基于過程的洪災損失評估研究

康淑娟

（河南科技大學管理學院，河南洛陽471023）

【經管探新】

基于過程的洪災損失評估研究

康淑娟

（河南科技大學管理學院，河南洛陽471023）

洪災損失評估主要基于兩種思路：一是不區分洪災自然屬性和社會屬性，基于數學工具和模型從總體上把握洪災損失情況；二是根據洪災形成機制，建立洪災系統之間的相互關系，采用多種方法進行匯總。基于第二種思路，本文從洪災作用機理入手，提出了洪災損失評估的5個過程，以過程為主線，結合洪災損失評估過程中的關鍵節點，設計了洪災經濟損失評估模型，并展望未來研究方向，為洪災損失評估提供有效工具。

洪災損失；洪災形成機制；致災因子；損失率

中國是世界上自然災害最嚴重的少數國家之一，洪災又是一種主要的自然災害［1］。在氣候越來越復雜的條件下，洪澇災害在量級和空間范圍上呈現出危害性更大、損失更多的特點。一方面，洪水發生頻率越來越高，另一方面，在歷史記錄中洪水較少的區域里罕見地出現了極大甚至極端的洪水災害，對經濟發展、人身安全、社會穩定和生態環境造成了嚴重影響［2］。如何科學、完整、全面地評估洪水災害所造成的損失是目前洪災研究中的一個重要課題。洪災損失評估可以為科學制定防洪規劃、蓄滯洪區規劃，尤其是為保險部門提供保費厘定提供依據，但由于洪水災害時間和空間上的雙重特征，科學地進行洪災損失的評估變得尤其困難。

一、洪災損失評估思路

國外特別是美國、日本的研究者，在20世紀60年代前后就開始探索洪災損失評估的理論與方法，取得了影響深遠的成果，如基于3S技術的洪災損失評估方法。中國學者雖在20世紀90年代也開始了洪災損失評估研究，但大都是對受災區及影響區進行實地調查，獲取數據資料，通過數理統計和時序分析，簡單計算出洪災損失。近年來，許多學者針對洪災損失的不同指標、不同理論以及不同應用層次，提出了眾多的洪災損失評估方法。通過對現有的評價模型、方法和工具進行研究，對現代洪災損失評估的理論進行歸類，筆者認為洪災損失評估主要有兩種思路。

（一）基于數學工具和模型的洪災損失評估

不區分洪災自然屬性和社會屬性，運用數學工具和模型，從總體上把握洪災損失情況。多位學者［3-6］基于模糊綜合評判、物元分析、皮爾曲線、回歸分析的評價模型，對洪災損失的綜合判定做了積極探索。但由于這種思路忽略了洪災發生的機理，導致結果可能比較粗略，因此，此類研究只能應用于災前預測以及災后的粗略評估，不適于災后建設。

（二）基于過程的洪災損失評估

從系統論的觀點來看，將洪災損失評估作為一個完整的過程。洪災系統是在一定的孕災環境下，洪水災情是由致災因子作用于承災體而形成的，它們之間的因果關系，可用圖1所示的洪災形成機制邏輯結構進行描述［7-8］。在這個邏輯結構圖中，洪災致災因子表現為自然屬性，作用于承災體，由于承載體又具有一定的社會屬性，因此致災因素、孕災環境、承災體構成了一個具有一定結構特征、功能復雜的災情系統，各子系統相互作用、相互影響、相互聯系。

圖1 洪災形成機制

根據洪災形成系統，我們可以構建洪災損失評估系統（圖2）。在新的治水觀念下，洪災損失評估既要對洪水自然特征進行反映，還要預測洪災會造成什么程度的經濟社會影響，并對洪泛區在遭受不同強度洪水下的損失情況進行定量評價和估計［9］。

圖2 洪災損失評估系統

從洪災損失評估系統來看，洪災損失評估是一個繁瑣的過程。已有的各種文獻雖然將其視為一個遞進的過程，但并未將其作為一個系統過程進行建模，因此，建立在洪災損失評估系統上的各種評估模型顯得雜亂無章。基于此，筆者從洪災損失評估過程分析的角度評價洪災損失回歸到評估的原始起點，對現有的文獻嘗試進行評述，以期能將洪災損失評估回歸到系統觀念上。本文基于這樣的思路：將洪災損失評估視為一個多階段的完整過程，并合理地劃分出各階段，探尋各階段上的關鍵問題，總結和分析洪災損失評估損失過程中不同的學術觀點，構建基于過程的洪災損失評估模型。

