潰壩損失評(píng)估方法研究進(jìn)展

胡 亮，鐘啟明，陳 亮，張 賞

（1.河海大學(xué)，江蘇 南京 210098； 2.南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210029；3.水利部土石壩破壞機(jī)理與防控技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210029）

1 引 言

我國(guó)自1954年有較系統(tǒng)的潰壩記錄以來(lái)（至2018年）共發(fā)生水庫(kù)大壩潰壩事故 3 541 起［1］。 進(jìn)入21 世紀(jì)以后，隨著全國(guó)大壩除險(xiǎn)加固工作的深入開(kāi)展和大壩安全管理水平的提高，我國(guó)潰壩事故發(fā)生的概率大為降低，但近年來(lái)，地震和極端氣候發(fā)生頻繁，導(dǎo)致潰壩事故時(shí)有發(fā)生。 大壩潰決作為一種低概率、高風(fēng)險(xiǎn)、重?fù)p失的社會(huì)災(zāi)害，一旦發(fā)生將導(dǎo)致無(wú)法挽回的后果，帶來(lái)嚴(yán)重的社會(huì)影響。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)大壩安全及風(fēng)險(xiǎn)管理愈加重視，作為風(fēng)險(xiǎn)管理的重要組成部分，潰壩損失評(píng)估的過(guò)程十分復(fù)雜，涉及許多不確定性的影響因素，如何在有限的數(shù)據(jù)支持下選擇合適的數(shù)學(xué)方法處理各因素間的不確定性成為研究的重點(diǎn)。 國(guó)外自20 世紀(jì)80年代末開(kāi)始研究潰壩損失，我國(guó)學(xué)者自21 世紀(jì)初也開(kāi)始了相關(guān)的研究，但總體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)外的研究仍處于探索階段［2］。 目前，潰壩損失研究主要圍繞生命損失、經(jīng)濟(jì)損失和生態(tài)損失等方面開(kāi)展，對(duì)于生命損失與經(jīng)濟(jì)損失已有較多的研究成果，鑒于生態(tài)系統(tǒng)的功能與服務(wù)的復(fù)雜性，還無(wú)法較為妥善區(qū)分與量化，對(duì)生態(tài)損失的研究還較為粗淺。

本文依據(jù)潰壩損失評(píng)估方法的分類，對(duì)國(guó)內(nèi)外常用潰壩損失評(píng)估方法進(jìn)行整理分析，通過(guò)對(duì)比各種模擬方法的優(yōu)缺點(diǎn)，為模型比選和潰壩損失評(píng)估指標(biāo)的改進(jìn)提供依據(jù)。

2 生命損失評(píng)估方法

生命損失是指潰壩產(chǎn)生的洪水沖擊、淹沒(méi)等造成的風(fēng)險(xiǎn)人口損失，是大壩潰決所造成的損失中最為嚴(yán)重的后果［2］。 一旦大壩發(fā)生潰決險(xiǎn)情，若應(yīng)急救援部門不能及時(shí)有效地采取行動(dòng)，則會(huì)造成大量人口損失，帶來(lái)社會(huì)秩序的紊亂，也容易對(duì)政府造成負(fù)面影響。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)于潰壩生命損失評(píng)估方法的研究最為廣泛和深入。 根據(jù)數(shù)值分析方法的不同，常用的模型主要包括數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型、模糊數(shù)學(xué)模型和動(dòng)態(tài)分析模型。

