劉永志，唐雯雯，張文婷,4，張行南,4，牛 帥

(1.南京水利科學(xué)研究院水文水資源研究所，江蘇 南京 210029； 2.南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點實驗室，江蘇 南京 210098； 3.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 210098；4.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點實驗室，江蘇 南京 210098)

洪澇災(zāi)害自古以來就是頻繁發(fā)生且影響廣泛的自然災(zāi)害之一。隨著城市化進程的不斷加快，生態(tài)圈中各要素之間的關(guān)聯(lián)性越來越大。自然災(zāi)害復(fù)雜的形成機理及自然災(zāi)害之間的相互關(guān)聯(lián)性，導(dǎo)致很多次生災(zāi)害發(fā)生，形成鏈式效應(yīng)。鏈式效應(yīng)導(dǎo)致的損失遠遠超過單一災(zāi)害造成的損失，由重大自然災(zāi)害產(chǎn)生的衍生災(zāi)害也成為防災(zāi)減災(zāi)的重點對象。隨著自然災(zāi)害發(fā)生頻率越來越高，影響越來越大，很多學(xué)者已經(jīng)認識到自然災(zāi)害帶來的損失往往不是單一災(zāi)害造成的，而是多種災(zāi)害形成的鏈式災(zāi)害效應(yīng)，不能從單一災(zāi)害角度去分析災(zāi)害損失。從災(zāi)害鏈的角度，尋找一種有效的災(zāi)害推測預(yù)測機制，有效表達災(zāi)害之間的規(guī)律與關(guān)聯(lián)[1]，由此制定防災(zāi)減災(zāi)政策，才能降低災(zāi)害鏈式效應(yīng)帶來的損失。

洪澇災(zāi)害號稱“百害之首”，是很多自然災(zāi)害發(fā)生過程中鏈式效應(yīng)中造成巨大損失的重要一環(huán)。如，1933年四川茂縣7.5級地震后導(dǎo)致山崩，岷江斷流，堵壩潰決，造成洪災(zāi)[2]；2005年，美國卡特里娜颶風(fēng)引起了大規(guī)模降雨與風(fēng)暴，洪水消退后，嚴重污染和瘟疫相繼而來；2008年四川汶川發(fā)生8.0級地震，由此引發(fā)山體滑坡、泥石流及堰塞湖等多種災(zāi)害，損失慘重[3-4]；2012年7月21日，北京因特大暴雨引發(fā)的內(nèi)澇災(zāi)害導(dǎo)致79人死亡、95條道路中斷，地面交通陷入癱瘓，并且引發(fā)兩場泥石流災(zāi)害，對社會經(jīng)濟以及居民生產(chǎn)生活都造成了嚴重的破壞；2018年8月29日，深圳連續(xù)兩日出現(xiàn)了大暴雨、局部特大暴雨，造成了內(nèi)澇積水、河堤坍塌、山體滑坡、圍墻倒塌，洪澇災(zāi)害鏈式效應(yīng)凸顯；2019年，日本強降雨引發(fā)泥石流、山體滑坡，導(dǎo)致多人死亡。上述災(zāi)害都與洪澇密切相關(guān)，因為鏈式效應(yīng)的存在，導(dǎo)致了比單一災(zāi)害更為嚴重的災(zāi)害損失。引入災(zāi)害鏈相關(guān)理論開展洪澇災(zāi)害相關(guān)研究，可以從新的視角分析洪澇災(zāi)害的形成機制、致災(zāi)原理、時空分布規(guī)律以及洪災(zāi)損失，為系統(tǒng)研究洪澇災(zāi)害以及衍生災(zāi)害提供技術(shù)手段。

1 災(zāi)害鏈

1.1 災(zāi)害鏈的定義

20世紀80年代，郭增建等[5]認為災(zāi)害鏈是一系列災(zāi)害相繼發(fā)生的現(xiàn)象，并根據(jù)其相互關(guān)系提出4種類型的災(zāi)害鏈。史培軍[6]認為災(zāi)害鏈是一個自然災(zāi)害發(fā)生而引發(fā)一系列自然災(zāi)害發(fā)生的現(xiàn)象，并將災(zāi)害鏈分為并發(fā)性災(zāi)害鏈與串發(fā)性災(zāi)害鏈。文傳甲[7]從功能、結(jié)構(gòu)、本質(zhì)3個方面給出了災(zāi)害鏈的定義，并且揭示了災(zāi)種之間的共性與個性?！兜厍蚩茖W(xué)大辭典》[8]對災(zāi)害鏈進行了明確的定義：由原生災(zāi)害及其引起的一系列次生災(zāi)害所形成的災(zāi)害系列。2006年肖盛燮[9]用“鏈式關(guān)系”和“鏈式效應(yīng)”來概括災(zāi)害的演化過程。Kappes等[10]認為災(zāi)害鏈是災(zāi)害事件間的相互作用、環(huán)環(huán)相扣的結(jié)果，是一種災(zāi)害引發(fā)另一種災(zāi)害而形成的多米諾現(xiàn)象。Helbing[11]于2013年提出了關(guān)于災(zāi)害鏈的新見解:災(zāi)害之間通常具有因果關(guān)系，這使得災(zāi)害系統(tǒng)的復(fù)雜性大大加深。

