第二章 環(huán)境災害形成原理和演化機制

1、第二章環(huán)境災害形成原理和演化機制第二章環(huán)境災害形成原理和演化機制第一節(jié)第一節(jié) 環(huán)境災害系統(tǒng)環(huán)境災害系統(tǒng)一、環(huán)境災害系統(tǒng)的含義一、環(huán)境災害系統(tǒng)的含義 人-社會環(huán)境-自然環(huán)境構成了環(huán)境災害孕育、發(fā)生、發(fā)展的環(huán)境系統(tǒng)。 環(huán)境災害不同于自然災害與人文災害的根本區(qū)別：自然災害主要孕育于“人自然環(huán)境系統(tǒng)”，人文災害主要孕育于“人-社會環(huán)境系統(tǒng)”，環(huán)境災害孕育、發(fā)生于“人-社會環(huán)境-自然環(huán)境”所構成的綜合系統(tǒng)中。 環(huán)境災害系統(tǒng)：各種環(huán)境災害都不是孤立的，由于人類與自然環(huán)境相互作用強度的時空分布極不均勻，環(huán)境災害往往是在某一地區(qū)或某一時段集中爆發(fā)，而且可以誘發(fā)一系列的次生環(huán)境災害的衍生環(huán)境災害，形成各種形式的

2、災害組織結構，把這種具有結構特征、動力聯(lián)系的環(huán)境災害組合稱環(huán)境災害系統(tǒng)。二、環(huán)境災害系統(tǒng)的分類根據(jù)環(huán)境災害系統(tǒng)的結構可將環(huán)境災害系統(tǒng)分為：環(huán)境災害鏈環(huán)境災害群土壤污染災害土壤污染災害生物多樣性銳減生物多樣性銳減生態(tài)破壞生態(tài)破壞地下水污染災害地下水污染災害地表水污染災害地表水污染災害空氣污染災害空氣污染災害溫室效應溫室效應海平面上升海平面上升酸雨酸雨植被破壞植被破壞水土流失水土流失泥石流泥石流資源枯竭資源枯竭由空氣污染引發(fā)的并發(fā)性環(huán)境災害鏈由空氣污染引發(fā)的并發(fā)性環(huán)境災害鏈1）環(huán)境災害鏈：環(huán)境災害鏈環(huán)境災害鏈： 把因一種環(huán)境災害發(fā)生而引起一系列環(huán)境災害形成的現(xiàn)象稱為環(huán)境災害鏈。分串發(fā)性和并發(fā)性。

3、串發(fā)性：指某一種原生環(huán)境災害發(fā)生后，誘發(fā)產(chǎn)生的一系列環(huán)境災害現(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)境災害：指某一原因或某一地區(qū)同時產(chǎn)生或發(fā)生的一系列環(huán)境災害現(xiàn)象。因果型災害鏈因果型災害鏈這是指災害鏈中相繼發(fā)生的自然災害之間有成因上的聯(lián)系。例如，大震之后這是指災害鏈中相繼發(fā)生的自然災害之間有成因上的聯(lián)系。例如，大震之后引起瘟疫、旱災之后引起森林火災等。引起瘟疫、旱災之后引起森林火災等。 同源型災害鏈同源型災害鏈這是指形成鏈的各災害的相繼發(fā)生是由共同的某一因素引起或觸發(fā)的情形。這是指形成鏈的各災害的相繼發(fā)生是由共同的某一因素引起或觸發(fā)的情形。例如太陽活動高峰年，因磁暴或其他因素，

4、心臟病人死亡多、地震也相對多、氣例如太陽活動高峰年，因磁暴或其他因素，心臟病人死亡多、地震也相對多、氣候有時也有重大波動，這三種災情都與太陽活動這個共同因素相關。候有時也有重大波動，這三種災情都與太陽活動這個共同因素相關。 重現(xiàn)型災害鏈重現(xiàn)型災害鏈這是同一種災害二次或多次重現(xiàn)的情形。臺風的二次沖擊、大地震后的強余這是同一種災害二次或多次重現(xiàn)的情形。臺風的二次沖擊、大地震后的強余震都是災害重現(xiàn)的例子。震都是災害重現(xiàn)的例子。 互斥型災害鏈互斥型災害鏈這是指某一種災害發(fā)生后另一災害就不再出現(xiàn)或者減弱的情形。這是指某一種災害發(fā)生后另一災害就不再出現(xiàn)或者減弱的情形。 一雷打九臺一雷打九臺;大雨截震大雨截