2.1 數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型

美國(guó)是世界上最早開(kāi)始進(jìn)行潰壩生命損失評(píng)估方法研究的國(guó)家。 1988年，Brown 等［3］結(jié)合世界各國(guó)的歷史潰壩數(shù)據(jù)，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)潰壩數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，提出簡(jiǎn)單的生命損失估算方法（B＆M 法）。隨后，Graham［4］、Dekay 等［5］對(duì) B＆M 法進(jìn)行了完善；芬蘭學(xué)者Reiter［6］不僅考慮了風(fēng)險(xiǎn)人口、警報(bào)時(shí)間等主要影響因素，而且分析了生命損失的其他影響因素，包括潰壩發(fā)生時(shí)間、天氣、救援工作等，對(duì)Graham 法進(jìn)行了修正。 此外，McClelland 等［7］提出了下游淹沒(méi)區(qū)域分區(qū)與風(fēng)險(xiǎn)分析相結(jié)合的生命損失評(píng)估方法。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者也開(kāi)展了大量的潰壩生命損失評(píng)估方法研究。 周克發(fā)［2］初步探尋了我國(guó)潰壩生命損失的主要影響因素，并基于Graham 法提出考慮我國(guó)國(guó)情的死亡率建議表，可快速確定生命損失范圍；吳歡強(qiáng)等［8］基于周克發(fā)的研究進(jìn)一步改進(jìn)了風(fēng)險(xiǎn)人口的死亡率建議值與生命損失的計(jì)算公式；Peng 等［9-11］基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建立了一個(gè)人口風(fēng)險(xiǎn)分析模型，利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、現(xiàn)有物理模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)基本節(jié)點(diǎn)進(jìn)行量化；姜振翔等［12］基于貝葉斯支持向量機(jī)構(gòu)建了潰壩概率與下游庫(kù)區(qū)損失人數(shù)的函數(shù)曲線，用于評(píng)估潰壩生命損失的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；Huang 等［13］考慮潰壩模式，基于生命損失的影響因素構(gòu)建了4 個(gè)生命損失模塊，采用多元非線性回歸方法，建立了生命損失的評(píng)估模型。

基于經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的數(shù)理模型操作便捷，計(jì)算簡(jiǎn)單，可快速評(píng)估潰壩生命損失范圍，但在實(shí)際應(yīng)用中依賴于使用者的風(fēng)險(xiǎn)處置經(jīng)驗(yàn)，模型主觀性較強(qiáng)，且在數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型中，對(duì)參數(shù)量化的過(guò)程沒(méi)有體現(xiàn)參數(shù)間的差異性與不確定性。 在歷史數(shù)據(jù)的時(shí)效性方面，此類模型多是基于歷史統(tǒng)計(jì)資料提出的，而隨著損失評(píng)估研究的深入，影響因素日漸復(fù)雜化，影響因素指標(biāo)體系的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)精度是否符合現(xiàn)代模型應(yīng)用要求也有待研究。 為了研究生命損失評(píng)估方法的合理性，選擇國(guó)內(nèi)外有代表性的2 種模型，基于我國(guó)具有實(shí)測(cè)生命損失資料的8 個(gè)潰壩案例進(jìn)行分析比較，見(jiàn)表1。 由表1可以看出，周克發(fā)法計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差在±50%以內(nèi)的案例數(shù)占比達(dá)到75%，Graham 法計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差在±50%以內(nèi)的案例數(shù)占比為50%，周克發(fā)法的相對(duì)誤差較小。

表1 生命損失數(shù)理統(tǒng)計(jì)2 種方法比較

2.2 模糊數(shù)學(xué)模型

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，水庫(kù)大壩潰決的致災(zāi)因子變得更加復(fù)雜，在評(píng)估潰壩災(zāi)害損失時(shí)各因子的不確定性對(duì)評(píng)估結(jié)果的影響更加突出。 尤其在秉持以人為本發(fā)展理念的當(dāng)今社會(huì)，對(duì)評(píng)估結(jié)果精確性的要求日益提高，為了建立可靠度更高的損失評(píng)估模型，許多學(xué)者引入模糊數(shù)學(xué)、人工智能等方法。 王志軍等［14］建立了一種基于模糊物元法與指數(shù)平滑法相結(jié)合的評(píng)估方法，通過(guò)比較待估大壩與已潰決標(biāo)準(zhǔn)大壩的貼近度，計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)人口的死亡率，但是鑒于潰壩資料的匱乏，數(shù)據(jù)均勻連續(xù)性較差，使得模型在極值處誤差較大；王少偉等［15］結(jié)合對(duì)大壩潰決致災(zāi)機(jī)理的分析，對(duì)模糊物元法結(jié)果進(jìn)行了修正；侯保燈［16］引入灰色關(guān)聯(lián)分析模型，通過(guò)對(duì)已有數(shù)據(jù)的分析建立標(biāo)準(zhǔn)物元，探討了關(guān)聯(lián)度與死亡率之間的關(guān)系，但鑒于數(shù)據(jù)的局限性，死亡率仍需要更加詳盡的資料加以驗(yàn)證；王君等［17］考慮潰壩數(shù)據(jù)的匱乏及不均勻性，建立了基于可變模糊聚類模型的潰壩生命損失預(yù)測(cè)模型，對(duì)待估樣本進(jìn)行二次篩選，進(jìn)而對(duì)求出的死亡率進(jìn)行修正。

