第二章環(huán)境災(zāi)害形成原理和演化機(jī)制

第二章環(huán)境災(zāi)害形成原理和演化機(jī)制

第一節(jié)環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)一、環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)的含義人-社會(huì)環(huán)境-自然環(huán)境構(gòu)成了環(huán)境災(zāi)害孕育、發(fā)生、發(fā)展的環(huán)境系統(tǒng)。環(huán)境災(zāi)害不同于自然災(zāi)害與人文災(zāi)害的根本區(qū)別：自然災(zāi)害主要孕育于“人自然環(huán)境系統(tǒng)”，人文災(zāi)害主要孕育于“人-社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)”，環(huán)境災(zāi)害孕育、發(fā)生于“人-社會(huì)環(huán)境-自然環(huán)境”所構(gòu)成的綜合系統(tǒng)中。

環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)：各種環(huán)境災(zāi)害都不是孤立的，由于人類與自然環(huán)境相互作用強(qiáng)度的時(shí)空分布極不均勻，環(huán)境災(zāi)害往往是在某一地區(qū)或某一時(shí)段集中爆發(fā)，而且可以誘發(fā)一系列的次生環(huán)境災(zāi)害的衍生環(huán)境災(zāi)害，形成各種形式的災(zāi)害組織結(jié)構(gòu)，把這種具有結(jié)構(gòu)特征、動(dòng)力聯(lián)系的環(huán)境災(zāi)害組合稱環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)。2023/2/3二、環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)的分類根據(jù)環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可將環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)分為：環(huán)境災(zāi)害鏈環(huán)境災(zāi)害群2023/2/3土壤污染災(zāi)害生物多樣性銳減生態(tài)破壞地下水污染災(zāi)害地表水污染災(zāi)害空氣污染災(zāi)害溫室效應(yīng)海平面上升酸雨植被破壞水土流失泥石流資源枯竭由空氣污染引發(fā)的并發(fā)性環(huán)境災(zāi)害鏈1）環(huán)境災(zāi)害鏈：2023/2/3環(huán)境災(zāi)害鏈：把因一種環(huán)境災(zāi)害發(fā)生而引起一系列環(huán)境災(zāi)害形成的現(xiàn)象稱為環(huán)境災(zāi)害鏈。分串發(fā)性和并發(fā)性。串發(fā)性：指某一種原生環(huán)境災(zāi)害發(fā)生后，誘發(fā)產(chǎn)生的一系列環(huán)境災(zāi)害現(xiàn)象。如地下水超采——地面沉降——海水入侵——土壤鹽堿化

并發(fā)性環(huán)境災(zāi)害：指某一原因或某一地區(qū)同時(shí)產(chǎn)生或發(fā)生的一系列環(huán)境災(zāi)害現(xiàn)象。2023/2/3因果型災(zāi)害鏈這是指災(zāi)害鏈中相繼發(fā)生的自然災(zāi)害之間有成因上的聯(lián)系。例如，大震之后引起瘟疫、旱災(zāi)之后引起森林火災(zāi)等。同源型災(zāi)害鏈這是指形成鏈的各災(zāi)害的相繼發(fā)生是由共同的某一因素引起或觸發(fā)的情形。例如太陽(yáng)活動(dòng)高峰年，因磁暴或其他因素，心臟病人死亡多、地震也相對(duì)多、氣候有時(shí)也有重大波動(dòng)，這三種災(zāi)情都與太陽(yáng)活動(dòng)這個(gè)共同因素相關(guān)。2023/2/3

重現(xiàn)型災(zāi)害鏈這是同一種災(zāi)害二次或多次重現(xiàn)的情形。臺(tái)風(fēng)的二次沖擊、大地震后的強(qiáng)余震都是災(zāi)害重現(xiàn)的例子。互斥型災(zāi)害鏈這是指某一種災(zāi)害發(fā)生后另一災(zāi)害就不再出現(xiàn)或者減弱的情形。一雷打九臺(tái);大雨截震;大風(fēng)無霜偶排型災(zāi)害鏈這是指一些災(zāi)害偶然在相隔不長(zhǎng)的時(shí)間在靠近的地區(qū)發(fā)生的現(xiàn)象。例如，大旱與大震、大水與地震、風(fēng)暴潮與地震等就屬于這類災(zāi)害鏈。2023/2/32）環(huán)境災(zāi)害群：指環(huán)境災(zāi)害在空間上的群聚與時(shí)間上的群發(fā)現(xiàn)象，是對(duì)環(huán)境災(zāi)害在時(shí)空兩方面集散程度的標(biāo)識(shí)。

空間上，各類環(huán)境環(huán)境災(zāi)害通常集中發(fā)生在人類活動(dòng)頻繁、人口集中、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。時(shí)間上，各類環(huán)境災(zāi)害經(jīng)常出現(xiàn)在資本原始積累階段、工業(yè)發(fā)展初期、經(jīng)濟(jì)大幅度發(fā)展時(shí)期。2023/2/3三、環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)1）水平結(jié)構(gòu)

任何一個(gè)系統(tǒng)都由各種相互關(guān)聯(lián)、相互作用的要素和成分組成的，他們之間的信息傳遞過程是左右平等、無先后次序之分的，可認(rèn)為其結(jié)構(gòu)關(guān)系是水平的。

系統(tǒng)中各環(huán)境災(zāi)害并不是孤立的，而是互相聯(lián)系、互相影響的，并在其作用和影響的基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)綜合和升級(jí)。2）豎直結(jié)構(gòu)