5、震;大風無霜大風無霜 偶排型災害鏈偶排型災害鏈這是指一些災害偶然在相隔不長的時間在靠近的地區(qū)發(fā)生的現(xiàn)象。這是指一些災害偶然在相隔不長的時間在靠近的地區(qū)發(fā)生的現(xiàn)象。 例如，大旱與大震、大水與地震、風暴潮與地震等就屬于這類災害鏈。例如，大旱與大震、大水與地震、風暴潮與地震等就屬于這類災害鏈。 2）環(huán)境災害群：指環(huán)境災害在空間上的群聚與時間上的群發(fā)現(xiàn)象，是對環(huán)境災害在時空兩方面集散程度的標識。 空間上，各類環(huán)境環(huán)境災害通常集中發(fā)生在人類活動頻繁、人口集中、經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。 時間上，各類環(huán)境災害經(jīng)常出現(xiàn)在資本原始積累階段、工業(yè)發(fā)展初期、經(jīng)濟大幅度發(fā)展時期。三、環(huán)境災害系統(tǒng)的組成結構1）水平結構 任何一個

6、系統(tǒng)都由各種相互關聯(lián)、相互作用的要素和任何一個系統(tǒng)都由各種相互關聯(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，可認為其結構關系是水平的。次序之分的，可認為其結構關系是水平的。 系統(tǒng)中各環(huán)境災害并不是孤立的，而是互相聯(lián)系、互相影響的，并在其作用和影響的基礎上進行了系統(tǒng)綜合和升級。2）豎直結構 指從災害的孕災環(huán)境指從災害的孕災環(huán)境- -承災環(huán)境承災環(huán)境- -致災過程致災過程- -災害強度共災害強度共同組成的環(huán)境災害系統(tǒng)結構。同組成的環(huán)境災害系統(tǒng)結構。 孕災環(huán)境孕災環(huán)境：指災害發(fā)生、發(fā)展、演化的區(qū)域，其范圍大小

7、差異明：指災害發(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)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)域內的各種自然社會要素共同構成了孕災環(huán)境域內的各種自然社會要素共同構成了孕災環(huán)境. 承災環(huán)境承災環(huán)境:則指孕災環(huán)境區(qū)域內的抗災自救環(huán)境，包括城鎮(zhèn)、道則指孕災環(huán)境區(qū)域內的抗災自救環(huán)境，包括城鎮(zhèn)、道路、農(nóng)田與工廠等固定設備，經(jīng)濟財力、居民的文化素質、應急路、農(nóng)田與工廠等固定設備，經(jīng)濟財力、居民的文化素質、應急機構的設立等的有機組合環(huán)境。機構的設立等的有機組合環(huán)境。 致災過程致災過程：指孕災環(huán)境和承災環(huán)境中的變異因子作用于承災體的：指孕

8、災環(huán)境和承災環(huán)境中的變異因子作用于承災體的過程。過程。 災害強度災害強度：指在一定孕災環(huán)境和承災體條件下，因環(huán)境災害導致：指在一定孕災環(huán)境和承災體條件下，因環(huán)境災害導致的生命、財產(chǎn)損失和生存環(huán)境破壞的強度，是孕災環(huán)境、承災環(huán)的生命、財產(chǎn)損失和生存環(huán)境破壞的強度，是孕災環(huán)境、承災環(huán)境和致災過程綜合作用的結果。境和致災過程綜合作用的結果。 致災因子致災因子：指那些可能造成環(huán)境災害的孕災環(huán)境中的異變因子，：指那些可能造成環(huán)境災害的孕災環(huán)境中的異變因子，它包括：天文、氣象、水文、地質與生物等自然因子，以及城市它包括：天文、氣象、水文、地質與生物等自然因子，以及城市基礎設施、經(jīng)濟發(fā)展、工業(yè)布局、人們的防

9、災意識與防災能力等基礎設施、經(jīng)濟發(fā)展、工業(yè)布局、人們的防災意識與防災能力等社會因子。在分析某一地區(qū)致災因子時，不應只分析各種環(huán)境災社會因子。在分析某一地區(qū)致災因子時，不應只分析各種環(huán)境災害，而應從產(chǎn)生這些環(huán)境災害的致災因子入手。害，而應從產(chǎn)生這些環(huán)境災害的致災因子入手。 地震災害地震災害地震分天然地震、誘發(fā)地震與脈動地震。 天然地震的致災因子是地質構造力，在地質構造力作用下巖層斷裂或錯動引起地震； 誘發(fā)地震的致災因子包括：水利設施的興建、油田注水等； 脈動地震是由海浪等引發(fā)的地球表面經(jīng)常性微動，通常不致成災； 洪水災害洪水災害 其致災因子包括：不利的氣象條件（連日暴雨）、不利的水文條件（河道淤