模糊數(shù)學(xué)等模型計(jì)算結(jié)果的精確度取決于樣本數(shù)據(jù)的均勻性，在已有樣本數(shù)據(jù)的局限下，模型計(jì)算結(jié)果在極值處誤差較大；若待估樣本數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)物元范圍之外，則計(jì)算結(jié)果誤差較大。 模糊數(shù)學(xué)模型計(jì)算精度不僅取決于樣本數(shù)據(jù)的均勻性，而且與影響因素的提煉與分析緊密相關(guān)，健全的因素指標(biāo)體系有利于計(jì)算待估大壩與標(biāo)準(zhǔn)物元間的擬合度。 雖然這些方法都基于對(duì)因素間關(guān)系的不確定性與灰色性的考量，但在實(shí)際應(yīng)用中，很大程度上都是假設(shè)各因素互相獨(dú)立。 同樣選擇2.1 節(jié)中的8 個(gè)潰壩案例，對(duì)王志軍法和王少偉法進(jìn)行分析比較，見(jiàn)表2。 由計(jì)算結(jié)果可以看出，王志軍法計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差在±50%以內(nèi)的案例數(shù)占比為37.5%，王少偉法計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差在±50%以內(nèi)的案例數(shù)占比為50%，王少偉法的相對(duì)誤差較小。

表2 生命損失模糊數(shù)學(xué)2 種方法比較

2.3 動(dòng)態(tài)分析模型

基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)、模糊數(shù)學(xué)的評(píng)估方法提供的是一種靜態(tài)損失結(jié)果，而忽視了生命損失的動(dòng)態(tài)過(guò)程，無(wú)法考慮風(fēng)險(xiǎn)人口在面臨洪水災(zāi)害時(shí)的撤離行為、避難行為等人的主觀行動(dòng)性。 研究受災(zāi)人員避難行為與撤離過(guò)程，確定在洪水期間被洪水淹沒(méi)的路段是至關(guān)重要的，這樣才能確定救援和撤離路線，并及時(shí)安排救援人員和物資。 Cai 等［18］研究洪水的范圍和深度以及被洪水淹沒(méi)的路段，以確定洪水期間洪水路段識(shí)別預(yù)報(bào)系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的通過(guò)比較水面和地形來(lái)確定洪水范圍和深度的方法不同，其利用地理信息系統(tǒng)中的光探測(cè)和測(cè)距數(shù)據(jù)來(lái)確定洪水范圍和深度；Abdulwahid 等［19］利用機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)快速評(píng)估多災(zāi)害情況下的滑坡風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，為撤離路線的確定提供依據(jù)。 另外，Assaf 等［20］引入可靠度的概念，利用潰壩洪水?dāng)?shù)值模擬技術(shù)和概率論來(lái)估算潰壩生命損失；王志軍等［21］引入可靠度的概念，以潰壩洪水特征為依據(jù)對(duì)淹沒(méi)范圍進(jìn)行劃分，根據(jù)區(qū)域受災(zāi)的特點(diǎn)研究風(fēng)險(xiǎn)人口的撤離與避難行為；趙安等［22］提出了基于生命損失過(guò)程與機(jī)理建立生命損失計(jì)算模型的方法；宋明瑞［23］從兩個(gè)方面進(jìn)行生命損失評(píng)估，一是風(fēng)險(xiǎn)人口的撤離行為，二是結(jié)合潰壩洪水演進(jìn)、避難環(huán)境等因素綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)人口的撤離行為，研究潰壩生命損失的產(chǎn)生與過(guò)程機(jī)理；趙一夢(mèng)等［24］基于生命損失的過(guò)程與機(jī)理，分析了其他因素在生命損失過(guò)程中的作用，建立了警報(bào)時(shí)間與撤離率、潰壩洪水嚴(yán)重性與避難率的關(guān)系曲線。

