湖南省自然災害風險可接受程度研究

劉健康，劉丙秋，匡文龍，肖擁軍，林云志，盧正新

（1.中化地質礦山總局湖南地質勘查院，湖南 長沙 410018；2.湖南科技大學，地球科學與空間信息工程學院，湖南 湘潭 411201）

中國的自然災害種類繁多、爆發頻率高、危險性大，嚴重影響了國家現代化事業的進程，對其進行風險管控迫不容緩（馮衛等，2021；張文居等，2022；吳昊宸等，2023）?？山邮艹潭仁亲匀粸暮︼L險管控方法研究中的一個重要研究領域（馬紅娜等，2023）。在確定災害對承災體的影響程度后，估算自然災害風險評估結果數值，根據可接受風險水平進行風險評價，判斷所估算的風險值能否被接受。無論是探究需治理的自然災害類型還是探究這些災害應治理到何種水平，都與風險可接受程度密切相關，可為風險管控者做出重要決策、實施風險管控措施提供參考依據。

進行災害風險管控的目的是在考慮經濟性的前提下，盡可能的將風險降至某一合理可接受的范圍。不同國家或機構提出的可接受風險定義并不相同，參照2009 年聯合國減災戰略中心（Unisdr，2009）的定義，筆者提出了自然災害可接受風險的定義：在現有社會、經濟、政治和環境條件下，個人和社會可以接受的由自然災害帶來的潛在損失。20 世紀60 年代，許多國外研究人員在核能、化工與基因工程等領域開展了風險可接受性的早期研究。英國在1974 年頒布的法律中明確了風險決策領域中的最低合理可行（ALARP）準則，為各行業選擇合理的可接受風險標準提供了理論指導（李寶巖，2010）。Fell（1994，1996）等總結了滑坡的可接受風險準則和可容忍風險水平的影響因素。上世紀90 年代，英國健康與安全委員會（HSE）（Balkema，1997）給出了可接受風險的定義，構筑了可容忍風險的總體框架。美國墾務局（USBR）（Maynard R L，2001）強調只有當某個風險能被大眾所接受時，才是可接受風險。

國內許多學者也針對風險可接受程度開展了大量研究并做出了許多貢獻。唐亞明等（2008，2015a）歸納總結了有關滑坡風險評價與管理的國內外研究現狀、方法及步驟，進行了滑坡可接受風險研究。李紅英等（2013）為對某庫區滑坡體進行風險評估，建立了庫區的經濟風險可接受準則模型。廟成等（2022）基于泥石流災害可接受風險的問卷調查和統計分析，對比了不同地區居民對泥石流可接受程度及其影響因素的異同。肖義等（2005）應用ALARP 準則和F-N曲線研究了不同類型風險對應的可接受風險確定方法。王麗萍等（2019）提出了融合風險矩陣的改進F-N曲線。劉莉等（2009）在統計分析的基礎上，建議了地震人員傷亡的風險值。尹衍雨等（2009）以重慶和四川為例，開展實地調查與訪談，得出了合理的居民旱災可接受風險范圍。陳偉（2012）和趙陽等（2022）分別進行了中國地質災害可接受風險水平的全國性與區域性研究。近年來，風險可接受標準在油氣管道、全球客船、煤礦和海洋工程等領域也得到了廣泛研究。

湖南省人口眾多，資源豐富，自然災害爆發不斷，對其進行自然災害風險管控研究意義重大。因此，基于ALARP 準則、統計分析方法和F-N曲線分析方法，結合自然災害的爆發情況和經濟發展現狀，考慮災害風險的特點及對公民人身財產安全的影響，開展湖南省自然災害風險可接受程度研究，建立自然災害風險可接受準則模型，為湖南省的自然災害防治工作提供可靠依據與科學指導，也為其他地區相關研究給予參考。

1 研究背景

1.1 區域研究背景

1.1.1 湖南省自然地理條件

湖南省位于云貴高原向江南丘陵及南嶺山脈向江漢平原的過渡地帶。省內河網密布，地貌類型以山地、丘陵為主，地形起伏較大，海拔為21.6～2 122.35 m，地勢東、南、西三面高、北面低。經緯度為E 108°47′～114°15′，N 24°51′～30°41′，面積為21.18萬km2。湖南省處于揚子板塊與華南褶皺帶結合帶的中段，地質構造復雜，地層出露較為齊全。地層巖性主要有：前震旦系板溪群變質巖；泥盆系—侏羅系的碳酸鹽巖、花崗巖及砂頁巖；白堊系—古近系紅層；第四系松散堆積物等。經歷加里東期、燕山期等多個構造變形期，形成了大量構造變形區，主要發育有NNE、NE 向等構造。

