李喬楚，陳軍華

(西南石油大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，四川 成都 610500)

巖溶塌陷主要源于地下土洞向上的逐步拓展，因此呈現(xiàn)顯著的“隱蔽性”和“突發(fā)性”特征[1]，對于通常采用埋地敷設(shè)的燃?xì)夤艿拦こ?，其日常運行不可避免地受到此類地質(zhì)活動影響，在諸多自然、人為因素影響下若誘發(fā)巖溶塌陷則極易導(dǎo)致管道災(zāi)害，對燃?xì)夤艿赖陌踩椒€(wěn)運行和沿線人民的生命財產(chǎn)造成極大影響[2]。巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害系統(tǒng)的多因素耦合作用是指系統(tǒng)中各種自然-社會-經(jīng)濟因素在災(zāi)害鏈上逐步蔓延，激勵和阻礙作用同時存在，且多元因素不斷發(fā)生交互并改變自身對災(zāi)害演化的影響程度和方向[3]，造成災(zāi)害系統(tǒng)行為呈現(xiàn)復(fù)雜性和多樣性，并最終導(dǎo)致巖溶區(qū)燃?xì)夤艿乐聻?zāi)可能性和后果嚴(yán)重性增加或降低的現(xiàn)象。

巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害系統(tǒng)是由孕災(zāi)環(huán)境、災(zāi)害因子、承災(zāi)體、災(zāi)情4大子系統(tǒng)構(gòu)成的大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，各子系統(tǒng)內(nèi)部又呈現(xiàn)差異化的層次結(jié)構(gòu)，因此子系統(tǒng)之間以及各子系統(tǒng)內(nèi)部的多元因素均存在相互的耦合作用，并伴隨穿插于災(zāi)害演化的全過程[4]。明晰災(zāi)害系統(tǒng)多因素耦合的作用機理，對于遏制災(zāi)害鏈的形成，降低災(zāi)害后果嚴(yán)重程度，提高巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害的風(fēng)險管控水平，具有研究價值。本文基于災(zāi)害系統(tǒng)理論，從“孕災(zāi)環(huán)境-災(zāi)害因子-承災(zāi)體-災(zāi)情”系統(tǒng)性視角出發(fā)，結(jié)合系統(tǒng)動力學(xué)(System Dynamics，SD)模型探討巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害系統(tǒng)各子系統(tǒng)內(nèi)部及子系統(tǒng)間的耦合關(guān)系，考慮多因素間的差異化傳導(dǎo)路徑，深度剖析災(zāi)害演化過程中多因素耦合的作用機理和影響規(guī)律，以期為巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害的安全管理提供理論依據(jù)。

1 巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害系統(tǒng)多因素耦合作用機理分析

考慮到系統(tǒng)動力學(xué)模型對于多元因素因果回路關(guān)系的分析優(yōu)勢，選用SD理論中的因果回路圖(圖中“+”“-”分別表示因素間存在正向促進、負(fù)向抑制作用)，針對巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害系統(tǒng)各子系統(tǒng)內(nèi)部及子系統(tǒng)間的耦合關(guān)系進行分析。

1.1 子系統(tǒng)內(nèi)多因素耦合作用機理

1.1.1 孕災(zāi)環(huán)境子系統(tǒng)

孕災(zāi)環(huán)境是災(zāi)害因子的孕育場所，孕災(zāi)環(huán)境活躍性與人員、管道、環(huán)境不安全狀態(tài)以及管理漏洞密切相關(guān)，其耦合作用關(guān)系見圖1。

圖1 孕災(zāi)環(huán)境子系統(tǒng)多因素耦合關(guān)系示意圖

1)針對環(huán)境不安全狀態(tài)的耦合關(guān)系。自然環(huán)境方面，地下水活動、構(gòu)造條件、地形地貌、氣象條件會影響巖溶地質(zhì)發(fā)育速度，同時構(gòu)造條件、地形地貌、氣象條件會改變地下水活動；社會環(huán)境方面，較高的經(jīng)濟發(fā)展水平會帶動施工與震動、抽取地下水、交通運輸荷載等因素的出現(xiàn)[5]，而良好的法律法規(guī)環(huán)境可以有效限制不合理施工、違規(guī)地下水開采等行為，減少違規(guī)占壓現(xiàn)象。與此同時，巖溶區(qū)脆弱的自然環(huán)境極易受到社會環(huán)境影響，城鎮(zhèn)化推進引發(fā)的施工活動，以及居民日常生產(chǎn)生活行為均會擾亂自然環(huán)境的穩(wěn)定性；自然環(huán)境也會限制或者促進社會環(huán)境的形成，例如巖溶地質(zhì)發(fā)育程度較強的峰林平原、孤峰平原、一二級階地等地區(qū)，是城鎮(zhèn)化建設(shè)發(fā)展的主要用地[6]，為人類活動創(chuàng)造良好的外部環(huán)境，而風(fēng)、云、雨、閃電、打雷等自然氣象會減小人類活動強度。

2)針對人員不安全狀態(tài)的耦合關(guān)系。受教育程度欠缺不僅會從知識水平、社會責(zé)任、接納能力、溝通能力等方面直接影響人員不安全狀態(tài)，還可能導(dǎo)致管道保護意識淡薄和安全意識薄弱，從而增大風(fēng)險水平；而安全意識薄弱、安全宣傳不到位等，則會導(dǎo)致相關(guān)人員缺乏憂患和防范意識，缺乏參與災(zāi)害應(yīng)急培訓(xùn)的主觀能動性，從而難以掌握有效的自救與他救能力，均會造成應(yīng)急處置能力不足。

