国内外洪水灾害经济损失评估方法综述_王宝华.pdf

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1、 第 22卷第 3期2007年 9月灾 害 学JOURNAL OF CATASTROPHOLOGYVo l 122 N o13Sep12007 国内外洪水灾害经济损失评估方法综述*王宝华1,付 强1,谢永刚2,冯 艳1(1.东北农业大学 水利与建筑学院,黑龙江 哈尔滨 150030;2.黑龙江大学,黑龙江 哈尔滨 150030)摘 要:洪水灾害是当今世界最严重的自然灾害之一,洪水灾害实质就是人员伤亡和经济损失的问题。洪灾经济损失评估是防洪减灾领域的一项基础性工作。从其灾害损失评估方法的角度对国内外洪水灾害损失的研究进展作了简要介绍;对经济损失进行了分类;概述了洪灾损失的评估方法和计算经济损失的

2、新方法。关键词:洪灾;经济损失;分类;评估方法中图分类号:F06919;P4261616 文献标识码:A 文章编号:1000-811X(2007)03-0095-050 引言洪水灾害是最严重的自然灾害之一。据统计,中国平均每年约有 700万 hm2多农田遭受洪水灾害,洪水灾害所造成的经济损失达 150亿 200亿元人民币,占全年主要自然灾害损失的 30%3013%1。由于洪水灾害本身具有的时空复杂性,再加上用于灾害损失研究的基础资料太薄弱,目前还没有一种评估方法被普遍采用和推广。1 国内外洪水灾害经济损失研究的发展概况 洪水灾害损失评估,20世纪 70年代国内外已有较多的研究,但基本方法变化不

3、大。由于影响损失评估的因素很多,各地区的经济情况差异很大,目前尚没有综合预测洪水灾害损失的方法,较为通用的方法仍然是采用经验曲线法。111 国外发展概况对洪涝灾害损失评估的研究在国外一些发达国家开始的比较早,如美国始于 20世纪 70年代初期,日本始于 70年代末期。在这些国家,洪水保险比较普及,评估洪涝灾害损失所需的基础资料)社会经济资料和各种行业财产的损失率资料的建设相对比较完整,所以在洪涝灾害发生时能够比较快速地评估出洪涝灾害的损失 2,3。美国的 Sujit和 Ruell Lee于 1988年提出所谓非传统的水深-损失曲线方法,用以计算特大洪水(如溃坝)时的经济损失 4。他们讨论并分析

4、了以往各种水深-损失曲线的优缺点,拟合出六种不同财产类别的新曲线,即平均曲线,这些曲线具有较广泛的适用性;1988年美国对俄亥俄州富兰克林县境内进行水灾损失评估时,也是通过调查,建立财产-水深-损失的函数关系,进行损失评估。加拿大的 EdwardA1M cbean和 Jack Geor-rie等 5在考虑成灾因素时,不仅考虑水深这个因素,同时考虑淹没历时和水流速度,以及预报时间对损失的影响,他们利用访问调查资料对水深-损失曲线进行调整,对洪水预报、长历时洪水、高流速洪水对损失的影响进行了分析和探讨。泰国 1992年对曼谷的住宅区、工业、农业和商业区进行了 3 000多个单元的调查 5,得出洪水

5、灾害损失与淹没水深和历时的函数关系,利用这一函数关系,又对 1983年的洪水灾害损失进行了估算。除了建立洪水灾害损失与水深、历时等致灾因素的关系外,其余方法在国外也有研究,如利*收稿日期:2007-03-02基金项目:国家自然科学基金项目(30400275)作者简介:王宝华(1982-),男,黑龙江佳木斯人,硕士研究生,主要从事系统工程建模、水土资源优化利用与系统分析方面的研究.E-ma i:l wangbaohua1982 1631 com通讯作者:付 强(1973-),男,辽宁锦州人,教授,博士生导师,主要从事农业水土资源系统分析、节水灌溉及农业系统工程建模与优化技术研究.E-mai:lf

6、uqiang100 3711net用极值理论计算平均单位损失等。日本的洪水灾害损失评估一般可分为几个步骤 5:(1)确定洪灾损失分析的流量等级。(2)地理调查,以 1 m为高差把所研究地区的地面高程用等高线表示出来。(3)洪水流量调查、资产调查、计算各个流量等级的损失。对于财产损失的估算,仍然采用损失率的计算方法。荷兰在综合考虑国家统计局所采用的分类方法和财产承灾特性的基础上,将受淹资产划分为不同的类别,并尽可能建立资产损失类型与国家、地方或者部委的统计类型之间的一一对应关系 6。每类资产的数量和单位最大可能损失值在相关的文件中可以方便地查阅到。损失系数相当于我国的洪灾损失率,它揭示了材料的破

