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城市自然灾害定量评估方法及应用 摘要 追溯历史，我们不难发现，人类的发展史既是一部战天斗地的历史，也是一 部战胜自我的历史。从传说中的女娲补天到大禹之水，从战胜非典到抗击禽流感， 人类与灾害的斗争从未停止过。城市化水平的不断提高标志着人类文明的日益进 步，但是大量的事实也证明了当代城市发展与灾害存在着互馈关系，城市化进程 中的种种失误加剧了城市灾害的发展，反过来灾害的加剧阻碍了城市的可持续发 展，人类面临着新的考验。当前，灾害管理已经成为世界各国实现城市可持续发 展的重要手段，而灾害评估始终是灾害管理的重要环节，是一切灾害管理决策的 基础。灾害评估是全面反映灾害，确定减灾目标，优化防灾、抗灾、救灾措施， 评价减灾效益、进行减灾决策的基本依据，也是制定国土利用、开发计划和制定 社会经济发展计划的重要参考资料。从系统论的观点来看，城市灾害评估具有系 统组成的高维特性、系统之间关联复杂和城市灾害系统作用的非线性等特点。因 此，实现城市灾害的定量化评估作用重大而任务艰巨。灾害评估的内容如此庞杂， 在短暂的博士求学期间对所有内容进行研究显然也是不可能实现的。因此，本文 主要针对当前灾害评估中的一些热点和难点问题，以地震和风暴潮灾害为例进行 了研究，其主要工作内容和成果摘要如下： ( 1 ) 在大量文献调查的基础上，本文论证了城市发展与灾害形成的互馈关 系，阐明了灾害评估在城市灾害管理和可持续发展中的作用，梳理了国内外灾害 评估特别是定量化评估的发展脉络，提出了灾害评估内容的四维模式，其组合构 成了灾害评估空间。最后，对定量评估方法及其在灾害评估中的应用进行了总结， 为本文将要开展的城市灾害等级评估和防灾减灾能力评估研究打下了方法论基 础。 ( 2 ) 构建了城市自然灾害等级识别的模糊聚类分析模型。首先厘清了灾害 等级和等级评估的概念。然后，对灾害评估的内容，包括目前研究中使用的灾害 等级的表征方法、灾害等级评估的指标体系、灾害等级评估的计算方法和等级划 分方法进行阐述，指出了目前灾害等级评估中的不足。在此基础上，以风暴潮灾 害为例，首先利用已有的直接经济损失、死亡人数和受灾面积数据，使用模糊聚 类方法建立灾害等级的模式类，进而采用模糊贴近度的方法对待评估样本进行识 别，建立了先聚类后识别的灾害等级评估方法体系。与其他方法相比，该方法体 系更符合人们的认知过程。最后论文对该方法的适用性进行了讨论，指出样本的 大小和区域性决定了该方法的可靠性和适用范围。 ( 3 ) 构建了城市灾害等级的灰色神经网络预评估模型。与灾后评价相比， 灾前或灾时提前获得灾害等级信息将极大提高救灾时效性，有助于灾害救援物资 和人员的调配，减少灾害损失。本文以风暴潮灾害为例，利用风暴潮致灾因素数 据为训练样本，以灾度为目标建立了三层b p 神经网络模型，对灾害等级进行了 预评估。利用灰色关联度分析法对相关因素进行筛选，可以减少预测的工作量， 提高预测的精度，实证分析表明该方法是可行的。 ( 4 ) 构建了城市社区抗震能力的模糊综合评价模型。论文以地震灾害为例 讨论了城市社区防灾减灾能力评估方法体系。与建筑物抗震能力评估不同，本文 构建的城市社区抗震能力模糊综合评价模型，充分考虑了城市社区多种因素，包 括建筑密度、人口密度和一定强度下建筑物的破坏度对于其抗震能力的影响；利 用排序法确定了各个因素的权重，使用模糊综合评价方法解决了由于概念模糊性 造成的抗震能力等级划分的困难。利用a r c g i s 空间数据管理、分析和制图能力， 嵌入模糊综合评价模型作为模型库，形成了城市社区抗震能力快速评价系统，实 现了决策的信息化与可视化，极大提高了决策的效能。通过对城市社区抗震能力 评价，确定了其空间分布特征，为城市日常防灾减灾工作指明了重点，为城市改 造特别是抗震规划决策提供了科学依据。 ( 5 ) 构建了城市防震减灾能力三级模糊综合评价模型。其中，城市防震减 灾能力评价指标体系的构建，指标权重的确定和评价方法的选择是本研究的关键 环节。在本次研究中，采用了文献回顾和专家会议的办法初步构建了指标体系的 框架，然后利用改进的德尔菲法经过两轮函询对选取的评价指标进行了进一步的 筛选。在函询中，采用均数、变异系数、权威系数等统计量作为控制手段，因此 与以往的单纯的专家会议法相比，提高了指标体系的科学性和可靠度：针对指标 体系层次性强的特点，对于指标权重的确定则采用了经典的层次分析法；在最终 评价方法的选择上，由于指标体系的庞杂，指标评价标准还没有统一的认识，因 此采用了多级模糊综合评价的方法，充分利用专家经验知识克服了当前研究阶段 数据不足、定性指标较多的困难。 关键词：城市自然灾害灾害等级防灾减灾能力定量评估方法应用 n l q u a n t i t a t i v em e t h o d o l o g ya n da p p l i c a t i o no fu r b a n n a t u r a ld i s a s t e ra s s e s s m e n t a b s t r a c t l o o k i n gb a c ki n t oh u m a nd e v e l o p m e n th i s t o r y , i ti se a s yt of i n dt h a tt h i s i sn o t o n l yah i s t o r yt of i g h tt h en a t u r e ，b u ta l s oah i s t o r yt oc o n q u e ro u r s e l v e sf o rm a n k i n d f r o ms o m ea n c i e n tm y t h sa s n v w am e n d e dt h es k y t ol e g e n d sa s “d a y uc o n t r o l l e d w a t e r ，f r o