灾害系统与灾变动力学Word下载.docx
- 文档编号:7233568
- 上传时间:2023-05-08
- 格式:DOCX
- 页数:33
- 大小:41.83KB
灾害系统与灾变动力学Word下载.docx
《灾害系统与灾变动力学Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《灾害系统与灾变动力学Word下载.docx(33页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
法,从大系统角度讨论了如何研究灾害孕育、演化、发生、传播、影响,评定、预测和防止的普遍规律和方法。
提出了建立灾害系统和灾变动力学的思想和理论框架体系,为灾害研究以及防灾减灾提供了新思路。
1灾害的含义和类型
灾害在不同的学科中有不同的含义,联合国“国际减灾十年”专家组对灾害的定义为:
一切对自然生态环境、人类社会的物质和精神文明建设,尤其是人们
的生命财产等造成危害的天然事件和社会事件,如地震、火山爆发、风灾、火灾、水灾、早灾、雹灾、雪灾、泥石流、疫病等。
有些自然灾害在比较短的时间里给
人类造成灾难性的后果(如地震),而另外的一些则是比较缓慢地给人类带来同样(甚至更大)的影响(像干早)。
但是,并不是所有的地震、火山爆发等自然现象都是灾害,只有这些自然现象的发生影响到人类的生活时,它才成为灾害。
1.1.1灾害的分类
灾害可按不同的标准进行分类,按灾害源地与人类活动的关系进行的,可分为地质灾害(如地震、火山暴发、滑坡、洪水等)、生态灾害(如干早、沙漠化、水土流失、森林破坏等)。
几乎所有的灾害都伴随着某种形式的损失,像财产、建筑、人的生命等,其损失程度依灾害类型、强度和发生区域不同而不同。
另一种分类是按灾害的成因可将灾害分成:
自然灾害和人为灾害.
自然灾害是以自然变异为主因而产生并表现为自然态的灾害。
自然灾害主要
有:
1)气象灾害:
由气象的变异而导致的灾害,如干早、雨涝、寒潮冰雹、咫风
等;
2)海洋灾害:
由于海洋变异而导致的在海洋或海岸造成的灾害,如风暴潮、赤潮等;
3)洪水灾害:
由于超出水道的天然或人工限制界限的异常高水位水流危及人
民生命财产安全形成的灾害称为洪水灾害。
根据洪水发生的原因,又可以分为:
暴雨洪水、山洪、融雪洪水、冰凌洪水、溃坝洪水、泥石流与水泥流洪水等;
4)地质灾害:
自然变异和人为作用导致的地质环境或地质发生变化所引起的灾害,如滑坡、崩塌、泥石流、矿山地质灾害、环境地质灾害、地震、火山、地热害等;
5)地展:
根据震源的类型,可分构造地震、火山地展、水库地震、塌陷地震
根据震害的类型,可分建筑物展损、地震火灾、砂土液化、地展断裂等;
6)农作物生物灾害:
危害农作物的病、虫、草、鼠等有害生物在一定环境条件下暴发或流行,造成农作物大面积、大幅度减产,甚至完全失收,或者导致农产品大批量损坏变质,由此而造成的损失,统称农作物生物灾害。
人为灾害是由人为因素所引起的灾害,如交通事故、生产或工程事故、火灾、环境污染等。
人为灾害主要有:
1)生态灾害:
自然资源衰竭、环境污染、人口过剩:
2)工程经济灾害:
工程塌方、爆炸、工厂火灾、有害物质失控;
3)社会生活灾害:
交通事故灾害、火灾、战争、社会暴力与动乱。
1.1.2灾害的分级
对灾害的分级,不同的灾害形式其标准也不一样,但是所有的灾害都会造成人员伤亡和经济损失。
因此可以按灾害造成的人员伤亡和经济损失来划分等级。
我国一般将灾害分成巨灾、大灾、中灾、小灾、微灾5个等级。
1.2研究目的与意义
1.2.1我国的自然灾害
我国是个多灾的国家,近40年来,每年由气象、海洋、洪涝、地震、地质、农业、林业等七大类灾害造成的直接经济损失,达一千亿元以上,约占国民生产
总值的3%-6%,平均每年因灾死亡数万人。
此外,经济发展,人口增长和生态恶化,尤其是灾害高风险区内人口、资产密度迅速提高,使自然灾害的发生频率、影响范围与危害程度均在增长,成为一些地区长期难以摆脱贫困的重要制约因素。
中国自然灾害的多发性与严重性是由其特有的自然地理环境决定的,并与社会、经济发展状况密切相关。