7、坏程度,该系数取决于相应的淹没特征。根据历史洪灾记录(1953年欧洲大洪水)建立资产的损失系数与淹没特征(淹没水深)的函数关系,对于资料不足而难以建立损失系数函数的类型,则通过征询建筑工程师、企业管理者和经营者的方式来近似确定。荷兰采用的经济损失评估公式:D=Eni=1Ainidi,(1)式中:D为洪水灾害造成的经济损失数值;Ai为第 i类资产的洪灾损失系数,与淹没深度有关;ni为第 i类资产的数量;di为单位第 i类资产的估计最大损失值。112 国内发展概况我国对洪涝灾害损失评估的研究起步较晚,开始于 20世纪 80年代末期。对于洪涝灾害直接经济损失率计算方法,目前国内外比较通用的是参数统计

8、模型,即以淹没水深等洪涝灾害特征为自变量,损失率为因变量,利用参数统计方法确定模型参数。但是近 20年的时间里取得了一些研究成果,如张金风应用随机过程的观点,建立了财产损失评估随机模型,反映了洪灾财产损失率的随机变化情况 5;李纪人等的基于遥感与空间展布式社会经济数据库的洪涝灾害遥感监测评估 7;王艳艳等的基于洪水模拟演进的洪涝灾害评估 8;程涛等的区域洪涝灾害直接经济损失评估模型 9。2 洪水灾害的经济损失分类洪水灾害损失实质就是经济的损失,从全社会角度可用货币量来计算的损失,分为直接经济损失与间接经济损失两大类。一般说,直接经济损失是一个静态概念,是洪灾经济损失评估的中心内容;间接经济损失

9、是由直接经济损失波及带来的或派生的损失,是与直接经济相关的动态的概念。直接经济损失表现为实物形态损失,揭示了已有社会财富的减少量;而间接经济损失则不表现为实物形态的损失,揭示了未来社会生产的下降程度,是一种深层次的经济损失。211 洪灾直接经济损失直接经济损失是指洪水淹没造成的动产和不动产损失的总和 10。根据实物形态,可以分为:农、林、牧、渔业方面的损失;工、商企业固定资产、流动资产损失及工商企业停工、停业而少创造的社会财富、减少的净产值;交通运输线路破坏损失和中断运输造成的损失;供电、通讯、输油(气)、输水设施、管线破坏损失和中断供电、供油(气)、供水及中断通讯造成的损失;面上工程设施(水

10、利水电工程和城市各类市政设施)破坏造成的损失;城乡居民房屋、财产损失以及文教、卫生、行政、事业单位因洪水造成的损失;其他不可预见的洪水损失等。它的度量单位是国民生产总值(GNP)的减少。212 洪灾间接经济损失间接经济损失是指洪水次生灾害和衍生灾害所造成的损失。它既是时间性的波涉损失,又是区域性的波涉损失。由于间接经济损失涉及面广,计算范围又无明显界限,因而要完整、准确地计算间接经济损失是十分困难的。主要包括三方面内容:(1)抗洪抢险,抢运物资,灾民救护、转移、安置,救济灾区,开辟临时交通、通讯、供电与洪水管线等的费用。(2)由于洪水淹没区内工商企业停产、农业减产、交通运输受阻或中断,致使其他

11、地区有关工矿企业因原材料供应不足或中断而停工停产及产品积压造成的经济损失,以及淹没区外工矿企业为解决原材料不足和产品外运采用其他途径而绕道运输所增加的费用等造成的/地域性波及损失 0。(3)洪灾以后,原淹没区内重建恢复期间农业净产值的减少;原淹没区域影响区工商企业在恢复期间减少的净产值和增加的年运行费用,以及恢复期间用于救灾与恢复生产的各种费用支出等造成的/时间后效应性波及损失0。96灾 害 学22卷 3 灾害经济损失的计算方法311 直接经济损失的计算直接经济损失评估方法主要有:财产损失率模型、损失增长率模型、面上综合损失值模型 11。洪灾损失率是描述洪灾直接经济损失的一个相对指标,通常指各

12、类承灾体遭受洪灾损失的价值量与灾前或正常年份各类承灾体原有价值量之比,简称洪灾损失率。目前国内外比较通用的是参数统计模型。即以淹没水深、淹没历时等洪涝灾害特征为自变量,损失率为因变量,利用回归分析等统计方法,建立淹没水深(历时)与各类承灾体洪灾损失率的关系表、关系曲线或回归方程。按地区、财产类别、通过典型调查分析,建立不同水深条件下各承灾体的损失率,并定义直接经济损失为承灾体的价值乘以损失率。因此,洪灾损失率的确定是计算直接经济损失的关键。31111 财产损失率模型损失率的确定:L=Sb-Sa+FSb,(2)式中:L 为财产损失率;Sb为承灾体的灾前价值;Sa为承灾体的灾后价值;F 为某些承灾