湖南省年平均氣溫為16～19 ℃，年降水量約為1 200～2 100 mm，雨水一般集中于三月下旬到七月上旬，自雨季結束后直至九月底為持續高溫時期，降水量不足雨季的一半，經常發生干旱。全省森林覆蓋率為59.96%。

1.1.2 湖南省自然災害發育與風險情況

強烈的構造運動不僅容易引發地震，還會破壞地表巖土體的穩定性;集中性的高強度降水則是引發洪澇、干旱以及各類地質災害的主要原因(圖1)。以地質災害為例，據湖南自然資源年鑒（湖南省自然資源廳，2021），在2013～2020 年期間，全省爆發的各類地質災害總數高達20 557 起，平均每年爆發約2 570 起，年均經濟損失超過5.27 億元；以洪澇災害為例，據湖南統計年鑒（湖南省統計局，2021），2010～2020 年期間，全省平均每年因洪水造成的經濟損失超過180 億元。在2017 年的6～7 月，因突遭暴雨襲擊，寧鄉市發生了六十多年來最大的一場洪澇災害，因災死亡與失聯人數達44 人，在該次事件中由暴雨引發的王家灣泥石流造成了5 人死亡，4 人失聯。

圖1 湖南省自然災害分類圖Fig.1 Classification of natural disasters in Hunan Province

根據湖南省應急管理廳發布的《湖南省綜合防災減災規劃（2021-2025 年）》，截至2022 年初，湖南省有18%的面積屬于山洪災害重點防治區，涉及的危險區超過2.3 萬個，區內居民超過616 萬人，城鎮內澇風險突出；77%的面積處于地質災害高中等級易發區，共有地質災害隱患點18 567 處，威脅戶數和人數分別達到82 萬戶和71.2 萬人；氣象災害復雜，極端天氣事件有變多變強的趨勢；林下可燃物積累加快，森林火災形勢不容樂觀；湖南省具有爆發中強地震的構造背景，省內有多個地級市屬于地震基本烈度7 度抗震設防區。

1.2 風險分類

對災害風險進行分類的深層目的是為了更加直觀的表現其將帶來的后果及后果所具有的特征。根據不同的標準，風險分類的結果各不相同。以災害風險后果為標準對自然災害風險進行分類，可分為生命、經濟、生態環境和社會安全風險4 類（劉希林等，2013）。因研究條件所限，只統計到湖南省自然災害造成的人員傷亡與經濟損失等數據，結合本次研究的內容及特點，決定主要討論人口死亡可接受風險水平和經濟損失可接受風險水平。

1.3 ALARP 準則

ALARP 準則是目前應用最為廣泛的一條可接受風險確定準則，它通過兩條標準線將風險劃分成3 個不同區域，可接受風險水平標準線是ALARP 區與廣泛可接受區的分界線；可容忍風險水平標準線是不可容忍區與ALARP 區的分界線（圖2）。

圖2 風險等級和ALARP 準則Fig.2 Risk level and ALARP criteria

在確定某一災害風險處于何種等級時，只需將其風險值與確定好分區的ALARP 準則進行對比即可，之后便可依據所得結果進行分析與決策。若災害風險評價值位于不可容忍區域，則必須及時采取相應的措施去降低風險；若該值位于ALARP 區域，則需依據實際情況判斷是否需要采取措施降低風險以及應將風險降低至何種水平；若該值位于廣泛可接受區域，則不用采取措施去減小風險。

2 生命風險可接受程度分析

2.1 湖南省自然災害風險統計分析

統計分析方法是最重要、最直觀的一種風險研究方法，以現有數據的統計結果為依據展開分析，實現對風險進行預測的目的。筆者基于ALARP 法則，采用統計學方法，建立湖南省自然災害生命風險可接受準則模型。

湖南省自然災害災情通常伴隨著降水情況而變化，洪澇災害和各類地質災害主要發生在暴雨天氣頻繁的雨季，而干旱和森林火災等主要發生在降水較少的秋冬季節，這些災害對湖南地區居民的人身財產安全產生了巨大的威脅。根據湖南省統計局公布的2010～2020 年湖南省各類自然災害致死人數（湖南省自然資源廳，2021）及每年的總人口數據（表1）（湖南省統計局，2021），對湖南省自然災害生命風險可接受程度進行研究分析，確定其可接受風險準則。

表1 2010～2020 年湖南省自然災害致死人數和總人口情況表Tab.1 Death toll and total population of natural disasters in Hunan Province from 2010 to 2020

