洪灾成本及防治效益之评价

1、.【2002年中華民國住宅學會第十一屆年會論文集】：.；- PAGE 349 -場次：F1-1洪災本钱及防治效益之評價：最近的發展及其在本益分析決策之意義Evaluation of Flooding Risk & Preventing Program: Recent Development and its Implication in CBA Decision許坤榮*臺灣大學土木研讨所博士 立德管理學院 營建規劃學系 助理教授兼系主任 ：06-2550980(O)，06-2550870(F)；HP:0919-636781 : hsu.tw 楊國樑*立德管理學院 財務管理系 助理教授兼系主任 :

2、 grant.tw 摘要Abstract近年來台灣各地天然災害之發生持續添加，然因應這些天災之战略以及天災衝擊所導致之經濟本钱，尚未被充分探討。美國的水利計劃是最早的公共投資計劃之一。美國l936洪水控制條例曾規定：水利計劃經濟上可行是指“各種能够産生的效益超過本钱。但什麼是“效益並沒有明確地規定計量方法。因此，不同部門對同一計劃專案會得出截然不同的結論。1950s年代開始，美國聯邦河域委員會發表的“河域專案經濟分析建議第一次把當時平行獨立發展的兩個學科即實用專案分析與福利經濟學聯繫起來。此後，本益分析方法有了較快的發展。1962年應Kennedy總統的要求，美國預算委員會發表了“聯邦水資源發

3、展的評價標准和準則，作爲指導性的文件。在洪水防治計畫的效益評估歷史中，PDA持續地成為常用的效益評價方法。然而期理由卻不是基於它是一種精確的或全盤性的洪水防治效益的測量方法。相對的，降低洪災風險所帶來效益的非市場評價技術的諸多方法可依：(1)市場的選擇行為是經由實際的市場交換或經由理論上的假設；(2)該選擇可確保洪災風險的減少直接的選擇，或者該選擇行為，係經由和洪災風險高低相關的商品價值來確認間接的選擇而加以分類。這些由經濟理論所推導出來的非市場評價技術及本益分析在決策理論中各自扮演何種角色呢?本文將探討由上分類的各種洪災本钱及防治效益之評價理論和實證研讨的最近發展，並討論其對公共投資決策的意

4、含。關鍵字：計劃投資評估、資本計劃決策、本益分析、天然災害、經濟本钱、洪災風險Keyword： Project Appraisal, Capital Budgeting Decision , Cost-Benefit Analysis, Natural Disaster, Economic Costs, Flood Risk研讨問題界定近年來台灣各地天然災害之發生持續添加，然因應這些天災之战略以及天災衝擊所導致之經濟本钱，尚未被充分探討。以基隆河洪災為例，在基隆河流域整治段颱洪災害淹水境況模擬、基隆河流域颱洪發生潰溢堤災害之境況模擬、基隆河流域淹水損害評估方式與相關資料庫建立之研讨、基隆河流域

5、防洪決策援助系統之研發等工程為導向的研讨之後。未來不同的公共投資計畫在決策上，應如何考量洪災防治計畫的Pareto efficiency呢？從整體社會的效益及本钱來說，對洪災防治的需求願付價格(Willing to Pay, 以下簡稱WTP)為何？該洪區區內居民對不同洪災地區之洪災機率的社會本益邊際調整為何？ 美國的水利計劃是最早的公共投資計劃之一。美國l936洪水控制條例曾規定：水利計劃經濟上可行是指“各種能够産生的效益超過本钱。但什麼是“效益並沒有明確地規定計量方法。因此，不同部門對同一計劃專案會得出截然不同的結論。1950s年代開始，美國聯邦河域委員會發表的“河域專案經濟分析建議第一次把

6、當時平行獨立發展的兩個學科即實用專案分析與福利經濟學Welfare Economics聯繫起來。此後，本益分析方法Cost-Benefit Analysis, 以下簡稱CBA有了較快的發展。1962年應Kennedy總統的要求，美國預算委員會發表了“聯邦水資源發展的評價標准和準則，作爲指導性的文件。1960s年代CBA不但成為各國公共投資決策的主要工具之一，而且也是世界銀行和聯合國評估開發中國家公共投資決策的主要工具。1970s年代CBA歷經環境評價(Environmental valuation)的挑戰，但由於此一決策工具可以和福利經濟理論和實證研讨、投資決策應用等，深化的結合在一同。198