10、積，泄洪能力差）等自然致災因子，以及堤壩防洪能力等工程致災因子與人們防洪意識、經(jīng)濟條件等社會致災因子； 滑坡災害滑坡災害 滑坡產(chǎn)生的基本條件為斜坡體前有滑動空間，兩側有切割面。其致災因子可以是暴雨，暴雨過后，由于雨水在滑動面上侵泡，使其抗剪強度大幅度降低而引起滑動；另外地震、人為堆放垃圾、礦渣均可誘發(fā)滑坡災害；致災因子致災因子 泥石流災害泥石流災害泥石流產(chǎn)生的基本條件包括：地質條件（豐富的固體物質）、地貌條件（陡峭的地勢）與足夠的水。泥石流的致災因子包括：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，降水促進松散碎屑物質積聚，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因子

11、之一； 物種滅絕與生物多樣性銳減物種滅絕與生物多樣性銳減其致災因子包括：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)境污染災害環(huán)境污染災害其致災因子包括：人類活動排入環(huán)境的有毒有害物質、不利的水文（徑流量低）與氣象（逆溫等）條件，以及人們的環(huán)境意識淡泊等等。3）時空結構 系統(tǒng)的時空結構指環(huán)境災害在時間上和空間上相互聯(lián)系與相互作用的方式。在時間上表現(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)境災害系統(tǒng)的時空結構決定了災害的滯后性與遷移性這一基本規(guī)律。四、環(huán)境災害系統(tǒng)的基本特征四、環(huán)境災害系統(tǒng)的基本特征 不確定性 環(huán)境災害系統(tǒng)中各組成元素間相互聯(lián)系

12、與作用，以及其組成結構都具有模糊性與隨機性。具體表現(xiàn)為各種環(huán)境災害發(fā)生的隨機性與后果的模糊性。 動態(tài)性 環(huán)境災害系統(tǒng)的時空結構決定了環(huán)境災害系統(tǒng)的動態(tài)特征。隨著時間的推移環(huán)境災害系統(tǒng)也在不斷演變。環(huán)境災害系統(tǒng)某一時刻的狀態(tài)不僅取決于當時的狀態(tài)，同時還與此時刻以前的狀態(tài)有關。 開放性與非線性環(huán)境災害系統(tǒng)是開放的自組織系統(tǒng)。 具體表現(xiàn)為環(huán)境災害系統(tǒng)內部各子系統(tǒng)的協(xié)同運動，環(huán)境災害的群發(fā)現(xiàn)象就是證明。 另外，許多環(huán)境災害現(xiàn)象都表現(xiàn)出同一規(guī)律，即環(huán)境災害系統(tǒng)從遠離平衡態(tài)，通過突變進入新的平衡態(tài)；從一無序結構突變到另一新的有序結構。其中“序”是衡量災度與環(huán)境災害的本質的根本所在。這是環(huán)境災害系統(tǒng)開放性的

13、另一表現(xiàn)形式。 環(huán)境災害系統(tǒng)的開放性決定了其對于外界環(huán)境的輸入響應不可能具有簡單的線性疊加性，這使得災害系統(tǒng)在演變過程中，可能出現(xiàn)突變、不動點與混沌等復雜變化。 自然性與社會性第二節(jié) 環(huán)境災害系統(tǒng)的指標體系一、建立環(huán)境災害系統(tǒng)指標體系的目的意義一、建立環(huán)境災害系統(tǒng)指標體系的目的意義 1.高度概括環(huán)境災害的本質特征；高度概括環(huán)境災害的本質特征； 2.揭示環(huán)境災害系統(tǒng)的主序差異；揭示環(huán)境災害系統(tǒng)的主序差異； 3.統(tǒng)一比較、評價不同空間位置與不同時間范圍內，不同尺度統(tǒng)一比較、評價不同空間位置與不同時間范圍內，不同尺度規(guī)模下，不同類型的環(huán)境災害后果，確定環(huán)境災害的分級標規(guī)模下，不同類型的環(huán)境災害后果，

14、確定環(huán)境災害的分級標準；準； 4.模擬預測環(huán)境災害的強度、頻度、范圍與危害程度，為環(huán)境模擬預測環(huán)境災害的強度、頻度、范圍與危害程度，為環(huán)境災害風險分析、減輕環(huán)境災害預案的制定及環(huán)境災害管理提災害風險分析、減輕環(huán)境災害預案的制定及環(huán)境災害管理提供科學依：供科學依：5. 環(huán)境災害信息規(guī)范化與標準化，是建立環(huán)境災害數(shù)據(jù)庫，以環(huán)境災害信息規(guī)范化與標準化，是建立環(huán)境災害數(shù)據(jù)庫，以及以環(huán)境災害數(shù)據(jù)庫為基礎的環(huán)境災害預警系統(tǒng)所必不可少及以環(huán)境災害數(shù)據(jù)庫為基礎的環(huán)境災害預警系統(tǒng)所必不可少的基礎性工作，是環(huán)境災害管理的基礎的基礎性工作，是環(huán)境災害管理的基礎。 二、建立環(huán)境災害系統(tǒng)指標體系的基本原則 1.科學性原