指從災(zāi)害的孕災(zāi)環(huán)境-承災(zāi)環(huán)境-致災(zāi)過程-災(zāi)害強(qiáng)度共同組成的環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。2023/2/3孕災(zāi)環(huán)境：指災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展、演化的區(qū)域，其范圍大小差異明顯，大到地球的四大圈層，小到城市、工業(yè)區(qū)、社區(qū)等，這些區(qū)域內(nèi)的各種自然社會(huì)要素共同構(gòu)成了孕災(zāi)環(huán)境.承災(zāi)環(huán)境:則指孕災(zāi)環(huán)境區(qū)域內(nèi)的抗災(zāi)自救環(huán)境，包括城鎮(zhèn)、道路、農(nóng)田與工廠等固定設(shè)備，經(jīng)濟(jì)財(cái)力、居民的文化素質(zhì)、應(yīng)急機(jī)構(gòu)的設(shè)立等的有機(jī)組合環(huán)境。致災(zāi)過程：指孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)環(huán)境中的變異因子作用于承災(zāi)體的過程。災(zāi)害強(qiáng)度：指在一定孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體條件下，因環(huán)境災(zāi)害導(dǎo)致的生命、財(cái)產(chǎn)損失和生存環(huán)境破壞的強(qiáng)度，是孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)環(huán)境和致災(zāi)過程綜合作用的結(jié)果。致災(zāi)因子：指那些可能造成環(huán)境災(zāi)害的孕災(zāi)環(huán)境中的異變因子，它包括：天文、氣象、水文、地質(zhì)與生物等自然因子，以及城市基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)布局、人們的防災(zāi)意識(shí)與防災(zāi)能力等社會(huì)因子。在分析某一地區(qū)致災(zāi)因子時(shí)，不應(yīng)只分析各種環(huán)境災(zāi)害，而應(yīng)從產(chǎn)生這些環(huán)境災(zāi)害的致災(zāi)因子入手。2023/2/3地震災(zāi)害

地震分天然地震、誘發(fā)地震與脈動(dòng)地震。天然地震的致災(zāi)因子是地質(zhì)構(gòu)造力，在地質(zhì)構(gòu)造力作用下巖層斷裂或錯(cuò)動(dòng)引起地震；

誘發(fā)地震的致災(zāi)因子包括：水利設(shè)施的興建、油田注水等；

脈動(dòng)地震是由海浪等引發(fā)的地球表面經(jīng)常性微動(dòng)，通常不致成災(zāi)；洪水災(zāi)害

其致災(zāi)因子包括：不利的氣象條件（連日暴雨）、不利的水文條件（河道淤積，泄洪能力差）等自然致災(zāi)因子，以及堤壩防洪能力等工程致災(zāi)因子與人們防洪意識(shí)、經(jīng)濟(jì)條件等社會(huì)致災(zāi)因子；滑坡災(zāi)害

滑坡產(chǎn)生的基本條件為斜坡體前有滑動(dòng)空間，兩側(cè)有切割面。其致災(zāi)因子可以是暴雨，暴雨過后，由于雨水在滑動(dòng)面上侵泡，使其抗剪強(qiáng)度大幅度降低而引起滑動(dòng)；另外地震、人為堆放垃圾、礦渣均可誘發(fā)滑坡災(zāi)害；致災(zāi)因子2023/2/3泥石流災(zāi)害

泥石流產(chǎn)生的基本條件包括：地質(zhì)條件（豐富的固體物質(zhì)）、地貌條件（陡峭的地勢(shì)）與足夠的水。泥石流的致災(zāi)因子包括：水文氣象因子，氣溫與地溫影響形成泥石流的松散碎屑物質(zhì)，降水促進(jìn)松散碎屑物質(zhì)積聚，并為泥石流形成提供足夠的水；另外，植被破壞也是泥石流致災(zāi)因子之一；物種滅絕與生物多樣性銳減其致災(zāi)因子包括：生物棲息環(huán)境的改變與破壞、濫捕亂獵與自然生態(tài)環(huán)境破壞；環(huán)境污染災(zāi)害其致災(zāi)因子包括：人類活動(dòng)排入環(huán)境的有毒有害物質(zhì)、不利的水文（徑流量低）與氣象（逆溫等）條件，以及人們的環(huán)境意識(shí)淡泊等等。2023/2/33）時(shí)空結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的時(shí)空結(jié)構(gòu)指環(huán)境災(zāi)害在時(shí)間上和空間上相互聯(lián)系與相互作用的方式。在時(shí)間上表現(xiàn)為階段性、連續(xù)性和同步性三種，在空間上表現(xiàn)為異域性、臨域性和同域性三種形式。環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)的時(shí)空結(jié)構(gòu)決定了災(zāi)害的滯后性與遷移性這一基本規(guī)律。2023/2/3四、環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)的基本特征不確定性環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)中各組成元素間相互聯(lián)系與作用，以及其組成結(jié)構(gòu)都具有模糊性與隨機(jī)性。具體表現(xiàn)為各種環(huán)境災(zāi)害發(fā)生的隨機(jī)性與后果的模糊性。動(dòng)態(tài)性環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)的時(shí)空結(jié)構(gòu)決定了環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征。隨著時(shí)間的推移環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)也在不斷演變。環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)某一時(shí)刻的狀態(tài)不僅取決于當(dāng)時(shí)的狀態(tài)，同時(shí)還與此時(shí)刻以前的狀態(tài)有關(guān)。