7、0s和1990s更被進一步擴展到有關安康、環境法規、與環境生態的領域(Diana Fugritt and Shanton J. Wilcox, 1999)。在洪水防治計畫的效益評估歷史中，PDA持續地成為常用的效益評價方法。然而期理由卻不是基於它是一種精確的或全盤性的洪水防治效益的測量方法。相對的，降低洪災風險所帶來效益的非市場評價技術的諸多方法可依：(1)市場的選擇行為是經由實際的市場交換或經由理論上的假設；(2)該選擇可確保洪災風險的減少直接的選擇，或者該選擇行為，係經由和洪災風險高低相關的商品價值來確認間接的選擇而加以分類。這些由經濟理論所推導出來的非市場評價技術及本益分析在決策理論中各

8、自扮演何種角色呢?本文將探討由上分類的各種洪災本钱及防治效益之評價理論和實證研讨的最近發展，並討論其對公共投資決策的意含。觀念架構Shabman和Stephenson1996曾將降低洪災風險所帶來效益的非市場評價技術的諸多方法依以下兩種向度來作分類：(1)市場的選擇行為是經由實際的市場交換或經由理論上的假設；(2)該選擇可確保洪災風險的減少直接的選擇，或者該選擇行為，係經由和洪災風險高低相關的商品價值來確認間接的選擇。表1中13屬非市場的評價技術，這些方法可用以逼近洪災防治效益的非市場买卖價值4。Shabman and Stephenson 1996的比較研讨指出：諸多洪災防治效益評價的不同結

9、果和投票行為之間，顯示矛盾，而有意義的問題亦即，“究竟哪一種評價技術能提供正確的估計？事實上，在非市場評價法中，也不断存在著：能否有一個評價技術可以產生一個“不偏的、“可信的、或“精確的估計值。Freeman1979便曾指出：在洪災風險非邊際的變動中，資產價格法HPA會產生向上偏高的估計值。在易受洪災的地區，防災計劃可被預期，可以實際地減低洪災的威脅。因此，根據資產價格法所估計出來的效益，將會過度反應洪災風險總願意支付WTP的非邊際變動。Driscoll，Dietz，and Alwang1994的研讨曾對這些問題進行調整及補償，然而，卻無法達到HPA、PDA、及CVA估計值之間的一致性。表1非

10、市場評價法選擇行為(Choice Behavior)商品價值(Commodity Being Valued)間接(Indirect)直接(Direct)假設性(Hypothetical)實質損害法1(Property Damage Avoided, PDA)條件評估法3(Contingent Valuation, Approach CVA)顯示性(Revealed)資產價格法2-1(Hedonic Pricing Approach, HPA)隨機成效模型2-2(Random Utility Approach, RUA)市場價值4(Market Valuation )資料來源：Shabman &

11、 Stephenson，1996洪災評價研讨最近的發展及其意含1.實質損害法 (Physical Damages Avoided Approach, PDA)(or Property Damages Avoided )由於洪災的發生，在次數、時間、期間及嚴重性等要素上皆具有隨機性(Stochastic)；因此，洪災通常被視為一種隨機現象。洪災所帶來的損害可用以下兩類變數來進行估計(Ouellette 等，1985；El-Jabi and Rousselle，1987；Das and Lee，1988)：自然隨機變數(例如洪水的流量、水深、氣候條件等)及經濟隨機變數(居住地、商業及產業活動、經濟

12、發展等)。 Ouellette 等1985曾嘗試兩階段方法來估計洪災損害：在第一階段以水文經濟模型hydro-economic model來估計平均損失；第二階段，由隨機過程(Stochastic processes)導出的洪災累積機率分配函數以納入隨機效果。由美國工兵署U.S.Army Crops of Engineers, USACE所發展的傳統工程/經濟取向，係結合以下三種根本關係及資訊來計算出損害的期望值：I. 百年洪水頻率Flood Frequency, 次洪水流量Discharge, 1,000 ft3/sec函數關係。II. 洪水位Flood Elevation, ft洪水流量D

