā)生可以看作產(chǎn)出,評價區(qū)域的脆弱性看作災(zāi)害的成災(zāi)效率水平。脆弱性越高，則導致評價區(qū)域災(zāi)害的成災(zāi)“效率”水平較高，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時造成的區(qū)域災(zāi)情就越嚴重,災(zāi)害損失越大；反之，脆弱性越低，評價區(qū)域災(zāi)害的成災(zāi)“效率”水平則較低，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時造成的區(qū)域災(zāi)情越輕，災(zāi)害損失越小。

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析的優(yōu)點：不需要預(yù)先估計權(quán)重參數(shù)和函數(shù)模型,從而可以避免主觀因素影響，提升評價的客觀性。在已知災(zāi)情數(shù)據(jù)的情況下可以采用該方法進行脆弱性評價。

(5)其他方法

除上述幾種常用的脆弱性評價方法外，國內(nèi)學者還采用了其它方法進行脆弱性評價。如張斌等[52]采用圖層疊置法構(gòu)建了1 km×1 km精細化土地利用類型格網(wǎng)進行精細化計算；唐川等[53]采用核算承災(zāi)載體價值法構(gòu)建了城市泥石流易損性評價模型。徐光華等利用突變級數(shù)法對四川省地震災(zāi)害的社會脆弱性進行了研究評價[54-55]。成小平等[56]構(gòu)建了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的房屋震害易損性評估模型。岳東霞等[57]采用了廣義目標函數(shù)法進行承災(zāi)載體脆弱性評價。

每一種評價模型各自有其優(yōu)勢和不足。如可以利用精細化格網(wǎng)模型建立精細化的評價單元，但很難精確定位每個網(wǎng)格內(nèi)的人口、經(jīng)濟等指標；核算承災(zāi)載體價值方法將破壞前的承災(zāi)載體全部統(tǒng)一為貨幣價值，然而災(zāi)害來臨時人口、房屋、交通等承災(zāi)載體不一定完全破壞，而且生命類和生態(tài)環(huán)境類指標也無法用貨幣價值來衡量。因此在選擇評價模型方法時一定要結(jié)合當?shù)氐淖匀弧⑸鐣?、?jīng)濟特點以及地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀，使其評價結(jié)果與研究區(qū)域?qū)嶋H情況盡量符合。

3 承災(zāi)載體脆弱性評價需進一步解決的問題

3.1 評價指標組合賦權(quán)方法建立

目前計算脆弱性權(quán)重的主觀賦權(quán)方法主要基于專家學者的主觀意見進行打分決策，并不能體現(xiàn)各個數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系；客觀賦權(quán)法其關(guān)鍵多是通過計算各指標數(shù)據(jù)的離散系數(shù)，根據(jù)指標的離散程度來分配權(quán)重，離散程度越大，脆弱性權(quán)重也就越高。而在脆弱性評價中指標的離散程度并不能很好的表示出各個指標的相對重要程度。

通常采用的組合賦權(quán)方法多是將主觀權(quán)重和客觀權(quán)重進行簡單的加和計算，由于這兩類權(quán)重方法其核心性質(zhì)不同，簡單的進行疊加并不完全適合區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體的脆弱性評價，建立一套適合于地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性評價的組合賦權(quán)方法對于準確的評價研究區(qū)域脆弱性的大小具有重要的意義。

3.2 小尺度評價單元脆弱性評價方法研究

目前地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的脆弱性研究多以大尺度的市、區(qū)、縣為評價單元或中尺度的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為評價單元進行地質(zhì)災(zāi)害脆弱性評價，很少涉及行政村尺度甚至精細網(wǎng)格脆弱性的研究，同時由于行政村尺度基礎(chǔ)指標數(shù)據(jù)欠缺，評價所需的數(shù)據(jù)量龐大，造成了行政村單元脆弱性評價比較困難。我國西南山區(qū)地形復(fù)雜，人口、房屋等承災(zāi)載體比較集中，地質(zhì)災(zāi)害隱患點多面廣，滑坡、崩塌等災(zāi)害突發(fā)性強、破壞力大。隨著城鎮(zhèn)化進展地加快，人類不合理的工程建設(shè)活動急劇增多，其引發(fā)或遭受地質(zhì)災(zāi)害的可能性大，導致地質(zhì)災(zāi)害隱患對這些地方的危害日益加重，造成的經(jīng)濟損失也越來越多。嚴重制約著人民生命財產(chǎn)的安全和經(jīng)濟發(fā)展。因此很有必要對小尺度評價單元承災(zāi)載體脆弱性開展研究。

3.3 災(zāi)害鏈作用下承災(zāi)載體脆弱性研究

地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后，地質(zhì)環(huán)境同時也會跟著發(fā)生變化，新的地質(zhì)環(huán)境孕育新的致災(zāi)因子，已經(jīng)造成破壞的承災(zāi)載體(房屋、道路、建筑)等可能轉(zhuǎn)化為新的致災(zāi)因子，誘發(fā)一連串次生災(zāi)害，形成災(zāi)害鏈，對承災(zāi)載體造成多次破壞。如山區(qū)暴雨常常會引發(fā)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，形成暴雨—滑坡—泥石流災(zāi)害鏈等，從而放大災(zāi)情。目前災(zāi)害鏈的研究還處于初步階段，在理論和方法上還不成熟，在今后的脆弱性評價中，研究面向災(zāi)害鏈多重致災(zāi)作用下的地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性評價方法成為重中之重。

4 結(jié)論

(1)總結(jié)了前人對脆弱性的理解給出的不同觀點，并提出了地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性即是潛在的地質(zhì)災(zāi)害對自然、社會、經(jīng)濟、環(huán)境等多系統(tǒng)承災(zāi)載體造成的損失或損壞程度，以及這些承災(zāi)載體從地質(zhì)災(zāi)害造成的損失中恢復(fù)能力大小的量化評估。

(2)地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性評價的關(guān)鍵在于脆弱性指標的選取和指標權(quán)重的確定。綜合前人研究成果，將地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性評價指標分成了生命、物質(zhì)、生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟四大類，并建立了地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性評價指標體系；總結(jié)了常用的指標權(quán)重確定方法，包括主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法和組合賦權(quán)法。

(3)系統(tǒng)闡述了物元模型、TOPSIS模型、模糊綜合評判模型、集對分析模型、數(shù)據(jù)包絡(luò)模型等常用的脆弱性評價模型的方法步驟、優(yōu)缺點及適用性，具體使用過程中需要結(jié)合研究區(qū)域的評價指標數(shù)據(jù)及特點進行優(yōu)選。

(4)文章最后指出了地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性評價亟需解決的問題，包括適用于地質(zhì)災(zāi)害承災(zāi)載體脆弱性評價的組合賦權(quán)方法的建立，小尺度評價單元承災(zāi)載體脆弱性評價方法研究，災(zāi)害鏈作用下承災(zāi)載體脆弱性的研究。