2023/2/3開放性與非線性環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)是開放的自組織系統(tǒng)。具體表現(xiàn)為環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，環(huán)境災(zāi)害的群發(fā)現(xiàn)象就是證明。另外，許多環(huán)境災(zāi)害現(xiàn)象都表現(xiàn)出同一規(guī)律，即環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)從遠(yuǎn)離平衡態(tài)，通過突變進(jìn)入新的平衡態(tài)；從一無序結(jié)構(gòu)突變到另一新的有序結(jié)構(gòu)。其中“序”是衡量災(zāi)度與環(huán)境災(zāi)害的本質(zhì)的根本所在。這是環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)開放性的另一表現(xiàn)形式。環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)的開放性決定了其對(duì)于外界環(huán)境的輸入響應(yīng)不可能具有簡(jiǎn)單的線性疊加性，這使得災(zāi)害系統(tǒng)在演變過程中，可能出現(xiàn)突變、不動(dòng)點(diǎn)與混沌等復(fù)雜變化。自然性與社會(huì)性2023/2/3第二節(jié)環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)的指標(biāo)體系一、建立環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)指標(biāo)體系的目的意義

1.高度概括環(huán)境災(zāi)害的本質(zhì)特征；

2.揭示環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)的主序差異；

3.統(tǒng)一比較、評(píng)價(jià)不同空間位置與不同時(shí)間范圍內(nèi)，不同尺度規(guī)模下，不同類型的環(huán)境災(zāi)害后果，確定環(huán)境災(zāi)害的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；

4.模擬預(yù)測(cè)環(huán)境災(zāi)害的強(qiáng)度、頻度、范圍與危害程度，為環(huán)境災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析、減輕環(huán)境災(zāi)害預(yù)案的制定及環(huán)境災(zāi)害管理提供科學(xué)依：5.環(huán)境災(zāi)害信息規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化，是建立環(huán)境災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)，以及以環(huán)境災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的環(huán)境災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)所必不可少的基礎(chǔ)性工作，是環(huán)境災(zāi)害管理的基礎(chǔ)。2023/2/3二、建立環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)指標(biāo)體系的基本原則1.科學(xué)性原則2.可行性原則3.規(guī)范化原則4.系統(tǒng)性原則5.完整性原則2023/2/3三、環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)指標(biāo)體系的類型劃分按被描述客體的性質(zhì)劃分，環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)指標(biāo)可分為定性指標(biāo)與定量指標(biāo)。比如描述酸雨災(zāi)害損害森林植被的災(zāi)情可以用輕、中、重度破壞等定性指標(biāo)，也可以通過損害函數(shù)折合成貨幣值等定量指標(biāo)描述。

按環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)的組成要素劃分，環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)指標(biāo)可分為孕災(zāi)環(huán)境指標(biāo)、承災(zāi)體指標(biāo)、致災(zāi)因子指標(biāo)與災(zāi)情指標(biāo)。2023/2/3從時(shí)間序列角度劃分，環(huán)境災(zāi)害指標(biāo)可分為先行指標(biāo)、同步指標(biāo)與滯后指標(biāo)。先行指標(biāo)如孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定性指標(biāo)、承災(zāi)體承災(zāi)能力指標(biāo)與人們的防災(zāi)意識(shí)指標(biāo)等；

同步指標(biāo)主要是指災(zāi)害發(fā)生過程中描述災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展與演變過程的孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體與致災(zāi)因子變化指標(biāo)以及反映災(zāi)情的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失等指標(biāo)；

滯后指標(biāo)主要是指描述災(zāi)害發(fā)生后救災(zāi)效果，以及反映環(huán)境災(zāi)害造成的間接損失與長(zhǎng)遠(yuǎn)影響的指標(biāo)。2023/2/3四、環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)2023/2/3一）孕災(zāi)環(huán)境指標(biāo)孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定度指標(biāo)是描述人類活動(dòng)作用強(qiáng)度與環(huán)境承載力協(xié)調(diào)程度，衡量孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定與否的定量指標(biāo)，是判斷環(huán)境災(zāi)害發(fā)生可能性的依據(jù)之一。孕災(zāi)環(huán)境穩(wěn)定度可表示為人類活動(dòng)作用強(qiáng)度與環(huán)境承載力比值：

2023/2/3二）承災(zāi)體指標(biāo)(包括社會(huì)環(huán)境指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)環(huán)境指標(biāo)和自然生態(tài)環(huán)境指標(biāo))1.環(huán)境災(zāi)害易損度

環(huán)境災(zāi)害易損度是反映某一地區(qū)對(duì)環(huán)境災(zāi)害的敏感程度指標(biāo)。對(duì)于特定地區(qū)，其經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)與否，人口分布是否稠密，以及生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是否完善等都決定其對(duì)環(huán)境災(zāi)害是否敏感。另外，承災(zāi)體的某些組成要素也決定了其對(duì)環(huán)境災(zāi)害的易損程度，例如酸雨災(zāi)害對(duì)不同土壤類型、地質(zhì)條件的地區(qū)的危害差異很大；也就是說土壤類型、地質(zhì)條件決定酸雨災(zāi)害的易損性。2023/2/32.環(huán)境災(zāi)害承災(zāi)體承災(zāi)能力指標(biāo)

