本文是一篇土木工程论文，本文以国内近20多年暴雨灾害的相关资料为切入点，得到暴雨灾害案例集，构建了无区域性质的暴雨灾害链演化网络；以连接边的风险为切入点，得到各灾害事件节点的直接风险和综合风险，构建了暴雨灾害链的风险评估模型，并进行模型验证。
1 绪论
1.1 研究背景、目的及意义
1.1.1 研究背景
全球气候变暖以来，由于极端天气导致的气象灾害呈现显著增多的态势。据统计，我国因气象灾害造成的损失占自然灾害的百分之七十以上，其中每年因暴雨灾害造成的损失仅次于干旱灾害，其造成的损失在所有气象灾害中排名第二 [1]。
暴雨灾害极易引发城市内涝、山洪、滑坡、崩塌、泥石流、供排水事故、电力事故、通信事故、道路交通事故等次生衍生灾害，给城市基础设施、人民群众的财产以及生命安全带来了严重伤害。例如，2012年“北京7.21特大暴雨灾害”，房山受灾最为严重，小时最大降雨量达460毫米，房山大面积交通中断，部分地区通讯、供电、供水中断。此次暴雨灾害全市受灾共造成79人遇难、受灾人口160万人左右，直接经济损失100多亿元；2013年四川省“7.9特大暴雨”，此次暴雨降雨总量大、强度高、持续时间长，其中，德阳、都江堰等地部分地区局地最高降雨量突破1000毫米，此次暴雨灾害造成全省58人遇难、失踪175人，直接经济损失超过200亿元。2021年“7.20郑州市特大暴雨”，郑州市单小时降雨量突破200毫米；17~20日三天的过程降雨量达到617.1毫米，全市因此次暴雨灾害因洪水、泥石流、地下空间溺亡、地铁事故、隧道事故等次生灾害造成300余人遇难、受灾人口将近190万人，市政道路、干线公路、农村道路损毁严重，1100余个村庄受灾，农作物受灾严重，直接经济损失超过500亿元，为郑州市造成了不可估量的损失。
通过上述暴雨灾害的实例可以看出，暴雨灾害的发生，势必会带来一系列的次生灾害，给人类社会、自然环境带来严重的损失。另外，国务院办公厅发布的《“十四五”国家应急体系规划》[2]中指出目前随着工业化、城镇化持续推进，灾害事故发生的隐蔽性、复杂性、耦合性进一步增加，重特大灾害事故往往引发一系列次生、衍生灾害事故和生态环境破坏，形成复杂多样的灾害链、事故链，进一步增加风险防控和应急处置的复杂性及难度。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 灾害链的研究现状
重大灾害的发生会引起一系列的次生衍生灾害，对自然环境、人类社会带来严重的伤害。尤其是自然灾害中巨灾的发生，随着人类社会的发展并不会随之减轻，反而会变得更加严重，因此这就需要我们对灾害的链式效应进行更深入的研究[3]。
在国外，Menoni[5]以1995年日本神户地震为例，研究了灾害事件之间的相互作用和耦合效应，提出了灾害损失和失效链的概念。Helbing[6]认为灾害事件之间的强相互作用导致了灾害链演化。Yordanova R P[13]等认为灾害链的发生，承灾体的脆弱性可能会逐渐发生变化，连续灾害事件之间间隔时间增加时，会减少人们对灾害的应对能力，减少时会增加政府和社会的准备和防范意识。Gill J C[7]强调了对灾害之间的相互作用网络（灾害链）研究的重要性，通过构建危险相互作用矩阵和危险流程图来构建灾害链网络，用以更好地对观测到的灾害事件的现实情况进行建模、限制连续灾害之间物质、社会脆弱性的潜在变化以及为减轻和减弱风险确定资源分配的优先顺序。Komendantova N等[9]通过考虑多个风险之间的相互依赖性，触发不同时空尺度的自然和人为灾害链，进而了解灾害链与城市韧性之间的相关性。Mergili M等[10]利用r.avaflow 将包括初始滑坡释放体、水库、可侵蚀水坝、带有可侵蚀河床的峡谷和前陆的水平平面的一般地形结合在一起来分析初始滑坡释放所引发的灾害链。Kirschbaum, D等[11]研究了如何通过遥感产品对灾害链中的灾害事件节点和连接边等元素提供现实的特征信息，并通过实例分析表征灾害链演化过程中各元素直接的联系。除此之外还有很多外国学者[11][16]，通过级联效应、Natech问题或多米诺骨牌效应等多灾种的风险领域的理论来研究灾害的链式效应。
2 暴雨灾害链的相关理论研究
2.1 暴雨灾害链的相关理论
2.1.1 暴雨灾害链的演化机理
灾害链是一个可以用致灾因子、孕灾环境、承灾体、灾情这四个要素来进行描述的复杂的灾害系统，其中灾情的产生是由于致灾因子的威胁性、承灾体暴露性和脆弱性以及孕灾环境的不稳定性等复杂耦合作用产生的[45]，暴雨灾害链包含多条基础灾害链，每条灾害链的演化过程是一个致灾因子在某一特定的孕灾环境及承灾体因达到了临界值而产生了灾害事件，该灾害事件又作为另一个致灾因子使其所在孕灾环境以及相对应承灾体达到临界值，从而根据此原理不断产生次生衍生灾害的过程，而每一个灾害事件产生的结果则为灾情（人员伤亡、经济损失、社会基础设施损坏等）。