3)針對管道不安全狀態(tài)的耦合關(guān)系。建設(shè)工藝不達標(biāo)的耦合活躍度較高，會加劇PE管材易損性、管道老化以及安全設(shè)施失效；投產(chǎn)時間長短與安全設(shè)施隱患相掛鉤，同時缺乏有效的安全設(shè)施保護以及表面老化問題，會顯著降低PE管材的抗外載能力。PE管材易損性對孕災(zāi)環(huán)境活躍性的耦合驅(qū)動最強，一方面作為其他因素驅(qū)動作用的有效媒介，另一方面對管道不安全狀態(tài)產(chǎn)生關(guān)鍵的直接影響。

4)針對管理漏洞的耦合關(guān)系。企業(yè)規(guī)章制度通常涉及安全宣傳機制、日常監(jiān)管辦法和應(yīng)急保障措施，規(guī)章制度不合理將不可避免地導(dǎo)致對應(yīng)工作流程的欠缺，因此其耦合活躍度最高，通過與其他因素的自發(fā)耦合，推動孕災(zāi)環(huán)境的形成；安全監(jiān)管欠缺、安全宣傳不到位、應(yīng)急保障不完善則在耦合關(guān)系中主要呈現(xiàn)依賴特性，與其他因素產(chǎn)生聯(lián)動。

5)整體孕災(zāi)環(huán)境的耦合關(guān)系中，管理漏洞與人員不安全因素的耦合，會顯著加劇巖溶區(qū)燃?xì)夤艿赖牟话踩珷顟B(tài)，例如培訓(xùn)制度不完善不利于提高工作人員的專業(yè)技能、安全防護以及應(yīng)急處置能力，安全宣傳不到位不利于在后天彌補沿線居民管道保護意識淡薄等問題；管理漏洞還會因安全監(jiān)管的欠缺，與管道和環(huán)境因素發(fā)生耦合，例如高后果區(qū)評價或巡線制度的欠缺，不利于及時發(fā)現(xiàn)強巖溶發(fā)育地段、第三方違規(guī)施工等環(huán)境風(fēng)險，或者忽略管道老化、工藝缺陷、安全設(shè)施失效等隱患。與此同時，以法律法規(guī)為代表的環(huán)境因素也會與管理因素發(fā)生耦合，針對不達標(biāo)管道工程的實際處罰力度有助于顯著控制建設(shè)工藝缺陷；同時，有效的法律法規(guī)約束有助于推動企業(yè)重視安全監(jiān)管欠缺的問題，從而提升應(yīng)急保障能力并建立更加完善的規(guī)章制度[7]，成為彌補管理漏洞的關(guān)鍵驅(qū)動力。

1.1.2 災(zāi)害因子子系統(tǒng)

巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害因子的風(fēng)險性主要受到火災(zāi)和爆炸危害的概率、強度、范圍、持續(xù)時間等的共同作用與影響，其耦合作用關(guān)系見圖2。巖溶區(qū)燃?xì)夤艿朗孤┧鶎?dǎo)致的各類災(zāi)害因子中，單一災(zāi)害的發(fā)生均能夠?qū)е缕渌紊鸀?zāi)害的相繼發(fā)生，故巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害因子呈現(xiàn)鏈?zhǔn)降男纬蛇^程?；馂?zāi)與爆炸風(fēng)險性均受到“危害性-發(fā)生概率-影響范圍”三者的耦合影響?；鹪磁c燃?xì)庑孤┦腔馂?zāi)與爆炸發(fā)生的必要條件，而空間受限情況與延遲點燃則針對不同災(zāi)害因子存在差異化的影響作用。當(dāng)空間受限與延遲點燃時，更容易導(dǎo)致爆炸，反之則更容易導(dǎo)致火災(zāi)?；馂?zāi)危害性受到熱輻射通量、輻射時間、煙塵以及有毒煙氣四者的耦合影響，爆炸危害性受到?jīng)_擊波超壓、噪聲、有毒煙氣三者的耦合影響[8]?；馂?zāi)與爆炸的耦合作用將推動彼此的影響范圍持續(xù)蔓延，并均隨著燃?xì)庑孤┝康脑龃蠖粩鄶U大。可以看出，火源、空間受限情況、燃?xì)庑孤╊愋?、延遲點燃是影響兩類災(zāi)害因子發(fā)生概率的聯(lián)合致因，而距離災(zāi)害的遠(yuǎn)近則是影響危害性的共同因素，上述因素即為控制災(zāi)害因子的首要抓手。

圖2 災(zāi)害因子子系統(tǒng)多因素耦合關(guān)系示意圖

1.1.3 承災(zāi)體子系統(tǒng)