除上述觀點以外，國內(nèi)外很多學(xué)者還提出了連鎖效應(yīng)、誘發(fā)效應(yīng)、級聯(lián)效應(yīng)等一系列與災(zāi)害鏈有關(guān)的名詞，解釋由一種災(zāi)害引發(fā)一系列災(zāi)害的現(xiàn)象。對于災(zāi)害鏈，盡管不同學(xué)者從自己的知識背景以及研究領(lǐng)域出發(fā)提出了不同的見解，但是對于災(zāi)害鏈所造成的嚴重影響認識較為一致。災(zāi)害鏈是由兩種或兩種以上自然災(zāi)害構(gòu)成，且相互之間存在一定的時空關(guān)聯(lián)性。更為重要的是，災(zāi)害鏈對災(zāi)害系統(tǒng)中各單一災(zāi)種的破壞程度和損失情況會產(chǎn)生放大作用。

1.2 災(zāi)害鏈的構(gòu)成

災(zāi)害鏈主要是由3個因素構(gòu)成：致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體[12]。致災(zāi)因子往往是指自然環(huán)境中對人類造成不良影響的極端事件，是災(zāi)害發(fā)生的起因；孕災(zāi)環(huán)境是指受災(zāi)區(qū)域的綜合地理條件，它能放大或制約災(zāi)害影響的嚴重程度；承災(zāi)體是指受災(zāi)區(qū)域內(nèi)的主要受災(zāi)對象。致災(zāi)因子的危害性、孕災(zāi)環(huán)境的穩(wěn)定性和承災(zāi)體的脆弱性都是災(zāi)害損失影響的重要因素。它們之間錯綜復(fù)雜的耦合關(guān)系以及與生態(tài)環(huán)境之間的物質(zhì)、能量、信息交換，形成了復(fù)雜的災(zāi)情反饋機制[13]。災(zāi)害鏈[14]可以表達為

D={E,H,S,R}

(1)

式中：D為災(zāi)害鏈系統(tǒng)；E為致災(zāi)因子；H為孕災(zāi)環(huán)境；S為承災(zāi)體；R為三者之間復(fù)雜的耦合作用。

從災(zāi)害鏈構(gòu)成的角度來說，洪澇災(zāi)害鏈就是由其致災(zāi)因子(洪水、暴雨等)在一定孕災(zāi)環(huán)境(地形、氣候、下墊面等)下對承災(zāi)體(生命、財產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施等)造成損失及影響，并且誘發(fā)或者導(dǎo)致其他衍生災(zāi)害發(fā)生，對承災(zāi)體造成更為復(fù)雜影響的過程。災(zāi)害鏈過程中各個因子在時間和空間具備關(guān)聯(lián)性。

2 洪澇災(zāi)害鏈的主要研究內(nèi)容

洪澇災(zāi)害鏈是一種復(fù)雜的災(zāi)害系統(tǒng)，目前國內(nèi)外學(xué)者對于洪澇災(zāi)害鏈的研究多集中于洪澇災(zāi)害鏈形成機制、洪澇態(tài)勢估計與致災(zāi)態(tài)勢推演、洪澇災(zāi)害鏈事件應(yīng)急決策以及洪澇災(zāi)害鏈風(fēng)險與損失評估等方面。

2.1 洪澇災(zāi)害鏈形成機制

洪澇災(zāi)害鏈形成機制是從洪澇災(zāi)害鏈的形成角度，對災(zāi)害之間的物質(zhì)、能量交換過程進行探索，對它們之間的關(guān)系進行深入的研究，分析洪澇災(zāi)害鏈的致災(zāi)因子、成災(zāi)規(guī)律與災(zāi)害鏈特征等。目前，很多學(xué)者對于洪澇災(zāi)害鏈形成機制的研究尚停留在理論分析和定性描述階段，缺乏基于數(shù)學(xué)、物理模型的洪澇災(zāi)害鏈形成機制分析。只有少部分學(xué)者建立了概念模型，分析研究洪澇災(zāi)害鏈的內(nèi)部聯(lián)系。