mt h ev i c t o r yo fc o n q u e r i n g “s a r s ”t ot h eb a t t l eo fr e s i s t i n g “b i r df l u ”， t h e 丘g h tb e t w e e nm a n k i n da n dd i s a s t e r sn e v e re n d s a st h eu r b a n i z a t i o nd e g r e e c o n t i n u e st ob ei m p r o v e d ，h u m a nc i v i l i z a t i o ni sa d v a n c i n gi n c r e a s i n g l y b u tag r e a t a m o u n to ff a c t sa l s op r o v et h a t 也e r ei sai n t e r a c t i o nb e t w e e nu r b 蛆d e v e l o p m e n ta n d d i s a s t e r sn o w a d a y s ，n a m e l y , v a r i o u sf a u l t si nt h eu r b a n i z a t i o nc o u r s ea g g r a v a t et h e s i t u a t i o no fu r b a nd i s a s t e r s ，i nt u r n , t h ew o r s es i t u a t i o nh i n d e r st h es u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t o fac i t y s oh u m a nb e i n g sf a c en e wt r i a l s c u r r e n t l y , d i s a s t e r m a n a g e m e n th a sb e c o m ea ni m p o r t a n tm e a n st or e a l i z et h e u r b a ns u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n ta l lo v e rt h ew o r l d , w h i l ed i s a s t e ra s s e s s m e n ti sa l w a y so n eo f 也e i m p o r t a n ts t e p sa n dt h eb a s i so f a l ld e c i s i o nm a k i n g so fd i s a s t e rm a n a g e m e n t d i s a s t e r a s s e s s m e n ti sab a s i cf o u n d a t i o nf o rr e f l e c t i n gd i s a s t e rs i t u a t i o ni na l lr e s p e c t s 。 c o n f n m i n gg o a l so fd i s a s t e rr e d u c t i o n ，o p t i m i z i n gm e a s u r e st od i s a s t e rp r e v e n t i o n ， r e s i s t a n c ea n dr e s c u e e v a l u a t i n gb e n e f i t so fd i s a s t e rr e d u c t i o na n dm a k i n gd e c i s i o n s o fd i s a s t e rr e d u o r i o n ，a sw e l la si m p o r t a n tr e f e r e n c e sf o rm a k i n gl a n de x p l o i t a t i o na n d u t i l i z a t i o np l a na n ds o c i a la n de c o n o m i cd e v e l o p m e n tp l a n i nt e r m so fs y s t e m st h e o r y , u r b a nd i s a s t e ra s s e s s m e n tt a r g e th a ss u c hc h a r a c t e r i s t i e sa sh i g hd i m e n s i o n a ls y s t e m s t r u c t u r e ，c o m p l e xc o r r e l a t i o na n dn o n l i n e a ra c t i o n a sar e s u l t ，i ti sa na r d u o u st a s k a n dh a sg r e a te f f e c t st oc o n d u c tu r b a nd i s a s t e rq u a n t i t a t i v ea s s e s s m e n t t h ec o n t e n t s o fd i s a s t e ra s s e s s m e n t ，h o w e v e r ，a r es oe x t e n s i v et h a ti ti si m p o s s i b l et oe x p l o r ea l l t h ep r o b l e m si n 也et r a n s i t o r yt e r mo fd