承災(zāi)體脆弱性主要受到“社會-經(jīng)濟-自然承災(zāi)體”三者的耦合影響，同時考慮到承災(zāi)能力對于降低承災(zāi)體脆弱性的有效作用，其耦合作用關(guān)系見圖3。社會承災(zāi)體脆弱性是最薄弱的環(huán)節(jié)，自然承災(zāi)體脆弱性是基本組成部分，兩者的惡化會聯(lián)動加劇經(jīng)濟承災(zāi)體的脆弱性[9]。經(jīng)濟承災(zāi)體脆弱性的耦合作用最為強烈，巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害影響社會承災(zāi)體導(dǎo)致的人員傷亡、建(構(gòu))筑物破壞，以及影響自然承災(zāi)體導(dǎo)致的動植物危害，均會面臨相應(yīng)的經(jīng)濟賠償，同時生命線工程破壞則易誘發(fā)停產(chǎn)停業(yè)，影響居民日常生產(chǎn)生活、增大工商業(yè)銷售額損失。承災(zāi)能力的提升則是彌補承災(zāi)體脆弱性的重要因素，主要包括災(zāi)前預(yù)警、災(zāi)中救災(zāi)和抗災(zāi)，以及災(zāi)后恢復(fù)能力。預(yù)警能力包括用于巖溶評估的地球物理勘探技術(shù)，用于管道失效評價的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測裝置，用于火災(zāi)識別的煙霧報警裝置等，有效的預(yù)警能力有助于從源頭遏制災(zāi)害發(fā)生，通過預(yù)先解耦，降低危害影響[10]。抗災(zāi)能力包括緊急截斷閥等管道安全保護裝置，沿線居民的緊急處置能力，企業(yè)的專業(yè)維修能力，以及健全的應(yīng)急管理值班機制等；救災(zāi)能力則包括當(dāng)?shù)氐南篮歪t(yī)療能力，受災(zāi)人員的自救與他救能力，完善的搶險救災(zāi)隊伍、預(yù)案以及物資等[11]。救災(zāi)和抗災(zāi)能力與政府、企業(yè)的資源投入密切相關(guān)，通過及時斷鏈，有效降低各類人員財產(chǎn)損失、資源浪費和環(huán)境破壞，控制災(zāi)害蔓延[12]。災(zāi)后恢復(fù)能力主要通過與多元承災(zāi)體發(fā)生耦合，加快沿線自然環(huán)境、工商業(yè)活動和居民日常生活的災(zāi)后恢復(fù)。

圖3 承災(zāi)體子系統(tǒng)多因素耦合關(guān)系示意圖

1.1.4 災(zāi)情子系統(tǒng)

災(zāi)情嚴(yán)重性主要包含人員傷亡、經(jīng)濟損失及環(huán)境破壞程度三個方面，其耦合作用關(guān)系見圖4。災(zāi)情與承災(zāi)體相對應(yīng)，人口傷亡、經(jīng)濟損失、環(huán)境破壞中任一災(zāi)情的加劇，均可能誘發(fā)其他災(zāi)情的相繼加劇。人員傷亡程度取決于危害半徑和人口密度，并與經(jīng)濟損失程度耦合密切，傷亡情況會直接影響傷亡賠償及誤工賠償額度，以及由于勞動力健康受損所導(dǎo)致的營業(yè)中斷時間；人口密度較大的區(qū)域通常財產(chǎn)密度相應(yīng)較大，且人口密度能夠通過改變地區(qū)消費能力影響沿線商戶的日營業(yè)收入，以及與市場相關(guān)聯(lián)的燃?xì)鈨r格，從而進一步影響營業(yè)中斷和燃?xì)庑孤┰斐傻慕?jīng)濟損失；人員傷亡程度也通過人口密度變量對環(huán)境破壞程度產(chǎn)生耦合影響，人類具有主觀能動性，歷史發(fā)展進程即為由野生動植物為主導(dǎo)的自然環(huán)境，進化到以人類為主導(dǎo)的社會環(huán)境，人口密度越大則自然生物密度相應(yīng)越小[13]。與此同時，人口密度越大的區(qū)域日常生產(chǎn)生活要素越活躍，越容易誘發(fā)火源、提供可燃物，從而進一步推動災(zāi)情擴大。災(zāi)害破壞半徑的增大在直接影響人員財產(chǎn)損失數(shù)量的同時，還可能加劇燃?xì)庑孤┡c燃燒，從而產(chǎn)生更多CO2、CH4、N2O等溫室氣體，通過增強區(qū)域“溫室效應(yīng)”加劇環(huán)境破壞程度[14]。

圖4 災(zāi)情子系統(tǒng)多因素耦合關(guān)系示意圖

1.2 兩個子系統(tǒng)間多因素耦合作用機理

1.2.1 孕災(zāi)環(huán)境-災(zāi)害因子子系統(tǒng)

災(zāi)害因子時刻受到孕災(zāi)環(huán)境影響，孕災(zāi)環(huán)境活躍度越高，災(zāi)害因子風(fēng)險性也隨之增加。兩者間的耦合作用表現(xiàn)為：①孕災(zāi)環(huán)境活躍度的增加，導(dǎo)致火災(zāi)爆炸危險性、發(fā)生概率及影響范圍相應(yīng)提升。例如人員安全意識淡薄、PE管材易損性、環(huán)境中的施工震動、管理中的安全宣傳不到位等，均會加劇災(zāi)害的發(fā)生概率；沿線居民應(yīng)急處置能力不足、工作人員專業(yè)技能欠缺、企業(yè)應(yīng)急保障機制不完善等，則會限制災(zāi)害應(yīng)對能力，進一步加劇災(zāi)害的危險性以及影響范圍；災(zāi)害在經(jīng)濟發(fā)達區(qū)域表現(xiàn)出來的危害性顯著大于人煙稀少區(qū)域；氣象因素一方面可能通過降雨減小災(zāi)害發(fā)生概率，另一方面可能通過風(fēng)加劇火災(zāi)蔓延從而擴大危害范圍。②災(zāi)害因子風(fēng)險性的提升，會反作用于孕災(zāi)環(huán)境。例如火災(zāi)、爆炸造成的熱輻射與沖擊波超壓危害，會降低沿線人員對災(zāi)害的反應(yīng)與抵抗能力，通過二次破壞增大管道的失效損傷程度，從而加劇人員和管道的不安全狀態(tài)；災(zāi)害造成的人員傷亡、交通癱瘓、工商業(yè)停產(chǎn)等會降低社會環(huán)境活躍度，在一定程度上限制災(zāi)害進一步演化或者災(zāi)害鏈形成[15]；災(zāi)害的發(fā)生不可避免地造成社會影響，嚴(yán)重災(zāi)情會引起人們對燃?xì)獍踩闹匾暡訃艺吒淖?、行政體制完善、企業(yè)運行制度革新等[16]，從而有效彌補管理漏洞，降低孕災(zāi)環(huán)境活躍性。

