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1、http:/ 洪水灾害损失评估模型的研究洪水灾害损失评估模型的研究 闻珺1，吴春山2，朱余生11河海大学水利水电工程学院，江苏南京（210098）2.黑龙江省水利水电勘测设计院，黑龙江哈尔滨（150080）E-mail：win_abc_摘摘 要要：对洪灾损失进行评估,是防洪减灾工作的理论基础。本文对洪灾损失评估模型与参数进行了较全面的回顾,对每种方法的基本思想和解决问题的途径作了详细介绍,概括了各种方法之间的相互关系及优缺点,同时指出了有待进一步研究和发展的新方向。关键词：关键词：洪灾评估，损失率，直接损失，间接损失 1 引言引言 据统计,目前全球各类自然灾害所造成的损失中,洪涝占 40%,热
2、带气旋占 20%,干旱占15%,地震占 15%,其余占 10%,可见水灾损失为各种自然灾害之首。如 1998 年洪水共有 29 个省、自治区、直辖市遭受了不同程度的洪涝灾害,全国农田受灾面积2229万hm2,成灾面积1378万hm2,直接经济损失 2251 亿元1。因而,洪灾对人类社会的可持发展构成了实际威助。科学地评估洪水灾害所造成的损失,是评估防洪效益、制定防洪规划和防洪减灾决策的重要依据。目前我国洪灾损失计算中通常将损失分为直接经济损失和间接经济损失两类,对非经济损失只进行某些定性的描述,从而使洪灾损失的评估准确性较差,在一定程度上影响和制约了我国防洪减灾效益的提高。因此,开展洪灾损失评
3、估的研究,为系统、科学地评估洪灾损失提供理论依据,无疑是件有意义的工作。2 洪灾损失估算模型洪灾损失估算模型 一次洪灾总经济损失的估算模型如下：一次洪灾总经济损失包括直接经济损失和间接经济损失两部分。pDpD可按下式计算：（21）(1)pdDk D=+pC式中：一次洪灾造成的总直接经济损失；dD 抗洪、抢险、救灾等费用（即第一部分间接损失）；pC 反映第二与第三部分间接损失的洪灾间接损失系数。k 根据各承灾体洪灾损失率分项计算的模型。如：农林牧副渔损失、建筑物及其内部财产的损失等几类。按照财产类型、经济发展水平与洪水淹没程度（水深、历时等），分部门、分区、分级计算，并进行累加。计算公式如下：1
4、11nmldijkijkijkDW=（22）式中：-1-http:/ 与ijkWijk为第级淹没程度范围内，第kj类经济分区，第i类财产值和相应的损失率；为财产类型数；n 按经济发展水平分区的分区数；m 为洪水淹没程度的分级数。k3 分类洪灾损失估算模型分类洪灾损失估算模型 3.1 农牧渔副业洪水灾害损失的估算农牧渔副业洪水灾害损失的估算 无论是种植业，还是畜牧业、林果业、水产业，都要占用一定范围土地，因此它们的产值(净收益)及洪灾损失可以用与面积有关的数值表示。若有与面积无关的项则单项考虑。与财产损失不同，农牧渔副业洪灾损失与洪水发生在年内的时间有关，即每次洪水造成的损失都与具体发生的洪水特
5、性有关。设 P 为研究洪水的频率，为第 i 区第 j 等级土地第 k 类利用块在该洪水袭击下被淹没的面积，为相应的损失率，其值随洪灾发生时间而变化。kijYkijdA 根据建模时的概化，淹没面积由下式计算：0;ikkijijiZZYYZZ=（31）式中：iZ为第 等深淹没区地面平均高程，iZ为研究洪水在第 区的洪水位。i3.1.1 农作物损失的估算农作物损失的估算 从生态学观点来看，农作物与其他植物一样，对环境因子存在最适合生长范围和忍耐限值。在影响农作物生长的各类环境因子，如光、热、气温、水分、土壤、肥料中，水分是十分重要但又多变的因子。水分过少或过多都会对农作物(包括植物)产生不良影响或灾