o c t o r a le d u c a t i o n t h e r e f o r e t h i sp a p e rm a i n l y f o c u s e so ns o m ec u r r e n th o to rd i 伍c u l ts p o t so fd i s a s t e ra s s e s s m e n tt a k i n ge a r t h q u a k e a n ds t o r ms u r g ea se x a m p l e s t h em a i nc o n t e n t sa n di n n o v a t i o n sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) f i r s t l y , b a s e do nl a r g ea m o u n t so fl i t e r a t u r er e v i e w , t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e n t h eu r b a nd e v e l o p m e n ta n da p p e a r a n c eo fd i s a s t e ri sd e m o n s t r a t e d s e c o n d l y , 也e e f f e c to fd i s a s t e ra s s e s s m e n ti nu r b a nd i s a s t e rm a n a g e m e n ta n ds u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n ti se l u c i d a t e d t h i r d l y t h ed e v e l o p m e n th i s t o r yo fd i s a s t e ra s s e s s m e n t , e s p e c i a l l yt h eq u a n t i t a t i v ea s s e s s m e n tc o n d u c t e da th o m ea n da b r o a d , i sr e v i e w e d f o u r t h l y , t h e f o u rd i m e n s i o nm o d eo ft h ed i s a s t e ra s s e s s m e n ti s p r o p o s e 也 c o m b i n a t i o no fw h i c hc o n s t i t u t e st h ed i s a s t e ra s s e s s m e n ts p a c e i nt h ee n d , m e t h o d s o fq u a n t i t a t i v ea s s e s s m e n ta n dt h e i ra p p l i c a t i o n si nn a t u r a ld i s a s t e ra s s e s s m e n ta r e s u m m a r i z e d ，w h i c ha r em e t h o d o l o g yb a s i so nw h i c hr e s e a r c h e so fd i s a s t e rg r a d e a s s e s s m e n ta n dc a p a c i t ya s s e s s m e n to i ld i s a s t e rp r e v e n t i o na n dr e d u c t i o na r e c o n d u c t e d i v ( af u z z yc l u s t e ra n a l y s i sm o d e lo fu r b a nn a t u r a ld i s a s t e rg r a d ei d e n t i f i c a t i o ni s c o n s t r u c t e d a tf i r s t ，c o n c e p t so fd i s a s t e rg r a d ea n dd i s a s t e rg r a d ea s s e s s m e n ta r e c l a r i f i e d t h e n ，c o n t e n t so fd i s a s t e ra s s e s s m e n ta r ee l a b o r a t e d ，w h i c h i n c l u d e d e n o t a t i o nm e t h o d so fd i s a s t e rg r a d e ，i n d e xs y s t e ma n dc o m p u t a t i o nm e t h o d so f d i s a s t e r g r a d ea s s e s s m e n t ，a n dg r a d a t i o nm e t h o d o fd i s a s t e rg r a d e ，a n ds o m e i m p e r f e c t i o n sa r ep o i n t e do u t o nt h eb a s i so ft h ea b o v er e s e a r c h ，t a k i n gs t o r ms u r g e d i s a s t e rf o re x a m p l e ，u s i n gd a t ao fd i r e c te c o n o m i cl o s s e s ，d