如何进行洪灾损失评估

如何进行洪灾损失评估

1为企业利益计算公式计算和评估蓄水区的洪水损失，是蓄水区洪水合理规划和使用的理论基础，也为长期土地的合理利用和长期经济发展计划提供了合理的参考。这是防洪和民防工作中的一个重要课题。计算洪水造成的损失情况,可为以下几个方面提供信息:①防洪工程经济效益评价,方案优选;②使民政部门了解损失情况,以便正确地决定救灾款项和分拨计划;③为保险部门提供保险费计算依据;④洪泛区规划管理;⑤灾害程度区划。2洪水直接损失的界定根据灾害对人类生存和发展目标的影响,洪灾损失可分为经济损失和非经济损失等。洪灾非经济损失包括受灾人口、受灾面积、灾害的政治社会影响、洪灾的生态环境影响等。根据洪灾发生发展的时间特征,洪灾经济损失可分为直接和间接经济损失两种。洪灾的直接经济损失是指洪水直接淹没造成的动产和不动产损失的总和。根据实物形态,洪灾直接经济损失可分为:居民住房及室内财产损失、企业资产损失、事业资产损失、自然资源损失、生命线系统损失、农作物损失等。洪水灾害间接损失是洪水次生灾害与衍生灾害对社会经济影响所造成的损失。其特点为:①不是表现为一定实物形态损失,而是表现为企业或产业部门因灾害减产的产品或劳务的价值;②表明了灾害造成的社会生产的下降程度。根据洪灾间接经济损失的空间分布特征,洪灾间接经济损失可分为内部损失和外部损失。内部损失是指对灾区内部造成的间接经济损失,包括救灾投入和停减产及产业关联损失。外部损失是指区外为灾区灾后恢复重建投入所造成的机会损失与洪灾正面效益之差。从形式上来划分,间接损失可分为三部分内容:3采用平均曲线进行损失评估洪水灾害损失评估,六七十年代国内外已有较多的研究,但基本方法变化不大。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。美国的Sujit和RuellLee等于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。他们讨论并分析了以往各种水深—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EdwardA.Mcbean和JackGeorrie等在考虑成灾因素时,不仅考虑水深一个因素,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曾作过研究,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3000多个单元的调查,得出洪水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:①确定洪灾损失分析的流量等级;②地理调查,以1m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;④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。4灾灾损失率指标洪灾损失率是描述洪灾直接经济损失的一个相对指标,通常指各类承灾体遭洪灾损失的价值与灾前或正常年份其原有或应有的价值之比,简称洪灾损失率。洪灾损失率是洪灾经济损失评估的重要指标,一般分为各类承灾体分项洪灾损失率和各类承灾体综合洪灾损失率两种。洪灾损失率的确定是计算洪灾经济损失的关键。损失率的大小和洪灾状况、受灾体的抗灾能力,以及灾区的防洪措施等有很大关系。分类资产水灾损失率一般由两种方法来确定:一是调查当地以往的灾害损失情况,建立损失率与洪水致灾因素的关系;一是参考其他地区的洪水损失率关系,根据本地实际情况进行调整来确定。4.1受灾地区的防洪措施影响洪灾损失率的因素有很多,主要有:致灾因素(洪水的水深、流速、历时及灾区冲淤情况等,是形成灾害的外因);受灾体自身的抗灾能力(如房屋的结构、建筑材料、农作物的品种等对洪水的抵抗能力);防洪措施(受灾地区的防洪措施情况对损失率也有很大影响,包括工程措施和非工程措施。不同的资产类型,由于对洪水的抵抗能力不同及采取不同的防洪措施,在相同洪水来流情况下其损失率不一样。各承灾体的损失率影响因素见表1。在上述损失率的影响因素中,各影响因素在同一种承灾体计算损失时所占的比重不同,且同一种影响因素对应不同的承灾体损失计算时所占的比重也是不同的。在计算洪灾损失率时,一般根据承灾体的易损性来确定影响洪灾损失率的主要因素。4.2灾后承灾体损失洪灾损失率是指各类承灾体遭洪灾损失的价值量与灾前或正常年份各类承灾体原有或应有价值量之比。