引入綜合風險指標確定城市防洪標準的方法研究

韓 松 李 娜

(中國水利水電科學研究院 北京 100038)

國家 《防洪標準》自1994年頒布實施以來,在防洪規劃、設計、施工和運行管理等方面發揮了重要的指導作用。但是,在確定城市防洪標準時,主要是根據城市的非農業人口數量來確定相應的等級,并沒有充分考慮城市的經濟發展水平、資產總量等因素,這樣可能會導致防洪標準的確定與實際情況之間存在偏差。

目前,國內尚無改進城市防洪標準確定方法的相關研究,歐美等發達國家 (除前蘇聯)也沒有制定統一的防洪標準,而是由各地方政府負責確定城市防洪標準。國外許多城市為確定適宜的防洪標準,較為普遍的是采用風險分析方法。

1 城市洪災風險分析與防洪標準的確定

洪水是一隨機水文事件,其影響程度一般與其發生的強度及時空分布相關。受洪水影響的人類社會與自然環境具有一定的脆弱性或遭受損失 (人員傷亡、財產損失、經濟活動中斷等)的可能性,稱為易損度[1]。城市洪水災害風險正是由洪水與易損度兩方面因素相互作用而產生的。

由于現代社會經濟活動高度復雜,在確定城市防洪標準過程中,存在許多難以量化的不確定因素。而從風險分析的角度出發,不僅可以考慮洪水事件的特性,還可以綜合分析社會、經濟以及其它不確定因素的影響。通過對城市洪水災害的風險分析,就可以為評價城市的防洪重要性等級、確定城市防洪標準提供信息。

2 城市洪水災害風險評價指標體系的建立

從洪水風險管理的戰略高度來看,城市洪水災害風險分析不僅要考慮經濟方面的因素,還要考慮洪水事件所產生的政治、社會影響,同時還應涉及到城市的防災能力,以及是否能夠恰當地運用好防災能力。城市洪水災害風險的高低主要取決于洪水危險性 (即可能遭受的災害和程度)、承災體 (可能受災對象)和易損性 (即缺少抵抗力或者準備)三個方面的因素[2]。不同承災體遭遇同一強度的洪水,損失的程度會不一樣,同一承災體遭遇不同類型的災害或不同強度洪水,損失程度也不一樣,即洪災的風險特性不同。同樣,因抗災能力不同,承災體遭受的損失程度也可能不同。圖1即為構建的城市洪水災害風險評價指標體系。

圖1 城市洪水風險評價指標體系

根據圖中所示的風險評價指標體系,可以確定影響城市洪災的主要風險因子。如有條件針對每個因子進行量化分析,則可以對城市洪災風險等級進行綜合評價,進而確定城市防洪標準。但由于現有數據資料的限制,本文只考慮引入非農業人口、人均GDP和固定資產指標,輔助確定城市防洪標準。

3 引入綜合風險指標確定城市防洪標準的方法研究

3.1 我國城市非農業人口與經濟指標、固定資產指標的相關關系分析

以2006年中國城市統計年鑒數據為基礎[3],統計分析了我國地級及以上城市的非農業人口與城市GDP及人均GDP之間的關系。其中,城市非農業人口與城市GDP之間的相關系數為0.9258,而城市人均GDP與城市非農業人口之間也存在一定的規律,即非農業人口數量較多的城市,其人均GDP水平也相應較高。

由于我國城市統計年鑒中沒有關于城市固定資產的數據,故擬采用城市限額以上工業企業的固定資產凈值年平均余額作為衡量城市固定資產的指標。固定資產凈值年平均余額可理解為固定資產中有價值部分在一年中的平均值,那么以 “固定資產有效部分均值”表示受洪災威脅的固定資產是合理的。通過計算得到我國城市非農業人口與固定資產指標之間的相關系數為0.808,說明二者之間也具有較好的相關關系。

通過分析經濟指標、固定資產指標與城市非農業人口之間的相關關系,可以認為與引入經濟指標、固定資產指標輔助確定城市防洪標準,不至于與現行標準中的非農業人口指標相抵觸,表明引入這兩項指標輔助確定城市防洪標準的方法具有一定的可行性。

3.2 確定城市防洪標準各項指標的指數化計算與等級劃分

3.2.1 確定城市防洪標準各項指標的指數化計算

由式(5)、式(6)可得，耦合供熱系統，單獨以空氣源熱泵供熱，需要空氣源熱泵5800 kW；單獨以燃氣鍋爐供熱，需要4570 kW.