1.2.2 孕災(zāi)環(huán)境-承災(zāi)體子系統(tǒng)

承災(zāi)體通常處于孕災(zāi)環(huán)境中，在承受災(zāi)害損傷的同時通過耦合作用影響災(zāi)害發(fā)生的外部環(huán)境。兩者間的耦合作用表現(xiàn)為：①人員不安全狀態(tài)會直接加劇社會和經(jīng)濟承災(zāi)體的脆弱性，同時從人的層面限制系統(tǒng)的承災(zāi)能力。②PE燃?xì)夤艿兰捌涓綄僭O(shè)施的不安全狀態(tài)會加劇災(zāi)害過程中的燃?xì)庑孤┝亢汀巴狻睍r間，從而增大經(jīng)濟承災(zāi)體的脆弱性，降低承災(zāi)體的預(yù)警和抗災(zāi)能力。③環(huán)境不安全狀態(tài)與承災(zāi)體脆弱性的耦合作用尤為復(fù)雜，一方面經(jīng)濟-社會-人口發(fā)展水平越高，災(zāi)害可能造成的損失也就越大，但發(fā)展水平較高時人類保護自身生命財產(chǎn)安全的需求更為強烈，往往通過主動提高資源投入，以進一步完善承災(zāi)能力；另一方面巖溶區(qū)特殊的地質(zhì)構(gòu)造具有顯著脆弱性，在災(zāi)害過程中將加劇建筑設(shè)施損壞和動植物危害，即增大社會與自然承災(zāi)體的脆弱性；與此同時，法律法規(guī)的約束與激勵作用有助于增強相關(guān)主體的承災(zāi)能力。④管理漏洞與承災(zāi)體的耦合作用主要表現(xiàn)為由于應(yīng)急保障、安全監(jiān)管、安全宣傳、規(guī)章制度的欠缺，導(dǎo)致承災(zāi)體預(yù)警、抗災(zāi)、救災(zāi)以及恢復(fù)能力的相應(yīng)降低。值得注意的是，在孕災(zāi)環(huán)境-承災(zāi)體子系統(tǒng)的耦合關(guān)系中存在交互耦合路徑，例如“溫室效應(yīng)”會誘發(fā)極端氣候變化進而危害自然承災(zāi)體，而雨、雪等氣候現(xiàn)象則有助于降低大氣環(huán)境中的污染氣體濃度，對粉塵顆粒也起到有效的清除作用；如經(jīng)濟社會活動強度越高，對自然環(huán)境的影響破壞也就越大，環(huán)境承載力相應(yīng)降低，環(huán)境脆弱性增強誘發(fā)的氣候惡化和自然災(zāi)害等，又會反過來限制經(jīng)濟社會發(fā)展，由此可以看出，協(xié)同推進區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展與生態(tài)環(huán)境高水平保護具有重要意義。

1.2.3 孕災(zāi)環(huán)境-災(zāi)情子系統(tǒng)

孕災(zāi)環(huán)境活躍性與災(zāi)情嚴(yán)重性相互影響、相互促進。兩者間的耦合作用表現(xiàn)為：①人員不安全狀態(tài)會直接加大災(zāi)害造成的人員傷亡程度，應(yīng)急處置能力和專業(yè)技能不足所導(dǎo)致的抗災(zāi)、救災(zāi)能力欠缺會擴大災(zāi)害破壞范圍，同時難以有效制止燃?xì)庑孤┤紵?，甚至還會由于安全意識薄弱、未及時規(guī)避明火等危險因素，誘發(fā)更為嚴(yán)重的災(zāi)害。②管道的不安全狀態(tài)尤其是脆弱的PE管材會加劇管道力學(xué)失效后的損傷破裂程度、增大燃?xì)庑孤┝浚斐筛嗟馁Y源浪費，并且導(dǎo)致維檢修難度加大，增加“停氣”持續(xù)時間。③環(huán)境不安全狀態(tài)一方面由于經(jīng)濟發(fā)展水平、人類活動強度等社會因素帶動人口密度、財產(chǎn)密度、營業(yè)收入的增加，從而加劇災(zāi)害后的經(jīng)濟損失程度；另一方面可能由于氣象條件、巖溶地質(zhì)發(fā)育等自然因素影響災(zāi)情嚴(yán)重性，例如風(fēng)、雨、雪等氣象條件會直接促使系統(tǒng)狀態(tài)遠(yuǎn)離火災(zāi)爆炸極限，而巖溶塌陷則易與火災(zāi)、爆炸危害產(chǎn)生疊加作用，在鏈?zhǔn)叫?yīng)下造成更為嚴(yán)重的人員財產(chǎn)損失與環(huán)境破壞。④管理漏洞與災(zāi)情嚴(yán)重性的耦合作用涉及災(zāi)害全過程，在災(zāi)前由于識別能力不足易忽略重要風(fēng)險因素、推動災(zāi)害演化；在災(zāi)中易導(dǎo)致缺乏應(yīng)對能力，難以采取有效措施；在災(zāi)后則易限制系統(tǒng)的恢復(fù)能力。與此同時，較為嚴(yán)重的災(zāi)情又會營造更為活躍的孕災(zāi)環(huán)境，例如沿線人員的應(yīng)災(zāi)處置能力會隨著自身傷亡程度的增大而相應(yīng)降低，有限的應(yīng)急保障能力也難以匹配災(zāi)情持續(xù)擴大帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