因不同年份的自然災害致死人數（在自然災害中失蹤的人員幾乎無生還可能，故將失蹤人數合并入死亡人數之中）相差較大，通過對每年的死亡概率進行計算，以降低數量級對結果的影響程度。

根據上述統計數據，能明顯看出每年因自然災害致死的人數變化較大，2018 年和2020 年僅有27 人與28 人，2015 年和2019 年也只有31 人，但2010、2011、2017 年都達到了80 人以上。近年來，隨著國家對自然災害管控力度的逐漸加大，群測群防體系全面建立，人民群眾的防災意識也得到了較大程度加強，除了因2017 年特大洪災等極端事件的影響外，湖南地區自然災害致死人數與死亡概率總體呈下降態勢。

自然災害的爆發具有隨機性，為確保數據的平穩性，避免某一波動過大的數據對整個標準造成不利影響，可使用中位數表示可接受風險標準的基準平均數。將統計到的2010～2020 年死亡概率數據按大小進行排列，得中位數為6.97×10-7，該值處于風險可接受范圍，故湖南省自然災害可接受風險線的風險值為1×10-7?？扇萑田L險線的風險值通常比可接受的要小1～2 個數量級，在參照其他國家已制定標準的基礎上，考慮湖南省人口密度較大的現狀，決定在本次研究中取1 個數量級（陳偉等，2012；趙陽等，2022），即為1×10-6。

一般認為，除了隨著科技的發展，風險會有極低程度的減小外，個人死亡的風險幾乎不會發生變化。統計（Jonkman et al.，2003）所得的不同活動死亡風險可被用作于建議個人可接受風險的基礎和依據。荷蘭水防治技術咨詢委員會（TAW）根據參與風險活動的自愿程度，設定了個人可接受風險標準范圍：

2.2 個人生命風險可接受程度分析

2.2.1 確定個人可接受生命風險的理論方法

式中：IR為個人風險；β 為意愿系數（0.01≤β≤10），跟隨參與活動的自愿程度與獲利情況而變化。不同活動的β 值如圖3 所示。

圖3 不同類型活動和主動參與程度、獲取利益不同時的意愿系數Fig.3 Willingness coefficient of different types of activities,different degrees of active participation and different benefits

2.2.2 湖南省個人可接受生命風險

對于個人可接受生命風險的確定，專家一般是通過經驗判斷和模擬模型等方法考慮災害的年死亡率來進行的，而公眾則往往是以個人利益為起點，通過考慮風險的發生及其后果來進行的。不同個體對待個人生命風險可接受程度的差異較大，很難提供一個能代表絕大部分人的標準?？傮w來說，主觀因素對于確定個人生命風險可接受性的影響巨大。

國內外許多機構和學者提出了大量關于個人可接受風險標準的建議（表2）。HSE 統計出英國個人因雷擊而死亡的風險是10-7/a；美國和挪威因自然災害而死亡的風險分別約為10-6/a 和2×10-6/a；個人死亡風險不會超過10-6/a；中國個人風險值約在1.89×10-7～9.43×10-7/a（劉莉，2010）；杜效鵠等（2010）認為中國大壩潰壩個人可容忍與可接受風險標準應分別不低于10-4/a 及10-5/ a；廟成等（2022）認為中國農民對于泥石流災害的可接受風險普遍小于1×10-7/a。

表2 部分研究者所提自然災害個人可接受風險標準建議表Tab.2 Suggestions on personal acceptable risk standards for natural disasters proposed by some researchers

2010～2020 年湖南省自然災害年平均致死率約為7.63×10-7/a，參照目前一些國家所采用的風險標準以及部分國內外學者提出的建議（謝全敏，2004；李東升等，2006；劉莉等，2009，2010；杜效鵠等，2010；趙洲等，2011；王健，2013；廟成等，2022），同時考慮到個人遭受自然災害的意愿程度和獲利情況極低，建議取意愿系數β=0.01，由公式（1）可確定湖南省個人可接受生命風險標準為10-6/a，因而個人可容忍生命風險標準為10-5/a。

2.3 社會生命風險可接受程度分析

從人員傷亡率的角度考慮社會可接受的自然災害風險，根據的是ALARP 準則方法；而從年死亡人數的期望值E（N）考慮，則是基于F-N曲線方法。

2.3.1F-N曲線方法

F-N曲線具有直觀方便的優點，只需對曲線中的參數進行確定，便可建立起F-N曲線模型，看出風險的區間范圍。F-N曲線可接受標準的限制線表達式為:

式中：Pf(x) 表示死亡人數超過x的年概率；FN(x)是年死亡人數為N及以上的概率分布函數；n為厭惡因子，決定限制線的傾斜度；C為決定限制線位置的常數。

C可理解為風險水平線的截距，自然災害的平均年爆發概率是其取值的主要參考。自然災害的爆發基本不受人為控制，只有研究災害爆發的基本規律，才能確定其基礎風險概率。

若取n=1，風險接受準則為中立型風險，意味著社會對風險的要求較低，事故造成的后果較為輕微，傷亡人數在可接受范圍內的自然災害數量較多，政府的財政支出也較少；若取n=1.5或n=2，此時風險接受準則為厭惡型風險，在這種情況下，風險更受社會重視，事故造成的后果比較嚴重，但會增加政府的財政支出，相應的可接受的風險概率也較小。C和n的參數情況見表3 和表4（李寶巖，2010；陳偉等，2012）。

表3 社會風險的厭惡因子取值Tab.3 Value of aversion factor of social risk

表4 不同國家和地區的F-N 曲線參數Tab.4 F-N curve parameters in different countries and regions

在厭惡因子n的取值上，大多數學者在研究地質災害（陳偉等，2012；趙陽等，2022）、重大巖土工程（于汐等，2018）和建筑運維階段（張子墨等，2022）等生命風險可接受風險時，會取n=1；研究大型水庫壩潰決（李宗坤等，2015）、煤礦（段正肖等，2021）及化工行業（譚欽文等，2017）的可接受風險時，會取n=2。

C和n的實際取值需要依據不同地區的自然環境、經濟情況、技術條件以及對個人生命的重視程度等來確定，這樣才能合理的選擇適合本地區的風險標準，以確定合理的自然災害社會可接受風險標準。

2.3.2 湖南省社會可接受生命風險（F-N曲線模型）

在分析一個地區某種風險的風險值能否被接受時，首先需確定好ALARP 準則中的可接受風險線與可容忍風險線。

自然災害風險是一種被動接受風險，對自然災害進行防治的相關投入通常不會產生經濟效益。由于n的取值越大，則社會風險控制成本越高，風險標準實際應用難度也會提高，一般中國東部發達地區社會厭惡因子取n=2，西部落后地區取n=1（宋敬衖等，2008）。湖南省的自然災害具有覆蓋面廣、破壞性強、損失巨大等特點，為應對自然災害，該省相關政府部門積極采取各類預防與治理措施，公眾對可接受風險的要求較高，故本研究擬采用厭惡型風險，結合其處于中部地區的地理位置及社會經濟發展水平等的實際情況（趙陽等，2022），決定厭惡因子取n=1.5。

由此，可得到F-N曲線下限線（可接受風險線的風險值）為：

F-N曲線上限線（可容忍風險線的風險值）為：

一般當某一重大自然災害事件的致死人數超過某一特定值時，風險將難以被接受。對于湖南省自然災害的F-N曲線，采用1 作為橫坐標的起點，參照中國香港地區（唐亞明等，2015b；ERM-Hong Kong，1998）在其滑坡災害F-N曲線中的設定，以死亡1 000 人作為風險的后果限制線（圖4）。

圖4 湖南省自然災害社會生命風險可接受準則模型Fig.4 Model of acceptable criteria for social life risk of natural disasters in Hunan Province

3 經濟風險可接受程度分析

經濟風險的可接受程度隨著經濟發展以及物價水平的變化而變化，截至目前為止，自然災害領域內還未形成一個較為一致的經濟風險可接受標準。與生命風險類似，同樣可以依據ALAPR 準則從個人和社會兩個角度出發，分析并確定可接受經濟風險，以FD曲線表達社會經濟可接受風險水平。后期可使用投資效益分析與風險決策等方法判斷所得出的風險標準是否“合理可行”。

3.1 個人經濟風險可接受程度分析

為了更好的研究和表述個人經濟可接受風險，引入人均GDP 這一指標對其進行計算。判定個人經濟風險的計算公式為：

式中：ID為個人可接受經濟風險指數；PGDP為本地區人均GDP；PER為人均經濟風險；ER為總經濟風險；RP為總風險人口數。

對于個人來說，通過對收集到的2010～2020 年的經濟損失與GDP 數據進行分析，發現湖南省因自然災害造成的人均經濟損失約為333 元/a，人均自然災害損失與人均GDP 的比值如圖5 所示?？梢钥闯?，隨著經濟發展與社會進步，這一比值總體呈下降態勢，在2010～2020 年期間，該比值每年都低于0.02，中位數為0.008。

圖5 湖南省2010～2020 年人均災害損失與人均GDP 比值關系圖Fig.5 The ratio of per capita disaster losses to per capita GDP in Hunan Province from 2010 to 2020