13、ischarge, 1,000 ft3/sec函數關係。III. 洪水位Flood Elevation, ft洪災損害Flood Damage, 百萬元, $函數關係。I、II 項函數關係可由水文學和水力學工程師計算出洪水值洪水頻率的函數關係。而洪水位洪災損害的函數關係，則需進一步整合經濟的資訊。由圖1可顯示：結合前述三個函數，可計算出每年損害的期望洪水頻率、洪災損害函數Flood Damage Curve。由於洪災風險變動所產生每年損害期望值的變動，也可用這些函數關係計算出來。例如：洪災防治方法如：水壩及防洪堤的改善的提昇，將使洪水位洪水量的曲線因防洪效果改善而移動，進而降低每年損害期望值。

14、上述洪水位洪災損害的方法，曾被應用於結合了水文學/地球物文科學及社會經濟變數的許多研讨之中，這些研讨係在既定的洪水事件的機率分配函數條件下，求算貨幣損失的期望值，這和其他天然災害損害的衡量邏輯是一致的。Howe and Crochran, 1974；Farber, 1987。然而，洪災損害為洪水頻率貨洪水值之函數的關係並非恆真。Ta：1987即示範性的說明，應採用洪災風險曲線the flood risk curve而非洪水頻率曲線來計算每年洪災損害本钱的期望值。應用洪災風險曲線，該研讨所計算出來的平均每年洪災損害，比傳統运用洪水頻率曲線的方法高出32。這種洪災損害估計的偏向，能够會誤導人們對洪

15、災風險的認知，當面對洪災風險時，因此降低人們的自我保護。這項偏向同時也說明經由水文經濟方法，對洪災損害本钱的估計是不恰當的，因為從物質上衡量其他相關損害並不能真實反映洪災的經濟本钱。美國工兵署1984即曾运用實質損害法表1之(1)：PDA計算住宅區洪水控制對個人財產所帶來的效益經由估計某一既定洪水事件情況下，在有洪災風險防治計畫和無洪災風險防治計畫的特定財產修護本钱上的差別，來推導出防洪所帶來的效益。美國工兵署1984运用PDA於Virginia 州的 Roanoke 河域的案例：Virginia 州的 Roanoke 河域在這世紀的轉換期間，曾經歷十多次規模大小不同的洪水，這些洪水主要發生在

16、1959、1972、1978、及1985。1985年11月的洪水導致了2億美金的損失，加強了城市更積極的支持美國工兵署所推動的河道拓寬計畫，在幾處區位建造保護性的牆和堤，並設置洪水警告系統Roanoke Times and World News 1989；U.S.Army Crops of Engineers 1984。在約100,000人的城鎮，該計畫可減少2,265戶單戶家庭及多戶家庭的住宅房屋受困於洪水。這計畫同時將保護2.5億工商業的投資，此一投資可提供將近5,000人的就業。根據聯邦法律，該城鎮需提供整個計畫34.3百萬美金中的14.3百萬美金。該城鎮由私有土地的捐贈，及其他基金來源

17、可籌到6.8百萬美金。1989年4月11日一項特殊而單一議題的自在投票，這次投票的訴求是：發行7.5百萬美金的公債，以融資該城鎮對該計畫所應負擔本钱份額的餘額。橫跨全城鎮的公共設備稅(utility tax)，可為該公債籌到1020的報酬率。該城鎮估計：住戶公共設備公債在15年內，每股平均每年可籌到約24元美金。因為不同洪災降低方案，被認為在政治上不可行，該公債議題再市民投票中假设被拒絕，意謂著該城鎮在未來幾年，將不會有任何防洪的保護措施。最後公債議題有超過56的支持率4,271對3273通過，會19.6的市民投廢票。在這之前，曾有許多公開發表的論文和報告估計：由於Roanoke洪水防治計畫的