1.2.4 災(zāi)害因子-承災(zāi)體子系統(tǒng)

災(zāi)害因子-承災(zāi)體子系統(tǒng)的耦合作用體現(xiàn)了災(zāi)害發(fā)生的直接過程。兩者間的耦合作用表現(xiàn)為：巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害因子主要包括火災(zāi)、爆炸等，其直接作用于“社會-經(jīng)濟-自然”承災(zāi)體，造成人員傷亡、物體損壞、財產(chǎn)損失、社會停擺、大氣污染、生物危害等影響，與此同時，較為脆弱的社會和自然承災(zāi)體更有利于災(zāi)害因子發(fā)育，導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸的影響范圍進一步擴大。然而，災(zāi)害因子的影響效應(yīng)并非毫無限制地增長，作為社會承災(zāi)體核心的人類具有主觀能動性，能夠根據(jù)災(zāi)害演化的實際階段及時采取針對性的控制措施，即綜合承災(zāi)能力為不同階段承災(zāi)體反作用于災(zāi)害因子的重要表現(xiàn)：①災(zāi)前的預(yù)警能力。有效規(guī)避火源等重要誘導(dǎo)因素，及時檢測管道失效缺陷，將災(zāi)害遏制于萌芽階段；②災(zāi)中的救災(zāi)和抗災(zāi)能力。通過及時維修減少燃?xì)庑孤r間，采取有力措施削減熱輻射、沖擊波超壓、有毒煙氣等的危害強度，同時保證有效的安全距離，將火災(zāi)、爆炸的影響區(qū)域控制在可接受的范圍內(nèi)。

1.2.5 災(zāi)害因子-災(zāi)情子系統(tǒng)

災(zāi)害因子-災(zāi)情子系統(tǒng)的耦合作用表征了災(zāi)害后果及其危害程度的關(guān)聯(lián)關(guān)系。兩者間的耦合作用表現(xiàn)為：火災(zāi)、爆炸危險性與災(zāi)害嚴(yán)重性同步提升，災(zāi)害影響范圍擴大會帶動人員傷亡、物體破壞和環(huán)境危害半徑增大，更大的損失程度需要更多的維修與恢復(fù)時間，從而加劇營業(yè)中斷事件的嚴(yán)重性；火源的出現(xiàn)在增大火災(zāi)、爆炸發(fā)生概率的同時，易造成更多的泄漏燃?xì)馊紵?，從而排放更多的溫室氣體及粉塵，加劇大氣環(huán)境污染。與此同時，災(zāi)情的嚴(yán)重程度也會對災(zāi)害因子產(chǎn)生一定影響，環(huán)境破壞程度提升可能推動災(zāi)害因子進一步發(fā)育，例如災(zāi)害誘發(fā)的地面土壤及植被破壞會顯著降低外部環(huán)境對燃?xì)鈹U散的限制作用，從而加劇火災(zāi)、爆炸等災(zāi)害因子的影響范圍。因此，災(zāi)害因子-災(zāi)情子系統(tǒng)的耦合作用加劇了巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害演化的復(fù)雜性。

1.2.6 承災(zāi)體-災(zāi)情子系統(tǒng)

承災(zāi)體-災(zāi)情子系統(tǒng)的耦合作用表征了災(zāi)害影響程度與危害主體間的對應(yīng)關(guān)系，以及災(zāi)情嚴(yán)重性的關(guān)聯(lián)因素如何與承災(zāi)體的脆弱程度產(chǎn)生聯(lián)動。兩者間的耦合作用表現(xiàn)為：在巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害演化的過程中，人員傷亡、建(構(gòu))筑物破壞、動植物危害等社會-環(huán)境脆弱性因素的受災(zāi)程度直接對應(yīng)于各種危害半徑范圍，同時還通過與停產(chǎn)營業(yè)、經(jīng)濟賠償?shù)冉?jīng)濟脆弱性因素的耦合作用，加劇災(zāi)害造成的社會停擺時間、損失賠償額度等，而承災(zāi)能力則是降低災(zāi)情嚴(yán)重性的關(guān)鍵抓手。但與此同時，災(zāi)情嚴(yán)重性的關(guān)聯(lián)因素也將通過耦合作用影響承災(zāi)體的脆弱程度，例如通過控制人口、財產(chǎn)以及自然生物密度，可以直接降低承災(zāi)體脆弱性，由此說明管道高后果區(qū)識別及管理工作的必要性；控制溫室氣體排放因子能夠減緩氣候變暖對環(huán)境脆弱性的激勵作用，由此說明碳捕捉與封存等先進技術(shù)研發(fā)普及的緊迫性；燃?xì)庑孤┡c燃燒的及時控制有助于增強承災(zāi)體穩(wěn)定性，限制災(zāi)害承受體演化為災(zāi)害激發(fā)體，確保有效的承災(zāi)能力，由此說明安全保護裝置和應(yīng)急保障機制的重要性。