6、害2。此外，洪涝对农作物危害大小还与水温、水质即水流速度等有关。当然作物品种不同，其耐涝耐淹的能力会有很大差异。另一方面，作物品种不同，其耐涝耐淹的能力会有很大差异。例如水稻在不同生育阶段，允许最大积水深度在 1020cm 之间，允许积水时间 2l 0d。而棉花、大豆、玉米等旱作物则分别在 512cm 之间及 12d。当作物受淹历时或淹没深度超过限值时，作物生长受阻，产量减少;严重时作物死亡、颗粒无收。不同农作物其耐淹特性不同，一般来讲旱作物耐淹能力较差，而水稻则较强;即使同一种农作物，在不同生育期的耐淹能力也各不相同。农作物洪灾淹没损失的大小与作物种类、品种、生育期、淹没水深、淹没历时、水温
7、高低以及水体的浑浊程度的因素有关。农作物洪灾淹没损失估算公式如下：11nmijijijRWR=+农存 （32）-2-http:/ R农洪灾农作物经济损失（元）；ij第 j 级淹没水深下，第 i 类农作物洪灾损失率(%)；ijW第 j 级淹没水深下，第 i 类农作物正常年产值（元）；n农作物种类数；m淹没水深等级数；R存被洪水冲走得农作物或因受淹霉变而造成得损失。3.1.2 畜牧业损失的估算畜牧业损失的估算 畜牧业损失的评估涉及集体经营饲养场中的牛、猪、羊等，以及私人饲养的耕牛、猪、羊和家畜。畜牧业损失主要来源于牲畜的死亡。计算牲畜死亡损失时，要考虑牲畜死亡的种类数(NA)、活重(GT)和批发价
8、格(VT)：1RNAiiiVT GT=畜牧 3.1.3 林果业损失的估算林果业损失的估算 尽管林果树是多年生植物，但与农作物一样，其受淹损失不仅与淹没程度有关，而且与林果树所处生长期、林果树品种有关。树种不同对洪水淹没的敏感性差异较大。林果业损失基本上由两部分组成，一是树木、果木自身受洪水损害造成的损失，可按林种、林木株数、林木大小以及灾前灾后得价值，分类登记，然后归纳计算其损失值；二是林产品、果实损失，它是一种收入损失，可以减少得产值扣除尚未支出或能节省的经营费用后与正常年份年值计算洪灾损失率。3.1.4 渔业损失的估算渔业损失的估算 渔业洪灾直接经济损失，主要指因洪水灾害致使渔场（塘）遭受
9、破坏，造成鱼、虾等水产品减产所带来的经济损失。需调查洪灾毁坏的鱼塘面积和减少的各种鱼、虾等水产品产量，按当年市场价格求出各种水产品总损失值。3.2 建筑物损失的估算建筑物损失的估算 国内在建筑物损失方面也做了很多工作，陈浩等在黄河滩区及分滞洪区风险分析和减灾对策3中对房屋损失率进行了分析，并从经济价值和实物损失两个角度去考虑，提出了房屋损失率的计算方法。房屋损失率fL为 101fSSFLS+=（33）式中：为房屋的灾前值；为房屋的灾后值；为额外费用，可作为直接损失，但通常的是作为间接损失考虑。1S0SF-3-http:/ 该公式运用的关键在于灾后值的确定：单一房屋的灾后价值估算及区域房屋灾后总
10、价值的估算。后者可以通过前者价值的累加求得。房屋的灾后值主要与房屋的原价值及房屋的破坏程度两个因素有关，房屋的灾后值可以表示为灾前值的百分数，即0S1S=，其中1iL=，与房屋的破坏程度有关，其值依调查情况按破坏等级确定，如房屋全破坏时，值为零，当房屋没有遭受任何破坏时，值为 1，于是房屋的损失率又可以表示为 111fSSLSF+=(3-4)式中：为灾后价值占灾前价值的百分比。调查设计中，房屋的破坏程度可按 5 级分类，见表 3-1。表 3-1 房屋破坏程度与 值关系 房屋破坏 程度 全部倒塌（A 级）大部倒塌（B 级）小部倒塌（C 级）未到但很危险（D 级）没问题（E 级）0 0.25 0.
