侯龍飛 朱明星 朱麗榕 李潤(rùn)婉

（1、安徽澤眾城市智能科技有限公司，安徽 合肥230601 2、清華大學(xué)合肥公共安全研究院，安徽 合肥230601 3、合肥市城市生命線工程安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)中心，安徽 合肥230601）

隨著我國(guó)城市化率不斷提高，城市固有的承災(zāi)脆弱性也不斷被放大，公共安全風(fēng)險(xiǎn)給城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)了巨大威脅。由于社會(huì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，各組成單元之間同時(shí)存在依存和制約的關(guān)系，因此某一件公共安全事故往往會(huì)產(chǎn)生連鎖效應(yīng)，這表現(xiàn)在一起災(zāi)害的發(fā)生會(huì)引發(fā)一系列次生災(zāi)害的相繼發(fā)生。當(dāng)兩種風(fēng)險(xiǎn)交匯時(shí)，其不確定狀態(tài)會(huì)被放大，其影響也會(huì)從一個(gè)地域空間擴(kuò)散到另一個(gè)更廣闊的地域空間。

我國(guó)地域?qū)拸V，地貌形態(tài)豐富，在我國(guó)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害種類也非常齊全。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生將會(huì)給城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來(lái)極大的毀壞性。例如，由地質(zhì)災(zāi)害引發(fā)的地表形狀改變和土體位移可導(dǎo)致埋地燃?xì)夤艿腊l(fā)生變形或斷裂，從而導(dǎo)致燃?xì)庑孤?。城?zhèn)燃?xì)夤艿垒斔偷慕橘|(zhì)具有易燃爆性，一旦泄漏易造成大量的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損毀[1]。如7.2 貴州晴隆天然氣管道燃燒爆炸事故，就是由滑坡擠斷燃?xì)夤艿酪l(fā)的燃?xì)庑孤┤急鹿?，造成? 人死亡，35 人受傷。因此對(duì)地質(zhì)災(zāi)害下燃?xì)夤艿腊l(fā)生失效風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有相當(dāng)?shù)谋匾浴?/p>

1 地質(zhì)災(zāi)害下燃?xì)夤艿朗эL(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法構(gòu)建思路

地質(zhì)災(zāi)害下燃?xì)夤艿朗Ш蟀l(fā)生事故可描述為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生并對(duì)其作用范圍內(nèi)燃?xì)夤艿涝斐捎绊?，?dǎo)致燃?xì)夤艿涝谕饨鐥l件擾動(dòng)下失效泄漏并進(jìn)而發(fā)生火災(zāi)、爆炸等事故。因此評(píng)估方法的建立首先要判定待評(píng)估的燃?xì)夤艿朗欠裎挥诘刭|(zhì)災(zāi)害影響范圍內(nèi)，再?gòu)牡刭|(zhì)災(zāi)害易發(fā)性、管道易損性和管道失效后果嚴(yán)重性確定風(fēng)險(xiǎn)大小[2]。

2 地質(zhì)災(zāi)害下燃?xì)夤艿朗эL(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法構(gòu)建

2.1 地質(zhì)災(zāi)害影響性

地質(zhì)災(zāi)害不僅會(huì)產(chǎn)生地表形狀改變和土體位移，還會(huì)形成巨大的機(jī)械破壞，如果其影響范圍內(nèi)存在燃?xì)夤艿?，可?dǎo)致埋設(shè)在地下的燃?xì)夤艿涝跀D壓、剪切等破壞作用下發(fā)生變形甚至斷裂，從而引發(fā)燃?xì)庑孤M(jìn)而導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等事故[3]?？梢愿鶕?jù)城市地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)普查結(jié)果或者地質(zhì)災(zāi)害經(jīng)驗(yàn)公式，獲取地質(zhì)災(zāi)害影響范圍，從而判斷燃?xì)夤艿朗欠裨诘刭|(zhì)災(zāi)害影響范圍內(nèi)。如果燃?xì)夤艿牢挥诘刭|(zhì)災(zāi)害范圍外，地質(zhì)災(zāi)害影響性λ 取值為0.1，如果燃?xì)夤艿牢挥诘刭|(zhì)災(zāi)害范圍內(nèi)，λ 取值為1。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性

關(guān)于地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性目前應(yīng)用最廣泛的定量分析方法是信息量模型。本文依據(jù)大量地質(zhì)災(zāi)害案例的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，采用地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性S、誘發(fā)因素a 和人工預(yù)防b 三個(gè)指標(biāo)定性分析地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性P：

2.2.1 地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性

地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性與該區(qū)域的地貌形態(tài)、巖土特性、地下水分布等地質(zhì)環(huán)境及人類活動(dòng)有關(guān)[4]。結(jié)合該地區(qū)已有的地質(zhì)災(zāi)害類型和發(fā)育程度，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率將各區(qū)域分為高、中、低和極低四個(gè)等級(jí)，對(duì)應(yīng)地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性S 的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估取值依次為10、7、5 和1。

