城市洪涝灾害的成灾模式及经济波动的评估与预测

城市洪涝灾害的成灾模式及经济波动的评估与预测

洪水灾害是中国面临的最大自然灾害，其年经济损失约占经济总产值的3.5%。因此，评价洪水灾害、防洪救灾措施是当前灾害科学的重要课题，其研究具有很强的理论意义和实用价值。然而，目前，国内外对城市发展阶段下洪水灾害发展模式和灾害特点的研究还不够深入，对其内部机制缺乏深入的探讨。传统的灾害评估方法不能满足现代城市防洪救济的需要。加强对城市洪涝灾害机制的研究，建立科学、准确的城市洪水应对评价体系，是当前城市防洪救灾的迫切需要。1洪水灾害城市的防灾模式1.1洪涝灾害成灾模式及价值总量与承灾能力分析一种灾害之所以成灾取决于以下几种因素,即孕灾环境、致灾因子和承灾体,三种因素综合作用而形成灾情.就洪涝灾害而言,致灾因子有多种,但致灾的过程或机制是一致的,即通过冲击和浸泡,使承灾体的功能及价值受损,其强度与最终的成灾度紧密相连,强度越大,成灾度越高,灾情越重.承灾体对灾情的作用体现于两个方面:价值总量和承灾能力.对直接经济损失而言,各类承灾体之间的相互影响并不明显,因而洪涝灾害对承灾体的作用模式就相对比较直接和单一.价值总量反映了受灾基数,承灾能力影响其损失率的大小.对直接损失而言,承灾能力与承灾体自身的质量与建筑标准有关,建筑质量标准越高,其承灾能力就越强.随着城市化的不断发展,洪涝灾害的致灾特性及承灾体特性变化迅速.城市洪涝灾害成灾模式的变化趋势总体表现为:各类资产的损失增长十分迅速,与资产增长速度基本同步,但增长速率不一,建筑物等公共设施的损失增长相对缓慢,损失比重下降,居民资产和工商企业损失增长较快,损失比重不断上升.1.2城市主要原因城市困难随着城市化进程的不断加快,城市洪涝灾害的成灾特性已发生了深刻变化,其主要的特征表现有:(1)城市化的结果导致了洪灾发生频率与强度的增加,导致洪涝灾害成灾风险水平提高.城市道路及建筑物密度的增加,增大了城市不透水面积及比例,加之地表植被的破坏,致使同等降雨强度下的地表径流及排水量增加,汇流时间缩短,河道洪峰流量加大,洪灾频率、强度及影响范围增大;(2)破坏性的人为活动加剧了洪涝灾害的致灾强度.非法侵占河道、过量超采地下水造成的地表沉降,导致城市排泄洪能力降低,延滞了泄洪时间,加剧了致灾强度;(3)城市经济损失大幅增加.城市经济类型的多元化及资产的高密集性,致使城市的综合承灾能力脆弱;同时由于交通、供电、供水、通讯及金融信息网络等为主体的城市命脉的因灾中断,使城市工业、商业、服务业及对外贸易等因灾导致的间接经济损失比重亦不断上升;(4)灾害次生影响加重.洪涝灾害导致城市环境污染及环境质量的可能性退化,并产生较为严重的社会影响.2灾前开发成灾价值的计算洪涝灾害直接经济损失评估方法的一般过程包括两部分:(1)承灾体的灾前价值评估;(2)承灾体的洪灾直接经济损失率的确定.美国学者S.J.Appelbaum曾提出了受灾资产的灾前价值评估的3种方法:①原始价值法.当受灾资产已无使用价值时,洪灾直接经济损失可按受灾资产的灾前价值计算;当受灾资产还有使用价值时,损失可按受灾资产的修理费用计算.②重置成本法.主要用于评估企业不动产灾前价值.③市场价格法.对于自然资源的价值,可按市场比较法、成本法或剩余法评估.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.因此,本文在分析总结国内外研究成果的基础上,针对国内城市的具体情况,采用简单实用的分类资产的参数统计方法来确定洪涝灾害直接经济损失率,并据此建立了一套城市洪涝灾害经济损失的评估预测模型,模型的系统框架见图1.3评估模型的基本结构3.1第i个街区单元资产价值城市统计年鉴提供了详尽的城市社会经济发展信息,但空间统计尺度较粗,不能完全满足资产空间分析的需要.因此,针对我国城市市区空间资产的分布特征,可以从城市街区分析入手并选取一些特征指标,建立街区资产分配法.它的基础工作是从政区图中划分出街区单元并编号,计算出各单元的面积和计算区总面积,存入数据库;同时,根据城市各分类资产的划分情况,依据城市统计年鉴对街区单元赋予一些经济和社会属性(如人口密度、地价水平、建筑密度等等),力求对各分类资产作出合理的空间分配.其一般的计算公式如下:Pij=Psj×Biγij∑i=1nBiγij(1)Ρij=Ρsj×Biγij∑i=1nBiγij(1)式中:Pij和Psj分别为第i个街区单元的第j类分类资产价值与计算区内第j类价值总数;Bi和γij分别为第i个街区单元的面积及该街区单元内第j类资产的相关属性密度(如住宅房产的相关属性是地价水平,人口的相关属性为建筑物密度等);n为计算区内街区单元总数.在此基础上,对各街区单元内的同类资产进行汇总,就可以得到计算区内各类资产价值的统计结果.经济的增长是影响城市洪涝灾害损失增长的主要因素,因此城市经济发展预测在洪涝灾害损失评估及预测中十分必要.