環(huán)境災(zāi)害承災(zāi)體承災(zāi)能力是對(duì)環(huán)境災(zāi)害承災(zāi)體對(duì)某一種或多種環(huán)境災(zāi)害的抗御能力、救助能力與恢復(fù)能力的綜合概括，它由抗災(zāi)能力指標(biāo)、救災(zāi)能力指標(biāo)與恢復(fù)能力指標(biāo)組成。承災(zāi)能力大小決定環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的最終演變結(jié)果，承災(zāi)能力大的地區(qū)，即使存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，也不至于爆發(fā)環(huán)境災(zāi)害。2023/2/3（1）抗災(zāi)能力抗災(zāi)能力指標(biāo)可以用設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的損失率表示。設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)某類環(huán)境災(zāi)害的強(qiáng)度、頻度與對(duì)承災(zāi)體所造成的危害與承災(zāi)體的功能要求的預(yù)測(cè)結(jié)果，以及承災(zāi)體的功能要求，而采取的設(shè)防要求。設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)只反映了對(duì)承災(zāi)體設(shè)防能力的要求，而實(shí)際的設(shè)防是否達(dá)到要求，則尚需假定一定受災(zāi)強(qiáng)度，預(yù)測(cè)承災(zāi)體的損失率。

損失率是指在一定受災(zāi)強(qiáng)度下，承災(zāi)體的損失值與承災(zāi)體價(jià)值之比的百分率：如此確定的損失率只能在同種災(zāi)害間進(jìn)行2023/2/3（2）救災(zāi)能力

救災(zāi)能力是指環(huán)境災(zāi)害一旦發(fā)生，使環(huán)境災(zāi)害所造成的損失降低到最低限度的能力，它包括受災(zāi)人員的救護(hù)能力，以及生命線工程、交通樞紐與社會(huì)治安維護(hù)能力。救災(zāi)能力可以采用定性指標(biāo)描述承災(zāi)體在環(huán)境災(zāi)害發(fā)生前的救災(zāi)預(yù)案，即救災(zāi)人力、救災(zāi)物力、快速反應(yīng)救災(zāi)技術(shù)水平、通訊水平與自救自助能力，以定性分析承災(zāi)體綜合救災(zāi)能力的強(qiáng)弱。也可以用人均醫(yī)療床位數(shù)定量反映承災(zāi)體救災(zāi)能力的強(qiáng)弱。2023/2/3（3）恢復(fù)能力指承災(zāi)體遭受環(huán)境災(zāi)害以后，快速恢復(fù)正常生產(chǎn)與生活秩序的能力。恢復(fù)能力與承災(zāi)體的經(jīng)濟(jì)實(shí)力有很大關(guān)系，可以用反映承災(zāi)體經(jīng)濟(jì)實(shí)力的指標(biāo)，諸如國(guó)民生產(chǎn)總值或人均等，以及固定資產(chǎn)總值等指標(biāo)表示。2023/2/33.防災(zāi)能力指標(biāo)防災(zāi)能力指標(biāo)是對(duì)承災(zāi)體防御環(huán)境災(zāi)害的能力的描述，它與抗災(zāi)能力有所不同，它們之間有治標(biāo)與治本之分。防災(zāi)主要是從防止環(huán)境災(zāi)害發(fā)生角度考慮具體實(shí)施策略，以治本策略為主，兼顧治標(biāo)策略；抗災(zāi)則是從環(huán)境災(zāi)害發(fā)生后，抵抗環(huán)境災(zāi)害的危害性影響，降低環(huán)境災(zāi)害所造成的損失角度考慮實(shí)施策略，大多只是治標(biāo)策略。不同類型環(huán)境災(zāi)害的防災(zāi)措施差異很大，防災(zāi)指標(biāo)也不盡相同，通常將其歸結(jié)于減輕環(huán)境災(zāi)害效益指標(biāo)考慮。2023/2/34.減輕環(huán)境災(zāi)害效益指標(biāo)減輕環(huán)境災(zāi)害效益指標(biāo)即是衡量防止環(huán)境災(zāi)害發(fā)生、抗災(zāi)、救災(zāi)與災(zāi)后恢復(fù)正常秩序的投資效果指標(biāo)，它是確定最佳減輕環(huán)境災(zāi)害策略的科學(xué)依據(jù)。不同類型環(huán)境災(zāi)害的防災(zāi)措施差異很大，減輕環(huán)境災(zāi)害效益指標(biāo)也不盡相同，通常將其歸結(jié)于減輕環(huán)境災(zāi)害投資凈效益與效費(fèi)比兩個(gè)綜合指標(biāo)表示。減輕環(huán)境災(zāi)害投資凈效益是指減輕環(huán)境災(zāi)害影響措施（包括防災(zāi)、抗災(zāi)與救災(zāi)等治理措施）所減少的經(jīng)濟(jì)損失與治理環(huán)境災(zāi)害的總投資的差額：

投資凈效益＝減少的經(jīng)濟(jì)損失一凈投資減輕環(huán)境災(zāi)害的效費(fèi)比；是指效果指標(biāo)的確定減輕環(huán)境災(zāi)害措施投資凈效益；是指減少的經(jīng)濟(jì)損失與減輕環(huán)境災(zāi)害措施的總投資的比率。