毛德華等[15]依據(jù)歷史文獻資料和器測資料建立洪澇災(zāi)害序列，通過概念模型和定量機制對洞庭湖區(qū)洪澇區(qū)域聯(lián)系機制進行分析，認為該地區(qū)洪澇災(zāi)害形成的內(nèi)在機制在于厄爾尼諾事件導(dǎo)致的全球氣候變化，洪澇災(zāi)害發(fā)生的根本原因是大氣環(huán)流異常。李發(fā)文等[16]通過分析文安洼蓄滯洪區(qū)災(zāi)害鏈的特征，確定了該蓄滯洪區(qū)的災(zāi)害鏈類型屬于雨-洪災(zāi)害鏈，并依據(jù)洪水災(zāi)害發(fā)生特征對其進行了階段劃分，進而為防災(zāi)減災(zāi)提供依據(jù)。楊洋等[17]立足于重慶市的地形條件和洪澇現(xiàn)狀，分析了重慶市旱澇特點及形成機制，認為洪澇災(zāi)害形成的最主要原因是大氣環(huán)流。而Wan等[18]將移動平均、累積異常和小波分析等方法應(yīng)用于洪澇災(zāi)害鏈形成機制研究中，對1368—1911年寶雞地區(qū)旱澇災(zāi)害異常情況進行了分析，認為1368—1911年寶雞市旱澇災(zāi)害鏈的相繼出現(xiàn)是對全球氣候變化的響應(yīng)。上述研究中，學(xué)者根據(jù)現(xiàn)有地形、降雨、歷史洪水等資料，對洪澇災(zāi)害鏈的致災(zāi)因子進行分析，進而得出洪澇災(zāi)害鏈形成機制，多側(cè)重利用現(xiàn)有資料進行宏觀分析，同時也結(jié)合典型區(qū)域進行具體分析，但較少利用數(shù)學(xué)分析方法。

2.2 洪澇態(tài)勢估計與致災(zāi)態(tài)勢推演

洪澇災(zāi)害是一個不斷變化、不斷演進的動態(tài)過程，洪澇災(zāi)害的影響也具有不確定性。雖然堤防、閘壩、水庫、蓄滯洪區(qū)等防洪體系不斷完善，但氣候、下墊面變化使得洪澇災(zāi)害的變化規(guī)律更加復(fù)雜，因此，利用信息化手段開展洪澇災(zāi)害鏈的防洪調(diào)度實時決策和應(yīng)急響應(yīng)研究具有重要的現(xiàn)實意義。為了厘清洪澇災(zāi)害鏈的發(fā)展過程及洪水態(tài)勢演化，不少國內(nèi)外學(xué)者致力于洪澇態(tài)勢估計及態(tài)勢演進研究。

GIS技術(shù)因其管理、存取地理信息數(shù)據(jù)以及空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析功能，在我國防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。陸晨星[19]研究GIS在洪澇災(zāi)害鏈應(yīng)急響應(yīng)方面的應(yīng)用，結(jié)合三峽的世紀應(yīng)急環(huán)境和擬定的突發(fā)事件，對三峽區(qū)域洪水的態(tài)勢演進信息做了充分的分析研究，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了基于GIS的洪水應(yīng)急與態(tài)勢信息管理系統(tǒng)。黃亭亭[20]通過D-S證據(jù)理論和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對水電工程洪水災(zāi)害鏈突發(fā)性事件進行建模，從災(zāi)害因素中提煉出態(tài)勢情景構(gòu)建的關(guān)鍵信息，分析了災(zāi)害鏈的態(tài)勢信息融合和態(tài)勢推演，構(gòu)建了基于災(zāi)害鏈的應(yīng)急態(tài)勢推演模型，但是該模型僅考慮了洪水災(zāi)害鏈條件下的單一災(zāi)害事件。目前的方法多注重單一風(fēng)險的分析，缺少綜合系統(tǒng)的方法對多風(fēng)險過程之間的相互關(guān)系進行研究。對冰川湖暴發(fā)洪水過程鏈作為一個連續(xù)體進行動態(tài)建模，進行多風(fēng)險過程洪水態(tài)勢估計的初步探索。Somos-Valenzuela等[21]在Worni等[22]的基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建冰川湖災(zāi)害過程鏈模型，分別利用RAMMS模型、FLOW3D模型、BASEMENT模型、FLO2D模型對雪崩到淹沒的過程鏈，冰川融化引起的次生災(zāi)害(包括洪災(zāi))以及水文過程、洪水過程、潰壩過程進行精確模擬，還原了災(zāi)害鏈的演進過程，為預(yù)警提供了依據(jù)。態(tài)勢信息監(jiān)測與態(tài)勢信息融合是洪澇災(zāi)害災(zāi)情估計的基礎(chǔ)。態(tài)勢推演是在態(tài)勢信息融合的基礎(chǔ)上，對高度不確定性的洪澇災(zāi)害環(huán)境進行動態(tài)模擬和仿真，還原洪澇災(zāi)害鏈的演進過程。目前針對洪澇災(zāi)害鏈的態(tài)勢信息監(jiān)測和態(tài)勢推演多集中于災(zāi)害鏈引發(fā)的單一災(zāi)害事件的研究，對于多災(zāi)害之間的相互級聯(lián)關(guān)系的研究仍處于初步探索階段，應(yīng)當(dāng)進一步加強對過程的監(jiān)測和對過程鏈的建模。

