ПРЕДЛАГАЕМЫЕ МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА ОПОЛЗНЕВЫХ РИСКОВ

(продолжение)

Анализ рисков

Риск, как и опасность, может относиться к территории, линейному сооружению или отдельному строительному объекту.

Площадной анализ обычно нужен местным и региональным органам власти в целях землеустройства или разработки мер защиты. Он отличается большой потребностью в данных, необходимых для расчета оползневой опасности и параметров уязвимости объектов риска, а также множеством ограничений в отношении детального анализа путей перемещения оползней и в отношении учета их кинематики. Площадной анализ обычно выполняется в региональном масштабе и реализуется на платформах ГИС, при этом для иллюстрации рисков используются карты [254]. Эти риски могут выражаться через годовые денежные потери на пиксель или на единицу площади либо через вероятность заданного сценария риска [279].

Анализ рисков для линейных объектов, например автомобильных или железных дорог, является очень распространенной процедурой. Риск в таких случаях может быть рассчитан или для всей линии, или для некоторых ее выбранных участков, особенно для тех, которые подвергаются наибольшим рискам. Этот анализ не обязательно требует оценки частоты в зоне зарождения оползня, но данные по инвентаризации событий, которые достигали инфраструктуры, должны быть как можно более полными. С другой стороны, если возникновение оползня оценивается в зоне зарождения, все равно необходим анализ его распространения (продвижения) [272]. Несмотря на то что интенсивность оползня лучше всего говорит о потенциальном ущербе от него, она редко учитывается при таком типе анализа [233, 244].

Объектно-ориентированный анализ выполняется для зданий, небольших участков дорог или других конкретных объектов. Он обычно проводится с использованием аналитических и/или численных моделей и включает в себя расчет пространственных параметров, которые влияют на вероятность того, что оползень заданной величины или с заданной скоростью достигнет объекта риска. Ограничения в этом случае могут быть вызваны нехваткой данных, необходимых для правильной оценки вероятности или частоты события. Риск может быть выражен в виде годовых денежных потерь на объект либо годовой вероятности повреждения имущества или гибели людей при разных сценариях риска.

Подверженность рискам

Подверженность рискам является атрибутом людей, имущества, систем или других объектов, присутствующих на территориях, которые потенциально могут быть затронуты оползнями. Она рассчитывается как временнАя и пространственная вероятность того, что объект окажется на пути оползня, и ее также необходимо учитывать в уравнении риска. Расчет степени подверженности зависит главным образом от масштаба анализа и типа объекта. Подвержен объект риску или нет, определяется его расположением по отношению к траектории оползня, которая варьирует в зависимости от механизма события. Для подверженности есть важное различие между статическими (зданиями, дорогами, другими объектами инфраструктуры и т.д.) и движущимися (транспортными средствами, людьми и др.) объектами.

Статические объекты

Объекты, подверженные воздействию камнепада с фрагментацией отделившегося от склона материала, имеют ограниченное количество пространственных пересечений с траекториями падающих камней, а для каменных лавин и обвалов скальных пород число пересечений больше. Для камнепадов с фрагментацией и при малых масштабах анализа с низким разрешением принимается, что все объекты рядом с предрасположенными к камнепадам скальными склонами/обрывами подвержены возможному воздействию таких событий. При детальных (сайт-специфических) и локальных масштабах анализа и при учете траектории анализ подверженности ограничивается только объектами, которые расположены в пределах потенциального пути камнепада. В последнем случае компонент подверженности варьирует в зависимости от размера падающего блока.

Вероятность воздействия может быть получена путем учета процента площади, содержащей здания/сооружения на одном или нескольких контрольных участках, достигаемых камнепадом [253, 330]. В случае анализа в большом масштабе, при котором требуется детальная информация о пространственной вероятности достижения камнями зданий, могут быть вычислены вероятности траекторий отдельных падающих блоков. При камнепадах из некоторых зон зарождения возникают траектории, которые дают более высокие вероятности воздействий на одни здания, чем на другие, – и это необходимо учитывать.

Обломочные потоки могут воздействовать на бОльшие территории, чем камнепады, из-за их повышенной подвижности и возможности затопления. В некоторых случаях они затрагивают целые городские районы. Пространственная подверженность территории для таких случаев может быть рассчитана как отношение затронутой потоком площади к общей площади. Будет ли это отношение рассчитываться как функция кинематики потока (например, расхода) или нет, зависит от доступности информации о распространении (продвижении) обломочного потока в рассматриваемом масштабе анализа, как уже упоминалось ранее.

В случае медленного оползня подверженные его воздействию объекты могут располагаться на нем, рядом с бровкой отрыва или на его пути. Из-за этого применяемые действия и причиненный ущерб могут быть разными. Опять же, подверженность каждого объекта может быть рассчитана как функция кинематики оползня, если масштаб и разрешение анализа позволяют это сделать.

Кинематический анализ необходим для расчета подверженности для линейных сооружений, таких как автомобильные и железные дороги, когда рассчитываются частота или вероятность возникновения оползня в зоне зарождения. Если же этот анализ проводится для точек непосредственного пересечения траектории оползня с инфраструктурой, то подверженность равна единице.

Движущиеся объекты

Количественная оценка временнЫх и пространственных вероятностей движущихся объектов должна учитывать характеристики их движения. Транспортные средства могут подвергаться воздействию оползней по-разному. Они могут быть затронуты во время остановки или движения, поражены камнем или массой дисперсного грунта, могут врезаться в камень или массу грунта, которые уже оказались на дороге. Также следует учитывать транспортные средства, засыпанные или вовлеченные в обломочный поток или оползень скольжения и ставшие частью движущейся массы.