11、5 0.75 1 额外费用包括灾后修建临时住房费用，灾后清理淤泥费用等，如果将其纳入直接损失费用中计算，当房屋完全倒塌，则房屋的损失率大于 100。实际计算中，把它计为间接损失，这样单一房屋的直接损失率可以表示为：1iL=，因此，房屋直接损失率与房屋破坏程度的关系，见表 3-2。表 3-2 房屋直接损失率与房屋破坏程度的关系 房屋破坏 程度 全部倒塌（A 级）大部倒塌（B 级）小部倒塌（C 级）未到但很危险（D 级）没问题（E 级）直接损失率 1.00 0.75 0.5 0.25 0.00 3.3 内部财产损失的估算内部财产损失的估算 内部财产损失与建筑物损失是紧密相关的。一些建筑物质量较差，
12、受淹容易坍塌的房屋，如土房和砖土房，其室内财产容易遭受较严重的损失，如被冲走或压坏；相反，建筑质量较好的房屋，如楼房，砖房，在同等淹没条件下不易坍塌，相当数量的物品可以移到楼上或房顶，不易转移的物品，如大型家具等，也不会被冲走或压坏，因而损失率相对较小。因此，进行内部财产损失率估算时，应按房屋的建筑类型，分类统计计算内部财产的损失情况。内部财产总的损失是通过分类财产的单项损失累加而得，因此，问题的关键在于如何估算分类财产的损失及损失率。首先将抽样调查样本的内部财产按性质和耐淹能力分类，分别计算它们中的一部分在不同淹没状态下的受损值，以及在相应情况下的另一部分被转移的财产的价值及转移比例，于是某
13、类财产在某一淹没条件下的损失率可按下式计算-4-http:/ 01002000(1)(1)(1)(1)(1)iiiiiiiiiiiiii2iJ ZJ ZJ ZLJ ZJ ZkJ ZJ ZJ ZkJ Zk=(3-5)式中：为i类财产的灾前价值；为该类财产的转移部分的价值；为该类财产受淹部分的灾后价值；0iJZ1 iJZ2iJZi为受淹部分财产灾后价值占相应部分灾前价值的百分比；为转移部分价值占灾前价值的比例。ik因此，在某一淹没条件下，内部财产总的损失率为 00iiiJZLLJZ=(3-6)得出洪灾损失率后，就可以按下式求得内部财产损失总额。DC=L*UF*VC*h*AF （3-7）式中：DC
14、为一次洪水所造成的内部财产损失总额；为内部财产单位市场价值在单位淹没深度下的洪灾损失，即洪灾损失率；UF 为洪泛区与城市开发区的面积比：VC 为单位开发面积上受淹没建筑物内部财产的市场价值；h 为整个洪泛区的平均淹没深度：AF 为受淹面积。3.4 基础设施损失及其他损失的估算基础设施损失及其他损失的估算 3.4.1 民用公共设施损失的估算民用公共设施损失的估算 民用公共设施的损失总额可用下述方法之一计算：根据以往洪灾损失记录资料计算，但要考虑商品价格不断上涨因素以及从过去洪水到调查期间公共设施的增长因素：应用相似河系的流量损失关系曲线：根据以往的民用公共设施损失总额与全国所有资产的损失总额的平
15、均比率来估算；用一般资产与民用公共设施的总额损失率来估算。这种估算值仅供参考用。3.4.2 供水系统损失的估算供水系统损失的估算 供水系统损失按下述方法估算。(1)修复费用 u1：(3-8)113niiiuRLr=iQ式中：Ri 为洪灾引起的第 i 类管道的损害率(元/km)；Li 为第 i 类管道总长度（km）；Qi 为第 i 类管道原造价或重置费用（元/km）；r 为每一破坏处的修复长度（km）。-5-http:/ (2)临时性的应急维持费用 u2：2uN Wn d x=z (3-9)式中：N 为断水地区人数：w 为每人每天最低限度用水量；x 为每吨一公里运费；n 为运送日数；z 为每吨水
16、成本。(3)停产、减产造成净收入的减少量 u3。由于停产所造成的减少量为 3/365uNPn=(3-10)或由于供应不足所造成的减少量为 3()*(/)*utt=日日减少供应量单价 元平均利润率(3-11)式中，NP 为年平均净产值；n 为停产日数。(4)漏水费用：历次洪灾表明，供水管道在洪水强烈冲刷时，因管道断 裂、拔脱等会造成漏水损失。一般根据历史洪灾调查资料，估计漏水损失 占总损失的百分比，并在总损失费用中乘以加以修正。(5)总损失费用：(3-12)31iiDUu=输油管、输气管可参照此法计算。3.4.3 供电系统损失的估算供电系统损失的估算 供电系统主要包括：建筑结构破坏损失；电力设备
17、损坏损失；超高压输电线塔架倒塌损失；大面积停产或长时间停电造成电厂净产值损失；应急发电费用；绕线输电增加成本费用等。其损失估算参考前述有关方法由水位损失关系求得。至于由停电引起的后联企业损失可计入间接损失中。3.4.4 交通损失的估算交通损失的估算 交通运输系统包括城市道路与公路(含桥梁)、地下铁路与铁路(含桥梁、车站)、机场、港口与码头。其洪灾直接损失主要包括：道路、铁路等线路被破坏的修复费用；桥梁、车站建筑物、机场大厅、码头泊位的修复费用；关闭车站、机场、码头引起交通部门净产值损失；应急措施的附加费用，如运输干线中断期间，因绕道运行而增加的运输费等，可按货(客)运量与单位成本计算。在运输干