2.3 洪澇災(zāi)害鏈事件應(yīng)急決策

洪澇災(zāi)害事件是充滿不確定性的突發(fā)性事件，決策者對當(dāng)前災(zāi)害事件給出的決策信息會隨著洪澇災(zāi)害事件演進過程而不斷變化。針對類似于洪澇災(zāi)害事件的態(tài)勢復(fù)雜的突發(fā)性事件，國內(nèi)外學(xué)者認為該種事件的決策過程具有動態(tài)性和多階段性[23]。因此，對于洪澇災(zāi)害鏈事件的發(fā)生、發(fā)展、蔓延態(tài)勢的掌握顯得尤為重要，決策者根據(jù)洪澇災(zāi)害事件一系列復(fù)雜的演變過程，不斷調(diào)整應(yīng)急態(tài)勢動態(tài)決策方案，以尋找適合當(dāng)前洪澇態(tài)勢的最佳決策方案。

錢立香[24]立足現(xiàn)有災(zāi)害應(yīng)急救援基礎(chǔ)，運用應(yīng)急救援管理、決策支持系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)相關(guān)知識，對基于WebGIS技術(shù)的安徽省洪澇災(zāi)害應(yīng)急救援決策支持系統(tǒng)進行了研究，提出將洪澇災(zāi)害管理納入應(yīng)急決策支持系統(tǒng)當(dāng)中，并對核心功能模塊進行了設(shè)計分析。而徐磊[25]根據(jù)歷史洪澇災(zāi)害的演化規(guī)律，建立了基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的洪澇災(zāi)害應(yīng)急決策支持模型，將數(shù)值方法融入應(yīng)急決策中，大大提高了突發(fā)事件應(yīng)急決策的計算效率。黃亭亭[20]在態(tài)勢情景推演的基礎(chǔ)上，同樣利用數(shù)學(xué)方法，采用了考慮到原生災(zāi)害和次生災(zāi)害的多屬性效用函數(shù)，建立了水電工程洪澇災(zāi)害鏈的動態(tài)決策模型。而Dale等[26]則是從經(jīng)濟學(xué)角度構(gòu)建效益-成本激勵框架提前監(jiān)測潛在洪水事件，可以通過多種洪水事件管理措施將其用于各種洪水環(huán)境。上述研究將洪澇災(zāi)害應(yīng)急決策研究拓展到洪澇災(zāi)害鏈應(yīng)急決策研究，拓展了洪澇災(zāi)害應(yīng)急決策分析涉及的范圍，同時結(jié)合了動態(tài)、高效的決策模型理論，從經(jīng)濟學(xué)、災(zāi)害學(xué)、數(shù)值分析等角度進行分析，豐富了研究手段。