投資效費(fèi)比＝減少的經(jīng)濟(jì)損失／凈投資2023/2/35.環(huán)境災(zāi)害控制指標(biāo)環(huán)境災(zāi)害控制指標(biāo)是在環(huán)境災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境的穩(wěn)定度指標(biāo)與承災(zāi)體承災(zāi)能力指標(biāo)確定的基礎(chǔ)上，根據(jù)環(huán)境災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境所孕育的災(zāi)害類型與承災(zāi)體承災(zāi)能力等實(shí)際情況，作出的控制環(huán)境災(zāi)害發(fā)生的目標(biāo)。在制定環(huán)境災(zāi)害控制目標(biāo)時(shí)，應(yīng)規(guī)定上、下限，以便在一定閾值范圍內(nèi)選擇最佳減輕環(huán)境災(zāi)害策略。對(duì)于污染型環(huán)境災(zāi)害可參照美國(guó)國(guó)家環(huán)保局制訂的急性中毒基準(zhǔn)與慢性中毒基準(zhǔn)確定環(huán)境災(zāi)害的控制指標(biāo)。2023/2/3三）致災(zāi)因子指標(biāo)環(huán)境災(zāi)害的致災(zāi)因子指標(biāo)也分自然環(huán)境致災(zāi)因子與社會(huì)環(huán)境致災(zāi)因子。自然環(huán)境致災(zāi)因子指標(biāo)：氣象因子指標(biāo)（如城市煙霧災(zāi)害中的大氣穩(wěn)定度）、水文因子指標(biāo)（如淮河水環(huán)境災(zāi)害中的枯水期河水徑流量）、地質(zhì)與地貌因子指標(biāo)（如泥石流與滑坡災(zāi)害中的植被覆蓋面積與山地地表裸露面積）與生物因子指標(biāo)（如物種滅絕與生物多樣性銳減災(zāi)害中的生物多樣性指標(biāo)）等；社會(huì)環(huán)境致災(zāi)因子指標(biāo)：工業(yè)致災(zāi)因子指標(biāo)（如酸雨災(zāi)害中的工礦企業(yè)二氧化硫排放量）農(nóng)業(yè)致災(zāi)因子指標(biāo)（如湖泊或海灣赤潮災(zāi)害中的化肥施放量）居民生活致災(zāi)因子（如垃圾災(zāi)害中的城市生活垃圾發(fā)生量）2023/2/3四）災(zāi)情指標(biāo)環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)的災(zāi)情指標(biāo)即包括環(huán)境災(zāi)害類型、發(fā)生地點(diǎn)、歷時(shí)、規(guī)模、強(qiáng)度（如滑坡的土石方量、地面沉降速度等）、范圍（如受災(zāi)面積等）、傷亡人數(shù)與所造成的經(jīng)濟(jì)損失等直接描述指標(biāo)，還包括災(zāi)度與災(zāi)級(jí)等綜合指標(biāo)。1.環(huán)境災(zāi)害的時(shí)、空與強(qiáng)度指標(biāo)2.環(huán)境災(zāi)害損失指標(biāo)包括直接損失與間接損失兩部分：直接經(jīng)濟(jì)損失是指環(huán)境災(zāi)害發(fā)生直接造成的動(dòng)產(chǎn)與不動(dòng)產(chǎn)的損失；間接經(jīng)濟(jì)損失是指社會(huì)生產(chǎn)與商品流通領(lǐng)域因受災(zāi)影響帶來的損失以及救災(zāi)活動(dòng)的非生產(chǎn)性消耗；此外，還包括次生災(zāi)害與衍生災(zāi)害所造成的損失，以及自然生態(tài)環(huán)境破壞、居民心態(tài)影響造成的間接損失等。2023/2/3某次環(huán)境災(zāi)害所造成的損失應(yīng)為受此次環(huán)境災(zāi)害影響若干年的損失總和的折現(xiàn)值：

r：貼現(xiàn)率；n:承災(zāi)體受環(huán)境災(zāi)害影響的年數(shù)2023/2/3第三節(jié)環(huán)境災(zāi)害的成災(zāi)機(jī)制為系統(tǒng)闡述環(huán)境災(zāi)害的成災(zāi)機(jī)制，提出“廣義人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)”概念，并進(jìn)一步闡述環(huán)境災(zāi)害的孕災(zāi)環(huán)境即為“廣義人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)”，其中人為失誤（行為或群體決策失誤等）是產(chǎn)生環(huán)境災(zāi)害的根本動(dòng)因；在此基礎(chǔ)上，從廣義人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)各子系統(tǒng)間相互作用角度，利用墑與耗散結(jié)構(gòu)理論、突變論以及混沌理論，探討環(huán)境災(zāi)害的成災(zāi)機(jī)制.2023/2/3一、人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)1.人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)與人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)

人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)是指人類為了達(dá)到某種預(yù)定目標(biāo)，總是針對(duì)特定環(huán)境，試圖利用已經(jīng)掌握的科學(xué)技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)由人、機(jī)器與環(huán)境組成的復(fù)雜系統(tǒng)。系統(tǒng)中：“人”是指作為工作主體的人－機(jī)器的操作者；“機(jī)”是指人所控制的一切對(duì)象的總稱（如人所操縱的飛機(jī)、汽車與各種機(jī)器等）；“環(huán)境”是指人與機(jī)共處的條件（如溫度、壓力與噪音等物理環(huán)境，有害氣體等化學(xué)環(huán)境，人心向背等社會(huì)環(huán)境等）2023/2/3研究人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)的目的：在各種特定的環(huán)境下，如何利用科學(xué)的方法優(yōu)化人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)，提高其工作效率，在保障人的生命安全前提下實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)；為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，這就必須將人、機(jī)與環(huán)境作為一個(gè)整體加以研究。2023/2/3人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)：即從“系統(tǒng)”總體高度出發(fā)，一方面既注意研究人、機(jī)、環(huán)境各要素自身的性能；另一方面，更重視研究這三大要素之間的相互作用、相互聯(lián)系、相互影響，以及它們的協(xié)調(diào)方式；并借助系統(tǒng)工程科學(xué)的成就，尋求最佳組合方案，以便使人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)在總體上處于一種最佳狀態(tài)。2023/2/32.廣義的人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)定義：