根据突发事件的发生过程、特性与机制，《中华人民共和国突发事件应对法》将突发事件主要分为自然灾害、事故灾难、公共卫生事件、社会安全事件等四类[50]。其中自然灾害可以诱发：自然灾害、事故灾难和公共卫生事件；事故灾难可以诱发：事故灾难、社会安全事件；公共卫生事件可以诱发：公共卫生事件、社会安全事件；社会安全事件可以诱发：事故灾难、公共卫生事件、社会安全事件[51]，因此只有自然灾害链是包含四类灾害事件的。由于暴雨灾害属于自然灾害，故在进行暴雨灾害链的提取工作时，四类突发公共事件均需考虑。
结合相关的灾害学理论，以自然灾害为源发灾害的灾害链，其产生的灾害事件与致灾因子、孕灾环境和承灾体的作用关系如下图2-1所示[51]：
2.2 暴雨灾害链的风险分析
本文通过对章节2.1.1中对目前灾害链的风险评估模型的分析结果，从以上几个模型的三个方面进行梳理和比较，如下表2-1所示，灾害链是由于某一种致灾因子或生态环境达到临界值而引发的一系列次生衍生灾害的现象[4]，灾害链包含灾害事件、还有灾害事件之间的作用关系，在进行风险评估时不仅要考虑单个灾害事件，还需考虑灾害事件与其次生灾害的相互作用关系。
综上，在进行灾害链的风险评估时，我们可以把灾害事件之间的作用关系即，以连接边为切入点，先计算出连接边的风险，再通过风险的叠加来计算灾害事件节点的风险值，并对其进行分析。由于现实灾害发生时，灾害事件的后果严重性应该是一个动态变化的过程；因此在对暴雨灾害链进行风险评估时，本文综合考虑事件的连接边的发生可能性、源灾害后果严重性的动态变化、灾害事件之间的后果严重性、灾害事件连接边的脆弱性。
3 暴雨灾害链演化网络研究 ....................15
3.1 基于事件树分析方法的暴雨灾害链的风险事件识别 .................................... 15
3.1.1 暴雨灾害案例搜集 ......................... 15
3.1.2 暴雨灾害链条及灾害事件识别 ............................... 19
4 暴雨灾害链时序性风险评估模型研究 ..............26
4.1 暴雨灾害链时序性风险评估模型构建 ................................. 26
4.1.1 暴雨灾害链的灾害发生可能性分析 ........................... 27
4.1.2 暴雨灾害链的灾害后果严重性分析 ............................ 28
5 郑州特大暴雨灾害链的风险评估 ......................43
5. 郑州特大暴雨灾害链演化网络构建 ................................ 43
5.2 郑州特大暴雨灾害链的风险评估 ....................... 45
5 郑州特大暴雨灾害链的风险评估
5. 郑州特大暴雨灾害链演化网络构建
2021年7月17日至23日间，河南省持续遭遇极端的强降雨天气，其中最严重的是郑州市“7·20”特大暴雨灾害，在 20日16～17时，郑州短时降雨量就达到了201.9mm，20日当日降雨量达552.5mm；7月17～20日，三天的过程降雨量达到617.1mm，国家气象局规定降雨量为250mm以上的为特大暴雨，显然这次暴雨已经远远超过了标准，据统计，本次暴雨达到了超千年一遇；三天的降雨量相当于317个西湖倒进郑州。据相关统计，全市因此次暴雨灾害以及洪水、泥石流、地下空间溺亡、地铁事故、隧道事故等次生灾害造成300余人遇难、受灾人口将近190万人，市政道路、干线公路、农村道路损毁严重，1100多个村庄受灾，农作物受灾严重，直接经济损失超过500亿元，为郑州市造成了不可估量的损失。笔者通过查阅郑州市相关政府官网；郑州日报、郑州晚报、大河报等各大新闻报社；微博、新浪新闻、百度新闻等各大媒体网站有关7.20特大暴雨相关报道的相关资料，得到14条灾害事件。
借鉴李智等[46]对灾害系统演化过程中各灾害事件的分级方法，按照灾害演化过程中灾害事件发生的先后顺序将灾害分成了初始灾害、一级子灾害、二级子灾害共三级。初始灾害是暴雨洪涝灾害；一级子灾害是由暴雨洪涝灾害直接造成的次生衍生灾害事件，例如地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、供排水事故等；二级子灾害是由一级子灾害事件诱发的次生衍生灾害事件，如爆炸、火灾、饮用水安全事件等，具体分级如下表5-1所示。
6 结论与展望
6.1 结论
国务院办公厅发布的《“十四五”国家应急体系规划》[2]中指出目前随着工业化、城镇化的持续推进，灾害事故发生的隐蔽性、复杂性、