15、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 三、環(huán)境災害系統(tǒng)指標體系的類型劃分 按被描述客體的性質劃分，環(huán)境災害系統(tǒng)指標可分為定性指標與定量指標。 比如描述酸雨災害損害森林植被的災情可以用輕、中、重度破壞等定性指標，也可以通過損害函數(shù)折合成貨幣值等定量指標描述。 按環(huán)境災害系統(tǒng)的組成要素劃分，環(huán)境災害系統(tǒng)指標可分為孕災環(huán)境指標、承災體指標、致災因子指標與災情指標。從時間序列角度劃分，環(huán)境災害指標可分為先行指標、同步指標與滯后指標。 先行指標如孕災環(huán)境穩(wěn)定性指標、承災體承災能力指標與人們的防災意識指標等； 同步指標主要是指災害發(fā)生過程中描述災害發(fā)生、發(fā)展與演變過程的孕災環(huán)

16、境、承災體與致災因子變化指標以及反映災情的人員傷亡與財產(chǎn)損失等指標； 滯后指標主要是指描述災害發(fā)生后救災效果，以及反映環(huán)境災害造成的間接損失與長遠影響的指標。 四、環(huán)境災害系統(tǒng)指標體系結構 一）孕災環(huán)境指標一）孕災環(huán)境指標 孕災環(huán)境穩(wěn)定度指標是描述人類活動作用強度與環(huán)境承載力協(xié)調程度，衡量孕災環(huán)境穩(wěn)定與否的定量指標，是判斷環(huán)境災害發(fā)生可能性的依據(jù)之一。 孕災環(huán)境穩(wěn)定度可表示為人類活動作用強度與環(huán)境承載力比值： 二）承災體指標(包括社會環(huán)境指標、經(jīng)濟環(huán)境指標和自然生態(tài)環(huán)境指標)1.環(huán)境災害易損度 環(huán)境災害易損度是反映某一地區(qū)對環(huán)境災害的敏感程度指標。 對于特定地區(qū)，其經(jīng)濟發(fā)達與否，人口分布是否稠

17、密，以及生態(tài)系統(tǒng)結構是否完善等都決定其對環(huán)境災害是否敏感。 另外，承災體的某些組成要素也決定了其對環(huán)境災害的易損程度，例如酸雨災害對不同土壤類型、地質條件的地區(qū)的危害差異很大；也就是說土壤類型、地質條件決定酸雨災害的易損性。2.環(huán)境災害承災體承災能力指標 環(huán)境災害承災體承災能力是對環(huán)境災害承災體對某一種或多種環(huán)境災害的抗御能力、救助能力與恢復能力的綜合概括，它由抗災能力指標、救災能力指標與恢復能力指標組成。承災能力大小決定環(huán)境風險的最終演變結果，承災能力大的地區(qū)，即使存在環(huán)境風險，也不至于爆發(fā)環(huán)境災害。（1）抗災能力 抗災能力指標可以用設防標準及相應的損失率表示。設防標準是根據(jù)某類環(huán)境災害的強

18、度、頻度與對承災體所造成的危害與承災體的功能要求的預測結果，以及承災體的功能要求，而采取的設防要求。 設防標準只反映了對承災體設防能力的要求，而實際的設防是否達到要求，則尚需假定一定受災強度，預測承災體的損失率。 損失率是指在一定受災強度下，承災體的損失值與承災體價值之比的百分率： 如此確定的損失率只能在同種災害間進行如此確定的損失率只能在同種災害間進行（2）救災能力 救災能力是指環(huán)境災害一旦發(fā)生，使環(huán)境災害所造成的損失降低到最低限度的能力，它包括受災人員的救護能力，以及生命線工程、交通樞紐與社會治安維護能力。 救災能力可以采用定性指標描述承災體在環(huán)境災害發(fā)生前的救災預案，即救災人力、救災物力

19、、快速反應救災技術水平、通訊水平與自救自助能力，以定性分析承災體綜合救災能力的強弱。也可以用人均醫(yī)療床位數(shù)定量反映承災體救災能力的強弱。（3）恢復能力 指承災體遭受環(huán)境災害以后，快速恢復正常生產(chǎn)與生活秩序的能力。恢復能力與承災體的經(jīng)濟實力有很大關系，可以用反映承災體經(jīng)濟實力的指標，諸如國民生產(chǎn)總值或人均等，以及固定資產(chǎn)總值等指標表示。3.防災能力指標 防災能力指標是對承災體防御環(huán)境災害的能力的描述，它與抗災能力有所不同，它們之間有治標與治本之分。 防災主要是從防止環(huán)境災害發(fā)生角度考慮具體實施策略，以治本策略為主，兼顧治標策略；抗災則是從環(huán)境災害發(fā)生后，抵抗環(huán)境災害的危害性影響，降低環(huán)境災害所造

