基于易行可靠的洪澇災(zāi)害損失評(píng)估模型研究

洪水災(zāi)害是中國面臨的最大自然災(zāi)害，其年經(jīng)濟(jì)損失約占經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的35%。因此，評(píng)估洪水損失是當(dāng)前災(zāi)害科學(xué)的一個(gè)重要課題。洪水災(zāi)害的評(píng)估是在獲得幾個(gè)災(zāi)害評(píng)估指標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過建立災(zāi)害評(píng)估模型，評(píng)估災(zāi)害造成的損失，并評(píng)估災(zāi)害評(píng)估的結(jié)果（災(zāi)害程度、災(zāi)害程度或?yàn)?zāi)害程度）。災(zāi)害評(píng)估的結(jié)果不僅是災(zāi)害評(píng)估的重要依據(jù)，而且對(duì)災(zāi)害評(píng)估和援助的決策具有重要的指導(dǎo)作用?？焖?、適當(dāng)?shù)毓浪愫皖A(yù)測(cè)洪水災(zāi)害造成的損失對(duì)于及時(shí)、適當(dāng)?shù)木葹?zāi)活動(dòng)和減少災(zāi)害損失非常重要。1洪水災(zāi)害損失評(píng)估流程洪水災(zāi)害損失評(píng)估是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工作,涉及自然、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、政治等諸多因素,目前國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的洪水災(zāi)情評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和洪水災(zāi)情等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),洪水災(zāi)情評(píng)價(jià)至今仍是洪災(zāi)研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)之一.為此,必須選擇適宜的技術(shù)路線,解決相關(guān)技術(shù)問題.洪水災(zāi)害損失評(píng)估的流程如圖1所示.2災(zāi)災(zāi)損失評(píng)估指標(biāo)研究洪災(zāi)評(píng)估指標(biāo)是進(jìn)行洪災(zāi)評(píng)估的關(guān)鍵.目前常用的洪災(zāi)損失評(píng)估指標(biāo)是損失值、損失率(%)和受淹財(cái)產(chǎn),本文選用損失值和損失率作為洪災(zāi)損失評(píng)估指標(biāo),選用淹沒水深、淹沒歷時(shí)和流速作為洪災(zāi)損失影響因子指標(biāo).2.1洪泛區(qū)的損失分布函數(shù)洪災(zāi)損失評(píng)估是一個(gè)水利經(jīng)濟(jì)問題,某一給定洪水事件的損失函數(shù)一般寫成:d=f(k,y)(1)d為研究區(qū)各種有形和無形損失之和,di為第i個(gè)地理單元的損失總和;K為區(qū)域內(nèi)自然因子和經(jīng)濟(jì)因子描述矢量,Ki為向量K對(duì)應(yīng)于地理單元i的狀態(tài);Y為用以描述洪水特征的向量,Yi為向量Y在地理單元的狀態(tài).該信息由水力模型獲.對(duì)于洪泛區(qū)一特定的地理單元i,式(1)具有下述形式:di=f(Ki,Yi)(2)洪泛區(qū)每一地理單元用式(1)進(jìn)行計(jì)算,可得到總損失的一個(gè)估計(jì)值dRdR=∑t=tRf(Kt,Yt)(3)dR=∑t=tRf(Κt,Yt)(3)假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)流量Qb代表產(chǎn)生損失的臨界值,則某一地理單元的損失函數(shù)dR可表示為dR={0Y1≤YthdRYt>Ytb(4)dR={0Y1≤YthdRYt>Ytb(4)式中:Ytb為地理單元相應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)流量Qb的水力學(xué)向量.由洪泛區(qū)損失通用函數(shù)式(2),可以獲得損失的分布函數(shù).