1.3 三個子系統(tǒng)間多因素耦合作用機理

1.3.1 孕災(zāi)環(huán)境-災(zāi)害因子-承災(zāi)體子系統(tǒng)

巖溶區(qū)特殊的地質(zhì)構(gòu)造導(dǎo)致外部環(huán)境復(fù)雜脆弱，同時燃?xì)夤艿劳ǔＮ挥谌丝?、財產(chǎn)稠密區(qū)，活躍的孕災(zāi)環(huán)境更易造成管道失效泄漏、加劇燃?xì)鈹U散，并進一步誘發(fā)火災(zāi)、爆炸等災(zāi)害因子，在承災(zāi)能力的限制下單獨、先后或者同時作用于承災(zāi)體，最終誘發(fā)災(zāi)害鏈的形成。三者間的關(guān)鍵耦合路徑包括：①孕災(zāi)環(huán)境活躍性→災(zāi)害因子風(fēng)險性(+)→社會/經(jīng)濟/自然承災(zāi)體脆弱性(+)路徑，反映巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害從孕育、形成到作用于承災(zāi)體的具體過程。例如，在巖溶塌陷作用下，埋地PE燃?xì)夤艿腊l(fā)生斷裂泄漏，接觸到外部火源后誘發(fā)火災(zāi)事故，危害沿線居民的生命財產(chǎn)安全。②承災(zāi)能力→孕災(zāi)環(huán)境活躍性(-)→災(zāi)害因子風(fēng)險性(-)路徑，反映承災(zāi)能力能夠通過對致災(zāi)關(guān)聯(lián)因子的有效預(yù)測及應(yīng)對，降低孕災(zāi)環(huán)境的活躍性，控制災(zāi)害因子的形成、嚴(yán)重程度以及影響范圍。例如，通過智能監(jiān)測發(fā)現(xiàn)管道破損后，及時通過截斷閥遏制燃?xì)獾倪M一步泄漏，或者災(zāi)害發(fā)生后第一時間開展消防及救援響應(yīng)，最大化降低人員財產(chǎn)損失。③社會/經(jīng)濟承災(zāi)體脆弱性→孕災(zāi)環(huán)境活躍性(+)→災(zāi)害因子風(fēng)險性(+)路徑，反映承災(zāi)體受到危害后，通過反作用營造更為活躍的孕災(zāi)環(huán)境，從而進一步推動火災(zāi)、爆炸等災(zāi)害因子的形成與蔓延，即鏈?zhǔn)綖?zāi)害的形成過程。例如，人員受傷后，其應(yīng)災(zāi)響應(yīng)與自救他救能力顯著降低；又如，火災(zāi)、爆炸會增大管道破損面積或破壞安全保護措施，加劇燃?xì)庑孤?、提供更多燃燒源，從而擴大災(zāi)害影響范圍。

1.3.2 孕災(zāi)環(huán)境-災(zāi)害因子-災(zāi)情子系統(tǒng)

巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害的危害情況受到孕災(zāi)環(huán)境活躍性和災(zāi)害因子風(fēng)險性的耦合作用，同時災(zāi)情對社會及自然環(huán)境造成的影響又將推動新的孕災(zāi)環(huán)境和災(zāi)害因子形成。三者間的關(guān)鍵耦合路徑包括：①孕災(zāi)環(huán)境活躍性/災(zāi)害因子風(fēng)險性→災(zāi)情嚴(yán)重性(+)路徑，反映災(zāi)害因子的直接作用和孕災(zāi)環(huán)境的外部激勵對于加劇災(zāi)害后果嚴(yán)重程度的聯(lián)動作用。例如，人員傷亡程度不僅受到熱輻射、沖擊波超壓等外在因素的直接影響，同時還取決于安全意識、身體素質(zhì)、應(yīng)急能力等內(nèi)在因素。②災(zāi)情嚴(yán)重性→孕災(zāi)環(huán)境活躍性(-)→災(zāi)害因子風(fēng)險性(-)路徑，反映嚴(yán)重災(zāi)情的警示作用將帶動人員心理、企業(yè)管理和社會體制的變化，從而顯著降低災(zāi)害的發(fā)生概率和嚴(yán)重程度。③災(zāi)情嚴(yán)重性→災(zāi)害因子風(fēng)險性(+)→孕災(zāi)環(huán)境活躍性(+)路徑，反映巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害自身的延展性，災(zāi)害后果越嚴(yán)重，造成的危害范圍越大，災(zāi)害誘發(fā)因子也相應(yīng)增加，從而增大已產(chǎn)生災(zāi)害因子的風(fēng)險性，并進一步營造更為活躍敏感的孕災(zāi)環(huán)境，即形成災(zāi)害演化的惡性循環(huán)。

1.3.3 孕災(zāi)環(huán)境-承災(zāi)體-災(zāi)情子系統(tǒng)