2.4 洪澇災(zāi)害鏈風(fēng)險與損失評估

洪澇災(zāi)害鏈風(fēng)險與損失評估是人類防范洪澇災(zāi)害，降低洪澇災(zāi)害鏈損失的重要研究內(nèi)容。目前，對于洪澇災(zāi)害的風(fēng)險損失評估多從單一災(zāi)種入手，如王賀等[27]評價了極端雨洪情況下城市洪水風(fēng)險，建立了基于正態(tài)云模型的極端雨洪下城市洪水風(fēng)險綜合評價模型。石曉靜等[28]應(yīng)用熵權(quán)法計算選取指標的權(quán)重，基于云模型的方法評價了安康市典型年份洪災(zāi)風(fēng)險。陳軍飛等[29]研究了基于隨機森林算法的洪水災(zāi)害風(fēng)險評估，并與支持向量機模型進行了驗證和對比分析研究。但是，多種自然災(zāi)害發(fā)生的關(guān)聯(lián)性、復(fù)雜性、協(xié)同性使得對單一災(zāi)種的風(fēng)險損失評估已經(jīng)不能滿足自然災(zāi)害鏈式效應(yīng)大環(huán)境下的風(fēng)險損失評估需求。周洪建等[30]以半干旱區(qū)為例，構(gòu)建了基于多元信息的極端強降雨災(zāi)害鏈損失快速評估方法，對甘肅岷縣“5·10”山洪泥石流災(zāi)害進行災(zāi)害鏈損失實物量損失評估，以GIS空間分析為重要研究手段，與一般洪澇災(zāi)害損失評估方法基本相同。杜姍姍[31]著眼于區(qū)域災(zāi)害系統(tǒng)理論，從災(zāi)害鏈的角度構(gòu)建了地震-洪澇災(zāi)害鏈綜合損失評估體系，同時，結(jié)合空間計量理論建立了綜合損失評估模型，從致災(zāi)因子危險性和承災(zāi)體脆弱性兩個角度分析地震-洪澇災(zāi)害鏈的損失影響因素。而葉金玉[32]則從災(zāi)害系統(tǒng)的角度，構(gòu)建基于致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體3個方面的指標體系，提出了基于多維矩陣的臺風(fēng)災(zāi)害鏈綜合風(fēng)險評估模型，克服了傳統(tǒng)方法僅從致災(zāi)因子角度分析洪澇災(zāi)害鏈的不足，真正從災(zāi)害鏈系統(tǒng)角度實現(xiàn)了風(fēng)險評估。Duhametin等[33]則是將洪澇災(zāi)害鏈損失分析應(yīng)用于防洪決策中去，通過量化不同參數(shù)下德國易北河流域Mulde集水區(qū)的經(jīng)濟損失，來分析洪澇災(zāi)害鏈系統(tǒng)中不同組成部分對洪水風(fēng)險影響的敏感性，進而對洪水風(fēng)險敏感薄弱環(huán)節(jié)采取相應(yīng)措施。通過上述研究，洪澇災(zāi)害鏈的風(fēng)險評估是從致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體這3個方面構(gòu)建洪澇災(zāi)害鏈風(fēng)險損失評估指標體系，選擇不同指標對其進行危險性分析，進而構(gòu)建精準有效的洪澇災(zāi)害鏈損失綜合評估模型，對災(zāi)害損失實現(xiàn)定量表達，同時選取典型案例數(shù)據(jù)進行驗證，以分析模型的精確性及適用性。目前，對于洪澇災(zāi)害鏈的風(fēng)險與損失評估已經(jīng)能夠從災(zāi)害系統(tǒng)的角度對區(qū)域洪澇災(zāi)害鏈進行有效評估與合理應(yīng)用。

3 洪澇災(zāi)害鏈風(fēng)險分析中常用方法

災(zāi)害鏈因為其形成機制復(fù)雜、預(yù)報難度大、危害性強等特點，近年來獲得了國內(nèi)外廣大學(xué)者的關(guān)注。但是，他們的研究多集中在山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害方面，對于災(zāi)害鏈在洪澇災(zāi)害方面的研究尚處于起步階段，缺乏系統(tǒng)性的研究。目前國內(nèi)學(xué)者從不同角度對洪澇災(zāi)害鏈的形成機制、致災(zāi)機理、危害程度、時空演變特征進行分析，研究方法主要有案例透析法、周期分析法、模糊數(shù)學(xué)法、數(shù)學(xué)建模法。

3.1 案例透析法

案例透析法是目前災(zāi)害鏈領(lǐng)域研究分析常用的一種方法，多用于洪澇、干旱、沙塵暴災(zāi)害分析。案例透析法通過典型案例對研究對象進行系統(tǒng)的理論分析，通過對典型洪澇災(zāi)害鏈案例進行分析得到洪澇災(zāi)害鏈一般的、普遍的規(guī)律，從而針對分析結(jié)果對不同地區(qū)制定不同的防御對策。李景保等[34]依據(jù)災(zāi)害系統(tǒng)理論和暴雨徑流形成規(guī)律，對湖南省暴雨洪澇災(zāi)害鏈的形成條件、致災(zāi)能量與災(zāi)情進行系統(tǒng)研究，得出暴雨徑流型災(zāi)害鏈與自然界其他單一災(zāi)害一樣具有自然屬性、社會屬性和災(zāi)害學(xué)屬性3種基本屬性，在形成過程中呈現(xiàn)明顯的突發(fā)性、多發(fā)性、漸發(fā)性和正反饋性等特征，為暴雨徑流型災(zāi)害鏈的研究提供了參考。王萌等[35]通過對陜西省暴雨災(zāi)害鏈的演變過程進行分析，著重分析了降雨、地質(zhì)地貌和人類活動這3種成災(zāi)機制，根據(jù)致災(zāi)因素，建立了綜合減災(zāi)管理體系，提出了一系列關(guān)于暴雨災(zāi)害鏈的減災(zāi)措施。葉麗梅等[13]通過對2012年8月湖北省鄂西北地區(qū)典型洪澇案例進行分析，從災(zāi)害系統(tǒng)論的角度出發(fā)，結(jié)合湖北省災(zāi)害特征，分析了湖北省的致災(zāi)成災(zāi)機制。通過對災(zāi)害過程的歸納總結(jié)，提出基于典型案例的災(zāi)害鏈形成機制，構(gòu)建暴雨洪澇災(zāi)害鏈的斷鏈減災(zāi)框架，為洪澇災(zāi)害的預(yù)測和防洪減災(zāi)決策的制定提供依據(jù)。這種方法通過選取典型案例進行分析，從個例中得出一般的、普遍的規(guī)律，簡單易行、可操作性強、結(jié)果相對可靠，但是從單一案例得出的結(jié)論難免過于片面，不能反映事物普遍的規(guī)律，只能應(yīng)用于自然環(huán)境或洪水特征相近區(qū)域中，仍有一定的局限性。