18、營建，會為這個地區帶來多少洪災風險防治的效益。U.S.Army Crops of Engineers 1984美國工兵署1984曾运用PDA方法計算出該地區居民因防洪控制而產生個人財產的效益。分析人員使PDA計算在每既定洪水事件情境下，有洪災風險防治計畫和無洪災風險防治計畫一特定財產的修護本钱。二者間修護本钱的差額，即為該洪水事件每年洪災風險降低的效益估計值。接著，分析人員用一年當中，洪水事件的能够機率來權衡每一次效益估計算，並加總一切能够洪災，已計算出那些財產每年效益的期望值。再以計畫的折現率計算每年效益期望值的現值，以得到財產的總效益。由於這並不是洪災發生後，經由人們對財產修護的選擇行為而

19、觀察到的；因此，PDA的方法是假設性的。而且，它假設了：財產的擁有者全將採取這樣的修護。此外，所謂的修護本钱係對洪災風險降低商品的效益所虛擬的行為。PDA：理論假設PDA在操作上直接运用新古典選擇模型作為邏輯上的基礎，其估計值隱藏地假設了成效極大化的個體和分析人員採一样的應對方式，因此衍生一样的洪災風險防治的效益。PDA的分析隱藏了實質財產災害的防止為洪程度原上住民成效函數的独一變數。PDA技法同時假設：洪程度原上住民對洪水事件的機率及後果擁有和計畫人員一样的知識和解釋，而且在時間軸、風險態度，和折現率上和分析人員所用的值相當。PDA：理論上的困難資產價格法(HPA)和條件評估法(CVA)則不

20、會有這麼嚴格的，平行於分析人員的要求，以及洪水，平原上住民對洪水風災情境的評估。因為PDA所產生的評估值不是建立在可觀察到的選擇行為上，PDA和其他方法對洪災防治效益會有不同估計值是可被預期的。然而，虛擬的成效極大化架構，令吾人不會預期；該方法會產生其他不同的非市場評價方法即使是經由某些真實的，或假設性的條件所推導出來的所得到的更多其他成果。PDA：持續成為常用益評價方法的理由在洪水防治計畫的效益評估歷史中，PDA持續地成為常用的效益評價方法，有以下理由：1.PDA方法具有強迫性、討人喜歡的、和可被了解的投資邏輯：假设當前洪水防治計畫的支出少於預防未來財產修護本钱的現值，則該計畫中便可被接受。

21、2.在決策過程中限制條件可被參與者完全認知和瞭解。在這些理由當中，沒有一項是基於：它是一種精確的或全盤性的洪水防治效益的測量方法。PDA曾未被視為精確的願付價格(Willingness to pay)的衡量方法，因為PDA狹窄的把焦點放在財產損失早已成為共識Fedenal Inter-Agency River basin Committes, 1950；US water Resswrces, 1969,1973,1983。因為對決策的參與者而言PDA既清楚又明白地說明：它衡量了那些，而那些沒有衡量到。當計畫投資的優先次序被設定，PDA所衡量得到效益的計畫便成為計畫可減輕苦楚的更寬廣考量的非財產

22、效果的一部份Shabman,1989。由於這些理由，PDA持續地成為衡量洪水防治的首要方法，即使條件評估法(CVA)和資產價格法(HPA)在概念上更能量化較寬廣的洪災防治效益。此外，這種整合性的方法雖已考慮洪災損害發生的機率，使洪災損害在估計上涵蓋的範圍較廣。然而，由於PDA為一假設性的選擇行為，既缺乏洪災發生後的選擇行為的觀察，而且為間接效益的評價。因此，其為對洪災風險降低的虛擬修護本钱。某財產因環境損害而衍生的修護本钱屬於假設性，僅是對於環境損害的間接替代性衡量。此法通常會低估環境損害的本钱，僅能提供環境損害本钱估計值的下限。2-1. 資產價格法(Hedonic Pricing Appro

23、ach, HPA)在許多情況下，一件商品在市場上被成交，是由於該商品包含多種特性。該商品的成交價格，即反應這些諸多特性被買賣雙方交換時所衡量而构成的價格平衡點。例如，在房地產市場中房地產價格會受多少坪數、位置、建築品質、周遭環境、社經狀況等特性的影響。消費者對該商品的滿意程度將取決於這些特性。資產價格法是運用得到這些特性的資訊以得到每一種特性背後隱含的供給和需求曲線。HPA：理論假設以資產價格法Hedonic pricing Approach估計空氣污染對房地產價格的影響為例，首先需假設：1消費者了解決定房價的各種資訊；2一切的變量都是連續的；3這些變量都影響房地產價格；4房地產市場處於或接近