中国大陆东濒太平洋,面临世界上最大的台风源,
西部为世界地势最高的青藏高原,陆海大气系统相互作用,关系复杂,天气形势异常多变,各种气象与海洋灾害时有发生;
中国地势西高东低,降雨时空分布不
均,易形成大范围的洪、涝、旱灾害:
中国约有70%以上的大城市、半数以上的人口和75%以上的工农业产值分布在气象灾害、海洋灾害、洪水灾害和地震灾害
都十分严重的沿海及东部平原丘陵地区,灾害的损失程度较大;
中国具有多种病、虫、鼠、草害滋生和繁殖的条件,随着近期气候温暖化与环境污染加重,生物灾
害亦相当严重;
中国位于环太平洋与欧亚两大地展带之间,地壳活动剧烈,是世界上大陆地震最多和地质灾害严重的地区.根据记录资料的统计,我国占全球大陆地展的33。
我国平均每年发生30次5级以上地展,6次6级以上强展,1次7级以上大展。
我国不仅地展频次高,而且地展强度极大。
根据日本地震学家阿部
胜征的研究,上世纪全球发生的面波展级大于等于8.5级以上的特别巨大地展一共有3次,即1920年中国宁夏海原8.6级、1950年中国西藏察隅8.6级和1960年智利南方省8.5级地展.我国地展分布广泛(除浙江和贵州)两省之外,
其余各省均有6级以上强震发生),展源很浅(一般只有10-201an),因而构成了我国地展活动频度高、强度大、分布广、震源浅的特征.另一方面,我国作为
发展中国家,人口稠密、建筑物抗展能力低.上世纪以来,全球因地展而死亡的人数为llo万人,其中我国就占55万人之多,为全球的一半。
1.2.2自然灾害对社会的影响
各种自然灾害对人类的危害和破坏方式是多种多样的,但概括起来主要表现在威胁人类生命和健康,威胁人类的正常生活;
破坏公益设施和公共财产,造成严重的经济损失;
破坏资源环境,威胁国民经济的可持续发展等三个方面。
(1)威胁人类生命和健康,威胁人类的正常生活
自然灾害直接危害人类生命和健康。
一次严重的灾害会导致千百万乃至上亿
的人受灾,并造成巨大的人员伤亡。
例如1556年1月23日,陕西华县、渔关大地震造成83万人死亡;
1976年7月28日唐山大地震造成24.2万人死亡:
1970
年1月5日云南通海地震造成约1.6万人死亡;
1939年8月9日,黄河花园口堤防决口,造成黄河泛滥,89万人死于水淹和饥饿;
1954年夏季长江中下游地区特大洪水灾害造成3.3万人死亡。
据资料统计,1949年一1959年,我国因灾害死亡94914人,年平均8629人;
1960年一1967年因灾害死亡43084人,年平均5386人;
1978年一1997年因灾害死亡131511人,年平均6576人。
(2)破坏公益设施和公共财产,造成严重的经济损失
自然灾害对房屋、公路、铁路、桥梁、隧道、水利工程设施、电力工程设施、
通讯设施、城市公共设施以及机器设备、产品、材料、家庭财产、农作物等常常造成巨大破坏,其经济损失无疑是巨大的。
据统计,1980-1997年的18年中,我国大陆发生的自然灾害,累计倒塌房
屋5752万间,累计直接经济损失13487亿元,年均749亿元。
一些巨大的突发性灾害,可以在大范围内造成十分严重的破坏,有的甚至使一些城市被彻底摧毁。
自然灾害还经常威胁生产活动,造成严重的间接经济损失,其中农业生产最为突出。
我国因为干早、洪涝以及风灾、雪灾、低温冻害、虫害
等自然灾害导致农作物大t减产,造成经济损失,制约了农业的发展。
1980-1997
年累计受灾面积8.2亿平方米,平均每年因自然灾害损失粮食约550亿公斤,
相当于全国粮食总产量的10%以上。
除农业种植业外,林业生产、牧业生产、渔业生产也常常受到水灾、病虫害以及雪灾、寒潮、赤潮等多种自然灾害的威胁。
(3)破坏资源环境,威胁国民经济的可持续发展
灾害与环境具有密切的作用与反作用关系:
环境恶化可以导致自然灾害,自
然灾害又反过来促使环境的进一步恶化。
灾害和环境变化除了直接影响人类生活
与生产活动外,还对人类所必需的水土资源、矿产资源、生物资源、海洋资源、
泥石流及与之密切相关的水土流失、土地沙化、土地盐碱化等自然灾害,严重破坏水土资源和生物资源;