同樣選擇2.1 節(jié)中6 個(gè)潰壩案例（前述溝后和石漫灘大壩的參數(shù)無(wú)法滿足計(jì)算要求），對(duì)趙一夢(mèng)法、王志軍法的計(jì)算結(jié)果（見(jiàn)表3）進(jìn)行分析。 由表3 可以看出，趙一夢(mèng)法和王志軍法的計(jì)算誤差均較大，相對(duì)而言，王志軍法比趙一夢(mèng)法的精度高。 基于生命動(dòng)態(tài)損失過(guò)程的研究方法相較于靜態(tài)損失的研究方法，對(duì)生命損失過(guò)程機(jī)理的研究更加深入，但是如何合理地考慮多因素對(duì)死亡率的影響仍值得深入研究。

表3 動(dòng)態(tài)分析2 種方法計(jì)算結(jié)果分析

通過(guò)3 類模型的比較分析可以發(fā)現(xiàn)，目前情況下，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型獲取的計(jì)算結(jié)果較為可靠，其他類型的模型計(jì)算精度較低，但動(dòng)態(tài)分析方法是未來(lái)潰壩損失評(píng)估的發(fā)展方向，應(yīng)對(duì)其加強(qiáng)研究。

2.4 模型指標(biāo)參數(shù)

由于潰壩造成的生命損失涉及因素較多，影響機(jī)理復(fù)雜，因此對(duì)于生命損失影響因素指標(biāo)的提煉與分析影響著損失評(píng)估模型的準(zhǔn)確性、適用性。 影響因素指標(biāo)的選取應(yīng)遵從科學(xué)性、典型性、綜合性、系統(tǒng)性、實(shí)用性等原則，表4 給出了目前國(guó)內(nèi)外評(píng)估方法常用的指標(biāo)，除此之外還有建筑與交通因素、潰壩模式、洪水位上升速度、潰壩原因及類型、建筑層數(shù)、建筑類型、疏散距離、疏散能力、潰壩歷時(shí)、與大壩平均距離、洪水持續(xù)時(shí)間、次生災(zāi)害、土地類型等指標(biāo)。 隨著研究的不斷深入，潰壩生命損失評(píng)估方法中考慮的影響因素越來(lái)越多，但各因素在模型中的賦值和相互關(guān)系仍需深入探究。

表4 生命損失評(píng)估方法常用指標(biāo)

3 經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估方法

由于潰壩洪水容易造成基礎(chǔ)設(shè)施損毀、企業(yè)停減產(chǎn)、農(nóng)林牧漁業(yè)減產(chǎn)等重大經(jīng)濟(jì)損失，因此國(guó)外自20世紀(jì)70年代初期開(kāi)始研究洪澇災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失［27-28］，我國(guó)自20 世紀(jì)80年代末開(kāi)始研究洪災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失［29］。 經(jīng)濟(jì)損失一般是指潰壩洪水造成的可由貨幣直接計(jì)量的各類損失，包括經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)上的損失、搶險(xiǎn)救災(zāi)的費(fèi)用等，主要可分為直接經(jīng)濟(jì)損失與間接經(jīng)濟(jì)損失。 直接經(jīng)濟(jì)損失的研究方法較為傳統(tǒng)的是基于主成分分析法和回歸分析法等統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)建與淹沒(méi)水深、歷時(shí)等因素有關(guān)的損失率模型，之后發(fā)展為依據(jù)模糊數(shù)學(xué)、灰色關(guān)聯(lián)度等方法進(jìn)行損失評(píng)價(jià)，再發(fā)展到采用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、混合式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等人工智能方法評(píng)估經(jīng)濟(jì)損失。 間接經(jīng)濟(jì)損失涉及面廣，定義不統(tǒng)一，界限區(qū)分不明確［30］，主要評(píng)估方法有直接估算法和折減系數(shù)法。 目前，常用的經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估方法主要包括數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型和模糊數(shù)學(xué)模型，而研究重點(diǎn)集中于直接經(jīng)濟(jì)損失。