人們?yōu)榱烁纳谱陨淼纳鏃l件，總是在不斷利用自己的智慧改造周圍環(huán)境，建筑更舒適的生存空間，由此組成一個(gè)既有人又有人工環(huán)境（或稱人文環(huán)境與人為空間），還有自然生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜系統(tǒng)。比較：

狹義

廣義人

特指“機(jī)”的操作者

生存于人文環(huán)境（人為空間）的人類群體

機(jī)特指人類為延伸自己各種器官的功能而制造的各種機(jī)器泛指人類為改善自己生存條件，建筑的人為空間，是由人所建造和控制的一切對(duì)象的綜合概括環(huán)境人、機(jī)共處的特定條件人、機(jī)共處的自然生態(tài)環(huán)境2023/2/3

由此可見，環(huán)境災(zāi)害是否發(fā)生的主要因素有五項(xiàng)：人（Man)、機(jī)（Machine）、環(huán)境（Medium）、規(guī)劃管理(Management)與減災(zāi)防災(zāi)，其中前四項(xiàng)因素即為國(guó)外一些學(xué)者所說的4M因素。2023/2/3二、人為失誤：產(chǎn)生環(huán)境災(zāi)害的根本動(dòng)因1.人為失誤及其分類人為失誤是指人為地使人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)發(fā)生故障，不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的不良事件，是違背客觀規(guī)律或操作規(guī)則的錯(cuò)誤行為，是產(chǎn)生環(huán)境災(zāi)害的根本動(dòng)因。不同系統(tǒng)中具有典型意義的人為失誤概率2023/2/3除了重大環(huán)境污染事故外，其它類型的環(huán)境災(zāi)害大多也是由于人為失誤所造成的，包括：人類對(duì)客觀世界認(rèn)識(shí)不足盲目砍伐森林，造成植被破壞，由此衍生水土流失，洪水泛濫等次生災(zāi)害；決策上失誤規(guī)劃不周，不考慮本地區(qū)的自然社會(huì)條件，盲目發(fā)展重污染企業(yè)，而導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染災(zāi)害；設(shè)計(jì)上失誤危害估計(jì)不足，導(dǎo)致工程項(xiàng)目衍生次生災(zāi)害，典型的包括：水庫(kù)誘發(fā)地震與采礦誘發(fā)滑坡等；操作失誤即由于經(jīng)驗(yàn)不足、缺乏培訓(xùn)等因素所致的誤操作；2023/2/32.人為失誤機(jī)理分析在眾多人為失誤理論中，以下評(píng)價(jià)模型比較典型：廣義的SOR人為失誤因素模型：SOR人為失誤因素模型是在J.瑟利于20世紀(jì)60年代末提出的SOR人的因素模型基礎(chǔ)之上改進(jìn)而成的，它是包括以下三個(gè)參數(shù)（心理作用）的函數(shù)，即刺激輸入（S)、內(nèi)部響應(yīng)（O)與輸出響應(yīng)（R）。刺激輸入是人所感受到的變化，即為控制輸入信息，它包括各種環(huán)境監(jiān)測(cè)信息、儀器儀表讀數(shù)與重大環(huán)境災(zāi)害報(bào)警信息等；內(nèi)部響應(yīng)是人通過觀察、識(shí)別或通過決策群體討論，而對(duì)刺激輸入的判斷；輸出響應(yīng)是人通過S與O作出的綜合判斷所導(dǎo)致的具體實(shí)際行動(dòng)。由此，可近似給出人為失誤的表達(dá)式：2023/2/3

式中：FH:人為失誤率；

RH:人的某一行為的可靠度；

RS:與輸入信號(hào)有關(guān)的可靠度，指人接受信息的可靠

度，包括信號(hào)生成（如：控制儀表、環(huán)境監(jiān)測(cè)與環(huán)境災(zāi)害預(yù)警等）及人體感官直接接受信號(hào)的可靠度；RO:與判斷有關(guān)的可靠度，指信號(hào)傳入大腦或提交決策者，經(jīng)過思考或決策群體討論，最終作出判斷或決

策的可靠度；

RR與輸出有關(guān)的可靠度，指根據(jù)判斷所導(dǎo)致的具體行

動(dòng)的可靠度

2023/2/3刺激輸入包括環(huán)境監(jiān)測(cè)等更為廣泛的信息來源；內(nèi)部響應(yīng)也不僅僅是個(gè)體大腦的反應(yīng)，同時(shí)包括針對(duì)刺激輸入的群體決策；輸出響應(yīng)同樣不單指?jìng)€(gè)體行為，而是指群體行為（如執(zhí)行某項(xiàng)環(huán)境規(guī)劃與采取某一減災(zāi)措施等）。這是因?yàn)閷?dǎo)致環(huán)境災(zāi)害的人為失誤不僅僅表現(xiàn)為偶發(fā)的個(gè)體行為不當(dāng)，更多的是由于認(rèn)識(shí)水平不夠、缺乏信息或決策者主觀臆斷，而導(dǎo)致決策失誤或計(jì)劃不周所致。2023/2/3(2）人為失誤定量化模型人為失誤定量化是以“人誤概率”表示的。從概率論角度劃分，“人誤概率”有以下三種類型：A、基本人誤概率基本人誤概率是指孤立考慮人為完成某項(xiàng)工作時(shí)的失誤概率，可由下式確定：式中：e：完成某項(xiàng)工作的成功次數(shù)；

n:沒有完成某項(xiàng)工作（由于人為失誤導(dǎo)致未完成某項(xiàng)工作）的失誤數(shù)。2023/2/3如果工作時(shí)間為連續(xù)變化，基本人誤概率模型為：式中：e(t):在t時(shí)刻人的失誤率（可是t的函數(shù)），當(dāng)e(t)為常數(shù)時(shí)，可記為λ，則有：當(dāng)t0時(shí)，F(xiàn)H0;當(dāng)t∞時(shí)，F(xiàn)H1即當(dāng)時(shí)間趨于無窮大時(shí)，人為失誤概率為1，說明人為失誤在所難免，完全回避人為失誤是不現(xiàn)實(shí)的，因此可見，環(huán)境災(zāi)害具有不可完全避免特性。