實(shí)際評(píng)估中，通過(guò)調(diào)研該地區(qū)歷史地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻次和種類，并結(jié)合該地區(qū)所在城市出具的地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃中的等級(jí)劃分情況，對(duì)應(yīng)本文中地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性的劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)取值。

2.2.2 誘發(fā)因素

誘發(fā)因素a 的取值通過(guò)天氣誘發(fā)a1和人工開挖a2的評(píng)估值相加后得到：

臺(tái)風(fēng)暴雨會(huì)降低地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的巖體強(qiáng)度，易引發(fā)崩塌、滑坡和泥石流；在非雨季，長(zhǎng)時(shí)間的不降雨會(huì)造成地下水補(bǔ)給量減少，易引發(fā)地面塌陷、地裂縫、地面沉降。則對(duì)于崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，天氣誘發(fā)a1的風(fēng)險(xiǎn)取值在雨季取10，在非雨季取0，地面塌陷、地裂縫、地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害在雨季時(shí)天氣誘發(fā)a1取0，在非雨季取10。

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與人類活動(dòng)也存在不可忽視的關(guān)聯(lián)性，特別是人類對(duì)自然環(huán)境進(jìn)行大范圍和高強(qiáng)度開發(fā)，并且沒有進(jìn)行有效防護(hù)時(shí)，非常容易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。以100 米的范圍作為人類活動(dòng)的影響半徑，當(dāng)評(píng)估點(diǎn)100 米范圍內(nèi)存在開挖活動(dòng)時(shí)，人工開挖a2的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估取值為10，反之則取0。

2.2.3 人工預(yù)防

地質(zhì)災(zāi)害具有不可預(yù)見性，并且我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)分布廣泛且問題復(fù)雜，想要逐一排查并采取有效措施消除隱患不具有可操作性，因此主要還是以預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害為主。人工預(yù)防b主要可以從評(píng)估區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害防治管理b1和官方部門發(fā)布的地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警b2進(jìn)行評(píng)估:

地質(zhì)災(zāi)害防治管理主要包括每日有人進(jìn)行重點(diǎn)的巡檢、對(duì)該區(qū)域采用專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害隱患采取了一定的加固措施和警示提醒、定期對(duì)周邊群眾進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害識(shí)別和自救的宣傳教育、制定了具有針對(duì)性的應(yīng)急救援預(yù)案，滿足上述5 項(xiàng)、4 項(xiàng)、3 項(xiàng)、2 項(xiàng)和一項(xiàng)都不滿足時(shí)，b1的取值分別為1、3、5、7 和10。

本文為了保證地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)估考慮的因素更加合理全面，引入了地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警b2。地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警是官方發(fā)布的預(yù)警信息，具有一定的權(quán)威性，預(yù)警級(jí)別越高表明風(fēng)險(xiǎn)越大。當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警的等級(jí)分別是1 級(jí)、2 級(jí)、3 級(jí)、4 級(jí)和5 級(jí)時(shí)，對(duì)應(yīng)的b2的風(fēng)險(xiǎn)值為1、3、5、7 和10。

2.3 燃?xì)夤艿赖囊讚p性

燃?xì)夤艿赖囊讚p性C 由燃?xì)夤艿莱袨?zāi)能力C1和地質(zhì)災(zāi)害的破壞性C2兩個(gè)指標(biāo)相加所得：

2.3.1 燃?xì)夤艿莱袨?zāi)能力

燃?xì)夤艿莱袨?zāi)能力V1主要是從燃?xì)夤艿拦逃袑傩詠?lái)判斷，包括管道埋深V11、管道材質(zhì)V12、管道服役年限V13和管道故障次數(shù)V14：

