据国家防汛抗旱总指挥部办公室网站消息，截至6月8日统计，今年以来全国已有15省(区、市)遭受洪涝灾害，受灾人口955.39万人，因灾死亡83人、失踪13人，倒塌房屋1.77万间，农作物受灾面积915.96万亩，直接经济损失约144.47亿元，其中水利设施直接经济损失37.16亿元。与2000年以来同期均值相比，受灾面积、受灾人口、死亡人口、倒塌房屋分别偏少50%、51%、42%、80%，直接经济损失偏多13%。

洪水灾害属于气象灾害的一种，发生频繁，影响范围大，制约着人类的生产和生活。降雨方式的改变、频发的极端事件、土地用途的改变以及因社会经济需要而对洪水易发区进行的开发都使得洪水的风险和危害性不断提高。人类的生命、财产、环境和社会经济都面临着日益严峻的洪水风险。而以往人们对洪水灾害影响的研究往往将重点放在洪水对建筑物、基础设施的损坏及其所带来的经济损失和人员伤亡上，而忽略了洪水引发的Na-tech事件（突发事件链式效应中的典型灾害被称为Na-tech事件，是由英文natural and technological disasters缩写而成）对环境的破坏风险。

洪水给人类正常的生活、生产活动带来的损失与祸患，称之为洪水灾害。我国是一个洪灾损失严重的国家，根据1990～2000年的资料统计，我国洪涝灾害直接经济损失占全国国内生产总值的2.24%，洪涝灾害直接经济损失约占全国自然灾害损失的67%。

洪水灾害按表现方式可分为水灾和涝灾，两者经常同时发生。按灾害成因和发生地点不同，可分为暴雨洪水、融雪洪水、冰凌洪水、溃堤（坝）洪水和海岸洪水（如风暴潮、海啸等）。我国的大部分地区常见的洪水主要是由持续降雨导致的暴雨洪水。

对于洪水风险的识别和估算，现存的大量方法从不同的角度进行了阐述，各有利弊。而且随着全球气候的变化，各种水文条件和地理条件也随之改变，全球气候趋势也呈现出很大的随机性，这些不利的因素加大了洪水风险识别和估计的难度。

1. 洪水强度和频率

1）洪水强度

常见的刻画洪水强度的三要素有洪峰水位、洪水总量、洪水历时。在科学研究和工程实践中，除洪水三要素指标外，还常常用洪水水深、洪水淹没范围、洪水水流速度等指标来描述洪水强度，甚至用洪水等级这一综合性指标来描述。

最常见的洪水强度指标是淹没水深。水深为洪水灾害中影响最大的因素，Penning和Fordham、Wind等对其进行了研究和测量。

洪水强度的另一个重要标准为水流速度，发生在山区的洪水往往具有高流速，因此对建筑和基础设施等造成重大伤害。但速度的空间分布往往难以计算。为此，往往需要使用大量数据、处理时间的二维流体动力学模型。

其他洪水强度指标还有洪水持续时间和水位上升速度，这些参数的计算往往需要使用洪水波上升及下降的水文模拟模型。

近年来，数字高程模型（digitalelevation model，DEM）也用于对洪水进行危险性分析，它可以估算洪水可能淹没的范围及水深分布。

2）洪水概率

在水利科学中，洪水强度大小常用洪水三要素之一（如洪峰流量或洪水总量）出现的超越概率（或频率）表示，也可表达为重现期。重现期是指某随机变量的取值在长时期内平均多少年出现一次，又称多少年一遇。例如，百年一遇洪水，是指出现大于或等于该洪水的洪峰流量或洪水总量的概率为1%。可以通过洪水灾害图谱来展示具有不同重现期的洪水，如10年、20年、50年、100年、200年、1000年一遇等。