13、体受灾中进行抢救等额外费用,可作为直接损失,但通常作为间接损失考虑,不同的承灾体有不同的灾前灾后价值。按洪灾损失率计算的直接经济损失值为:SD=ENi=1EMj=1ELk=1Bijk(h,t)Vijk=EMj=1SDj,(3)式中:SD为洪灾损失率计算的一次洪灾引起的直接经济损失值;SDj为第 j类财产的直接经济损失值;Bijk为第 k 种淹没程度下第 i个经济分区内第 j类财产的损失率,它是淹没深度 h和淹没持续时间t的函数;Vijk为第 种淹没程度下第 i个经济分区内第 j类财产值;N 为淹没区内按经济发展水平划分的分区数;M 为第 i个经济经济区内的财产种类;L为淹没程度等级数 12。此

14、计算模型存在计算量大,大多只考虑了单一影响因素)淹没水深。因此该模型难以对直接经济损失作出较为精确的定量评估,存在参数统计模型计算量大、实际操作复杂、精度低、影响因素考虑不全等缺陷。31112 面上综合损失值模型面上综合损失值模型是目前国内应用较广泛的一种方法。它有两种表示形式,即采用某一价格水平年的人均损失(元/人)和公顷均损失(元/hm2)来预估相似地区的洪灾经济损失值(同时考虑物价上涨 因素)。人均损失率定义的计算 公式如下:Y=RA,(4)式中:Y为洪灾人均损失率;R 为洪灾经济损失;A 为洪灾区受灾人口。公顷均损失率定义的计算公式如下:Y=RB,(5)式中:Y为洪灾人均损失率;R 为

15、洪灾经济损失;B 为洪灾区受灾区面积。对某一典型地区调查得到某一次历史洪灾的人均损失为 Y,则在另一次洪灾中经济损失(R)可以用下式进行估算:R=A Y (1+K)n,(6)式中:A 为洪灾受灾人口;Y为历史洪灾的公顷均损失;K 为物价上涨率;n为距离调查历史洪灾的年数。若按公顷均损失计算,则洪灾经济损失(R)计算式如下:R=B W (1+K)n,(7)式中:B为洪灾受淹面积;W 为历史洪灾的公顷均损失;K 为物价上涨率;n为距离调查历史洪灾的年数。按人均的洪灾损失率比较适合于计算城镇居民点和各行业的资产损失,按公顷均的洪灾损失率计算比较适合计算农村地区农业的减产损失。这一方法与国内外其他方法

16、比较,在洪灾损失的影响因素上考虑的不够详细。但简单易行,操作方便,损失率的概念比较清楚,从整体上把握和刻画了洪灾的损失问题,所以不失为一种较好的宏观计算方法,在水利工程防洪经济效益评价中经常使用 13。31113 损失增长率模型损失增长率模型是考虑资金的时间因素和财产值随时间的变化而对灾害损失进行的一种修正或折算。这样可把不同年份的洪灾损失换算到同一基准年,以便进行经济比较。影响因素包括财产的种类、各类财产洪灾损失率的变化率、各单项损失的组成结构和比重,以及所在地区的经济发展水平等。增长率计算公式:97 3期王宝华,等:国内外洪水灾害经济损失评估方法综述Cin=Cio(1+Yi)n,(8)式中

17、:Cin为第 i种资产(或人口)在第 n年的预测值;Cio,Yi分别为第 i种资产(人口)基准年的值和年均增长率 14。在同样的致灾条件和不同的经济发展水平下,得到的面上综合损失率是不一样的,所以直接利用它们来估算某一次洪灾损失时,需要考虑洪灾损失的增长率的问题。312 间接经济损失的计算间接经济损失的第一部分通过实地调查统计求得;后两部分的估算大致可分为直接调查法与经验系数法两种。31211 直接调查估值法模拟或分析确定各种洪水的淹没范围与淹没程度,进而在分析其对社会经济生活影响的基础上,按上述后两个方面内容直接估算间接损失;亦可以根据受灾区及影响区的调查统计资料,通过数理统计和时序分析,计