森林火灾、生物病虫害等直接破坏生物资源。
在人类所需要的各种资源中,就有许多是有限的不可再生资源。
因此,自然灾害对资源与环境的破坏,其后果是非常严重的。
近年来,随着世界人口的急剧增长和社会经济的迅速发展,资源危机和环境恶化问题日益突出,不仅对当代人构成直接危害,而且对后人的生存和发展也形成潜在的威胁。
因此,协调人口、资源、环境关系,对实现人类可持续发展,已成为当今世界各国的共识。
1.2.3我国防灾减灾工作的开展
1987年联合国第42届大会,决定从1990年开始,开展世界范围的“减轻自然灾害十年”活动。
为了了解我国的灾情总况,研究我国自然灾害的总体特点和规律,提出我国宏观减灾对策,国家科委各部门的专家对严重危害我国的地震、气象、海洋、洪涝、地质、农业及森林等重大自然灾害的灾情、特点、规律、对
策进行了综合的、系统的、全面的调查研究。
重点是开展了五个方面的工作:
一是将自然灾害研究由单类推向综合.气象、海洋、洪水、地质、地展、农、林生物灾害是地球气、水、石、生诸圈层物质异常变动和相互影响的产物,彼此既具有特殊性,也有共性和联系性。
二是提出了自然灾害系统的观念,开展了自然灾害综合预报的探索。
自然灾
害不是孤立的,特别是巨大的自然灾害常诱导出一系列的次生灾害和衍生灾害形
成灾害链;
许多自然灾害常同时或同地出现构成灾害群:
灾害链、灾害群交织在一
起构成自然灾害系统。
三是提出了自然灾害双重属性,加强了灾害社会属性的研究。
自然灾害的形成既有自然因素,也有社会因素:
自然灾害既影响自然环境,但更重要的是影响社会.
四是提出并推动减灾系统工程。
减轻自然灾害是一项社会事业,需要社会方方面面协调行动,减轻自然灾害的各项措施,包括监测、预报、防灾、抗灾、救灾、灾后重建以及灾害管理、灾害保险、灾害教育等,都是环环紧扣,不可缺少的系统工作.
五是将减灾纳入可持续发展系列。
人口过t增长,对资源过度开发,对环境任意的改造与破坏,是导致自然灾害发生的重要原因。
同时,自然灾害又破坏了环境和资源,危害了人民生命财产的安全,阻碍了社会经济的发展。
为了保障可持续发展必须减轻自然灾害。
不少科学家和管理专家提出了许多国家减灾对策。
本文总结出以下几点供讨
论.
(1)要把减灾规划与计划列入各级人民政府的国民经济与社会发展规划与
计划中.
(2)要充分发挥现有减灾职能部门的作用,建立在国家保密法约束下的灾害信息共享系统,先期建立监测系统与数据库管理系统.
(3)充分利用已有的灾害科学研究与观测的资料,制定国家自然灾容区划
以及减轻灾害规划,促使我国减灾进一步的科学化与完替程序化.
(4)加强减灾科学技术研究.强化减灾对策的职能部门协同攻关的组织体系,最终形成国家减灾系统工程。
“八五”期间,国家计委与国家科委以及国家自然科学墓金委员会给予减灾对策科学技术研究以不同程度的重视,但缺乏对
区域综合灾害的研究.加强对灾害综合研究的人力、物力、财力的投人,这
样才有可能使我国与世界减灾科学技术的差距减小,达到先进与领先水平。
与此同时,促进职能部门在减灾工程(如防、抗、救灾工程)中拿出一定比例的经济,用于减灾工程建设中的科学技术研究.其获取的经济效益以及社会效益将远远大于这点经费在工程生效后的作用,建议在任何一项工程建设规划预算中,依据国家统一条例作出减灾工程预算,同时在这项预算中留出减灾科学技术研究的经费预算。
(5)建立减灾示范区,形成区域减灾体系,从强灾重灾区入手,把区域农业开发示范区的建设与减轻区域灾害工程建设结合起来,把区域工业经济开发区的建设以及城镇、道路等建设同减轻灾害工程建设结合起来。
(6)广泛宣传减灾基本知识,提高全民减灾意识,把减灾教育纳入国情教
育。
1.3灾害系统与灾变动力学
1.3.1灾害系统的复杂性与变异性
(A)灾害系统的复杂性
人类所面临的主要灾害基本都发生在地球及其各圈层,因此形成了地球灾害系统,它们都是典型的复杂系统。
它们不仅存在着多因子、多系统错综复杂的相互作用,而且具有一些复杂的共同的基本特性:
本质上的开放性和相对封闭性共
存;
稳定与不稳定、平衡与不平衡、连续与不连续、线性与非线性、渐变与突变(灾变)交替发生;