其主要方法有增长率法、特征指标相关法和结构比分配法:①如果某类资产的变化具有持续、稳定增长的特点,则可采用指数增长率模式预测,通常要求这类资产的序列比较充足;②如果某类资产的变化与某些处于平稳变化的特征指标具有比较稳定的相关关系时,可采用相关分析法,如居民住宅的变化与人口的变化相关联、家庭财产的变化与人口及人均收入的变化相关联等;③如果某些资产同隶属于某一大类且内部结构比保持基本恒定,在获取了其大类资产总量后,可运用内部结构比分配法推算分类资产的价值,必要时需对分配比进行预测调整.前两者的计算公式如下:(1)增长率法式中:Cin为第i种资产(或人口)在第n年的预测值;Cio,γi分别为第i种资产(人口)基准年的值和年均增长率.(2)特征指标相关法Cin=α0+∑k=1nαk⋅xkn(3)Cin=α0+∑k=1nαk⋅xkn(3)式中:Cin为第i种资产在第n年的预测价值;a0为关系常量;xkn,ak分别为第k个特征因子在第n年的价值及其系数,其中xkn的值可由增长率法求得.3.2基于历史灾灾灾害结构的城市基建立洪涝灾害损失率关系模型是进行经济损失评估的关键.所采用的一般方法是:按街区为单元,通过相关曲线或等级关系法建立分类资产直接损失率与洪水淹没要素、预警时间等关系模型.如果各街区洪涝灾害损失率变化不大,为了统计方便,也可以将各街区分类资产综合后,建立统一的洪涝灾害损失率关系模型.根据城市的经济特征,可以建立以下几种主要分类资产的洪涝灾害直接损失率关系:工商业固定资产、工商业流动资产、商业库存物资、交通供水等基础工程、通讯系统、居民财产、居民住宅、农林牧渔业等.在实际中,目前最常用的方法是通过历史灾情调查资料及一些背景资料的辅助,并参考国内外有关的研究成果,建立某一基准年份的以水深要素为主,淹没历时、有效避洪时间为调整因素的城市分类资产洪涝灾害直接损失率的等级关系模型.在此基础上,如果该城市的经济增长比较稳定,那么为了计算方便,还可以通过考虑各类资产的增长情况,利用各分类资产基准年的损失比重加权平均,由下式给出洪灾损失综合增长率.式中:di为第i类资产基准年的损失比重;ai为第i类资产的经济增长率;fi为第i类资产的洪灾损失率;βi为第i类资产的洪灾损失率增长率.4外洪灾害频繁天津市滨海新区包括塘沽、汉沽、大港及经济技术开发区、天津港保税区等,是天津市重要的经济集中区,总面积达2270km.由于滨海新区地处海河流域下游,地势低洼,因此水灾成因较多,有外洪内涝和海潮侵袭,致使洪涝灾害频繁.4.1滨海新区资产安全指标依据前述方法,利用《天津市统计年鉴》和《天津市滨海新区发展报告》等资料,对滨海新区的人口和各类资产进行了统计分析,并根据其经济发展规划情况,给出各分类资产在基准年的经济价值和在指定年份的经济增长预测值(表3).4.2滨海新区指定年份洪水直接损失测算在天津市滨海新区,通过历史灾情调查资料,可以1990年为基准年,在综合统计各单元街区的分类资产之后,给出不同频率洪水的总体淹没情况(表1),并建立以水深要素为主,淹没历时为调整因素的滨海新区统一的分类资产洪灾损失率关系(表2).表2反映了滨海新区分类资产洪灾损失率的平均状况.在天津滨海新区,近几年城市基础设施不断完善,居民住宅质量大幅度提高,抗御洪涝灾害的能力有了很大的加强,因此可以把基础设施和居民住宅类的洪灾损失率增长率定为-20%左右.这样,利用表1和表2给出的洪灾淹没情况,及表3中各分类资产在基准年洪灾损失值和各类资产经济增长的预测结果,再根据上述方法,便可以得到未来指定年份的各类资产洪灾直接经济损失值.最后,对表3的各类资产洪灾直接经济损失值进行汇总,则可得到滨海新区指定年份直接经济损失情况,具体结果见表4.从表4结果可以推算出,滨海新区的洪灾损失增长率在4.0%~6.0%之间,低于新区的国民经济增长率,这和国内外许多学者的统计分析结果是比较一致的.另外,随着滨海新区经济的迅速发展,因洪涝灾害所造成的潜在经济损失也在不断加大,2003年的洪灾期望损失在2.61亿元左右,2010年的洪灾期望损失在4.23亿元左右,将分别占滨海新区当年国民经济总产值GNP的0.28%和0.22%,这和欧美等发达国家的洪灾损失情况及其洪灾损失变化趋势都非常接近,而滨海新区是一个高度现代化的城市经济新区,洪灾资产损失结构和发达国家比较相似,这也间接说明本文的洪涝灾害经济损失的预测结果可能是合理的,比较符合滨海新区实际发展情况.5滨海新区洪水涝灾害的科学防治对策本文对洪涝灾害承灾体、致灾因子、孕灾环境的作用机理进行了分析,建立了洪灾直接经济损失的评估预测的一般模型,并对天津市滨海新区的洪涝灾害直接经济损失,进行了实际评估和预测.结果表明,由于地面沉降和防洪治涝工程落后于城市的发展进程,在今后一定的时期内,滨海新区洪涝灾害的威胁还是很大的,其造成的年期望直接经济损失平均将占新区国民经济生产总值的0.25%左右.需要注意的是,洪涝灾害还会引起严重的间接经济损失,对于洪水淹没区主要体现在洪水期间及洪水过后生产恢复期经济发展所受到的