3.1 數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型

經(jīng)濟(jì)損失的研究一般通過(guò)對(duì)受災(zāi)地區(qū)經(jīng)濟(jì)行業(yè)的調(diào)查，通過(guò)受災(zāi)地區(qū)災(zāi)后與災(zāi)前經(jīng)濟(jì)比較得到損失率。李翔等［31］提出建立一種適用于洪水災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，進(jìn)而建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；Das 等［32］在分析以往水深—損失率曲線的優(yōu)缺點(diǎn)后，針對(duì)潰壩洪水提出了一種新的水深—損失率曲線模型；Ellingwood等［33］對(duì)災(zāi)害損失進(jìn)行分類并初步建立潰壩洪水損失評(píng)估的框架結(jié)構(gòu)，細(xì)化了災(zāi)損評(píng)估工作；施國(guó)慶等［34］分析了水庫(kù)潰決及其損失的特點(diǎn)，提出了計(jì)算體系，將直接經(jīng)濟(jì)損失分為實(shí)物型損失與收益性損失；王志軍等［35］根據(jù)洪水淹沒(méi)程度的劃分建立了損失率取值建議表，這種取值建議表實(shí)用性較強(qiáng)但在全面性方面有一定的局限性，不能全面考慮洪水特征；劉欣欣等［36］對(duì)潰壩洪水影響進(jìn)行了分區(qū)，定量分析了潰壩洪水流速和預(yù)警時(shí)間對(duì)損失率的影響并建立了流速與修正系數(shù)、警報(bào)時(shí)間與修正系數(shù)之間的關(guān)系函數(shù)，通過(guò)建立的函數(shù)關(guān)系求出修正系數(shù)并對(duì)損失率進(jìn)行修正；劉森等［37］考慮到洪水災(zāi)害的復(fù)雜性與影響環(huán)境的多樣性，以及根據(jù)產(chǎn)值評(píng)估洪水經(jīng)濟(jì)損失的方法，提出研究來(lái)水頻率與洪災(zāi)損失率之間的關(guān)系；Penning-Rowsell等［38］根據(jù)太湖流域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測(cè)及農(nóng)業(yè)土地使用狀況，對(duì)太湖流域建立與洪水深度有關(guān)的損失率模型；周克發(fā)等［39］將潰壩經(jīng)濟(jì)損失變化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度相結(jié)合，建立了潰壩洪水損失動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型；康相武等［40］基于洪水損失調(diào)查結(jié)果，提出各行業(yè)的損失率建議值；肖琦等［41］綜合分析了潰壩洪水的特征，提出了損失率與潰壩洪水最大流速等8 個(gè)相關(guān)因素的關(guān)系；楊建明等［42］建立了與水深相關(guān)的損失率曲線圖；McGrath 等［43］對(duì)洪水損失評(píng)估影響因素的敏感性進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)建筑環(huán)境、洪水位和恢復(fù)持續(xù)時(shí)間對(duì)洪水損失影響較大。

數(shù)理統(tǒng)計(jì)評(píng)估方法建立在大量調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)受災(zāi)區(qū)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的詳細(xì)調(diào)查，研究水深、流速等因素與損失率之間的關(guān)系，此類方法工作量龐大，成本高昂。 以河南省安陽(yáng)縣崔家橋滯洪區(qū)的經(jīng)濟(jì)損失為例［44］，選擇 4 種數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型［45-47］進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表5。 計(jì)算結(jié)果顯示，在農(nóng)業(yè)損失方面，各模型計(jì)算結(jié)果較好，原因是農(nóng)業(yè)對(duì)洪災(zāi)敏感性強(qiáng)，抗災(zāi)能力差，洪水災(zāi)害對(duì)于農(nóng)業(yè)造成的損失往往是毀滅性的；在居民房屋、家庭財(cái)產(chǎn)等損失方面，各模型計(jì)算結(jié)果誤差較大，主要是損失率的計(jì)算方法不同導(dǎo)致的，總體來(lái)說(shuō)，康相武法的精度最高。

表5 崔家橋滯洪區(qū)經(jīng)濟(jì)損失實(shí)際值與計(jì)算值比較

3.2 模糊數(shù)學(xué)模型

對(duì)潰壩洪水損失的評(píng)價(jià)，其趨勢(shì)都是由傳統(tǒng)的定性分析發(fā)展為定性與定量相結(jié)合［48］，對(duì)經(jīng)濟(jì)損失評(píng)價(jià)的方法也從傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)定性判斷發(fā)展為使用模糊數(shù)學(xué)等方法的半定量評(píng)價(jià)。 徐冬梅等［49］采用可變模糊集的方法評(píng)估災(zāi)害損失；Li 等［50］基于災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的不確定性與模糊性，建立了一種基于變量模糊集和信息擴(kuò)散法的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，用不完全數(shù)據(jù)集評(píng)估洪水風(fēng)險(xiǎn)。