人类出于工程需要或环境需要对河流和海岸进行的改造，改变了流域土地用途，导致了气候变化，而且改变了洪水的发生频率。

洪水灾害危险性分析的常用方法有：水文水力学方法、数理统计方法、灰色理论方法、模糊数学方法、故障树法、系统仿真方法等。下面介绍其中的两种。

a）水文水力学方法

根据不同的降雨过程，通过流域汇流模型，以及一维（二维）洪水演进模型的数值模拟计算，推求相应洪水过程的可能淹没的范围、淹没深度和历时等洪水指标及其概率分析曲线。该方法需要详尽的流域地形、地貌、植被等信息，对数据的完整性要求较高。

b）数理统计方法

洪水的发生具有一定的随机性，因此可作为随机变量，利用数理统计方法分析，主要有回归分析法和时间序列分析法两种。回归分析法是根据历史样本资料建立回归方程，一般只适用于近期的洪水预测。时间序列分析法将时间序列分解为趋势项、周期项和随机项，一般对月或年时间尺度的水文时间序列，用自回归模型较好。

2. 洪水引发事故灾难作用机理

洪水可能引起的技术事故灾难，如交通运输线路破坏和中断；供电、通信、输油（气）、输水设施及管线破坏和中断；石油化工企业的设备破坏等。

洪水冲刷及高水位可能破坏或摧毁房屋、工业中心等。受破坏的物体将排放浮游物及化学物等有害物质，并在洪水中扩散，对洪涝区内的居民及生态系统造成影响。工业设施在洪水中受到破坏，如储罐倒地且大量污染物排出就属于这种情况。这些污染物可能是浮在水面上的一层石油，或是在河底地表上移动的一层重质非水相液体。这些污染物可能会对植物群、动物群和人类构成重大威胁，也可能会对城市饮用水管道等（地下）管道系统造成难以消除的污染。洪水中的潜在事故源载体种类十分多样，包括工厂、垃圾场、化肥厂（除草剂、杀虫剂）、加油站油罐等。

Kelman和Spence将洪水带来的诸多影响称为“洪水作用”，并对其进行了归类和分析。洪水作用包括碎片撞击，化学污染物的腐蚀，波浪引起的水流静压力变化，破碎波产生的压力、浮力的抬升作用以及对地基的冲刷。三种常见的洪水作用，如图1所示。

图1　三种洪水作用图

第一种洪水作用为水浸损坏，这种损坏因房屋材料浸水而产生，与水流的外力无关。传统上，针对这种洪水作用的研究一般假设洪水上升缓慢，不至于对房屋产生外力冲击，重在探讨最终洪水水深与房屋损坏之间的函数关系。

第二种洪水作用为由封闭建筑内外洪水的上升速度不同而导致的内外水位差。

第三种洪水作用是水流作用在房屋墙壁上的动压力。封闭建筑会由于外部积水和水位差及水流冲击而产生侧压力。

洪水对结构物的危害与下列因素有关：①结构的型式、强度和高度；②淹没水深；③水流的作用力；④漂浮物对结构的碰撞；⑤洪水入侵后，“潮湿”对结构及其内部物品的不利影响。

洪水对建筑物的作用主要分为四种：①冲击作用，主要表现在分洪或溃堤时，急泻而下，但其作用范围小，历时短；②浸泡作用，会使砌体房屋的砌块与砂浆软化、酥松，降低或失去黏结作用；③波浪作用，在浸没期内如遇大风天气，浪随风生，建筑物将受到波浪荷载的作用，表现为波浪的动水压力；④退水效应，浸泡过的建筑地基土在阳光照射下，土体结构发生变化，应力重新分布，产生不均匀沉降而引起上部结构的倾斜，导致结构构件开裂等。

3. 洪水引发的事故灾难案例分析

2010年发生在中国南方的水灾使10个省份受灾，局部灾情超过1998年。水灾发生后，位于江西省峡江县境内的驰邦药业有限公司的围墙被赣江特大洪峰冲毁倒塌近40米，致使厂区内867个空桶和956个密封溶剂桶被洪水冲走，如图2所示。几天后，江西省吉安地区石方药业有限公司千余个化学药品桶被洪水冲散，沿江西赣江往下游漂流，可能随水流从湖口进入长江。当地相关责任部门表示，近年来发生了多起洪水导致的化学品泄漏污染事件。在对化学品进行日常的生产监管之外，还应该对其面对灾害时的风险进行排查，采取有效的应对措施，以保证处地周边居民的生命和财产安全。