18、线中断期间，对所需运输量大、单位运输量净产值小的企业(如煤炭、矿砂等)，有计划地安排停产，以停产减少的净产值作为损失，按日净产值乘以中断日数计算。至于水、陆、空运输物资积压费用和用户损失，一般均计入间接损失费用。3.4.5 紧急救援费用的估算紧急救援费用的估算 救灾损失包括防洪抢险所增加的管理运输费、灾民伤残救济费、搬迁安置以及灾民救济食品、衣物和医疗保健。这些费用也根据发生在研究区的洪水损失资料确定，并建立紧急救援的水位损失关系。尽管这一关系可能难以代表其他地区，然而可以使用上述方法估算特-6-http:/ 定地区的值。3.4.6 停产损失的估算停产损失的估算 由于洪灾影响，设备计划外停产造
19、成产品减产的损失 IPD 为 321111pppijkijijijkIPDVE T=(3-13)式中，为 i 业 j 备生产的第 k 类产品的价格（元/单位）;ijkVijE为由于洪灾造成 i 企业计划外停产的 j 设备的生产能力(单位/h)；为 i 企业 j 设备停产时间（h）；p1 为 i 企业 j 设备生产k 类产品数量；p2 为有 j 设备的数量：p3 为研究区内企业总数量。ijT3.4.7 设备损失的估算设备损失的估算 因洪灾影响设备计划外修理所增加的费用 ID1 为 11niiIDS=N)(3-14)式中，Si 为洪灾后某一设备 i 进行一次维修的平均费用；N 为维修的次数；n 为
20、由于洪灾而受到损害的设备数。由于洪灾影响使设备受损并提前报废的损失(元)ID2 为 112(pnjiiiijIDV E Tl=T (3-15)式中 Tli 为 i 设备额定的使用期限，Ti 为 i 设备实际的使用期限。3.4.8 人员伤亡损失的估算人员伤亡损失的估算 人员死亡数可按下式估算：11N pN hiddidP d=(3-16)式中，id为第 i 小区内淹没深度为 d 级的区域人口密度，人/km2；d为淹没深度为 d 级时人员平均死亡率，按经验公式计算；为洪灾影响范围分区数：为淹没深度分级数。pNhN d的确定需根据历史洪灾人员死亡资料，建立水位(淹没深度)人员死亡率关系。人员受伤数的
21、确定与的确定方法类似。但为了简便起见，一般根据历史资料建立二者的相关关系。hPdP4 间接经济损失的估算间接经济损失的估算 如何计算间接经济损失，目前国内外尚无成熟的方法。国外一般是通过对已发生洪水引起的间接损失做大量的调查分析，估算不同行业和部门的间接损失量，推算它们与直接损失-7-http:/ 的比例关系。洪灾间接损失系数K的取值，国内外曾作过一些研究4，表 4-1 是几个国家推荐使用的K值。表 41 各国推荐采用的 K 值 国别 K 值 美国 住宅区 15，商业 37，工业 45，公用事业 10，农业 10，公路 25，铁路 23%前苏联 统一采用 2025 澳大利亚 住宅区 15，商业
22、 37，工业 45 中国 农业 1528，工业 16%35%国内有人提出按下述公式估算间接损失：(2)HDDICI DDCIK ND=(4-1)式中，DI 为间接经济损失；DD 为直接经济损失；CI 为影响系数；K 为修正系数，在 0 1之间取值，与经济发达程度成反比；ND 为 DD 的倍数；HD 为灾度。显然，这些方法仅是对间接损失的极粗糙的一个概括，远没有达到比较满意的程度。因此需要认真深入的研究，以探讨科学、合理的定量估算洪水淹没间接损失的方法。间接损失应包括：淹没区内因洪水淹没造成工业停产、农业减产、交通运输受阻或中断，致使其他地区因原材料供应不足而造成的经济损失以及在洪水发生期间，淹
23、没区外的工厂企业为解决原材料不足而采用其他途径所增加的费用，这类损失可称为洪水影响的“地域波及损失”；洪水期以后，原淹没区内外因洪灾损失而造成的经济损失，可称为“时间后效性波及损失”。如农田遇到洪水后，土壤成分发生变化，农业基础设施遭到破坏，在恢复期内对农业净产值的影响，工厂设备受到破坏，流动资产受到影响，生产力受到限制，从开始生产到恢复原有生产期间减少的工业净产值及多增加的运行费用等。此外，生产恢复期间用于救灾与恢复生产的支出，也是间接损失的一部分。由于间接损失的统计指标范围难以划定，同时，对每一项间接损失如何定量计价尚无据可依，所以要确切的计算是十分困难的。目前，在一般情况下，只估算后联企
24、业停产、减产损失。为简单起见，在快速评估中，可用下式估算：1/365NRiiiDINP N=(4-2)式中，NP 为 i 后联企业的年平均净产值；Ni 为 i 后联企业生产中断数；NR 为区域内后联企业总数。要详细估算洪水淹没的间接损失，例如对农业间接损失，必须对洪水淹没前后若干年内以实际的农业生产水平(以农业总生产值表示)统计资料，与不受洪水影响时正常发展应达到的水平进行比较分析。具体方法包括：1。回归分析法。根据统计资料，利用回归分析方法推求某一场洪水发生后若干年内的-8-http:/ 农业生产发展趋势，以此推算洪水发生年份后不存在洪水影响时农业总产值应达到得水平。推算的年产值与洪水以后地