在某一洪灾条件下,各类承灾体的损失率可用以下形式来表示:L=Sb-Sa+FSb(1)L=Sb−Sa+FSb(1)式中:Sb为承灾体的灾前价值;Sa承灾体的灾后价值;F为某些承灾体受灾中进行抢救等额外费用,可作为直接损失,但通常是作为间接损失考虑。对于不同的承灾体,Sb和Sa的计算方法不同。4.3建立损失率与洪水要素相关关系和方法在实际计算洪灾损失时,根据灾害损失调查的情况,通过对样本数据的处理与分析,建立分类承灾体的损失率与洪灾自然特征指标的相关关系。建立损失率和洪灾要素相关关系的主要方法有线性相关分析法和等级相关关系法。在确定损失关系时,同时还应充分参考与借鉴其他地区的灾害损失调查资料与成果,以弥补本区域调查数据的不足。4.3.1基于等级相关关系法的救济所谓等级相关关系法,就是通过样本数据分析建立洪水致灾因素等级与财产损失率对应关系的方法。由于它们之间的关系常常可通过二维关系表的形式给出,所以称为等级相关关系法。对于样本数据点较少的财产类型,应参考其它地区的同类财产的损失调查情况,但在确定等级关系时,应以本研究区的实际调查分析结果为控制条件。在调查资料较少,或者是由于数据的分布特点不足以建立该类财产与一种或几种要素之间的损失相关关系,则常采用等级关系法来建立某类财产的洪灾损失关系。等级关系法是一种半定量的概化描述方法,它反映了该类财产的损失率与洪水要素之间的等级相关关系。4.3.2建立相关关系当某类财产的样本数据较多且和致灾因素之间存在着显著的相关关系时,则可运用相关分析方法定量地建立该类财产的损失率与相应的洪水要素变量之间的函数关系。一般采用的方法为一元或多元线性回归分析方法来建立这种定量相关关系。5洪水损失计算方法目前国内外通用的方法是面上综合洪灾损失法和财产损失评估模型。5.1洪水没收损失所谓面上综合洪灾损失法,就是根据洪水预报进行水利水文计算,预测可能淹没的地区范围,算出不同水深等级的淹没面积淹没历时,并根据社会经济统计资料计算受灾的城镇、农田面积和受灾人口以及各部门在淹没范围内的受灾情况及财产分布。一般而言,洪水淹没损失与淹没深度、淹没历时及淹没区社会经济的发展水平相关。对于直接经济损失,一般利用损失率等直接求出。间接损失中有形的部分可通过调查直接算出,另外的部分可采用直接调查估算法或经验系数法来计算。5.1.1财产损失评估关系建立了分类资产洪灾损失率关系后,则可计算受灾区的直接经济损失。直接损失计算的准确性取决于:洪水要素特征值的准确性;社经资料调查的完备性与准确性;分类财产损失评估关系的适宜性和准确性。计算公式如下:Dd=n∑i=1m∑j=1l∑k=1p∑s=1Wijksηijks(2)Dd=∑i=1n∑j=1m∑k=1l∑s=1pWijksηijks(2)式中:Wijks与ηijks为第s级冲淤情况下、第k级淹没程度范围内、第j类经济分区、第i类财产值(元)和相应的损失率;p为冲淤情况分级数;n为财产类型(经济部门)数;m为按经济发展水平分区的分区数;l为洪水淹没程度(水深与历时)的分级数。5.1.2般计算法。在文将间接损失的计算归为两类,一类是可通过调查得到的用于抗洪、抢险、救助等的费用损失;另一类是洪灾造成的时间后滞性损失、行业波及性损失及地域波及性损失等。间接经济损失的第一部分通过实际调查统计求得;后一部分的损失估算大致可分为直接调查估算法和经验系数法两种:一是直接调查估算法,即通过实地调查受灾区在各种洪水条件下社会经济受洪灾影响的程度,在相关的社经统计资料基础上,运用数理统计及时间序列分析等方法直接估算受灾区第二部分间接经济损失;二是经验系数法,鉴于洪灾后第二部分间接损失所涉及的范围广,受影响的部门和行业很多,直接定量估算相当困难,因此,目前国内外大多采用经验系数法进行间接估算。该方法假定洪水给不同部门造成的间接损失与其直接损失有一定的比例关系,即Sj=Κ⋅Sz(3)Sj=K⋅Sz(3)式中:Sj为某部门因灾造成的第二部分间接经济损失;Sz为某部门因灾造成的直接经济损失;K为间接损失经验系数。间接损失经验系数可通过实地调查并结合国内外有关分析成果综合确定。美国陆军工程师团根据多年的调查统计分析,提出不同部门的洪灾间接损失系数K值;澳大利亚根据对洪灾资料的分析,提出城市不同部门的K值(见表2);日本长崎县对1982年7月洪灾进行间接损失专门调查后,求得综合K值为14.5%;前苏联不分行业与部门,规定间接经济损失系数在20%～25%之间选用。目前,国内还缺乏经过详细调查分析确定的间接经济损失系数K值,多采用综合估计值,介于15%～30%不等。若按工农业分类,国内工业K值一般取16%～35%,农业K值取15%～30%。