3.2 周期分析法

通過對流域歷史洪水發(fā)生頻率和洪水特征進行分析，能夠發(fā)現(xiàn)洪水發(fā)生有跡可循，有一定的共性[36-37]。周期分析法有很多種，包括方差分析、諧波分析和功率譜分析等。在周期分析法基礎(chǔ)上，結(jié)合災(zāi)害鏈系統(tǒng)理論和洪澇災(zāi)害形成規(guī)律，系統(tǒng)地研究流域的洪澇災(zāi)害鏈特征及規(guī)律，為洪澇災(zāi)害的預(yù)測、預(yù)防提供依據(jù)。楊謹菲等[38]根據(jù)1956—2007年山西省運城市太陽黑子活動資料和降水資料，通過Z指數(shù)分析得到運城市的旱澇年，分析其與太陽黑子活動的相關(guān)關(guān)系，從而得到洪災(zāi)與旱災(zāi)發(fā)生年份與太陽黑子極值年的關(guān)系。李發(fā)文等[39]采用諧波周期分析法分析阜平流域的洪峰序列和次洪序列規(guī)律，進一步驗證了洪澇災(zāi)害的發(fā)生與太陽黑子活動的關(guān)系，并且認為人類活動的作用不可忽視。劉沛林[40]則從周期地理學(xué)的角度，研究長江流域歷史洪水的近日點日月交食年、太陽黑子活動和歷史氣候周期等3個因素與洪澇災(zāi)害周期的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)長江流域洪澇災(zāi)害鏈與以上3個因素密切相關(guān)，而且肯定了人類活動對洪澇災(zāi)害鏈周期影響極大，能夠擾亂歷史洪水原有周期規(guī)律。Wan等[18]根據(jù)寶雞地區(qū)1368—1911年的歷史資料，通過移動平均、小波分析方法得到寶雞地區(qū)旱澇災(zāi)害鏈的時空分布規(guī)律，探討了災(zāi)害鏈對氣候變化的響應(yīng)機制。周期分析法通過分析歷史洪水的特征與規(guī)律，探討其與太陽黑子活動、人類活動、氣候變化等因素之間的關(guān)系，從而得到洪澇災(zāi)害鏈的周期規(guī)律，為旱澇災(zāi)害等自然災(zāi)害的預(yù)測預(yù)警以及相關(guān)防洪決策的制定提供依據(jù)。但是這種方法需要豐富的歷史資料，且與人類活動、氣候變化等不可預(yù)測的因素密切相關(guān)。

3.3 模糊數(shù)學(xué)法

模糊數(shù)學(xué)法是在模糊數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上對洪澇災(zāi)害進行綜合評價的一種方法，它將定性評價轉(zhuǎn)換為定量評價，對不確定性的問題進行量化，最終確定洪澇災(zāi)害的風(fēng)險等級。

丁燕等[41]從災(zāi)害系統(tǒng)角度出發(fā)，根據(jù)致災(zāi)因子強度和承災(zāi)體易損度，分析臺風(fēng)致災(zāi)因子的時空變異強度以及承載體易損性，構(gòu)建了臺風(fēng)災(zāi)害模糊風(fēng)險評估模型，對廣東省14個市區(qū)臺風(fēng)災(zāi)害鏈風(fēng)險進行評估。隨著時間改變，空間具有很大的變異性，Ahmad等[42]在時空基礎(chǔ)上將局部水害災(zāi)害概念擴展到三維，解決了由時空變異性和模糊性引起的不確定性，在更詳細地了解時間的基礎(chǔ)上協(xié)助洪水管理決策風(fēng)險的空間變異性。Liao等[43]則從自然過程和風(fēng)險鏈的角度對災(zāi)害進行研究，通過構(gòu)建基于海洋災(zāi)害洪澇風(fēng)險的目標指標體系，對青島市的洪澇災(zāi)害風(fēng)險進行量化并且分析其影響因素，認為自然因素在災(zāi)害過程中起著重要的作用，人為控制作用對其影響相對較小。模糊數(shù)學(xué)評估模型能夠通過模糊數(shù)學(xué)評價方法綜合評估流域洪澇災(zāi)害風(fēng)險，但是由于指標體系方法的局限性，使得模型的不確定性無法預(yù)測，因此必須綜合和量化各種自然和人為可控因素，從而為沿海地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)提供一定的技術(shù)支持。