2023/2/3B、條件人誤概率條件人誤概率是指人在某種條件（環(huán)境條件與人體狀態(tài)等）下，發(fā)生失誤的概率，通?？梢詶l件概率形式表示：式中：F:人為失誤事件；

C:發(fā)生人為失誤事件的條件。2023/2/3在確定條件人為失誤概率時(shí)，具體條件的選擇視具體問題而定，下以疲勞狀態(tài)為例說明條件人為失誤概率的計(jì)算方法。若考慮疲勞度α與工作時(shí)間t呈指數(shù)關(guān)系在考慮失誤率λ與α成正比（即失誤率與疲勞程度成線性關(guān)系），由此可得到在疲勞條件下的人為失誤概率為：2023/2/3導(dǎo)致人為失誤的部分條件2023/2/3三、人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)：環(huán)境災(zāi)害的孕育環(huán)境通常情況下，人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)處于一種相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，維持正常功能的發(fā)揮。但是，這一穩(wěn)定只是相對(duì)的；一旦組成人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)的某個(gè)或某些要素處于異常狀態(tài)，或發(fā)生異常運(yùn)動(dòng)時(shí)，人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)也將出現(xiàn)異常；當(dāng)這種異常達(dá)到或超過一定閾值時(shí)，就會(huì)改變?nèi)艘粰C(jī)一環(huán)境系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其正常功能的發(fā)揮，于是就爆發(fā)了環(huán)境災(zāi)害。2023/2/3四、人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)的演變規(guī)律1、環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)中各要素相互作用的變異環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)中各要素的相互作用在不同的歷史階段，其形式和強(qiáng)度差別很大。人與環(huán)境的關(guān)系，以索取物質(zhì)財(cái)富為主，給人類帶來了巨大的物質(zhì)財(cái)富的同時(shí)，給人類生存的環(huán)境帶來巨大的破壞，人與社會(huì)環(huán)境的變化很大，高度現(xiàn)代化的城市、各種現(xiàn)代物品、各種化學(xué)藥品和機(jī)器的大量生產(chǎn)，對(duì)人類生存環(huán)境的壓力日益加大。2023/2/32、環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)中各要素相互作用的響應(yīng)環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)各要素相互作用的結(jié)果有正反兩個(gè)方面。正的方面可以相互促進(jìn)，使系統(tǒng)向有序穩(wěn)定方向發(fā)展，反的方面導(dǎo)致系統(tǒng)向無序方向發(fā)展，是產(chǎn)生環(huán)境災(zāi)害的根源。因此正確處理好人-社會(huì)環(huán)境-自然環(huán)境系統(tǒng)各要素的關(guān)系是減輕和防治環(huán)境災(zāi)害，使人類社會(huì)與自然生態(tài)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的基本途徑。如果在環(huán)境承載能力范圍內(nèi)，自然環(huán)境對(duì)人-社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)的響應(yīng)是良性的促進(jìn)過程，反之則造成系統(tǒng)退化，其正響應(yīng)的負(fù)結(jié)果可用系列指標(biāo)表示：1）環(huán)境穩(wěn)定度環(huán)境在不超過一定變化允許限度內(nèi)的自我維持和調(diào)節(jié)特性。2）環(huán)境彈性環(huán)境在外部作用下在一定限度內(nèi)保持自身狀態(tài)，并在外部作用停止后即可恢復(fù)原態(tài)的特性。