图2　江西省水灾后化学药品桶被冲散情况

2010年7月吉林市永吉县的温德河出现洪峰，某化工企业的库房被洪水冲毁，有约3000只装有三甲基乙氯硅烷、六甲基二硅氮烷等物质的物料桶被冲入温德河，进而流入松花江，如图3所示。

图3　吉林市温德河中的危化品物料桶

国外方面，2002年夏天洪水席卷欧洲，在捷克拉贝河岸的Spolona化学品公司受其影响，80 t液态氯泄漏进入水中，10 t气态氯泄漏侵蚀了附近的树木和农作物，造成重大经济损失，周边区域进入紧急状态。这些工业设施很早就建设在河床附近，为的是便于原材料和成品的运输，易于工业过程用水和废物处置流程。这些便利条件使得工厂在选址过程中忽视了洪水可能淹没的风险，以及工业事故可能对民众造成的危害。

2004年12月26日发生在亚洲地区的海啸，造成了工业设施的严重破坏，从而导致了危险品泄漏。在班达亚齐，印尼国家石油公司储存点报告泄漏了8000 m³原油。

洪水诱发的储罐失效就是一类典型的Na-tech事件，除了传统泄漏事件可能引发的事故，还可能产生两类更严重的灾害：水污染所造成的更大范围的环境污染；若泄漏的化学品可与水发生化学反应，释放毒气或可燃气体，则风险进一步升级。

本文由王芳摘编自袁宏永等著《突发事件及其链式效应理论研究与应用》（北京：科学出版社，2016.5），有删节。

ISBN：978-7-03-041054-2

随着人类社会的发展和自然生态环境的变化，各种自然和人为的灾害性突发事件不断发生并呈现上升趋势。在城镇化进程中，各类突发事件除直接造成人员伤亡外，对能源、交通、生命线工程等系统的破坏也日益成为社会关注的焦点。各种灾害性突发事件持续对人类的生存与发展带来挑战，并有使风险增加的趋势。突发事件的次生衍生现象是其复杂性的典型呈现。

大量案例研究表明，突发事件在发生发展演化进程中，常常会从一个初始原生事件，逐渐演变成具有次生衍生灾害的复杂事件，自然、社会、人为因素以不同形式作用其中。突发事件的作用形式和内容不断发生变化，造成的后果和伤害也持续蔓延、扩大，呈现出典型的耦合、转化、持续演进的特征。更有甚者，次生衍生事件的后果和应对的难度甚至超过原始初始事件本身，大大增加了人们预防、应对、控制突发事件的工作的复杂性和难度。同时，一些次生衍生事件常常具有隐蔽性，由于依赖某些触发要素与环境条件，其在一定时间内可能处于隐性孕育和潜伏状态，并非直观显性存在，决策者很难及时预知或判断到次生衍生事件的发生，一旦处理不当或疏忽麻痹，就可能造成无法挽回的严重后果和生命、财产损失。

到目前为止，虽然针对单一事件演化规律及其灾害性后果评估的研究已经较多，但对事件之间次生衍生的关系的研究相对薄弱，对其机理和规律认识不足，研究的理论方法和技术手段尚不完善，对次生衍生事件及其后果进行早期预测、事先控制、评估风险等仍然缺乏行之有效的方法，实际应急工作中更多依靠经验性判断。因此，针对这些复杂现象所蕴含的科技问题进行研究显得非常重要和紧迫。突发事件次生衍生的情形存在哪些偶然性与必然性？有哪些核心的控制要素和环境条件需要关注？是否存在具有一定普适性的理论方法，能够对这些突发事件的次生衍生特征、机理进行解析、表述甚至预测？这些都是公共安全科技工作者必须面对的问题。

《突发事件及其链式效应理论研究与应用》是在充分调研和总结现有研究工作的基础上，针对突发事件及其其链式效应理论与应用进行的研究，内容包括突发事件链式效应理论研究、突发事件链式效应案例分析和突发事件链式效应应用研究。具体分为：建立突发事件结构模型、建立突发事件链式效应解析模型；以Na-tech事件为例进行链式效应案例分析；在突发事件应急平台模型应用领域，提出基于动态网络模型组合方法的模型链构建方法等。

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