分布函數(shù)的推導(dǎo)基于如下兩個(gè)基本假定:①由于地理單元之間洪水事件的發(fā)生及其嚴(yán)重程度不是獨(dú)立的,所以把洪泛區(qū)作為一個(gè)整體(即=1)來推求DDF;②對(duì)定量的水力學(xué)向量Yi,僅考慮洪水位(z),因?yàn)樗俏ㄒ灰粋€(gè)最容易由水力學(xué)模型獲得的變量.根據(jù)上述兩個(gè)假設(shè),式(2)可簡化為dR=f(K,z)(5)由于z與流量Q存在關(guān)系z(mì)=g(Q),所以式(5)可表示為dR=f(K,Q)(6)說明洪災(zāi)損失主要與區(qū)內(nèi)自然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素和洪水淹沒深度或流量有關(guān).通過建立這些因素與洪災(zāi)損失量之間的關(guān)系,即可估算出各單項(xiàng)損失和總損失值.2.2洪水損失評(píng)價(jià)的定量計(jì)算模型2.2.1災(zāi)傷傷亡對(duì)人口壓力的影響對(duì)于因?yàn)?zāi)死亡或受傷的每一個(gè)人,從人道上講具有相同的價(jià)值;從社會(huì)經(jīng)濟(jì)角度看,具有不同價(jià)值.作為災(zāi)情的準(zhǔn)確評(píng)價(jià),需要有所區(qū)別.這里我們引用人力資本概念,以人的勞動(dòng)價(jià)值損失來度量因?yàn)?zāi)傷亡帶來的損失.一個(gè)人的勞動(dòng)價(jià)值是其未來的勞動(dòng)收入經(jīng)貼現(xiàn)折算為現(xiàn)在的價(jià)值,并考慮年齡、文化程度、身體狀況等因素,可表現(xiàn)為PE=∑i=1MPEi=∑i=1M∑t=1TiγitPit(1+r)?t(7)ΡE=∑i=1ΜΡEi=∑i=1Μ∑t=1ΤiγitΡit(1+r)-t(7)式中:PE為一次洪災(zāi)造成的人員傷亡損失;M為人員傷亡總數(shù);PEi為第i個(gè)人的勞動(dòng)價(jià)值損失;γit為預(yù)計(jì)此人在第年所得勞動(dòng)收入價(jià)值;Pit是此人從現(xiàn)在起活到第年的概率;r為社會(huì)貼現(xiàn)率;Ti是預(yù)期此人從現(xiàn)在起的最大壽命.2.2.2評(píng)估模型類型有形財(cái)產(chǎn)損失分直接和間接經(jīng)濟(jì)損失.目前洪災(zāi)經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失多考慮與淹沒深度的關(guān)系,如果在洪水淹沒區(qū)內(nèi)土地利用狀況的類別很多,則應(yīng)分別對(duì)農(nóng)業(yè)用地、工商業(yè)用地、交通運(yùn)輸設(shè)施及住宅用地分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì),求出不同土地和不同淹沒程度的洪災(zāi)損失率.(1)洪災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失.目前,按洪災(zāi)損失率計(jì)算的洪災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估模型主要有3類:第一類是指多項(xiàng)式函數(shù)評(píng)估模型,其公式為F=a+bβ(h,t)+cβ(h,t)2.第二類是指數(shù)函數(shù)型評(píng)估模型,其公式為F=αβ(h,t)b.第三類是分式函數(shù)型評(píng)估模型,公式為F=k1h/(k1β(h,t)+k2).前兩種評(píng)估模型,主要適用于水深較淺的洪災(zāi)財(cái)產(chǎn)損失率計(jì)算,第三種模型更符合實(shí)際情況.以上3類財(cái)產(chǎn)損失評(píng)估模型均可以精確地描述某一種財(cái)產(chǎn)在特定條件下的損失率.(2)洪災(zāi)間接經(jīng)濟(jì)損失.間接損失很難作直接的定量核算,一般方法是假定洪水在淹沒區(qū)內(nèi)不同土地利用狀況下所造成的間接損失與直接損失成一定比例關(guān)系.這種關(guān)系為SI=∑j=1MAj(SD)j(8)SΙ=∑j=1ΜAj(SD)j(8)式中:SI為洪水給淹沒區(qū)造成的間接損失值;Aj為第j類財(cái)產(chǎn)的關(guān)系系數(shù).