24、平衡狀態。其次，將房地產價格寫成各種特性的函數；再將此資產函數對特定的运用特性進行微分，求得每種特性的邊際隱含價格(Implicit marginal price)。亦即當某種特性增減而其他特性不變時，房地產價格變動便可依此法求出。資產價格法(HPA)用以估計當一單位環境品質降低時，家計單位願意支付以防止這種改變之隱含價格。藉由對資產迴歸函數的估計，個人對不同的環境品質將願意做不同的支付；HPA能夠以單一數值反應住宅地環境品質改變之一切能够影響之價值(Freeman, 1995a)；為了達到對總效益的估計，這種單一的隱含價格必須乘以環境品質改變的數量。因此，個人對環境品質改變的價格認定雖無法直

25、接觀察，卻可以經由對知不同財產價格改變的估計做出統計性的推論。HPA：理論上的困難HPA在理論和實證上面臨假设干衍生性的問題。雖然，資產價格法在解釋資產是環境品質的函數時提供了一致性的基礎，然此模型具有環境品質變動呵斥資產隨之變動的動態特性，如此一來，個人便無法從一切能够的特性範圍中那麼精確，而且經常變動地選擇他們所最喜歡的住屋特性組合。其次是當環境品質變動時，衡量經濟價值變動和福利水準變動時所衍生出來的問題。假设環境品質改變是屬於邊際性的變動，那麼便可以藉由對HPM作適當的設定(例如：只將一切觀察到或計算出來之受影響個人的邊際願付價格作加總)，便可用來衡量此部份的變動。假设環境品質不是邊際性

26、的變動，則在作福利的衡量時，必須對環境品質之反需求函數或環境品質對所得補償函數有所了解。利用HPA估計環境品質的需求，產生的第三個困難是邊際價格為內生變數，必須由資產價值函數來估計而無法直接觀察得出(Cropper et al., 1993)。這會產生兩個問題：其一是環境品質面臨之邊際價格和反邊際價格所引起的認定問題，其二是利用資產價值函數所衡量之邊際貢獻值會有誤差，這是因為資產價值函數真實的型式未知，因為觀察而來的變數能够有誤差，或者有些變數是無法觀察的。在衡量邊際價格所產生的誤差有能够是跟HPA中的內生變數和所得、偏好等變數有關，這也代表利用最小平方法(OLS)來估計邊際價格函數難達一致性

27、；尤其當資料的來源是由單一市場而來時，利用工具變數(Instrumental variable)對這些函數作估計也具相當程度的困難性(Cropper et al，1993)。HPA：應用上的限制以資產價格法(HPA)估計福利效果時也有一些限制(Freeman，1995b)。既然HPA是以個人對居住地的選擇結果為基礎，對居住地中其他環境品質改善時的願付價格，例如：任务場所，購物區，停車場或休閒娛樂區等便無法估量；另外，對居住地環境品質改變所呵斥敏感、長期和與安康有關影響的願付價格也將無法反應在房價的差異上。資產價格法會反應出人們在複雜而不確定決策環境下，做決策時認知上的困難。當人們考慮購買住宅，

28、買者同時要考慮該資產十多個屬性：如房間數、給水系統的條件、鄰里的區位、鄰居的惡犬、住宅鄰近環境的條件、當地學校的素質、街道的擁擠度、基地的大小等。因為如此，在Roanoke河域的研讨，住宅與河的相關區位會被標示得很清楚，但土地市場的买卖者假设沒有某些洪災的圖像定位在腦海中，便很難對潛在的洪災有所了解。1985年以前，住宅的买卖顯示市場上的买卖者能否會考慮洪災為有意義的風險，並沒有統計上的顯著性。在Roanoke河域的研讨，利用資產價格法的研讨顯示：和在實驗室控制實驗設計求取人們對自然災害的主觀機率的測量相比較，可得到具有一致性的結果。該研讨指出：對自然災害較低的主觀機率，會被指派為0的價值。亦