20、成的損失角度考慮實施策略，大多只是治標策略。 不同類型環(huán)境災害的防災措施差異很大，防災指標也不盡相同，通常將其歸結于減輕環(huán)境災害效益指標考慮。4.減輕環(huán)境災害效益指標減輕環(huán)境災害效益指標即是衡量防止環(huán)境災害發(fā)生、抗災、救災與災后恢復正常秩序的投資效果指標，它是確定最佳減輕環(huán)境災害策略的科學依據(jù)。 不同類型環(huán)境災害的防災措施差異很大，減輕環(huán)境災害效益指標也不盡相同，通常將其歸結于減輕環(huán)境災害投資凈效益與效費比兩個綜合指標表示。減輕環(huán)境災害投資凈效益是指減輕環(huán)境災害影響措施（包括防災、抗災與救災等治理措施）所減少的經(jīng)濟損失與治理環(huán)境災害的總投資的差額： 投資凈效益減少的經(jīng)濟損失一凈投資減輕環(huán)境災害

21、的效費比；是指效果指標的確定減輕環(huán)境災害措施投資凈效益；是指減少的經(jīng)濟損失與減輕環(huán)境災害措施的總投資的比率。 投資效費比 減少的經(jīng)濟損失凈投資5.環(huán)境災害控制指標 環(huán)境災害控制指標是在環(huán)境災害孕災環(huán)境的穩(wěn)定度指標與承災體承災能力指標確定的基礎上，根據(jù)環(huán)境災害孕災環(huán)境所孕育的災害類型與承災體承災能力等實際情況，作出的控制環(huán)境災害發(fā)生的目標。 在制定環(huán)境災害控制目標時，應規(guī)定上、下限，以便在一定閾值范圍內選擇最佳減輕環(huán)境災害策略。 對于污染型環(huán)境災害可參照美國國家環(huán)保局制訂的急性中毒基準與慢性中毒基準確定環(huán)境災害的控制指標。三）致災因子指標環(huán)境災害的致災因子指標也分自然環(huán)境致災因子與社會環(huán)境致災因

22、子。自然環(huán)境致災因子指標：氣象因子指標（如城市煙霧災害中的大氣穩(wěn)定度）、水文因子指標（如淮河水環(huán)境災害中的枯水期河水徑流量）、地質與地貌因子指標（如泥石流與滑坡災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（如物種滅絕與生物多樣性銳減災害中的生物多樣性指標）等； 社會環(huán)境致災因子指標：工業(yè)致災因子指標（如酸雨災害中的工礦企業(yè)二氧化硫排放量）農(nóng)業(yè)致災因子指標（如湖泊或海灣赤潮災害中的化肥施放量）居民生活致災因子（如垃圾災害中的城市生活垃圾發(fā)生量）四）災情指標 環(huán)境災害系統(tǒng)的災情指標即包括環(huán)境災害類型、發(fā)生地點、歷時、規(guī)模、強度（如滑坡的土石方量、地面沉降速度等）、范圍（如受災面積等）、傷

23、亡人數(shù)與所造成的經(jīng)濟損失等直接描述指標，還包括災度與災級等綜合指標。1.環(huán)境災害的時、空與強度指標2.環(huán)境災害損失指標 包括直接損失與間接損失兩部分： 直接經(jīng)濟損失是指環(huán)境災害發(fā)生直接造成的動產(chǎn)與不動產(chǎn)的損失； 間接經(jīng)濟損失是指社會生產(chǎn)與商品流通領域因受災影響帶來的損失以及救災活動的非生產(chǎn)性消耗；此外，還包括次生災害與衍生災害所造成的損失，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。某次環(huán)境災害所造成的損失應為受此次環(huán)境災害影響某次環(huán)境災害所造成的損失應為受此次環(huán)境災害影響若干年的損失總和的折現(xiàn)值：若干年的損失總和的折現(xiàn)值：r：貼現(xiàn)率；n:承災體受環(huán)境災害影響的年數(shù)第三節(jié) 環(huán)境災害的成