燃?xì)夤艿乐饕裨O(shè)在地下，上方的土壤可以在燃?xì)夤艿朗艿酵饬ζ茐臅r(shí)提供一定的保護(hù)屏障，管道埋深越大，土壤對(duì)管道的縱向失穩(wěn)的抑制能力就越強(qiáng)，管道就越不容易發(fā)生失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，燃?xì)夤艿缆裆頥11通過(guò)上方覆土的大小來(lái)作為風(fēng)險(xiǎn)取值的判斷標(biāo)準(zhǔn)：燃?xì)夤艿栏餐羑（m）分別在h<1m、1≤h<1.5m、1.5m≤h<3m，3m≤h 范圍對(duì)應(yīng)的管道埋深V11 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值為10、7、3、1。燃?xì)夤艿乐饕遣捎娩摴埽煌馁|(zhì)的鋼管壽命、防護(hù)能力都各不相同，燃?xì)夤艿啦馁|(zhì)V12以不同種類的鋼管材質(zhì)作為風(fēng)險(xiǎn)取值的判斷標(biāo)準(zhǔn)：Q235AF、Q235A、Q235B 和低合金鋼材質(zhì)對(duì)應(yīng)的管道材質(zhì)V12風(fēng)險(xiǎn)取值為1、3、5、10。燃?xì)夤艿谰哂幸欢ǖ氖褂媚晗?，管道失效風(fēng)險(xiǎn)與使用年限存在正相關(guān)關(guān)系，燃?xì)夤艿朗褂脮r(shí)間T（年）分別在T<5 年、5 年≤T<15 年、15 年≤T<30年，30 年≤T 范圍對(duì)應(yīng)的管道服役年限V13的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值為10、7、3、1。燃?xì)夤艿涝谝粋€(gè)時(shí)間段的維修次數(shù)可以直觀的體現(xiàn)燃?xì)夤艿赖慕】刀群桶l(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)性，每月燃?xì)夤艿腊l(fā)生故障次數(shù)n（次/月）在n<1、1≤n<3、2≤n<5，5≤n 范圍對(duì)應(yīng)的管道故障次數(shù)V14風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值為1、5、7、10。

2.3.2 地質(zhì)災(zāi)害的破壞性

地質(zhì)災(zāi)害會(huì)造成城市部分功能失效，比如長(zhǎng)時(shí)間的停水停電以及通訊無(wú)法恢復(fù)等，這會(huì)影響燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而造成燃?xì)夤艿朗?；地質(zhì)災(zāi)害本身帶有的巨大破壞力會(huì)沖破燃?xì)夤艿赖耐寥辣Ｗo(hù)屏障，直接對(duì)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行機(jī)械損壞，造成燃?xì)夤艿琅で斓茸冃危踔猎斐蓴嗔?。如果考慮地質(zhì)災(zāi)害引發(fā)城市其他功能失效而造成燃?xì)夤艿老到y(tǒng)停工，需要耦合的因素較多，故本文是從地質(zhì)災(zāi)害直接對(duì)燃?xì)夤艿涝斐傻膿p壞引起的失效考慮。

2.3.2.1 滑坡

滑坡在我國(guó)發(fā)育廣泛，每年因滑坡導(dǎo)致的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失占了所有類型地質(zhì)災(zāi)害造成損失的一半以上。滑坡是指巖土向下滑動(dòng)的現(xiàn)象，降雨和人類活動(dòng)是引發(fā)滑坡發(fā)生最重要的兩個(gè)誘因，降雨會(huì)對(duì)滑坡面產(chǎn)生軟化的效果，從而降低山體的強(qiáng)度，從而引起滑坡。人類活動(dòng)主要是指一些不合理的開發(fā)活動(dòng)，比如對(duì)坡腳進(jìn)行開挖，上方的巖土失去了支撐就會(huì)非常容易滑落形成滑坡，再比如在已經(jīng)不穩(wěn)定的坡體上進(jìn)行大量荷載的堆積，超過(guò)了巖土本身的承壓能力，旁邊還同時(shí)進(jìn)行開挖造成擾動(dòng)，那么也非常容易發(fā)生滑坡。

2.3.2.2 崩塌

崩塌發(fā)生地主要是陡峭的山坡上，一般指傾斜角度大于70°的斜坡[5]，是一種在重力作用下，石塊、土體急劇滾動(dòng)或者跳躍著傾落，且發(fā)生非常突然的一種地質(zhì)災(zāi)害。崩塌中存在的落石運(yùn)動(dòng)是一種組合運(yùn)動(dòng)，主要與坡面和落石本身特性以及兩者間的作用力有關(guān)。崩塌的誘發(fā)因素很多，包括地震、持續(xù)的降雨降雪，與滑坡誘因一樣，人類不合理的活動(dòng)也會(huì)通過(guò)破壞坡體平衡而增加崩塌的概率。

2.3.2.3 泥石流

泥石流屬于洪流災(zāi)害，泥石流主要由粘性強(qiáng)度大的泥漿挾裹大量的砂石組成，通過(guò)自身重力以高速運(yùn)動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷增加自身體積和重量，破壞性極大，主要發(fā)生在陡峭的地形，在暴雨中還會(huì)出現(xiàn)同一個(gè)區(qū)域同時(shí)發(fā)生好幾起泥石流的情況，防治難度大。對(duì)于泥石流危險(xiǎn)范圍的預(yù)測(cè), 國(guó)外有學(xué)者從統(tǒng)計(jì)學(xué)和水力學(xué)等不同角度研究了泥石流破壞范圍的模型，模型認(rèn)為泥石流影響范圍與地形地貌、泥石流補(bǔ)給量、堆積區(qū)坡度、泥石流密度等有關(guān)。