灾害系统具有多种时空尺度系统的嵌套式的层次性;
内因和外因的交互、祸合作用以及共振作用等。
灾害系统科学面对这种如此庞杂、多态、多变的复杂巨系统必然带来研究问
题的极端复杂性:
一是涉及到众多学科的大交叉,如何从中找出客观存在的关键性基本规律就相当困难。
既需要发展一系列的新兴交叉学科,更迫切需要首先从方法论上寻求出路,以免陷于“瞎子摸象”和滑入不确定性甚至不可知论的泥潭。
二是过去由简单系统得到的一些定律、规则和方程,在解决此类复杂系统问题时已面临很大困难,甚至显得无能为力。
迄今仍然作为许多学科基础理论体系的牛顿质点动力学存在着两个根本性
弱点:
(1)不能描写不连续现象。
灾害系统存在着大量的不连续,并且灾害系统的不连续往往具有本质性的特征。
(2)方程中只剩下了力,没有了物本身的变化。
而时空不均匀就可产生新的力。
因此,对于作为复杂巨系统的灾害系统来说,仅仅依靠建立在牛顿质点动力学基础上的理论体系,难以全面、客观、准确地进行描写,需要在牛顿质点动力学的基础上,发展一种能够真实描写复杂系统尤其是其非线性突变过程的新型理论体系。
(B)灾害系统的组成
灾害系统是由孕灾环境、承灾体、致灾因子与灾情共同组成具有复杂特性的
地球表层异变系统,它是地球表层系统的重要组成部分。
由于灾害可以划分自然、自然一人文(环境或生态)、人文三种系列灾害,故灾害系统又可划分为三大子系统,灾情是孕灾环境、致灾因子、承灾体相互作用的产物。
灾害研究不应仅满足对致灾因子的研究,国内有学者把灾害分为气象灾害、
地展灾害、地质灾害、海洋灾害、农业灾害、水利灾害、林业灾害等f}-3l,显然这强调了对灾害的管理,以及重视了致灾因子,而忽视了作为灾害系统的整体结构,这些研究的不足恰恰是系统科学开展灾害研究的重要方面。
(1)孕灾环境:
它是由大气圈、岩石圈、水圈、物质文化圈所组成的综合地球
表层环境,但不是这些要素的简单叠加,而体现在地球表层过程中一系列具有耗散特性的物质循环和能量流动以及信息与价值流动的过程—响应关系。
从广义角度看,孕灾环境的稳定程度是标定区域孕灾环境的定童指标,这就是为什么要以全球变化、区域环境演变的研究才能够深入揭示灾害系统动态以及动力机制的根
本原理。
地球表层之孕灾环境对灾害系统的复杂程度、强度、灾情程度以及灾害系统的群聚与群发特征起着决定性的作用.
(2)致灾因子:
是指可能造成财产损失、人员伤亡、资源与环境破坏、社会系统混乱等孕灾环境中的异变因子。
根据目前的认识,史培军曾提出了致灾因子的
自组织体系[t}-}l,把致灾因子系统划分为致灾因子亚系统、致灾因子类与灾种三级。
(3)承灾体:
是指包括人类本身在内的物质文化环境,主要有农田、森林、草场、道路、居民点、城镇、工厂等人类活动的财富集聚体。
需要指出的是人类既
是承灾体,同时又是致灾因子,如人为灾害、环境灾害中的人为过度利用等。
(4)灾情:
是指在一定的孕灾环境和承灾体条件下,因灾导致某个区域内、一定时期生命和财产损失的情况.灾情是孕灾环境、承灾体、致灾因子综合、相互作用的产物,研究区域灾情是地理科学研究灾害系统的重要内容。
1.3.2灾害系统研究的基本理论问题
灾害系统学是一门新的科学,其基本理论还有待于从大量研究实践中总结。
下面根据前人的历史工作与近年的新的研究成果,提出如下基本理论问题,以资
讨论。
(A)灾害链
一般把因一种灾害发生而引起的一系列灾害发生的现象称为灾害链.灾害链可进一步划
分为串发性灾害链和共发性灾害链。
前者是指因某一种原生灾害发生后,诱发产生的一系列
的灾害现象;
后者则是指某一原因或在某个地区同时所产生或发生的一系列的灾害现象。
事
实上,完全可以这样理解,甲发性灭害链只是并发性灭署链的一种特例。
1965年
5月22
日
智利接连发生的里氏
7.7
级、7.8级、8.5
级三次大地震,在瑞尼赫湖区则引起了
300
万方、600万方、3000万方的三次大滑坡;
滑坡坡入潮后,湖水外泄,淹没了湖东
65公里处
的瓦尔的维亚城,使
100
万人无家可归.与此同时,这次地展还引起了巨大的海啸,结果使
得1000多所住宅被冲走,
200(!