24、災機制為系統(tǒng)闡述環(huán)境災害的成災機制，提出“廣義人機環(huán)境系統(tǒng)”概念，并進一步闡述環(huán)境災害的孕災環(huán)境即為“廣義人一機一環(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)境災害的根本動因；在此基礎上，從廣義人機環(huán)境系統(tǒng)各子系統(tǒng)間相互作用角度，利用墑與耗散結構理論、突變論以及混沌理論，探討環(huán)境災害的成災機制.一、人機環(huán)境系統(tǒng)1.人機環(huán)境系統(tǒng)與人機環(huán)境系統(tǒng)工程學 人一機一環(huán)境系統(tǒng)是指人類為了達到某種預定目標，總是針對特定環(huán)境，試圖利用已經(jīng)掌握的科學技術，設計一個由人、機器與環(huán)境組成的復雜系統(tǒng)。 系統(tǒng)中：“人人”是指作為工作主體的人機器的操作者；是指作為工作主體的人機器的操作者； “機”是指人所控制

25、的一切對象的總稱（如人所操縱的飛機、汽車與各種機器等）； “環(huán)境環(huán)境”是指人與機共處的條件（如溫度、壓力與噪是指人與機共處的條件（如溫度、壓力與噪音等物理環(huán)境，有害氣體等化學環(huán)境，人心向背等音等物理環(huán)境，有害氣體等化學環(huán)境，人心向背等社會環(huán)境等）社會環(huán)境等）研究人一機一環(huán)境系統(tǒng)的目的：在各種特定的環(huán)境下，如何利用科學的方法優(yōu)化人一機一環(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現(xiàn)預期的目標；為實現(xiàn)這一目標，這就必須將人、機與環(huán)境作為一個整體加以研究。 人機環(huán)境系統(tǒng)工程學：人機環(huán)境系統(tǒng)工程學：即從“系統(tǒng)”總體高度出發(fā)，一方面既注意研究人、機、環(huán)境各要素自身的性能；另一方面，更重視研究這三

26、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)調方式；并借助系統(tǒng)工程科學的成就，尋求最佳組合方案，以便使人機環(huán)境系統(tǒng)在總體上處于一種最佳狀態(tài)。2.廣義的人機環(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)境的復雜系統(tǒng)。比較： 狹義狹義 廣義廣義人人 特指特指“機機”的操作者的操作者 生存于人文環(huán)境（人為空間）的人類生存于人文環(huán)境（人為空間）的人類群體群體 機機特指人類為延伸自己各種器官特指人類為延伸自己各種器官的功能而制造的各種機器的功能而制造的各種機器泛指

27、人類為改善自己生存條件，建筑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的人為空間，是由人所建造和控制的一切對象的綜合概括一切對象的綜合概括環(huán)環(huán)境境人、機共處的特定條件人、機共處的特定條件人、機共處的自然生態(tài)環(huán)境人、機共處的自然生態(tài)環(huán)境 由此可見，環(huán)境災害是否發(fā)生的主要因素有五項：人（Man)、機（Machine）、環(huán)境（Medium）、規(guī)劃管理(Management)與減災防災，其中前四項因素即為國外一些學者所說的4M因素。二、人為失誤：產(chǎn)生環(huán)境災害的根本動因1.人為失誤及其分類 人為失誤是指人為地使人一機一環(huán)境系統(tǒng)發(fā)生故障，不能正常運轉的不良事件，是違背客觀規(guī)律或操作規(guī)

28、則的錯誤行為，是產(chǎn)生環(huán)境災害的根本動因。 不同系統(tǒng)中具有典型意義的人為失誤概率除了重大環(huán)境污染事故外，其它類型的環(huán)境災害大多也是由于人為失誤所造成的，包括：人類對客觀世界認識不足盲目砍伐森林，造成植被破壞，由此衍生水土流失，洪水泛濫等次生災害；決策上失誤規(guī)劃不周，不考慮本地區(qū)的自然社會條件，盲目發(fā)展重污染企業(yè)，而導致嚴重的環(huán)境污染災害；設計上失誤危害估計不足，導致工程項目衍生次生災害，典型的包括：水庫誘發(fā)地震與采礦誘發(fā)滑坡等；操作失誤即由于經(jīng)驗不足、缺乏培訓等因素所致的誤操作；2.人為失誤機理分析 在眾多人為失誤理論中，以下評價模型比較典型： 廣義的S O R人為失誤因素模型： S O R人為

29、失誤因素模型是在J.瑟利于20世紀60年代末提出的S O R人的因素模型基礎之上改進而成的，它是包括以下三個參數(shù)（心理作用）的函數(shù)，即刺激輸入（S)、內部響應（O)與輸出響應（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)測信息、儀器儀表讀數(shù)與重大環(huán)境災害報警信息等；內部響應是人通過觀察、識別或通過決策群體討論，而對刺激輸入的判斷； 輸出響應是人通過S與O作出的綜合判斷所導致的具體實際行動。由此，可近似給出人為失誤的表達式：式中：FH:人為失誤率；RH:人的某一行為的可靠度；RS:與輸入信號有關的可靠度，指人接受信息的可靠 度，包括信號生成（如：控制儀表、環(huán)境監(jiān)測與 環(huán)