采用“十三五”收官之年（2020 年）的數據，計算湖南省自然災害個人經濟可接受風險，可用于指導“十四五”期間（2021～2025 年）的自然災害風險評價工作。因湖南省自然災害的覆蓋面十分廣闊，全省幾乎每個個體都會受到一類或多類自然災害的威脅，故本研究中總風險人口數取當年全省總人口數。計算公式如下：

計算所得值ID=0.003 6 處在可接受風險范圍內，故對湖南省自然災害個人經濟可接受風險水平的取值為：當 0＜ID≤0.01 時，屬 于可接受風 險；當0.01＜ID≤0.02 時，屬于可容忍風險；當ID＞0.02時，屬于不可接受風險。

3.2 社會經濟風險可接受程度分析

使用F-D曲線對社會經濟可接受風險水平進行表達，依據ALARP 準則判斷是否需要降低經濟風險。F-D曲線可接受標準的限制線表達式為：

式中：FD(x) 為經濟損失x的概率分布函數，表示年經濟損失x的概率；P(D＞x) 為年經濟損失D不小于x的概率；fD(x) 是年經濟損失的概率密度函數；n為厭惡因子，決定限制線的傾斜度，n=1是中立型風險，n=2 是厭惡型風險；C為決定限制線位置的常數。

在查閱相關資料的基礎上，綜合考慮湖南省自然災害發育情況、治理難度以及社會經濟發展水平（于汐等，2018），對F-D曲線中的C和n進行了初步的確定。因湖南省的經濟發展水平與發達地區相比較為落后，同時中國社會對財產安全的重視程度要小于公民生命安全，類比前文F-N曲線參數的取值，以及國內相關領域學者在該方向的研究成果（于汐等，2018；趙陽等，2022），決定在本研究中自然災害社會可接受風險類型采用中立型，厭惡因子取n=1。為減小異常數據對研究結果的影響，使用中位數表示經濟損失可接受風險標準的基準平均數。據表5 所示統計數據，中位數為7.98×10-3，建議可接受風險線的風險值取1×10-3。

表5 2010～2020 年湖南省自然災害經濟損失與GDP 統計表Tab.5 Economic loss and GDP of natural disasters in Hunan Province from 2010 to 2020

根據湖南省的實際情況，將縱坐標的最小值設置為無限接近于0 的數，意味著風險事故不會發生，最大值設置為1，此時風險事故的發生概率為100 %。2010～2020 年湖南省自然災害造成的經濟損失范圍在每年65～588 億之間，中位數為243.56 億，除2018年以外，其他各年度自然災害造成的經濟損失都在百億級別。鑒于自然災害具有的損失巨大這一特殊性質，建議將損失1 000 億作為社會經濟風險的后果限制線，這一數值約為當前湖南省年度GDP 的2%，較為科學合理。由此得到了F-D曲線模型，如圖6所示。

圖6 湖南省自然災害社會經濟風險可接受準則模型Fig.6 Model of acceptability criteria for social and economic risks of natural disasters in Hunan Province

4 結論

（1）綜合考慮年死亡率、個人遭遇自然災害的意愿度及國內外有關個人可接受風險標準的建議，取意愿系數β=0.01，可確定湖南省自然災害個人可接受和可容忍生命風險標準分別為10-6/a 和10-5/a。

（2）建立了湖南省自然災害社會生命風險可接受準則模型（F-N曲線）?？山邮芎涂扇萑田L險限制線的截距分別取1×10-7/a 和1×10-6/a，斜率取-1.5，意味著自然災害造成的年度死亡人數超過100 的概率小于10-10，可被接受，若大于10-9，則不能被接受，此時應采取控制措施降低風險。設置后果限制線，死亡人數超過1 000 人時，任何概率都不可接受。

（3）通過人均GDP 這一指標，量化個人經濟風險可接受水平，得出經濟風險指數ID=0.01，即湖南省個人所能接受的由自然災害造成的人均經濟損失不能多于人均GDP 的1%。

（4）可接受風險限制線的截距為10-3/a，斜率取-1，意味著自然災害造成的年度經濟損失超過10 億元的概率大于10-2就不可被接受，低于100 億元的概率小于10-6，便可以被接受。設置后果限制線，當經濟損失超過1 000 億元時，任何概率都不可接受。

（5）自然災害風險可接受程度應隨災害風險分析與評價的實際情況而進行動態調整，對于省級標準的自然災害風險可接受程度可隨國家發展的五年計劃進行更新制定，以確?？山邮軠蕜t的時效性與合理性，提高其指導作用。