多亩田被淹没,15
万人无家可归。
这次地展形成了两个串
发生性灾害链,它们共同构成并发性灾害链。
2008年4月在我国四川省坟川发生的
8.
级
大地展的灾害链虽然没有海啸发生,其余的灾害链远比图
1.1复杂,造成了大小几十个堰
塞湖和大规模桥梁、公路、隧道灾难,甚至火灾的发生等。
(B)灾害群
灾害群是指灾害在空间上群聚与时间上群发的现象,亦是对灾害在时空两个方面集散程度的标识.由于致灾因子与承灾体在空间上分布的不均匀性,结果产
生了灾害在空间上相对聚集与分散的现象,把这种现象称为灾害群聚.地球两个
灾害带,以及我国沿海、北方农牧交错区、西南地区、华北平原等多灾地区均属
灾害群聚带与群聚区。
灾容群聚可用区域灾害类型多度指数(n/N)来表示。
由于
灾害在时间上出现的不均匀性,结果产生了灾害在时间上众灾丛生与少发的现象.
把这种现象称为灾害群发.据研究,我国历史时期,如公元1581-1670年为一典
型的灾害群发期,本世纪二十年代末到三十年代初为北方灾害群发期.灾害群发是对灾害类型在时间上频发性程度的表示,可用特定区域不同时期灾害类型频度来表示。
对区域灾害类型多度与频度的研究,可以进一步揭示区域灾害类型的复杂程度;
与此同时,还可以进行区域时空两个方面灾害的主导类型研究,这样就可在重视多灾、群灾期同时,进一步重视主导灾害的防御。
(C)灾害机制
单一灾害的研究虽然也重视灾害机制的研究,但是只强调由致灾因子而产生的一系列动力学过程。
对区域灾害系统的研究,所讨论的灾害机制,则主要强调
灾害系统的综合作用机制,即物质与能流耗散机制与生态机制.灾害系统是一类非平衡的耗散系统。
就逻辑概念来说,它表现出系统物质流与能量流的一系列扰动—涨落—相变—新态的耗散机制。
具体则表现为系统的波动、渐变与突变,波动与渐变目前可以利用时间序列分析的方法建立动态机制模型,突变则可利用突变论模型转换为灾害突变机制模型,目前需要认真研究灾害系统中孕灾环境、
致灾因子、承灾体之间动力作用与反作用过程的定性模型,进而建立其耗散机制灾变动力学模型.在传统的灾害动力学机制研究中提出了一系列的灾变非线性动
力学模型,如对称破缺、涨落加剧、长程关联、类比、共数等[1-5]。
东方灾异论则注重从灾害系统的整体考虑。
如周易灾变说、灾位说、黑道说、相克说、跨时说等,这些都有待于进一步深入研究与分析。
灾害系统的物质与能量流的耗微机制,其核心是灾害时空变化的动力学过
程,集中反映了灾害系统的致灾过程,灾害生态机制则主要揭示成灾过程。
灾害生态机制是指灾害系统所具有的一系列共同或相似的生态学特征,包括三个方面的内:
(1)反馈机制:
从致灾强度看环境灾害普遍具有正反馈机制,而自然灾害则常表现出负反馈机制,环境灾害的控制则体现出负反馈机制。
正反馈机制可以看作灾害系统的放大过程,在这个意义上,当突发性自然灾害发生后,由于存在灾害链,结果逐级显示出灾害的正反馈作用,这样虽然能量的衰减对原生突发性自然灾害来讲出现负反馈,致灾过程得到抑制,但由于灾害链,使得次一级灾害加强,最终使成灾范围扩大,灾度加强,起到放大效果。
(2)阀值机制:
在致灾因子与承灾体的相互作用下,出现致灾的临界值(域)
的机制,被称为灾害系统的阀值机制。
由于致灾强度的变化,承灾体承受致灾能力的差异,使灾害系统的致灾临界值(域)变化很大。
同一地区不同时期,或同一时期不同地区均表现出不同的阀值机制。
一般来讲,环境演变敏感地带或孕灾环境的不稳定地带、社会一经济系统脆弱地区、减灾措施(防、抗、
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 灾害 系统 灾变 动力学