e a t hn u m b e ra n dd i s a s t e r a r e a ，p a t t e r nc l a s s e so fd i s a s t e rg r a d ea r ec r e a t e db yf u z z yc l u s t e rm e t h o d t h e nt h e s a m p l e sn e e d i n gt ob ea s s e s s e da r ei d e n t i f i e db yf u z z ym e a s u r eo fs i m i l a r i t y s ot h e m e t h o d o l o g ys y s t e mo fd i s a s t e rg r a d ea s s e s s m e n ti se s t a b l i s h e dw i t hs u c has t e pt h a t g r a d ei d e n t i f i c a t i o nf o l l o w st h ef u z z yc l u s t e r c o m p a r e dw i 也o t h e rm e t h o d s ，t h i s m e t h o d o l o g ys y s t e ms u i t st h eh u m a nc o g n i t i o np r o c e s sb e t t e r i nt h ee n d ，a p p l i c a b i l i t y o ft h i sm e t h o di sd i s c u s s e d ，a n dt h ef a c t 也a ta p p l i c a b i l i t yr a n g ea n dr e l i a b i l i t yo ft h i s m e t h o di sd e c i d e db ya m o u n ta n dr e g i o n a lc h a r a c t e ro fs a m p l e si sp o i n t e do u t ( 3 ) ag r e yn e u r a ln e t w o r k sp r e d i c t i o nm o d e lo fu r b a nn a t u r a ld i s a s t e rg r a d ei s p r o p o s e d c o m p a r e d w i t ha s s e s s m e n ta f t e r d i s a s t e r , o b t a i n i n g d i s a s t e r g r a d e i n f o r m a t i o np r i o rt od i s a s t e ro rd u r i n gd i s a s t e rt e r mw i l lh e l pp e o p l ei m p l e m e n t d i s a s t e rr e s c u e ，p e r s o n a la n dr e l i e fm a t e r i a l sa s s i g n m e n ta n dr e d u c el o s s e sb e t t e ra n d i nt i m e t a k i n gs t o r ms u r g eh a z a r dd a t aa st r a i n i n gs a m p l e ，at h r e el a y e rb pn e u r a l n e t w o r k sm o d e lw i t hag o a lo fd i s a s t e rg r a d ei se s t a b l i s h e d ，a n dah i n d c a s ti s c o n d u c t e du s i n gt h i sm o d e l n a t u r a lh a z a r d sa r es e l e c t e db yg r e yc o r r e l a t i o nm e t h o d , a n di nt h i sw a y , a m o u n to fp r e d i c t i o nw o r ki sr e d u c e da n dp r e d i c t i o np r e c i s i o ni s i m p r o v e d c a s es t u d yt e s t i f i e st h ef e a s i b i l i t yo ft h i sm e t h o d ( 钔af u z z ys y n t h e t i ce v a l u a t i o nm o d e lo fs e i s m i cr e s i s t a n c ec a p a c i t yo fu r b a n c o m m u n i t i e s 伍s e m s r c u c ) i sp r e s e n t e d a s s e s s m e n tm e t h o do fd i s a s t e rp r e v e n t i o n a n dr e d u c t i o no fu r b a nc o m m u n i t i e si sd i s c u s s e du s i n gs e i s m i cd i s a s t e ra se x a m p l e d i f f e r i n gf r o ma s s e s s m e n to fs e i s m i cr e s i s t a n c ec a p a c i t yo fc o n s t r u c t