29、即，損害的主觀機率會被忽略Slovic et al., 1977； Schoemaker Kunreuther, 1979。Kunreuther1985認為：洪災並不像技術性風險那樣，人們通常會不知不覺的把認知的焦點放在自然災害較低機率的那些面向，而認為這不會發生在我身上。是由於1985年嚴重的洪災，才讓土地买卖者把焦點移到洪災現象之上。Tobin and Montz1994同時也發現：資產價格法的估計值對市場买卖者感遭到的當前自然災害經驗非常敏感。資產價格法的估計值不是很大，或者就是0，並依存於研讨當時最近洪災的時點。因此，做這樣的假說是很合理的CVA競標的大小，同時也依存於研讨的時點，而與

30、提供給受訪者客觀資訊的品質或數量無關。差別是：資產價格法(HPA)估計值的大小可歸之於真實偏好的建構過程，而CVA估計值的大小則歸之於人為設定的市場。2-2. 隨機成效方法(Random Utility approch, RUA)隨機成效方法(RUA)被廣泛用於分析選擇型行為和，並預測在間斷集合內的選擇(McFadden, 1973)。該模型以下的假設為基礎：個人偏好在一切能够的選擇方案中皆可以成效函數描画，而個人在一切可選擇方案中會選擇成效最大者。可選擇方案的成效可由兩部分加總而來：一為影響選擇之可觀察要素的系統部分，此部份可以由研讨人員估計得出；二為不可觀察要素的隨機部分，此部份是無法估計

31、的。RUA常被用來建構住屋選擇的模型(McFadden, 1978；Palmquist, 1991)。根據RUA的原則，個人會從一切可得的房屋中選擇一個成效最大者，經由隨機誤差分配的假設，個人選擇的機率可以用二元常態分配模型的最大约似法估計而來；對環境品質變動所導致的福利變動可經由不同選擇方案間環境品質變動機率值的積分加以估計(McFadden, 1978)。當住屋選項變數為不連續型式時，RUA可提供比HPA更好的福利衡量方式。Cropper等在1993年比較RUA和HPA對住屋選項變數在估計消費者偏好上的優劣時發現：線型Box-Cox資產價格函數對住屋選項變數的邊際估計值會比線型的RUA佳；

32、然而，利用RUA評估非邊際估計值時會優於HPA，此外RUA也可以同時處理連續型和不連續型的住屋特性。此結果也在Blackley和Ondrich(1988)的研讨中得到證明。當環境品質作非邊際變動時，基於消費者選擇的住屋中成效極大這種假設，其決策之間接成效函數可以表示成一個知部分(包括一切和住屋有關的選項變數)與HPA中無法觀察的隨機部分。因此，環境品質變動時的願付價格便可將不同選擇方案間，選擇變動機率值的積分加總起來得出。然而，對一個風險趨避者而言，利用RUA衡量出之標準的願付價格會因不同所得水準下所導致成效函數為非線型而產生估計偏誤。McFadden(1995)曾建議运用模擬方式求得願付價格

33、的平均數和邊界值的近似值，此模擬方式曾為(Yang, 1999)實際用於估計氣候變遷下將低洪災風險的願付值。3.條件評估法(Contingent Valuation Approach, CVA)條件評估法(Contingent valuation Approach, CVA)在過去數十年來被廣泛的應用於非市場財貨及勞務的價值評估上(Mitchell and Carson, 1989；Cameron and Huppert, 1991；Hanemann, 1994)。CVM是種直接且具假設性的方法，因為該法係詢問個人對環境損害的願付價格，在設定條件性的市場時，需對環境損害作普通性描画，並對受訪者提供假設性的支付方式。該支付方式允許受訪者考慮一能够報價空間，用困難以代表受訪者的最高願意支付價格。CVA：方法詳附錄、假想市場法CVA：研讨上的困難然而，CVM最常被批評的是無法消除或說明不同選擇間替代的難題(Bishop et al., 1995)。除此之外，CVM的研讨也引出一些特定的限制條件和問題，其中包含調查問題的假設性本質(Schkade and Payne, 1994)。舉例來說：在CVM的研讨中，受訪者在被詢問時似乎較願意去建構其願付價格的價值，而不願報出一個明確的價值。Schkade和Payne在1994年指出