25、区的实际生产总产值逐年比较，得出洪水灾害后农业生产的恢复期。由恢复期内农业生产实际产值与预测产值的差值，求得农业生产间接损失。具体做法是：通过时间(年份)与农业总产值的关系分析，建立回归方程，确定(灾前)历年农业总产值增产趋势曲线。该曲线与灾后实际发展水平曲线的交点，即为灾后农业生产的恢复期。累积恢复期内趋势曲线所代表的农业生产总产值与实际总产值的差值，即为间接损失。2。计划指标分析法。该方法是以地区计划增长速度与淹没后实际发展速度进行比较。淹没期后，两种不同发展速度曲线相交，表示灾后农业生产水平达到正常水平，基本恢复。由灾后的第一年至交汇点时刻，即为恢复期。以恢复期两种不同的平均递增速度之差
26、，推算逐年农业总产值的差值，累计恢复期的农业总产值差额，获得间接损失。上述两种方法的实质，就是在淹没区内，按时间顺序进行发展速度的分析比较。此外，当相邻的两个地区社会经济条件与生产水平大体一致时，一经发生洪水，如果一个地区全部受淹或基本受淹，而另一个地区则很少或不受淹，那么同样可以比较两个地区的发展速度，计算间接损失，期恢复期通过比较确定。恢复期的生产恢复与救灾费用是洪水间接损失的一部分，可按地区对历史资料统计，然后研制水位(间接)损失关系。洪水淹没的间接损失计算涉及的因素多，问题复杂，因此，我们对实际发生洪水的地区，通过对有无洪水淹没影响情况下的国民经济发展速度的比较分析，计算相应的间接损失
27、。利用这种方法，对不同地区实际发生过的不同类型的洪水造成的间接损失进行大量调查、研究、分析计算，求算间接损失占直接损失总值的比例，可为洪灾的间接损失估算提供参考数据。5 结语结语 洪水灾害作为社会问题正日益引起人们的关注,它首先是一个经济问题,正是由于灾害造成了数额巨大的经济损失而使社会生活受到不同程度的破坏,从而体现出其社会性。因此在社会经济生态环境这样的大系统中对洪灾损失作经济计量不仅有经济意义也有社会意义。-9-http:/ 参考文献参考文献 1中华人民共和国水利部.中国98 大洪水M.北京:中国水利水电出版社,1999.16-17 2 黎庆准，土壤学与农作物(第二版)，水利水电出版社M
28、，1986.38-40 3 刘树坤，程晓陶，陈浩等，黄河滩区及分滞洪区风险分析和减灾对策M，黄河水利出版社，1999.163-164 4 Wahlstrom E，Loague K，Kyriakidis P C.Hydrologic response:Kahoolawe，Hawaii.Journal of Environmental Quality，1999，28(2):481-492 Study on Flood Damage Loss Model Wen Jun1，Wu Chunshang2，Zhu Yusheng11.College of Water Conservancy and Hyd
29、orpower Engineering,Hohai University,Nanjing,Jiangsu(210098)2.Heilongjiang Province Water Resource and Hydropower Consultative Company,Haerbin,Heilongjiang(318024)Abstract To provide theory reference for flood regulation,it is necessary to assess the flood damage loss.A review on model of flood dama
30、ge loss and parameters is presented.The principle and the approach to solution of every method are described.The relationships among these methods as well as their merits and demerits are summarized.The aspects for further investigation in this area are pointed out.Keywords:flood damage assessment;loss rate;direct loss;indirect loss 作者简介：作者简介：闻珺(1978-)，男，吉林安图人，硕士研究生，研究方向为水资源规划及水利经济。-10-