近年來(lái)由于人工智能方法在學(xué)習(xí)、分類和容錯(cuò)方面表現(xiàn)出較好的能力，在模式識(shí)別及趨勢(shì)分析方面具有顯著的效果，因此人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等人工智能方法逐漸得到青睞。 曲麗英［51］引入GIS 技術(shù)評(píng)價(jià)水庫(kù)潰壩造成的直接經(jīng)濟(jì)損失；劉小生等［52］基于空間信息格網(wǎng)與BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了災(zāi)損快速評(píng)估系統(tǒng)。雖然人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在學(xué)習(xí)、模式識(shí)別方面有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)數(shù)據(jù)的需求量較大，考慮到數(shù)據(jù)不足對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的影響，許多學(xué)者結(jié)合模糊數(shù)學(xué)等數(shù)學(xué)方法優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，建立經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估體系。 金菊良等［53］針對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)不足導(dǎo)致計(jì)算收斂緩慢的情況，使用加速遺傳算法優(yōu)化遺傳算法網(wǎng)格參數(shù)；王寶華等［54］結(jié)合模糊數(shù)學(xué)建立混合式模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，建立了一個(gè)可快速評(píng)價(jià)洪災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失的模型。

在經(jīng)濟(jì)損失的評(píng)估中，對(duì)于間接經(jīng)濟(jì)損失的評(píng)估還有待進(jìn)一步研究，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在訓(xùn)練與收斂速度的提升、容錯(cuò)率等方面還有很大的研究空間。 目前的成果中多是基于靜態(tài)損失的研究，但現(xiàn)實(shí)中經(jīng)濟(jì)發(fā)展是一種動(dòng)態(tài)過(guò)程，在面臨潰壩風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，政府應(yīng)急疏散行動(dòng)及風(fēng)險(xiǎn)人口自發(fā)的財(cái)物轉(zhuǎn)移行為都對(duì)損失評(píng)估有著重要影響，周蕾等［55］分析了搶險(xiǎn)救災(zāi)行為和人為干預(yù)對(duì)災(zāi)害損失的影響。 因此，在經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估方法的研究中可以考慮基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等方法研究動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)損失。 表6 給出了一些經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估方法中損失率判定時(shí)考慮的影響因素。

表6 經(jīng)濟(jì)損失率判定影響因素

4 生態(tài)損失評(píng)估方法

鑒于潰壩洪水的毀滅性與突發(fā)性，潰壩洪水對(duì)于河道沖刷和原生環(huán)境的破壞都是難以估量的，隨著國(guó)家對(duì)生態(tài)文明建設(shè)的愈加重視，凸顯了潰壩生態(tài)損失研究的必要性。

相對(duì)于生命損失與經(jīng)濟(jì)損失的動(dòng)態(tài)損失過(guò)程，生態(tài)損失的過(guò)程可近似理解為一種靜態(tài)的過(guò)程。 生態(tài)損失所需研究的內(nèi)容過(guò)于龐雜，評(píng)價(jià)指標(biāo)較為抽象、難以量化，指標(biāo)體系難以建立，鑒于潰壩風(fēng)險(xiǎn)的地域性、時(shí)變性及社會(huì)性等特點(diǎn)［56］，加之以前人們對(duì)于生態(tài)損失的意識(shí)還不夠清晰，忽略了生態(tài)損失的資料收集，且生態(tài)環(huán)境具有一定的自我修復(fù)能力，所以給潰壩之后的實(shí)地調(diào)查帶來(lái)了很大難度。