2023/2/3在外部作用影響下，自然生態(tài)與環(huán)境狀態(tài)發(fā)生一系列變化，表現(xiàn)為：環(huán)境擾動(dòng)：指自然生態(tài)與環(huán)境狀態(tài)參量臨時(shí)的、偶然的或周期性的可逆變化，有規(guī)律的擾動(dòng)的積累可以導(dǎo)致環(huán)境平衡狀態(tài)的改變，引起環(huán)境異常。環(huán)境異常：指一個(gè)或幾個(gè)環(huán)境狀態(tài)參量偏離背景值，環(huán)境穩(wěn)定度和環(huán)境彈性遭到破壞，但外部作尚未超過該地區(qū)環(huán)境承載力，環(huán)境系統(tǒng)的完整性尚未喪失，但有害作用已經(jīng)顯現(xiàn)，如不采取措施減緩這一有害過程，必將對(duì)人類產(chǎn)生極大影響。環(huán)境污染：由于環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)外發(fā)生物質(zhì)和能量的累積，在數(shù)量上超過了環(huán)境的自我凈化或再生能力。環(huán)境污染的概念取決于環(huán)境中自身物質(zhì)與能量的背景值，以及根據(jù)環(huán)境功能要求認(rèn)為給定的標(biāo)準(zhǔn)值。環(huán)境災(zāi)害當(dāng)系統(tǒng)外部作用超過該地區(qū)的環(huán)境承載力時(shí)，致使當(dāng)?shù)丨h(huán)境系統(tǒng)的穩(wěn)定度、結(jié)構(gòu)功能發(fā)生質(zhì)的變化，引起系統(tǒng)穩(wěn)定度的喪失和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的破壞，進(jìn)而對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。2023/2/33、環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)的演變規(guī)律在環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)中，人-社會(huì)環(huán)境-自然環(huán)境系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展能力（k）是環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng)演變的決定性因素。1）系統(tǒng)趨于死亡0<k<12）系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展1<k<33）系統(tǒng)趨于混沌狀態(tài)k>32023/2/3五、從熵與耗散結(jié)構(gòu)角度探討環(huán)境成災(zāi)機(jī)制1.環(huán)境災(zāi)害是一個(gè)熵增過程人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)是一復(fù)雜的遠(yuǎn)離平衡的開放大系統(tǒng)，在“永恒”且強(qiáng)大的太陽(yáng)照射的外界條件下，通過漲落達(dá)到有序，實(shí)現(xiàn)其自身的功能與結(jié)構(gòu)。正是在非平衡非線性區(qū)存在的耗散結(jié)構(gòu)，造就了人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)的復(fù)雜性與多樣性，使人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)向著有序、復(fù)雜與高級(jí)的方向演化。2023/2/3任何災(zāi)害，無論是自然災(zāi)害，還是環(huán)境災(zāi)害都是局部人一機(jī)環(huán)境系統(tǒng)由有序向無序演化的過程。這與人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)正常的演變規(guī)律正相反，因此才對(duì)人類及其賴以生存的人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)成威脅。首先在災(zāi)害的孕育期，局部人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)在外界條件維持下處于一種遠(yuǎn)離平衡不穩(wěn)定狀態(tài)，一種時(shí)間與空間上的有序結(jié)構(gòu)（耗散結(jié)構(gòu)）。這是人機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)在外界條件下維持一種低熵狀態(tài)。

由于系統(tǒng)處于遠(yuǎn)離平衡的不穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)部異?；钴S，漲落不斷加劇，形成巨漲落。如果此時(shí)外界條件足夠強(qiáng)，系統(tǒng)通過漲落將形成一種新的更高級(jí)更有序結(jié)構(gòu)（由耗散結(jié)構(gòu)理論決定）；相反如果外界條件不是很強(qiáng)，熱力學(xué)第二定律（熵增原理）決定了系統(tǒng)將向熵增方向發(fā)展。2023/2/32、環(huán)境災(zāi)害的熵增表現(xiàn)1）人類是靠由外界自然生態(tài)環(huán)境索取來維持人類自身的有序與進(jìn)化,索取的結(jié)果必將導(dǎo)致自然生態(tài)環(huán)境熵增。2）在人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)各子系統(tǒng)間相互作用過程中，一方面通過人一機(jī)系統(tǒng)直接的物質(zhì)與能量消耗造成自然生態(tài)環(huán)境的熵增；同時(shí)由于其行為不當(dāng)，還在很大程度上阻礙自然生態(tài)環(huán)境在太陽(yáng)能作用下，向更有序、更復(fù)雜、更高級(jí)的方向進(jìn)化的進(jìn)程,這主要表現(xiàn)在植被的破壞、物種的滅絕與環(huán)境污染等方面。

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災(zāi)害產(chǎn)生的根本原因在于：在人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)各子系統(tǒng)間相互作用過程中，由于貪婪索取與行為不當(dāng)，造成自然生態(tài)環(huán)境的熵增過程，致使由太陽(yáng)能維持的自然生態(tài)環(huán)境向有序、復(fù)雜與高級(jí)方向進(jìn)化的過程被破壞，取而代之的是向無序、簡(jiǎn)單與低級(jí)的方向退化過程。熵增將給人類帶來巨大的災(zāi)難。擺脫熵增災(zāi)難的途徑有兩條：一是降低自然生態(tài)環(huán)境內(nèi)部的熵增過程；二是加強(qiáng)外界約束條件，在強(qiáng)大的外界條件作用下，自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)通過漲落與耗散結(jié)構(gòu)分支的選擇向有序、復(fù)雜與高級(jí)方向進(jìn)化的熵減過程超過其熵增過程，以達(dá)到維持自然生態(tài)環(huán)境總體上向熵減方向發(fā)展的最終目的。2023/2/3六、環(huán)境災(zāi)害的混沌成災(zāi)機(jī)制1.在人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)中，三個(gè)或三個(gè)以上非線性關(guān)系，就可能導(dǎo)致環(huán)境災(zāi)害。2.在人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)中，某些參量的周期變得不穩(wěn)定時(shí)，就有可能演化成環(huán)境災(zāi)害。3.人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)中，控制參量的變化可導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)參量由不動(dòng)點(diǎn)演變成二點(diǎn)周期、四點(diǎn)周期…乃至混沌。4.人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)中，周期性擾動(dòng)作用于非線性關(guān)系2023/2/3七、能量與物質(zhì)異常聚散成災(zāi)機(jī)制能量與物質(zhì)異常積聚、釋放與轉(zhuǎn)化將導(dǎo)致環(huán)境災(zāi)害的發(fā)生。例如：有毒污染物由人機(jī)系統(tǒng)發(fā)生并排入自然生態(tài)環(huán)境，通過食物鏈富集（水俁病中含汞廢水在某些生物體內(nèi)遷移、轉(zhuǎn)化與富