30、境災害預警等）及人體感官直接接受信號的可靠度；RO:與判斷有關的可靠度，指信號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與輸出有關的可靠度，指根據(jù)判斷所導致的具體行動的可靠度 刺激輸入包括環(huán)境監(jiān)測等更為廣泛的信息來源； 內部響應也不僅僅是個體大腦的反應，同時包括針對刺激輸入的群體決策； 輸出響應同樣不單指個體行為，而是指群體行為（如執(zhí)行某項環(huán)境規(guī)劃與采取某一減災措施等）。這是因為導致環(huán)境災害的人為失誤不僅僅表現(xiàn)為偶發(fā)的個體行為不當，更多的是由于認識水平不夠、缺乏信息或決策者主觀臆斷，而導致決策失誤或計劃不周所致。(2）人為失誤定量化模型人為失誤定量化是以“人

31、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工作時的失誤概率，可由下式確定：式中： e：完成某項工作的成功次數(shù)； n:沒有完成某項工作（由于人為失誤導致未完成某項工作）的失誤數(shù)。如果工作時間為連續(xù)變化，基本人誤概率模型為：式中：e(t):在t 時刻人的失誤率（可是t的函數(shù)），當e(t)為常數(shù)時，可記為 ，則有：當t 0時，F(xiàn)H 0;當t 時， FH 1 即當時間趨于無窮大時，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)實的，因此可見，環(huán)境災害具有不可完全避免特性。 B、條件人誤概率條件人誤概率是指人在某

32、種條件（環(huán)境條件與人體狀態(tài)等）下，發(fā)生失誤的概率，通常可以條件概率形式表示：式中：F:人為失誤事件； C:發(fā)生人為失誤事件的條件。在確定條件人為失誤概率時，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算方法。若考慮疲勞度 與工作時間t呈指數(shù)關系在考慮失誤率 與 成正比（即失誤率與疲勞程度成線性關系），由此可得到在疲勞條件下的人為失誤概率為：導致人為失誤的部分條件三、人一機一環(huán)境系統(tǒng)：環(huán)境災害的孕育環(huán)境通常情況下，人一機一環(huán)境系統(tǒng)處于一種相對穩(wěn)定狀態(tài)，維持正常功能的發(fā)揮。但是，這一穩(wěn)定只是相對的；一旦組成人一機一環(huán)境系統(tǒng)的某個或某些要素處于異常狀態(tài)，或發(fā)生異常運動時，人

33、一機一環(huán)境系統(tǒng)也將出現(xiàn)異常；當這種異常達到或超過一定閾值時，就會改變人一機一環(huán)境系統(tǒng)的功能結構，進而影響其正常功能的發(fā)揮，于是就爆發(fā)了環(huán)境災害。四、人一機一環(huán)境系統(tǒng)的演變規(guī)律1、環(huán)境災害系統(tǒng)中各要素相互作用的變異 環(huán)境災害系統(tǒng)中各要素的相互作用在不同的歷史階段，其形式和強度差別很大。 人與環(huán)境的關系，以索取物質財富為主，給人類帶來了巨大的物質財富的同時，給人類生存的環(huán)境帶來巨大的破壞，人與社會環(huán)境的變化很大， 高度現(xiàn)代化的城市、各種現(xiàn)代物品、各種化學藥品和機器的大量生產(chǎn)，對人類生存環(huán)境的壓力日益加大。2、環(huán)境災害系統(tǒng)中各要素相互作用的響應環(huán)境災害系統(tǒng)各要素相互作用的結果有正反兩個方面。正的方面

34、可以相互促進，使系統(tǒng)向有序穩(wěn)定方向發(fā)展，反的方面導致系統(tǒng)向無序方向發(fā)展，是產(chǎn)生環(huán)境災害的根源。因此正確處理好人-社會環(huán)境-自然環(huán)境系統(tǒng)各要素的關系是減輕和防治環(huán)境災害，使人類社會與自然生態(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，自然環(huán)境對人-社會環(huán)境系統(tǒng)的響應是良性的促進過程，反之則造成系統(tǒng)退化，其正響應的負結果可用系列指標表示：1）環(huán)境穩(wěn)定度 環(huán)境在不超過一定變化允許限度內的自我維持和調節(jié)特性。2）環(huán)境彈性 環(huán)境在外部作用下在一定限度內保持自身狀態(tài)，并在外部作用停止后即可恢復原態(tài)的特性。 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：指自然生態(tài)與環(huán)境狀

