雪崩灾害下建筑物与基础设施的多准则风险评价（A Simple Multi-Criteria Risk Assessment of Buildings and Infrastructures Under Snow Avalanche Hazard）

《Geosciences》：A Simple Multi-Criteria Risk Assessment of Buildings and Infrastructures Under Snow Avalanche Hazard

　　

摘要：山区受雪崩影响的建筑物与战略性基础设施所遭受的极端事件日益增多，亟需可靠的雪崩雪崩（snow avalanche）区域性风险评价方法。研究人员将风险定义为危险性（Hazard，H）、物理/功能易损性（Vulnerability，V）与暴露度（Exposure，E）三因子的组合，采用近期被意大利国家导则采纳的简化框架开展评价——雪崩危险性由反映区域本征雪崩敏感性的灾害强度图（hazard intensity map）描述；构筑物易损性同时考虑结构物理易损性与网络系统的功能易损性；暴露度依据受威胁建筑或基础设施的类型、用途及潜在人员/经济占用情况核算直接及间接损失。采用结合三因子的加权分类体系推导风险矩阵，将每一受威胁构筑物的风险等级划分为五级（高、中高、中、中低、低），实现区域尺度的层级化风险分类。该方法旨在衔接技术风险评估与国土空间治理，为决策者、应急规划人员及基础设施运营商提供操作性决策支持工具，辅助资源分配与减灾策略制定。

论文解读：《雪崩灾害下建筑物与基础设施的多准则风险评价》

山地建成区受雪崩（snow avalanche）威胁，可造成人员伤亡与重大经济损失。传统定量风险分析（Quantitative Risk Analysis，QRA）虽严谨但依赖海量历史数据与结构信息，难以在区域尺度推广；纯定性专家判断又缺乏统一性。雪崩兼具"白天鹅"（高频低损、记录完备）与"灰天鹅"（低频高后果Low Probability–High Consequences，LPHC、数据稀缺难预测）特征，部分归为不可预测的"黑天鹅"，现有规范多未充分涵盖此类LPHC事件。意大利近年颁布相关导则，倡导基于等级（class-based）的半定量雪崩风险评价，可在无绝对风险值的情况下做相对排序与优先级划分，适合行政管理者使用。Dalmasso et al. (2025)已在谷地尺度进行多准则应用示范。本研究以近期意大利国家导则为基础，提出并阐明一套四层级多准则雪崩风险评级流程，通过危险度（Hazard，H）、易损性（Vulnerability，V）、暴露度（Exposure，E）分级打分经加权得到无量纲风险指数（Risk Index，RI），划分五个风险等级，服务于区域雪崩风险管理与减缓措施优选。该文发表于《Geosciences》。

主要关键技术方法

研究人员设计四级流程（Level 0～Level 3）：Level 0建立受雪崩威胁的建筑物与线性/面状基础设施清单，按孤立系统、线性系统、聚居区分类采集位置及结构—用途信息；Level 1由雪崩与结构专家开展实地踏勘核验结构与既有防护设施状况；Level 2为核心，分别评定H（基于雪崩灾害强度图中冲击压力p与重现期T初判再经防护工程修正一级）、V（以易损性曲线/fragility curve判定或按结构类型简化赋分，辅以全断面受冲击及网络有无替代路径作二级调整）、E（按建筑/设施类型五档初判，关键基础设施Critical Entity按规定上调一级），三因子取1–5整数分经加权均值RI＝w_H·H＋w_V·V＋w_E·E（w_H＋w_V＋w_E＝1，推荐w_H＝w_E＝0.40，w_V＝0.20），依RI阈值划为低/中低/中/中高/高五级风险）；Level 3据全域风险矩阵制定减缓措施并动态更新。以意大利奥斯塔山谷（Aosta Valley）拉旺谢（Lavancher）雪崩路径上一座中压输电塔为算例演示完整评级过程。

研究结果

3.1. Level 0 and Level 1

通过行政与技术资料收集受威胁对象几何位置、结构形式、用途及社会—经济属性建立目录（Level 0）；再由专家现场核查结构保存状态、既有拦雪/防雪设施有效性（Level 1）。二者为后续分级提供基础输入数据。

3.2. Level 2: Risk Analysis

给出RI计算公式并说明其属序数加权和而非概率乘积，用于相对排序。H/V/E各分五级（1＝低～5＝高），经归一化权重合成RI∈[1,5]，对照阈值区间定最终风险等级。权重可依数据可信度调整，因结构易损性评价尚缺统一标准且偏主观，建议给V较小权重。方法框架亦可扩展至多灾种。