i o n s i m p a c t s0 1 1 s e i s m i cr e s i s t a n c ec a p a c i t yc a u s e db ym u l t i p l ef a c t o r sa r ef u l l yc o n s i d e r e di n f s e m s r c u c , t h e s ef a c t o r sc o n s i s to fb u i l d i n gd e n s i t y , p o p u l a t i o nd e n s i t ya n d d a m a g ed e g r e eo fb u i l d i n g su n d e rc e r t a i ns e i s m i ci n t e n s i t y w e i g h to fe a c hi n d e xi s c o n f i r m e db ys o r t i n gm e t h o d , a n df u z z ys y n t h e t i ce v a l u a t i o ni su s e dt oo v e r c o m e d i f f i c u l t i e so fg r a d a t i o no fs e i s m i cr e s i s t a n c ec a p a c i t yc a u s e db yg r a d ec o n c e p t f u z z i n e s s u s i n gs p a t i a ld a t am a n a g e m e n t ，a n a l y s i sa n dm a p p i n ga b i l i t yo fa r c g l s ， f a s te v a l u a t i o ns y s t e mi sb u i l tw i t ham o d e lb a s ee m b e d d e dw i t ht h ef u z z ys y n t h e t i c m o d e l t b i ss y s t e mr e a l i z e si n f o r m a t i z a t i o na n dv i s u a l i z a t i o no fd e c i s i o nm a k i n ga n d t h u sg r e a t l ye n h a n c e si t se f f c c f i v e n e s s t h r o u g he v a l u a t i o no ns e i s m i cr e s i s t a n c eo f c o m m u n i t i e s ，i t ss p a t i a ld i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r sa r ec o n f m n e d , w h i c hc a np o i n to u tt h e f o c u so fu r b a nr o u t i n ew o r ko fd i s a s t e rp r e v e n t i o na n dr e d u c t i o na n dp r o v i d e s c i e n t i f i cb a s i sf o ru r b a nr e c o n s t r u c t i o ne s p e c i a l l yf o rd e c i s i o nm a k i n go fs e i s m i c r e s i s t a n c ep l a n n i n g ( 5 ) at h r e el e v e lf u z z ys y n t h e t i ce v a l u a t i o nm o d e lo fu r b 龃c a p a c i t yo fs e i s m i c p r e v e n t i o na n dd i s a s t e rr e d u c t i o ni se s t a b l i s h e d t h ek e ys t e p si n c l u d ei n d e xs y s t e m v c o n s t r u c t i o no fc a p a c i t yo fu r b a l ls e i s m i cp r e v e n t i o na n dd i s a s t e r r e d u c t i o n ， c o n f i r m a t i o no fi n d e xw e i g h ta n ds e l e c t i o no fe v a l u a t i o nm e t h o d i nt h i s s t u d y , f r a m e w o r ko fi n d e xs y s t e mi sp r i m a r i l yc o n s t r u c t e db yl i t e r a t u r er e v i e wa n de x p e r t m e e t i n g , a n dt h e nt h es e l e c t e di n d e x e sa r ef i l t r a t e dt h r o u g ht w or o u n d so fl e t t e r i n q u i r yb ym o d i f i e dd e l p h im e t h o d ，i nw h i c hs o m es t a t i s t i c ss u c ha sa v e r a g ev a l u e ， c o e f f i c