生態(tài)損失評(píng)估方法的研究難點(diǎn)在于如何對(duì)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的影響因子進(jìn)行分析與提煉，如何量化因子并構(gòu)建完善的指標(biāo)體系。 盛金保等［57］從物理、化學(xué)、生態(tài) 3 個(gè)方面分析拆壩對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，闡述了拆壩影響的綜合性、矛盾性、時(shí)空延續(xù)性及不確定性等特點(diǎn)；王仁鐘等［58］對(duì)社會(huì)與環(huán)境影響要素進(jìn)行量化，綜合為一個(gè)社會(huì)與環(huán)境影響指數(shù)，并結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)線法初步確定了我國(guó)社會(huì)與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)；何曉燕等［59］根據(jù)潰壩的特點(diǎn)，在系統(tǒng)整理潰壩后果的基礎(chǔ)上提出了環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)級(jí)與量化，初步建立了環(huán)境損失評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；張瑩［60］鑒于生態(tài)損失難以測(cè)度的困難，引入能值足跡法，將潰壩洪水造成的環(huán)境影響、生態(tài)損失轉(zhuǎn)化為能值損失，進(jìn)而建立了基于能值足跡法的潰壩環(huán)境與生態(tài)損失評(píng)估模型；程莉等［61］基于模糊數(shù)學(xué)理論建立了潰壩生態(tài)損失評(píng)價(jià)模型；李奇［62］引入集對(duì)分析理論建立了潰壩環(huán)境影響指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)模型，提煉了植被覆蓋率、生物多樣性、人文生態(tài)環(huán)境、污染工業(yè)等影響因素；李宗坤等［63］針對(duì)潰壩環(huán)境影響研究的復(fù)雜性與不確定性，綜合考慮植被覆蓋、河道形態(tài)等因素，構(gòu)建并細(xì)化了潰壩環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，建立了集對(duì)分析-可變模糊集耦合方法模型，評(píng)估潰壩環(huán)境影響；Wu等［64］對(duì)集對(duì)分析法進(jìn)行了改進(jìn)并應(yīng)用于潰壩環(huán)境影響評(píng)估，以期提高評(píng)價(jià)結(jié)果的精確度。 表7 給出了一些生態(tài)損失評(píng)估方法涉及的影響因素。

表7 生態(tài)損失評(píng)估涉及的影響因素

5 結(jié)論與建議

潰壩損失評(píng)估是大壩風(fēng)險(xiǎn)管理的重要一環(huán)，深刻影響著大壩風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)的建立，也是風(fēng)險(xiǎn)決策的重要依據(jù)。 潰壩損失的準(zhǔn)確可靠評(píng)估，可為潰壩應(yīng)急預(yù)案的編制提供支撐。 目前，國(guó)內(nèi)外圍繞生命損失、經(jīng)濟(jì)損失和生態(tài)損失等開(kāi)展了大量的研究工作，但仍存在如下問(wèn)題值得深入研究。

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性對(duì)于潰壩損失評(píng)估方法的建立和驗(yàn)證至關(guān)重要，歷史潰壩資料的匱乏與記載混亂制約了評(píng)估方法的建立。 遵循注重資料質(zhì)量、杜絕相互矛盾的理念，應(yīng)全面整理?yè)碛袚p失資料的大壩潰壩案例，尤其應(yīng)注重對(duì)新潰大壩損失情況及時(shí)調(diào)查，為潰壩損失評(píng)估方法的深入研究和驗(yàn)證提供寶貴的第一手資料。

（2）對(duì)于各類損失影響因素的提煉與分析是潰壩損失評(píng)估的基礎(chǔ)，影響因素的量化過(guò)程對(duì)評(píng)估模型的可靠性與準(zhǔn)確性有著重要影響。 經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平的差異，不同歷史時(shí)期的潰壩調(diào)查資料中模型參數(shù)的量化工作顯得尤為重要，應(yīng)根據(jù)潰壩時(shí)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件和人口分布特征，建立相關(guān)的數(shù)據(jù)處理原則和方法，并根據(jù)目前的社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況建立符合實(shí)際情況的損失評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

（3）目前國(guó)內(nèi)外開(kāi)展的潰壩生命損失與經(jīng)濟(jì)損失的研究主要基于靜態(tài)指標(biāo)，應(yīng)充分考慮人為干預(yù)對(duì)潰壩損失評(píng)估結(jié)果的影響，可基于人類行為和社會(huì)組織機(jī)制研究潰壩撤離系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征，探索動(dòng)態(tài)指標(biāo)與潰壩損失之間的定量關(guān)系，建立潰壩損失評(píng)估綜合指標(biāo)體系和動(dòng)態(tài)評(píng)估模型。