2.3.2.4 地面塌陷、地裂縫和地面沉降

地面塌陷主要由地下空洞引發(fā)，而地下空洞的形成則與巖體中不止一條具有一定長(zhǎng)度和寬度的裂縫有關(guān)，這些裂縫的存在會(huì)增加巖體的不連續(xù)性，使巖體結(jié)構(gòu)變得破損和不完整。地裂縫的主要發(fā)生地是土層，主要由構(gòu)造作用和人類超量開采引發(fā)。因構(gòu)造作用形成的地裂縫一般呈現(xiàn)出平行排列的斷裂形式，并具有性質(zhì)相同的特點(diǎn)。

地面沉降是一種地面標(biāo)高缺失的現(xiàn)象，既可以由火山、地震、土體固結(jié)壓縮等自然因素引起，也由過(guò)度開采、軟土地區(qū)施工等人為因素造成，存在區(qū)域和局部?jī)煞N地陷形式。地面沉降與土體本身的松散結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系，目前主要通過(guò)含水層修復(fù)、減少農(nóng)業(yè)用地和節(jié)約用水等手段降低地面沉降的概率。以上三種地質(zhì)災(zāi)害破壞范圍主要集中在裂縫空間，不具有遠(yuǎn)距離的輻射傷害性。

考慮到地質(zhì)災(zāi)害破壞性模型目前均主要停留在理論研究中，實(shí)際運(yùn)用較少，沒有進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的情況下，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測(cè)各地質(zhì)災(zāi)害的破壞能力較困難，因此本文主要還是通過(guò)燃?xì)夤艿谰唧w埋設(shè)的位置來(lái)評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害對(duì)燃?xì)夤艿涝斐傻钠茐男源笮?。?duì)于滑坡，燃?xì)夤艿牢挥诨麦w中、滑坡前緣坡腳及水平滑距范圍內(nèi)、滑坡后緣坡腳或側(cè)緣所對(duì)應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害破壞性V2風(fēng)險(xiǎn)值為10、7、4。對(duì)于崩塌，燃?xì)夤艿牢挥谖r體下部或危巖體中、危巖體上方、危巖體后方對(duì)應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害破壞性V2風(fēng)險(xiǎn)取值為10、7、4。對(duì)于泥石流，燃?xì)夤艿牢挥诹魍▍^(qū)、堆積區(qū)、形成區(qū)對(duì)應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害破壞性V2風(fēng)險(xiǎn)取值為10、7、4。對(duì)于地面塌陷、地裂縫、地面沉降，燃?xì)夤艿来┰接绊憛^(qū)域、位于影響區(qū)域邊界對(duì)應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害破壞性V2風(fēng)險(xiǎn)取值為10 和5[6]。

2.4 燃?xì)夤艿朗Ш蠊麌?yán)重性

當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害引起的燃?xì)夤艿朗Оl(fā)生泄漏甚至燃爆事故時(shí)，主要是通過(guò)人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失評(píng)估事故的嚴(yán)重性，人員財(cái)產(chǎn)密度越大的地方發(fā)生事故后損失也就越嚴(yán)重，而人員財(cái)產(chǎn)密度又與區(qū)域用地屬性密切相關(guān)，因此本文通過(guò)燃?xì)夤艿浪趨^(qū)域用地類型定性的評(píng)估由地質(zhì)災(zāi)害引起的燃?xì)夤艿朗Ш蠊麌?yán)重性C：燃?xì)夤艿浪趨^(qū)域分別為居住區(qū)、公共管理服務(wù)區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)和地廣人稀的郊區(qū)對(duì)應(yīng)的燃?xì)夤艿朗Ш蠊麌?yán)重性C 取值分別為10、8、7、6 和1。

2.5 地質(zhì)災(zāi)害下燃?xì)怙L(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

通過(guò)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害影響性λ、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性P、燃?xì)夤艿酪讚p性V 和燃?xì)夤艿朗Ш蠊麌?yán)重性C 確定地質(zhì)災(zāi)害下燃?xì)夤艿朗эL(fēng)險(xiǎn)R：

得到不同的管道失效風(fēng)險(xiǎn)值后，需要對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值進(jìn)行等級(jí)劃分以便于更直觀的體現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的大小，具體見表1。

表1 地質(zhì)災(zāi)害下燃?xì)夤艿朗эL(fēng)險(xiǎn)等級(jí)表

3 結(jié)論

本文以燃?xì)夤艿罏檠芯繉?duì)象，從地質(zhì)災(zāi)害影響性、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性、燃?xì)夤艿酪讚p性和失效后果嚴(yán)重性四方面，建立了不同種類地質(zhì)災(zāi)害下燃?xì)夤艿朗У娘L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，并給出了風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分，可以為不同種類地質(zhì)災(zāi)害下燃?xì)夤艿赖氖эL(fēng)險(xiǎn)判斷提供依據(jù)。