3.4 數(shù)學(xué)建模法

為了對洪澇災(zāi)害鏈有一個直觀的認識，很多學(xué)者采用數(shù)學(xué)模型對洪澇災(zāi)害鏈的本質(zhì)及內(nèi)在特性進行概化，對致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體和災(zāi)害鏈式傳播規(guī)律展開研究，構(gòu)建洪澇災(zāi)害鏈式演化模型，評估洪澇災(zāi)害風(fēng)險，為災(zāi)害鏈領(lǐng)域相關(guān)概念的表達提供了一種統(tǒng)一的描述，為相關(guān)斷鏈減災(zāi)措施的制定提供了可靠的依據(jù)。

目前，國內(nèi)外學(xué)者研究成果大多集中在洪澇災(zāi)害事件的靜態(tài)信息表現(xiàn)，不足以呈現(xiàn)洪澇災(zāi)害事件的復(fù)雜性。Duhametin等[33]構(gòu)建了區(qū)域氣象模型、降雨徑流模型、區(qū)域洪水模型、洪水損失估算模型等一系列模型來描述洪澇災(zāi)害鏈的過程，分析不同參數(shù)對洪水風(fēng)險影響的敏感性，提出了斷鏈減災(zāi)的有效措施。通過構(gòu)建災(zāi)害鏈相關(guān)模型，實現(xiàn)對洪澇災(zāi)害鏈相關(guān)關(guān)鍵致災(zāi)因子的概化，分析洪澇災(zāi)害的危險性，評估風(fēng)險等級，通過相關(guān)歷史洪災(zāi)案例對模型進行驗證，保證災(zāi)害鏈模型的精度，是洪澇災(zāi)害鏈領(lǐng)域研究中十分重要的方法。陳澤強等[44]從觀測角度出發(fā)，基于MOF(meta object facility)框架從實例層、模型層、元模型層建立了洪澇災(zāi)害事件元模型，兼顧了洪澇災(zāi)害事件階段，實現(xiàn)洪澇災(zāi)害事件的動態(tài)建模。但是目前仍然缺乏洪澇災(zāi)害鏈式結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一表達機制。杜志強等[45]提出了一種災(zāi)害鏈領(lǐng)域本體構(gòu)建方法，以實現(xiàn)對洪澇災(zāi)害鏈式效應(yīng)的統(tǒng)一描述與表達，采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建災(zāi)害鏈模型，分析暴雨洪澇災(zāi)害鏈。杜志強等[46]在此基礎(chǔ)上從致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體等角度進行分析，構(gòu)建災(zāi)害鏈的統(tǒng)一描述模型，借助時序分析模型分析異常降雨，將異常降雨作為致災(zāi)因子實現(xiàn)了對暴雨型洪澇的短期臨災(zāi)預(yù)警，為短期暴雨型洪澇的臨時預(yù)警提供了一種新的思路。災(zāi)害鏈式效應(yīng)引發(fā)了多種災(zāi)害，往往單一的模型不足以解決這個問題。但是，目前數(shù)學(xué)建模法對各個模型評估因子的數(shù)據(jù)源時空尺度難以統(tǒng)一，對災(zāi)害鏈的分析還停留在GIS疊置分析和專家打分的基礎(chǔ)之上。

4 斷鏈減災(zāi)模式在洪澇災(zāi)害鏈減災(zāi)中的應(yīng)用

洪澇災(zāi)害以及鏈式反應(yīng)導(dǎo)致的災(zāi)害會造成巨大的損失，破壞基礎(chǔ)設(shè)施，威脅人民生命安全和財產(chǎn)安全等，因此，對洪澇災(zāi)害鏈的發(fā)生過程、形成機理進行深入的研究，從致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體三要素對災(zāi)害發(fā)生的作用及影響，找出斷鏈的最佳環(huán)節(jié)，減輕鏈式效應(yīng)或者避免洪澇災(zāi)害鏈式災(zāi)害發(fā)生，從而達到防災(zāi)減災(zāi)的目的。