孕災(zāi)環(huán)境-承災(zāi)體-災(zāi)情子系統(tǒng)間耦合關(guān)系復(fù)雜且緊密，災(zāi)害危害程度受到孕災(zāi)環(huán)境活躍性和承災(zāi)體脆弱性的共同影響，同時嚴(yán)重災(zāi)情又將推動新的孕災(zāi)環(huán)境形成并加劇承災(zāi)體狀態(tài)惡化。三者間的關(guān)鍵耦合路徑包括：①孕災(zāi)環(huán)境活躍性→承災(zāi)體脆弱性(+)→災(zāi)情嚴(yán)重性(+)路徑和孕災(zāi)環(huán)境活躍性→災(zāi)情嚴(yán)重性(+)→承災(zāi)體脆弱性(+)路徑，反映孕災(zāi)環(huán)境既能通過加劇承災(zāi)體易損水平，間接增大災(zāi)害危害程度，又能直接引發(fā)更為嚴(yán)重的災(zāi)情，從而進一步危害承災(zāi)體，即導(dǎo)致“災(zāi)情嚴(yán)重性加劇承災(zāi)體脆弱性加劇”相互激發(fā)的惡性循環(huán)。②災(zāi)情嚴(yán)重性→孕災(zāi)環(huán)境活躍性(-)→承災(zāi)體脆弱性(-)路徑，反映嚴(yán)重災(zāi)情引發(fā)的社會輿論與變革能在一定程度上削減孕災(zāi)環(huán)境的活躍性，進而增強承災(zāi)體的抵抗能力，由此凸顯了災(zāi)害調(diào)查制度的重要性。通過查明災(zāi)害發(fā)生的經(jīng)過、原因、人員傷亡和經(jīng)濟損失情況，提出針對性的風(fēng)險防范措施，能夠有效規(guī)避災(zāi)害的再次發(fā)生。

1.3.4 災(zāi)害因子-承災(zāi)體-災(zāi)情子系統(tǒng)

災(zāi)害因子風(fēng)險性和承災(zāi)體脆弱性直接影響災(zāi)害危害程度，同時嚴(yán)重災(zāi)情又將推動新的災(zāi)害因子形成，對承災(zāi)體造成鏈?zhǔn)狡茐?。三者間的關(guān)鍵耦合路徑包括：①災(zāi)害因子風(fēng)險性→承災(zāi)體脆弱性(+)→災(zāi)情嚴(yán)重性(+)路徑，反映高風(fēng)險災(zāi)害因子直接作用于脆弱承災(zāi)體，并進而引發(fā)嚴(yán)重災(zāi)情的演化邏輯。②災(zāi)情嚴(yán)重性→社會/自然承災(zāi)體脆弱性(+)→災(zāi)害因子風(fēng)險性(+)路徑和災(zāi)情嚴(yán)重性→承災(zāi)能力(+)→災(zāi)害因子風(fēng)險性(-)路徑，反映“災(zāi)情嚴(yán)重性→承災(zāi)體脆弱性→災(zāi)害因子風(fēng)險性”耦合作用的差異化傳導(dǎo)效應(yīng)。一方面，災(zāi)害造成的人員傷亡和環(huán)境破壞程度越嚴(yán)重，越有可能導(dǎo)致本就脆弱的承災(zāi)體發(fā)生進一步惡化。例如，災(zāi)害引發(fā)人員健康水平和身體素質(zhì)降低、外部環(huán)境對燃?xì)鈹U散的限制作用減弱等因素的出現(xiàn)，會促使災(zāi)害因子風(fēng)險性進一步增大；另一方面，針對嚴(yán)重災(zāi)情的調(diào)查認(rèn)定和責(zé)任追溯，將有效激發(fā)公眾安全意識提升和企業(yè)應(yīng)急保障機制完善，從而增強承災(zāi)能力并降低災(zāi)害因子的危害強度。

1.4 四個子系統(tǒng)間多因素耦合作用機理

巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害的孕育和演化是孕災(zāi)環(huán)境活躍性、災(zāi)害因子風(fēng)險性、承災(zāi)體脆弱性和災(zāi)情嚴(yán)重性共同作用的結(jié)果，子系統(tǒng)兩兩之間以及三者之間的耦合作用主要表征災(zāi)害的不同階段，而四個子系統(tǒng)間的耦合作用則是對整個災(zāi)害過程的描述。

巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害系統(tǒng)內(nèi)部多因素耦合作用強烈，孕災(zāi)環(huán)境促進災(zāi)害因子的形成及發(fā)育，災(zāi)害因子作用于承災(zāi)體產(chǎn)生各種危害效應(yīng)，危害程度則以災(zāi)情的形式表征。孕災(zāi)環(huán)境是災(zāi)害發(fā)生的基礎(chǔ)，其中人員不安全狀態(tài)主要源于沿線居民和燃?xì)夤ぷ魅藛T在思想意識、專業(yè)技能、身體素質(zhì)等方面的不足，管道不安全狀態(tài)主要源于PE燃?xì)夤艿兰捌涓綄僭O(shè)施先天或后天存在的缺陷，環(huán)境不安全狀態(tài)主要源于社會經(jīng)濟發(fā)展引發(fā)的人類活動、社會氛圍等，以及自然環(huán)境演化引發(fā)的地質(zhì)特征、氣象條件等，管理漏洞主要源于燃?xì)馄髽I(yè)在安全應(yīng)急層面的運行機制和規(guī)章制度缺陷，活躍的孕災(zāi)環(huán)境是誘發(fā)災(zāi)害的外在原因。災(zāi)害因子是災(zāi)害發(fā)生時異變能量的直接來源，火災(zāi)、爆炸造成的熱輻射和沖擊波超壓是導(dǎo)致危害后果的直接原因。承災(zāi)體是災(zāi)害因子能量的主要接收者，承災(zāi)體脆弱性主要取決于災(zāi)害影響下承災(zāi)對象可能出現(xiàn)的破壞形式及其本身對于災(zāi)害的抵御能力，提升承災(zāi)能力能夠有效遏制災(zāi)害發(fā)生，但其依賴于足夠的人力、物力及財力投入，然而不合理的資源投入會影響區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展進程。災(zāi)情的嚴(yán)重性是衡量災(zāi)害危害水平的重要標(biāo)準(zhǔn)，孕災(zāi)環(huán)境越活躍、災(zāi)害因子越危險、承災(zāi)體越脆弱，災(zāi)害的破壞程度也就越大。