國內(nèi)有人提出用下式計(jì)算關(guān)系系數(shù)Aj:Aj=K?ND(2?HD√)(9)Aj=Κ?ΝD(2-ΗD)(9)式中K為修正系數(shù),與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度成反比;ND為SD的倍數(shù);HD為災(zāi)度.故一次洪災(zāi)引起的經(jīng)濟(jì)損失為SO=SD+SI(10)3農(nóng)作物損失根據(jù)調(diào)查和文獻(xiàn)記載,建國前渾河較突出的洪災(zāi)年份有1888、1909、1911、1918、1929、1935年等,建國后,1951、1953、1960年等,洪災(zāi)較為嚴(yán)重.為驗(yàn)證本文提出的計(jì)算方法,作者參考文獻(xiàn)列舉的渾河洪災(zāi)計(jì)算實(shí)例和數(shù)據(jù),對(duì)考慮洪水資源利用影響下1995年洪災(zāi)損失期望值進(jìn)行分析計(jì)算.圖2為1995年洪水后調(diào)查得到的淹沒水深分布圖,可近似認(rèn)為百年一遇,表1為各種土地利用類型不同受淹深度淹沒面積,表2為松花江、遼河流域農(nóng)作物洪災(zāi)損失率,表3為各鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)人口數(shù).農(nóng)作物受災(zāi)損失評(píng)估:據(jù)調(diào)查,“渾太胡同”水田主要種植水稻,23.3kg/hm2,市場價(jià)格取1.20元/kg,合28元/hm2;旱地主要種植玉米,11.3kg/hm2,市場價(jià)格取1.00元/kg,合11.3元/hm2,其次有少量的大豆和高梁,大豆5kg/hm2,市場價(jià)格取2元/kg,合10元/hm2,高梁16.7kg/hm2,市場價(jià)值約0.8元/kg,合13.5元/hm2,綜合考慮,旱地價(jià)值取11.3元/hm2.不同農(nóng)作物在不同淹沒水深下,具有不同的損失率.本文根據(jù)松遼水利委員會(huì)給出松花江、遼河流域農(nóng)作物洪災(zāi)損失率(參見表2),確定作物損失率為:淹沒水深小于1m時(shí)洪災(zāi)損失率為80%,大于1m時(shí)為100%.洪水災(zāi)害農(nóng)作物損失的計(jì)算公式為:S=∑i=1n∑j=1m(Aij*Mi*Vij)S=∑i=1n∑j=1m(Aij*Μi*Vij)式中S為洪災(zāi)農(nóng)作物損失值,Aij為第i類農(nóng)作物遭受第j級(jí)洪水的面積,Mi為第i類農(nóng)作物平均價(jià)值,Vij是第i類農(nóng)作物遭受第j級(jí)洪水時(shí)的損失率,m為洪水分級(jí)數(shù),n為農(nóng)作物的種類.根據(jù)上式,計(jì)算在渾河流域遭受百年一遇洪水時(shí),農(nóng)作物損失值為S=∑i=12∑j=12(Aij*Mi*Vij)=2722.91×15×170×0.8+(2432.31+3997.52+727.50+485.72)×15×170+5911.94×15×420×0.8+(2035.17+3033.31+4507.82+1874.10)×15×420=126978211.5S=∑i=12∑j=12(Aij*Μi*Vij)=2722.91×15×170×0.8+(2432.31+3997.52+727.50+485.72)×15×170+5911.94×15×420×0.8+(2035.17+3033.31+4507.82+1874.10)×15×420=126978211.5(元)由于實(shí)際播種面積要小于耕地面積,取播種系數(shù)為0.8,則最終農(nóng)作物損失值為126978211.5×0.8,即1億元人民幣.林業(yè)、漁業(yè)、牧業(yè)損失評(píng)估:本區(qū)牧業(yè)不發(fā)達(dá),損失可忽略不計(jì);林地、漁塘價(jià)值變幅較大,難以估算,且面積較少,本文暫不估算.4洪水資源管理過程與結(jié)果評(píng)估模型有基于DEM的洪災(zāi)評(píng)估模型、利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行洪災(zāi)的評(píng)估模型以及基于GIS和水文模型的洪災(zāi)評(píng)估模型.在進(jìn)行洪災(zāi)損失評(píng)估時(shí),除了需要洪水淹沒范圍、淹沒水深和淹沒流速等洪水特性數(shù)據(jù),還