5.1.3灾后间接损失洪灾总的经济损失可按下式计算:Dp=(1+Κ)Dd+Cp(4)Dp=(1+K)Dd+Cp(4)式中,Dp为一次洪灾造成的总直接经济损失(元);Cp为抗洪、抢险、救灾等费用(即第一部分间接损失,可调查统计求得)(元);K为反映第二与第三部分间接损失的洪灾间接损失系数。一次洪灾造成Dp一般有下面几种估算模式:①根据各承灾体洪灾损失率分项计算经济损失;②根据各承灾体综合洪灾损失率计算损失;③根据面上综合损失指标计算损失。一次洪灾总经济损失为:Dp=n∑i=1m∑j=1l∑k=1p∑s=1(1+Κijks)Wijksηijks+Cp(5)Dp=∑i=1n∑j=1m∑k=1l∑s=1p(1+Kijks)Wijksηijks+Cp(5)式中,Kijks为i类财产、j类经济区、s级冲淤情况下、k级淹没程度下的间接损失系数。5.1.4损害是否过于单一这种损失值有下述几点问题:①忽略灾害损失空间上的差异,不同地区、不同的洪水淹没水深、速度和历时造成的损失很难用人均或亩均损失表达清楚,从而引起救灾物资分配上的茫然、洪泛区管理的不确定性;②混淆不同部门的损失,农作物损失与财产损失不同,不同类型的财产损失的损失率也不同。农作物在收割季节前,很难抢救,而财产的空间位置,预警和预报时间、抢救措施等与损失率有很大的关系。这种混淆不利于洪泛区规划、管理、产业结构调整、投资政策制定等;③缺乏通用性时效性,淹没地区的财产损失一般超过农作物损失,并随着国民经济的发展迅速增加,但其损失率却变化不大,而农作物损失的增长率相当平缓。而目前采用的损失估计结果很难用于下次洪灾估计和灾情预测,即使可用,精度也受限制,可见灾害损失估计必须对不同部门、不同类型财产和不同地区分别进行损失估计,才能满足防洪减灾过程的需要。5.2财产损失评估模型的建立所谓财产损失评估模型主要是指F(财产损失率)与h(水深)函数关系式。目前,财产损失评估模型主要有三类:第一类是指多项式函数评估模型,其公式为F=a+bh+ch2;第二类是指数函数型评估模型,其公式为F=ahb;第三类是分式函数型评估模型,其公式为F=k1h/(k1h+k2)。前两种财产损失评估模型,主要适用于水深较浅的财产损失率计算,第三种财产损失评估模型更符合实际情况。因为财产损失率特点是:如果洪水淹没较浅,则财产的损失率将随水深近似地按直线增加,对于较深的洪水,单位水深的边际洪水损失会下降,在水深很大时,边际洪水损失下降为零。而分式函数型财产损失评估模型正好反映了这个特点。以上所述的三类财产损失评估模型均可以很精确地描述某一种财产在特定条件下的损失率。但不能同时描述另一种财产损失率,即通用性差。另外,这些财产损失评估模式都是确定性模式。但是,在实际中影响财产损失率的因素是非常多的,水深、流速、当地经济发展水平、流域特征、气候特性等都对财产损失率有不同程度的影响,试图建立全面包含这些因素的财产损失率计算公式是不现实的,一种比较可行的方法就是用随机过程的观点,来建立财产损失评估模型,即所谓的财产损失评估随机模型。张金风(1998)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。6洪水损失分析在防洪调度中,需要快速预估出当前洪水调度方案下洪泛区的洪灾经济损失。快速评估模型最关键的环节有两个:一是描述蓄滞洪区洪灾特征要素的确定;一是洪灾损失和所确定的洪灾特征要素关系的建立。6.1蓄滞洪区自变量计算多元回归拟合方法通过给定拟合模型方程式的结构,利用资料率定公式的系数,以确定因变量和各自变量之间的关系。建立函数关系式:Dp=f(Qmax,Qpj,W,SΤ,Τ)(6)Dp=f(Qmax,Qpj,W,ST,T)(6)式中,Dp为蓄滞洪区经济损失;Qmax为分洪口门进水的最大流量;Qpj为分洪口门的平均流量;W为蓄滞洪区蓄量;ST为蓄滞洪区进沙量;T为蓄滞洪区进水历时。为减少回归误差,对自变量和因变量做以下无量纲化处理:xk=0.002+0.996(x´k-minx´k)maxx´k-minx´k(7)式中:xk为计算中自变量或因变量的取值;x′k为自变量或因变量的原始数据;maxx′k和minx′k分别为自变量或因变量的原始数据中最大值和最小值。6.2分洪口门及蓄滞洪区内的多单元单元密度模型洪灾损失预测可以认为是一种对洪灾损失及其影响因子间复杂非线性函数关系的逼近问题。人工神经网络的优点是只要它们之间存在着相关性,不必通过具体的函数表达式,影响因子就是人工神经网络模型的输入节点变量,可以通过连接权重直接建立因变量和自变量之间的非线性关系。在模型建立过程中,输入层和输出层单元数可由研究问题要求所决定。输入的单元层变量分别为分洪口门进水的最大流量Qmax,分洪口门的平均流量Qpj,蓄滞洪区蓄量W,进水口门平均沙量S