35、態(tài)參量臨時的、偶然的或周期性的可逆變化，有規(guī)律的擾動的積累可以導致環(huán)境平衡狀態(tài)的改變，引起環(huán)境異常。環(huán)境異常：指一個或幾個環(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，必將對人類產(chǎn)生極大影響。環(huán)境污染：由于環(huán)境系統(tǒng)內外發(fā)生物質和能量的累積，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)境中自身物質與能量的背景值，以及根據(jù)環(huán)境功能要求認為給定的標準值。環(huán)境災害 當系統(tǒng)外部作用超過該地區(qū)的環(huán)境承載力時，致使當?shù)丨h(huán)境系統(tǒng)的穩(wěn)定度、結構功能發(fā)生質的變化，引起系統(tǒng)穩(wěn)定度的

36、喪失和系統(tǒng)結構的破壞，進而對人類生命財產(chǎn)構成嚴重威脅。3、環(huán)境災害系統(tǒng)的演變規(guī)律、環(huán)境災害系統(tǒng)的演變規(guī)律在環(huán)境災害系統(tǒng)中，人在環(huán)境災害系統(tǒng)中，人-社會環(huán)境社會環(huán)境-自然環(huán)境系自然環(huán)境系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展能力（統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展能力（k）是環(huán)境災害系統(tǒng)演變）是環(huán)境災害系統(tǒng)演變的決定性因素。的決定性因素。1）系統(tǒng)趨于死亡）系統(tǒng)趨于死亡 0k12）系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展）系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展 1k3五、從熵與耗散結構角度探討環(huán)境成災機制五、從熵與耗散結構角度探討環(huán)境成災機制1.環(huán)境災害是一個熵增過程 人一機一環(huán)境系統(tǒng)是一復雜的遠離平衡的開放大系統(tǒng)，在“永恒”且強大的太陽照射的外界條件下，通過漲落達到有序，實現(xiàn)其自身的功能與結

37、構。正是在非平衡非線性區(qū)存在的耗散結構，造就了人 機環(huán)境系統(tǒng)的復雜性與多樣性，使人機環(huán)境系統(tǒng)向著有序、復雜與高級的方向演化。任何災害，無論是自然災害，還是環(huán)境災害都是局部人一機環(huán)境系統(tǒng)由有序向無序演化的過程。這與人機 環(huán)境系統(tǒng)正常的演變規(guī)律正相反，因此才對人類及其賴以生存的人一機一環(huán)境系統(tǒng)構成威脅。首先在災害的孕育期，局部人一機一環(huán)境系統(tǒng)在外界條件維持下處于一種遠離平衡不穩(wěn)定狀態(tài)，一種時間與空間上的有序結構（耗散結構）。這是人機一環(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)處于遠離平衡的不穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)內部異?；钴S，漲落不斷加劇，形成巨漲落。如果此時外界條件足夠強，系統(tǒng)通過漲落將形成一種新

38、的更高級更有序結構（由耗散結構理論決定）； 相反如果外界條件不是很強，熱力學第二定律（熵增原理）決定了系統(tǒng)將向熵增方向發(fā)展。 2、環(huán)境災害的熵增表現(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化,索取的結果必將導致自然生態(tài)環(huán)境熵增。 2）在人機環(huán)境系統(tǒng)各子系統(tǒng)間相互作用過程中，一方面通過人一機系統(tǒng)直接的物質與能量消耗造成自然生態(tài)環(huán)境的熵增；同時由于其行為不當，還在很大程度上阻礙自然生態(tài)環(huán)境在太陽能作用下，向更有序、更復雜、更高級的方向進化的進程,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。 災害產(chǎn)生的根本原因在于：在人機環(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，造成自然生態(tài)環(huán)境的熵增過程，致使由太陽能維持的自然生態(tài)環(huán)境向有序、復雜與高級方向進化的過程被破壞，取而代之的是向無序、簡單與低級的方向退化過程。 熵增將給人類帶來巨大的災難。擺脫熵增災難的途徑有兩條：一是降低自然生態(tài)環(huán)境內部的熵增過程；二是加強外界約束條件，在強大的外界條件作用下，自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)通過漲落與耗散結構分支的選擇向有序、復雜與高級方向進化的熵減過程超過其熵增過程，以達到維持自然生態(tài)環(huán)境總體上向熵減方向發(fā)展的最終目的。六、環(huán)境災害的混沌成災機制六、環(huán)境災害的混沌成災機制1.在人-機-環(huán)境系統(tǒng)中，三個或三個以上非線性關系，就可能導致環(huán)境災害。2.在人-機-環(huán)境系