Вероятность воздействия может быть рассчитана для прямого удара камнем/камнями или массой дисперсного грунта по транспортным средствам. Это зависит, помимо прочих факторов, от интенсивности (частоты) транспортного потока, размера фрагментов скальных пород либо геометрических характеристик обломочного потока или оползня скольжения, а также от длины транспортных средств. Основные упрощающие допущения, которые обычно принимаются для оценки подверженности этих движущихся объектов, заключаются в том, что они равномерно распределены во времени и в пространстве и что все они имеют одинаковую длину [244].

ВременнАя и пространственная вероятность того, что перемещающаяся масса скальных или дисперсных грунтов пересечется с определенным неподвижным транспортным средством, пропорциональна длине этого объекта. Для множественных событий вероятность того, что ни одно транспортное средство не будет задето, определяется по формуле:

где P(S:H) – вероятность того, что транспортное средство окажется на участке дороги, затронутом оползнем; N_r – количество событий.

Для конкретного движущегося транспортного средства временнАя вероятность пересечения с оползневым материалом также рассчитывается как функция времени пребывания на соответствующем участке, которое зависит от интенсивности (частоты) движения транспорта, а также от средней длины и скорости движущихся объектов. Шириной скальной или дисперсной грунтовой массы обычно пренебрегают.

Люди также подвергаются воздействию оползней, находясь на открытых пространствах, в зданиях или в транспорте. В этом контексте временнАя и пространственная вероятность пересечения траекторий движения (или места нахождения) человека и оползня рассчитывается как функция подверженности здания или транспортного средства, в котором находится человек, и процента времени и/или пространства нахождения там человека [33]. Таким образом, для людей в здании вероятность пересечения зависит от использования ими здания и от их нахождения внутри в течение определенных промежутков времени. В некоторых случаях (например, на горнолыжных курортах), где численность населения меняется в зависимости от сезона, следует также учитывать сезонную подверженность. Анализ риска может быть выполнен либо для наиболее подверженных людей, либо для людей со средней степенью подверженности оползневому воздействию.

Вычисление рисков

Примеры применения количенственного анализа рисков обобщены в таблице 19. Хотя в некоторых из представленных случаев компоненты риска не рассчитываются строго количественно, предлагаемые методы дают количественные результаты.

Таблица 19. Примеры применения количенственного анализа рисков

Практические примеры при детальных (сайт-специфических) и локальных масштабах оценки приводятся в литературе для людей внутри транспортных средств во время камнепадов [33] и обломочных потоков [212, 265]. Авторы работы [333] рассматривают как прямой удар обломочного материала по транспортным средствам, так и риск того, что транспорт натолкнется на уже отложенный обломочный материал. В публикации [335] на конкретном примере также описывается расчет кривых «частота – смертность» для людей, а уязвимость рассчитывается эмпирически (на основе прошлых данных) как функция расхода обломочного материала. Процедура, представленная в статье [313], в основном основана на эвристических и эмпирических данных и может использоваться в региональном масштабе для анализа риска для зданий в отношении как обломочных потоков, так и камнепадов.

Если говорить о более детальных масштабах, то авторы публикаций [242, 254] разработали аналитическую процедуру для количественного анализа рисков, относящуюся к камнепадам, на основе результатов обратного анализа реального камнепадного события с учетом данных о повреждениях зданий. В статье [253] рассмотрен пример количественной оценки рисков попадания камней в людей внутри зданий. Авторы работы [336] предложили методику анализа рисков для зданий в отношении камнепадов в детальном (сайт-специфическом) масштабе, которая включила аналитическую оценку вероятностной уязвимости зданий как функции места удара камнем. В статье [283] представлена методика расчета риска, которому подвергаются люди, находящиеся внутри движущихся по дороге транспортных средств.

Для медленных оползней (среди прочих их типов) авторы работы [289] предложили метод, который дает результаты в виде ожидаемых связанных со зданиями экономических потерь с использованием данных дистанционного зондирования.

И наконец, в статьях
 [14, 26] представлены практические примеры расчета рисков для разных объектов риска и типов оползней, уделив особое внимание расчету кривых вероятности количества жертв.

Сценарии рисков

На исследуемой территории с определенными геоэкологическими условиями разные стадии движения существующих или потенциальных оползней заданного типа контролируются механизмами, которые часто являются взаимосвязанными [341]. Их геометрические и кинематические характеристики могут, в свою очередь, различаться в зависимости от факторов, которые вызывают и сопровождают процессы, связанные с неустойчивостью склонов
[342, 343], что приводит к разным сценариям рисков. Поэтому, независимо от масштаба анализа оползневого риска и принятого зонирования, необходимо понимать механизмы оползней, которые могут возникнуть на изучаемой территории. Таким образом, можно рассмотреть несколько сценариев оползневой опасности (не обязательно наихудший случай) вместе с их потенциальными последствиями, чтобы можно было количественно оценить соответствующие прямые и косвенные компоненты риска.

Общий риск должен быть получен при суммировании рисков, связанных с рядом оползневых опасностей [33, 344]. Суммирование значений разных рисков по нескольким сценариям подразумевает гипотезу о том, что каждый рассматриваемый сценарий реализуется независимо. На основе этого часто принимается, что схожие механизмы оползней с очень разными величинами и вероятностями возникновения дают разные сценарии.

Общая формулировка риска на основе сценария приводится в работе [272], при этом особое внимание в ней уделяется анализу последствий. Примеры, относящиеся к этой теме, приведены в публикациях [206, 345].

—

Продолжение следует.