i e n to fv a r i a t i o na n da u t h o r i t yc o e f f i c i e n ta r ea d o p t e da sc o n t r o lm e a s u r e s t a r g e t i n gt h es t r o n g e rh i e r a r c h yc h a r a c t e ro fi n d e xs y s t e m ，w e i g h to fe a c hi n d e xi s o b t a i n e db yt h ec l a s s i c 脚m e t h o d b e c a u s et h ei n d e xs y s t e mi n c l u d e ss oc o m p l e x a n dn u m e r o u si n d e x e st h a tt h ee v a l u a t i o ns t a n d a r di sn o tu n i f i e da t p r e s e n t ，s o m u l t i p l e l e v e lf u z z ys y n t h e t i ce v a l u a t i o nm e t h o di s a d o p t e dt oo v e r c o m es u c h d i f f i c u l t i e st h a td a t aa r en o ts u f f i c i e n ta n dq u a l i t a t i v ei n d e x e sa r et o om u c hb yf u f l y u s i n ge x p e r te x p e r i e n c ea tc u r r e n tr e s e a r c hs t a g e k e y w o r d s ：u r b a nn a t u r a ld i s a s t e r d i s a s t e rg r a d e c a p a c i t yo fd i s a s t e r p r e v e n t i o na n dr e d u c t i o n q u a n t i t a t i v ea s s e s s m e n tm e t h o d a p p l i c a t i o n v i 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得或其他教育机构的 学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 多心如薯 签字日期：阳。释么月口日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后 适用本授权书) 学位论文作者签名： 如峙 i 签字日期：撂年秒月，6 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 口 7 j越砌 翘 非 字 签 期 师 日 导 字签 城市自然灾害定量评估方法及应用 1 1 研究背景 第一章绪论 城市，是社会进步的产物，又是社会进步的动力。随着经济建设的高速发展， 中国城市化进程趋于加快，人口和财富在城市快速集聚。但是，回顾上个世纪人 类的发展历程，不难发现，城市与经济的发展并没有减少灾害的产生。相反，由 于城市面积的迅速膨胀，不但在空间上向自然灾害的多发区扩展( 例如人类占据 了很多原来的河流洪泛区、沿海滩涂、泥石流堆积扇建造城市) ，而且由于规划 失误和基础设施不配套，城市灾害愈来愈多，经济损失和生态环境破坏愈来愈严 重。特别是近l o a 来，年均城市化水平上升均达到1 个百分点以上，可以说，城 市发展加剧了灾害的发生。另一方面，城市目前应对灾害打击的能力却十分脆弱。 中国大部分城市分布在自然致灾因子的多发区，7 0 以上的大城市、半数以上的 人口、7 5 以上的工农业产值，分布在气象、海洋、洪水、地震等自然灾害严重 的地区；6 0 以上城市的防洪标准低于国家的规定；在5 0 万人以上的大中城市 中，5 4 的城市处于地震烈度度以上地区，使得城市中受各类灾害影响所形成 的风险逐步提高【1 1 。人类已进入二十一世纪，联合国国际减灾战略业已开展近8 年，面对灾害问题，人类更加警醒。灾害管理是人类可持续发展和社会和谐的重 要手段，而灾害评估是灾害管理的前提和基础。 1 1 1 现代灾害的概念 灾害与人类社会共存。“祸兮福所倚，福兮祸所伏一出自于我国2 0 0 0 年前老 子一书，这里所说的“祸 即指的是“灾害，灾难。当代对于灾害的定义十 分广泛，从大型辞书到各种科研论文，论述可谓汗牛充栋，美国海洋大气管理局 的网站列举了文献中出现的近7 0 个灾害的定义【2 】，当然这还不是全部论述。例 如，韦氏新世界美语词典：“能够造成巨大伤害或破坏的任何意外事件； 严重或突然的不幸；灾祸。灾害( d i s a s t e r ) 意味着巨大或突然的能够导致生命财 城市自然灾害定量评估方法及应用 产等的损失或毁灭事业的不幸。灾祸( c a l a m i t y ) 表示带给个人或多数人紧张或 悲伤的严重不幸事件一【3 】；f e m a ：“对一个社会造成财产破坏、人员死亡或者伤 害的事件 【4 】：c a r t e r ：“迫使人们采取非常措施以应对其严重的影响的自然或人 为的，突发或缓发事件网 。k r e p s ：“灾害是历史意外事件与物理损害和社会失 调的社会定义的契合 1 6 。d o m b r o s k y ：“经济损失超过一百万德国马克或人员死 亡超过1 0 0 0 人的情况 【7 1 。p e a r c e ( 2 0 0 0 ) ：“灾害通常被定义成对社会造成较大影 响的事件。灾害是一种非常事件，它超过了其影响区拯救生命、保护财产并维持 社会、生态、经济和政治稳定的反应能力 【引。