18、算出后两部分的洪灾间接损失。31212 经验系数法即假定洪水给不同部门、行业造成的间接经济损失与其直接经济损失之间存在一定的比例关系。该方法只是对间接经济损失的粗略估计,更精确地评估需要进一步深入研究和探讨。间接损失很难作直接的定量核算,一般方法是假定洪水在淹没区内不同土地利用状况下所造成的间接损失与直接损失成一定比例关系。这种关系为SI=EMj=1ajSDj,(9)式中:SI为洪水给淹没区造成的间接损失值;aj为第 j类财产的关系系数 12。4 新方法可采用人工神经网络模型对洪水灾害经济损失值进行快速评估,洪灾损失率与影响因素之间不一定存在确定的函数关系,而更多的是存在相关关系。人工神经网络

19、具有的并行处理、自组织、自学习、鲁棒等特性,可以较好地拟合损失率与影响因素之间复杂的非线性函数关系。因此,相比参数统计模型,神经网络模型具有更广泛的适用性,更佳的评估性能 15。输入是直接经济损失的影响因素,输出是直接经济损失值。评估快速、考虑因素全面。模型避免了动员大量的人力、物力进行现场调查和每次洪灾后重新进行调查,节省了重复劳动力,保证了救灾及灾后重建 16。建立空间信息网模型来实现洪灾损失的评估模型:对于洪水淹没而言,淹没的边界一般是不规则的,与行政界线也不重合,洪水可能只淹没村或乡镇的一部分;社会经济数据是按行政单元统计的,在行政单元内社会经济信息分布是不均匀的,如果直接利用行政单元

20、进行损失统计计算,就可能会有受淹区社会经济指标计算的不合理性和洪水分布特性的不合理等方面的问题 17。为了解决受淹区社会经济指标计算的不合理性和洪水分布特性的不合理问题,提出了空间信息格网模型。5 结语在全球洪水灾害日益加重、非工程防洪倍受重视的背景下,损失评估作为非工程防洪手段是制定救灾计划和灾后重建计划的重要基础,开展洪涝灾害损失评价方法的研究,具有十分重要的现实意义。参考文献:1 中国大百科全书编委会.中国大百科全书#水文卷 K.北京:中国大百科全书出版社,1985.2 Jonge T D,et a lModelling floods and damage assess ment usi

21、ngCIS,inHydro CIS 96 A /Application of G eographic Info m ation Systems in Hydrology and W ater R esou rcesM anagement C.I AH S,1996:299-306.3 P rofe tiG,M acintoshH.F loodmanagement th rough landsat TMand ERS SAR data a case study J.Hudrological Process,1997,(11):1397-1408.4 Sujit and R.Lee,A Nontr

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26、50300,China)Abstrac:t F lood is one of the most serious natural disasters in the world.Essentially,flood disaster is theproblem of casualty and the econom ic loss.The evaluation on econom ic loss from flood disaster is the basic task inthe domain of flood prevention and disaster reduction.From the p

27、oint of vie w on the evaluating methods of disasterloss,this paper briefly introduces research headway on the flood loss in the world,sorts the econom ic losses andsummarizes the evaluationm ethods of disaster loss and calculationm ethods of econom ic loss.Key words:econom ic loss of flood;sor;teval

28、uationm ethod(上接第 67页)Safety Evaluation for the Slope and Bolt System ofA HighwayLu Dunhua1,2,H e Zhongm i ng2and LinH ang3(1.Depart ment of Environ m ent Engineering,Zhenzhou EconomicManager m ent Institute,Zhenzhou,451191,H enan,China;2.College of Geoscience and EnvironmentEngineering,Central Sout

29、h University,Changsha 410083,Hunan,China;3.School of Resources&SafetyEngineering,Central South University,Changsha,410083,China)Abstrac:tThe stability of a rock joint slope of a highway is analyzed and the reinforcement method is pro-posed.A calculationmodel isworked out by FLAC3D.The safety factor

30、is calculated by strength reduction meth-od.The calculation result shows that the safety factor of slope w ithout reinforcement is 0167,which indicates thatthe slope is in instable state.According to the requirement of the owner,the reinforcement ofwholly grouted bolt isadopted.The orthogonal experi

31、 ments ofL9(34)ismade.The safety factor and construction cost are chosen as theobjects and length and inclination of the two typesofwholly grouted bolts are chosen as factors.According to the re-sult of orthogonal experi m ents,reinforce m ent ofwholly grouted boltsw ith 6m,2m,20b is the opti mum sc

32、heme forthe slope.The calculated result shows that safety factor of slope with reinforcement is 1129,which shows that theslope is in stable state.And the static and dynam ic displacements of each place of slope are obtainedwhen excava-tion and reinforcement are done to slope.The displacement distributions show that bolt reinforcement can controlthe displacemen,t which is good to the stability of slope.Key words:safety factor;orthogonal experi men;t wholly grouted bolts;FLAC3D99 3期王宝华,等:国内外洪水灾害经济损失评估方法综述