4.1 基于致災(zāi)因子的斷鏈減災(zāi)措施

導(dǎo)致我國洪澇災(zāi)害的致災(zāi)因子眾多，可概括為以下幾大類：流域洪水(江河漫溢或潰堤)、水庫洪水(水庫泄洪或潰壩)、蓄滯洪區(qū)洪水(人工分洪)、城市洪水(多致災(zāi)源，暴雨洪澇為主)以及凌汛和風(fēng)暴潮洪水。歸根結(jié)底，還是由氣象因素主導(dǎo)，如超標準暴雨導(dǎo)致的雨洪災(zāi)害，臺風(fēng)導(dǎo)致的暴雨和風(fēng)暴潮等。當(dāng)前，通過人為方法直接作用于氣象的手段有限，只能通過環(huán)境保護、生態(tài)改善等系列措施減少極端天氣的發(fā)生頻率。

4.2 基于孕災(zāi)環(huán)境的斷鏈減災(zāi)措施

人類對于洪澇災(zāi)害鏈孕災(zāi)環(huán)境的斷鏈減災(zāi)還是大有可為的。在這個方面，當(dāng)前開展的工作涉及以下幾個方面：對山洪溝、易澇點、行洪能力較差的河流開展風(fēng)險普查，進行敏感性及流域匯水分析，識別出雨洪高風(fēng)險區(qū)；在保留原有蓄洪調(diào)洪的自然功能的同時，對雨洪高風(fēng)險區(qū)采取填洼、疏浚、排水管網(wǎng)建設(shè)等工程措施；推進海綿城市建設(shè)，構(gòu)建城市雨洪廊道體系。在保證自然生態(tài)的同時，減少雨洪災(zāi)害對生態(tài)的破壞，提高城市的承災(zāi)能力。

4.3 基于承災(zāi)體的斷鏈減災(zāi)措施

強化適災(zāi)能力是防范風(fēng)險的核心。加強洪澇災(zāi)害及其衍生災(zāi)害的預(yù)警預(yù)報服務(wù)，構(gòu)建高精度的水文水力學(xué)模型，可以為洪澇災(zāi)害鏈預(yù)判和決策提供指導(dǎo)。強化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快堤防達標工程建設(shè)，劃分洪澇危險區(qū)、安置區(qū)[47]，在災(zāi)害來臨前及時預(yù)警轉(zhuǎn)移受威脅人員，可以減少生命財產(chǎn)損失?？傊?，采取工程措施與非工程措施相結(jié)合的方法，對洪澇災(zāi)害及其衍生災(zāi)害做出防范措施，是行之有效的斷鏈減災(zāi)措施。

5 研究展望

目前，洪澇災(zāi)害鏈的研究已經(jīng)取得了一些進展，但是仍處于起步階段，今后應(yīng)著手于災(zāi)害鏈的統(tǒng)一表達機制，更加關(guān)注災(zāi)害鏈的動態(tài)過程，結(jié)合信息化手段，提高模型精度。

a. 目前通過構(gòu)建數(shù)學(xué)、物理模型進行洪澇災(zāi)害鏈形成機制分析的研究缺乏。應(yīng)當(dāng)建立有關(guān)洪澇災(zāi)害鏈的統(tǒng)一描述與表達機制，實現(xiàn)大量災(zāi)害系統(tǒng)領(lǐng)域知識的共享與重復(fù)使用。同時，應(yīng)當(dāng)加緊對洪澇災(zāi)害鏈的定量分析，通過構(gòu)建高精度的數(shù)學(xué)、物理模型來分析洪澇災(zāi)害鏈。

b. 當(dāng)前研究側(cè)重分析幾類災(zāi)種之間的鏈式關(guān)系及形成機理，但是對于損失評估等方面，通常只對最后一種災(zāi)種進行損失評估及計算，而其他災(zāi)害只用來分析災(zāi)害鏈的發(fā)展過程，這樣忽略了災(zāi)害鏈各個環(huán)節(jié)造成的損失，導(dǎo)致?lián)p失評估結(jié)論可能失真。在今后的研究中，在利用單一災(zāi)種研究成果的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)注重過程之間的級聯(lián)關(guān)系，加強對過程的理解和過程鏈的建模。

c. 大數(shù)據(jù)時代，對于洪澇災(zāi)害鏈的研究必然會逐漸由定性研究向定量研究發(fā)展，由靜態(tài)研究向動態(tài)實時轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)的統(tǒng)計分析向數(shù)值模擬過渡。在此同時，應(yīng)當(dāng)利用好3S技術(shù)，并且加強對極端天氣條件下數(shù)據(jù)的獲取、收集、整理、分析，對災(zāi)害鏈過程模型進行校準，提高洪澇災(zāi)害鏈預(yù)測和模擬的精度，為洪澇災(zāi)害鏈斷鏈減災(zāi)措施的制定提供更有力的依據(jù)。