為降低非農業人口、人均GDP以及固定資產增長對城市防洪標準確定的影響,引入了 “城市非農業人口指數”ω、“城市人均GDP指數”ρ、“城市固定資產指數”α,用以反映各城市的非農業人口、人均GDP、固定資產在全國范圍內的相對水平,三種指數的計算公式如下:

其中,f,r,g分別代表某一城市的非農業人口、人均GDP和固定資產;F,R,G分別代表全國城市非農業人口平均值、人均GDP平均值以及固定資產平均值。

3.2.2 確定城市防洪標準各項指標的等級劃分

對于確定城市防洪標準的非農業人口、人均GDP、固定資產指標等級,可參照國內外已有的標準進行劃分。其中,非農業人口指標的等級劃分,可參照我國1994年頒布的 《防洪標準》 (表1)[4];人均GDP指標的等級劃分,可參照世界銀行公布的國家收入等級標準 (表2)[5]。由于目前國內外沒有城市固定資產的等級劃分標準可以參考,只能以現有的城市固定資產數據為基礎,分析其分布規律,從而判定固定資產等級,大致確定固定資產指數的等級劃分標準。

表1 城市的等級和防洪標準

表2 按人均GDP劃分的城市收入等級

根據城市非農業人口、人均GDP和固定資產等級的劃分標準,并通過計算非農業人口指數、人均GDP指數和固定資產指數,可得到按各指標的指數化后等級劃分標準(表3)。

表3 城市非農業人口、人均GDP與固定資產等級的劃分

3.3 引入綜合風險指標輔助確定城市防洪標準的等級劃分與檢驗

3.3.1 城市綜合風險指標的確定與計算

在確定城市防洪標準時,如能綜合考慮城市非農業人口、人均GDP及固定資產三種因素,則可更全面地表征城市洪災風險特性,使確定防洪標準的工作更具科學性。因此,擬將城市非農業人口指數、人均GDP指數、固定資產指數三者的乘積作為確定城市防洪標準的綜合風險指標。關于城市綜合風險指標s的計算公式如下:

s=ω?ρ?α (4)

式中,ω為非農業人口指數;ρ為人均GDP指數;α為固定資產指數。

3.3.2 引入綜合風險指標確定城市防洪標準等級的建立

結合表3中城市非農業人口、人均GDP與固定資產等級的劃分情況,并在現有防洪標準的基礎上,將包含非農業人口指數、人均GDP指數、固定資產指數的綜合風險指標融入其中,建立新的城市防洪標準劃分等級(表4)。

表4 城市的等級、綜合指標S和防洪標準

為保證與現行國家標準的一致性,新標準在實際運用時,首先應根據城市的非農業人口確定其防洪重要性等級,再根據城市的綜合風險指標所屬的范圍,輔助確定其防洪標準。

3.3.3 引入綜合風險指標確定城市防洪標準等級的檢驗

為驗證新標準的合理性,可根據城市統計年鑒中的數據,計算各城市的綜合風險指標s,以確定其防洪標準等級,具體檢驗結果如表5所示。

表5 綜合人口、人均GDP、固定資產指標需要調整防洪標準的城市

從表中可以看到:根據新的城市防洪標準劃分等級,大慶、寧波、東營等30座城市需要上調防洪標準,表明這些城市現有的防洪標準已經落后于城市的經濟發展,與城市固定資產的量級已不匹配,難以保證其應有的防洪安全需求。另外,除一般城鎮,其它等級城市的保證率都在87%以上,全部地級及以上城市的保證率達到了89.40%,表明按照新標準確定的城市防洪標準與現有標準確定的城市防洪標準保持了較好的一致性,體現了新標準的合理性與可行性。

4 結論

在分析城市洪水災害風險特性的基礎上,建立了能夠反映城市人口、人均GDP水平、固定資產等級的綜合風險指標,并提出引入綜合風險指標確定城市防洪標準的新方法。使用該方法確定城市防洪標準與現行標準保持了較好一致性,調整率僅為10.6%。在新標準等級劃分下,大慶、蘇州、寧波等30座經濟水平、人口與資產數量相對較為突出的城市,需要調整防洪標準。文中引入綜合風險指標輔助確定城市防洪標準,考慮了人口、經濟、資產三個方面的因素,使得防洪標準的確定更具科學性、合理性,能夠更好地適應我國當前社會經濟的發展需求,可以為現行標準的修訂提供參考。

1 William J.Petak Artrur A.Aisson著.向立云,程曉陶等譯.自然災害風險評價與減災政策[M].地震出版社,1993.

2 中國洪水管理戰略研究項目組.中國洪水管理戰略框架和行動計劃[J].中國水利,2006,(23):7-26.

3 國家統計局城市社會經濟調查司.2006中國城市統計年鑒[M].北京:中國統計出版社,2006.

4 GB50210-94,防洪標準[S].

5 The World Bank,2006 world development report:equity and development[R].http://www.worldbank.org,2006.

6 李娜,向立云.防洪抗旱技術標準體系存在問題及修訂建議[J].水利技術監督,2006,(5):1-5.

7 朱杰.上海市區遠景防洪標準研究[J].水利規劃與設計,2006,(1):13-18.