2 結(jié)論與建議

1)巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害的孕育和演化是孕災(zāi)環(huán)境活躍性、災(zāi)害因子風(fēng)險性、承災(zāi)體脆弱性和災(zāi)情嚴(yán)重性共同作用的結(jié)果。其中，孕災(zāi)環(huán)境是災(zāi)害因子的孕育場所，其活躍性與人員、管道、環(huán)境不安全狀態(tài)以及管理漏洞密切相關(guān)；災(zāi)害因子風(fēng)險性主要取決于火災(zāi)、爆炸的危害強度-影響范圍-發(fā)生概率-持續(xù)時間四者共同組成的客觀現(xiàn)實；承災(zāi)體脆弱性主要受到社會-經(jīng)濟-自然承災(zāi)體三者脆弱性的耦合影響；巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)情嚴(yán)重性主要包含人員傷亡程度、經(jīng)濟損失程度及環(huán)境破壞程度三個維度。

2)災(zāi)害因子時刻受到孕災(zāi)環(huán)境的影響，孕災(zāi)環(huán)境的活躍度越高，災(zāi)害因子風(fēng)險性也隨之增加；承災(zāi)體通常處于孕災(zāi)環(huán)境中，在承受災(zāi)害損傷的同時通過耦合作用影響災(zāi)害發(fā)生的外部環(huán)境；孕災(zāi)環(huán)境活躍性與災(zāi)情嚴(yán)重性相互影響、相互促進；災(zāi)害因子與承災(zāi)體的耦合作用體現(xiàn)了災(zāi)害發(fā)生的直接過程；災(zāi)害因子與災(zāi)情的耦合作用表征了災(zāi)害后果及其危害程度的耦合關(guān)系；承災(zāi)體與災(zāi)情的耦合作用表征了災(zāi)害影響程度與危害主體間的對應(yīng)關(guān)系，以及災(zāi)情嚴(yán)重性的關(guān)聯(lián)因素如何與承災(zāi)體的脆弱程度產(chǎn)生聯(lián)動。

基于以上對災(zāi)害系統(tǒng)多因素耦合作用機理的研究，提出以下巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害風(fēng)險管控建議：

1)厘清多元耦合致災(zāi)機理，夯實災(zāi)害監(jiān)測防控基礎(chǔ)。推進巖溶塌陷勘探評估工作，降低自然孕災(zāi)環(huán)境不安全狀態(tài)；提升PE燃?xì)夤艿缿?yīng)險能力，降低管道本體易損性水平；加強巖溶區(qū)燃?xì)夤艿罏?zāi)害監(jiān)測，精準(zhǔn)控制孕災(zāi)環(huán)境活躍性；推動信息化管理設(shè)施建設(shè)，破解巖溶塌陷“隱蔽性”和管道災(zāi)害“突發(fā)性”難題；建立搶險搶修組織機構(gòu)，彌補應(yīng)急保障管理漏洞；開展災(zāi)情評估分析，明確抗災(zāi)設(shè)防新要求。

2)遏制災(zāi)害鏈?zhǔn)窖莼M程，提升災(zāi)害應(yīng)急處置能力。加強巖溶區(qū)燃?xì)夤艿姥膊楣芾?，切斷多元致?zāi)演化風(fēng)險萌芽；控制火災(zāi)、爆炸等關(guān)鍵災(zāi)害因子，遏制災(zāi)害形成蔓延；制定災(zāi)害應(yīng)急救援預(yù)案并定期演練，及時阻止災(zāi)害勢態(tài)擴大；開展災(zāi)后恢復(fù)處理，推動承災(zāi)體正常運轉(zhuǎn)，控制災(zāi)情子系統(tǒng)要素共振。

3)發(fā)揮多方主體協(xié)調(diào)作用，營造良好防災(zāi)減災(zāi)環(huán)境。加強管道保護行政執(zhí)法力度，降低社會孕災(zāi)環(huán)境不安全狀態(tài)；增強人員安全意識和管道保護意識，破解承災(zāi)體脆弱性與人員不安全狀態(tài)的惡性循環(huán)；推動專業(yè)技能提升和隊伍建設(shè)，增強承災(zāi)主體抗災(zāi)救災(zāi)能力；做好災(zāi)后相關(guān)主體安撫工作，減弱嚴(yán)重災(zāi)情與承災(zāi)體間的耦合激勵。