3.2.1. Hazard Class（危险性等级）

以现成雪崩灾害强度图为基准，参照意大利分区标准：高危险—p≥3 kPa（T＝30年）或p≥15 kPa（T＝100年）；中等—p＜3 kPa（T＝30年）且3≤p＜15 kPa（T＝100年）；低—p＜3 kPa（T＝100年），由此映射为低/中/高三档再细化为五级。若有已证实有效的主动/被动防护结构（雪挡、棚洞、防雪网等）则H降一级，仅有监测预警不变，无防护且位于易发区可升一级，调整限±1级。缺图时可依历史最强事件反估最大冲击压力划定。

3.2.2. Vulnerability Class（易损性等级）

主参数为结构物理易损性：严格做法取参考雪崩强度指标IM下超越给定破坏状态（Damage State，DS，如倒塌）的条件概率P(IM*)，≥0.8为高等易损逐级至＜0.2为低等易损；实用做法按结构类型（材料、抗侧体系、刚重比、鲁棒性Alternate Load Path，ALP特征等）经验赋分。次参数一：若构筑物完全处于雪崩流冲击范围则V上调一级；次参数二：对网络系统，若无备用通路则V上调一级，有冗余则不变。综合得最终V等级。

3.2.3. Exposure Class（暴露度等级）

按对象用途分为高（密集居住建筑、旅馆、滑雪场、村落）、中高（基础设施、厂房、文化遗产建筑）、中（地方道路）、中低（山间小屋、牧场建筑）、低（无人居建筑）。若设施被正式认定为欧盟指令2022/2557定义的关键实体（critical entity），暴露度上调一级以反映服务中断的战略影响。方法不强制货币化人命或损失。

3.2.4. Risk Class（风险等级）

将评定的H、V、E整数分值(1–5)与选定权重代入RI公式，按RI∈[1,1.5)→低、[1.5,2.5)→中低、[2.5,3.5)→中、[3.5,4.5)→中高、[4.5,5]→高划分风险等级，生成不同H对应的V–E风险矩阵辅助快速查表。强调只针对雪崩影响区内要素评级，区外建筑不参与。

3.3. Level 3: Risk Management（风险管理）

汇总区域内各单体风险等级形成层级排序，指导减缓投入优先序。可通过RAMMS/AvaFrame精细模拟雪崩动力学复核H，或通过结构分析修正V；工程措施（拦雪坝、防雪栅等）降H，加固/增设冗余降V，变更用途降E。实施后可重新评估更新风险等级。配套费用—效能分析（cost–effectiveness analysis）构建残余风险—成本前沿，依边际成本准则择最优方案。

4. Application and Discussion（实例应用讨论）

对奥斯塔山谷Morgex市Lavancher雪崩扇区上一中压输电塔应用本法：灾害图标示塔位介于中—低危险带，取中等本征H，因存在上游防雪网等有效防护下调为中低H；钢桁架塔无详细抗雪崩验算且完全处于冲击带、无备用供电回路，定高为V；基础设施归中高E，非关键基础设施不调级；查矩阵得RI对应中等（medium）风险等级，示例展示实操流程。

5. Conclusions（结论）

研究人员提出并阐释了一种基于H–V–E分级打分加权合成RI的简化多准则雪崩风险评价四步框架，可将雪崩威胁下的单体建筑物与基础设施划分为五个风险等级，实现区域尺度层级排序，弥补详尽的QRA在宏观管理中难以铺开之不足，衔接技术评估与国土/应急管理决策，助力山地社区韧性提升。方法前提是有可靠雪崩灾害强度图或至少具历史最强烈事件记录，也可借助潜在雪崩释放区（Potential Avalanche Release Areas，PRAs）自动识别结合数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）与大比例尺灾害制图（Large-Scale Hazard Mapping，LSHM）及动力模拟工具拓展至无图区。框架经修改H/V/E定义可推广至地震、泥石流及洪水等多灾种评价，但不适用于强关联或级联灾害（如地震触发雪崩）及同址连发多场次雪崩情形。当前局限含部分地区缺灾害图、结构易损性判定依赖专家经验可能引入主观偏差、线性基础设施网络冗余简化为二元调整对复杂关键网络或显不足，建议对此类系统补充专业网络层面分析。