c u t t e r ：“灾害是造成人基础设施 或环境普遍损失的单一事件。它和致灾因子一样有很多源头( 自然系统，社会系 统，技术事故) 【9 1 。中国学者对灾害的表述也较多，强调了致灾因子、孕灾环 境和承灾体的共同作用，对灾害的定义较为全面，例如史培军提出：“灾害( d ) 是地球表层孕灾环境( e ) 、致灾因子( 两、承灾体( s ) 综合作用的产物，即d = enh n s 。在上式中，h 是灾害产生的充分条件，s 是放大或缩小灾害的必要条件，e 是影响h 和s 的背景条件。任何一个特定地区的灾害，都是h ，e ，s 综合作用 的结果 【1 0 1 。 联合国国际减灾战略( i s d r ) 提出的定义：“灾难是一种严重的社会功能失 调，它在大范围内造成人类、物质和环境损害，这种损害已经超出了社会依赖自 己的资源所能承受的能力 【1 1 】。目前，这个定义受到较为广泛的认可。 以上的定义虽然表述各异，但其核心是相同的，即灾害是致灾因子与承灾体 ( 人类社会系统) 一定时期的相互作用，造成了承灾体结构和功能的巨大改变， 产生了不利影响，且这一改变在短期内难以修复。从地球系统科学来看，灾害有 其规律性的孕育发生过程。地球生物圈、水圈、岩石圈、大气圈等各个系统通常 处于有规律的运动之中，表现为时刻进行着的物质能量的交换，这种运动维系着 系统的相对稳定，使之能够正常地行使功能。这种运动或变迁可以被人类感知( 如 四季交替) ，但大多数还未被人类认知。这种不以人的意志为转移的自然变化被 称为自然变异。自然界中的物质能量的分布是不均匀的，这种不均分布既是物质 能量交换过程中不均衡积累的后果，也是造成自然界运动加剧失衡、结构破坏从 而达到新的平衡的动力。在这个从失衡到重新平衡的运动中，可能对自然的生态 2 城市自然灾害定量评估方法及应用 环境造成严重的破坏，短期内超过了自然界的修复能力，那么这种运动或变异就 成为一种灾变。如果在这个过程中造成了人类社会的财物损毁和人员伤亡，那么 灾害便发生y t l 2 1 。 从自然变异专灾变专灾害过程来看，灾害包括两个本质属性：自然属性和社 会属性。纵观人类的历史可以看出，灾害的发生原因主要有- - ：一是自然变异， 二是人为影响【1 3 】。以洪水灾害为例，从气象、水文等自然条件来看，虽然洪水的 年际变化较大，但从一个时段来看，各条江河自然态洪水都有相对稳定的量级和 发生概率。然而，近代以来各主要洪水国家的水灾损失却无不几倍、几十倍地增 长。因此，将近几十年和前几十年相比较，既然洪水量级和发生概率差不多，而 水灾损失却大幅度提高，显然无法只从自然变异来解释，而应进一步从社会环境 方面去寻找原因。 灾害是由自然原因、人为原因或者二者兼有的原因而给人类的生存和社会发 展带来不利后果的祸害。灾害并不是单纯的自然现象或社会现象，而是一种自然 一社会综合体，是自然系统与人类物质文化系统相互作用的产物，作为人与自然 辩证关系的反映，现代灾害可以称得上是天灾与人祸的混合体。随着人类活动范 围的扩展和科学技术的“发展刀，人为因素在灾害的孕育发生过程中扮演了越来 越重要却并不光彩的角色，因此通常把以自然变异为主因产生的并表现为自然态 的灾害称之为自然灾害，如地震、风暴潮；将以人为影响为主因产生的而且表现 为人为态的灾害则称之为人为灾害，如人为引起的火灾和交通事故；而把由自然 变异所引起的但却表现为人为态的灾害则称之为自然人为灾害，如太阳活动峰年 发生的传染病大流行；把由人为影响所产生的但却表现为自然态的灾害则称之为 人为自然灾害，如过量采伐森林引起的水土流失，过量开采地下水引起的地面沉 陷等【1 4 1 。 1 1 2 现代城市发展加剧了自然灾害的发生一 城市作为人类物质文明与精神文明的生产与创造基地，是一个以人为主体的 集约经济，且社会、科学技术与文化交织的开放式人工系统。 迅速扩张的城市化是2 0 世纪后半叶以来最引人注目的现象，城市化是当今 3 城市自然灾害定量评估方法及应用 全球经济和社会发展的标志性产物，是全球化进展过程中的重要组成部分。世界 一些发达国家在经历快速城市化后，都程度不同地遇到了一些生态、环境和灾害 问题。在实施改革开放政策不到3 0 a 的时期内，我国城市化水平提高了近2 5 个 百分点，城市化进程的加快，重演了发达国家在城市化加快发展期间或此后出现 的一系列生态、环境与灾害问题，使城市可持续发展面临严重的风险障碍。 据统计，到2 0 0 0 年，世界上7 0 亿人中的约5 0 居住在城市地区；约6 0 个 城市的人口超过5 0 0 万【1 5 1 6 】。城市化发展最快的地区是发展中国家，据亚太经济 社会委员会( e s c a p ) 的环境报告( 1 9 9 0 ) ，中国城市人口年增长率为2 1 1 6 ，上海 的人口超过了1 3 0 0 万【1 7 1 。中国城市化进程迅速，1 9 9 3 年全国设市5 7 0 个，1 9 9 7 年城市发展到6 6 8 个，仅4 年就增加9 8 个，全国城镇人口数己达3 7 9 4 2 万人。 从1 9 9 8 。2 0 0 5 年，全国总人口从1 2 4 7 亿增加到1 3 0 7 5 亿，城市化率提高到4 3 ， 年均增长1 4 2 个百分点，城市人口达到5 6 3 亿【i s , 1 9 。至2 0 0 7 年，中国人口官方 统计为1 3 3 亿，其中4 1 人口居住在城市，百万人口的城市有1 0 0 个m2 1 1 。到 2 0 1 0 年城市化水平将达到4 5 ，到2 0 2 0 年全国将有一半的人口居住在城市。 现代城市是政治、经济、科学技术和文化教育的中心，是我国现代工业集中 的地方，在经济建设中起着主导作用。但是我国城市建设不尽人意，存在着“四 重四轻 的偏见和倾向：即重建高楼大厦，轻修基础设施：重地面建设，轻开发 地下空间；重平时生产，轻防备突发事故；重经济效益，轻生命线工程的维护。 因此我国城市除了具有一般城市具有的城市人口集中、建筑物( 含构筑物及