二、洪災損失評估過程與關鍵節點

對于某一具體的承災體，評估損失需要5個關鍵步驟，每個步驟都有其關鍵節點。具體如表1所示。

（一）劃定空間范圍

進行洪災損失評估首先要從洪水自然屬性出發，如淹沒的位置、范圍、程度等。相關文獻對此研究較多，也有文獻通過先確定洪水災度或洪水頻率，來劃分空間范圍作為后續評估的基礎。因此，評估過程一定會碰到幾個關鍵的問題，如確定洪水淹沒范圍、洪水頻率、洪水災度。

（二）洪水強度評估

在劃定的空間范圍內，找出該承災體所處位置可能遭受的洪水強度，這個環節需要通過各種方法將洪水的致災因子、孕災環境等自然屬性分析出來。大多數文獻認為洪災損失評估的關鍵在于流速、水深和歷時等洪水特性指標的獲取。

（三）洪災損失經濟特征和自然特征的關系

洪災損失是自然特征與社會特征共同作用的結果［10］。自然特征由洪水發生的位置、時間、動態變化規律、影響范圍及程度等來描述，經濟特征則以洪水作用范圍內人口、建筑物、各種經濟指標及各產業區域分布、價值、發展速度、各類基礎設施等指標來表征。常見的方法是選取典型區域作為承災體，分析其特有的自然特征，計算在特有的洪水強度下的代表損失率，進一步計算承災體損失的價值。這個過程中，獲取在不同淹沒水深下各種類型承災體的具體數量及地理空間分布，并用一定的經濟指標恰當地表示出來。建立洪災損失經濟指標和洪災自然指標的關系最為關鍵，通常用損失率來表達二者之間的關系［11］。

（四）直接損失和間接損失評估

至此，承災體損失的價值可利用建模方式構建出來，但這里所計算出來的損失只是洪災直接經濟損失，而洪災所帶來的損失遠不止面上損失，還應包括因為洪災所造成的交通癱瘓、生產誤工、投入搶險物資等后續損失，但要對其作直接的定量核算有一定難度。目前采用的通用方法是假設洪災對承災體造成的損失與其造成的間接損失成一定的比例關系，選取一定的模型進行計算。

三、基于過程的洪災損失評估

洪災損失評估需要經過5個過程（主要是前4個過程），以下結合各個過程中涉及到的關鍵節點進行綜述。

（一）劃定空間范圍

由于洪水的淹沒范圍一般是不規則的，而行政界線則是人為界定的，所以二者之間不重合。比較有效的獲取洪水淹沒范圍即將洪水淹沒范圍與行政界線有效隔離的方式有兩種：一是通過遙感影像提取洪水淹沒范圍［12-13］。當洪水發生時，只要通過遙感影像獲取災時的水體分布情況，然后與本底水體作比較，即可得出洪水淹沒范圍的面積。GIS技術的發展和應用為估算淹沒水深提供了新思路［14-15］。二是通過洪水演進模型或洪水淹沒分析模型獲得淹沒范圍［13，16］。這種方法是基于GIS的格網對洪澇災害損失進行評估，集合了社會經濟和洪水特征的高程、二維平面上的分布信息與時間特性等，與傳統意義的格網不同，具有空間拓撲關系和屬性信息，因此被看作現實世界的準四維模擬。

在劃定空間范圍時，相應地還要解決洪災頻率的問題。Choudhury P利用遺傳算法的全局尋優能力，基于實數編碼的加速遺傳算法確定參數估計的頻率分析法（PIH曲線）對洪災損失風險水平進行分析，克服了傳統配線法精度低的缺點［17］。Fu Q針對傳統方法（數理統計法、調查法等）精度低、計算繁瑣、難以適應現代生產生活需要的不足，將信息擴散理論引入風險分析評估中，克服了觀測樣本信息不足的缺陷［18］。針對洪災損失分析中人為假設概率分布線型、用小樣本數據估計參數所產生的不確定性問題，張明、張建云基于加速遺傳算法，提出以信息不確定性最小、概率密度函數的熵最大為準則的最大熵分布頻率分析方法，對最大熵分布函數中的參數值全局優化，建立最大熵分布頻率分析方法（MEGA）［19］。實證分析證明［20］，這三種方法思路清晰，操作簡單、通用性強、速度快、精度高，對防洪減災均具有較好的指導作用，并可推廣到其他災情的風險分析中去，如氣象災害、地震等。

（二）洪水強度評估

洪水強度屬于洪水的自然屬性，隨著現代科技的發展，將自然屬性進行模擬已經不成難題。Cunge J和Akanbi分別采用了馬斯京根方法、有限元法模擬河道洪水演進和洪水波在干河床上的演進。目前，洪水演進數值模擬是掌握洪水演進規律的重要方法之一，針對洪水的地理特性、自然特性進行一維模擬［21-22］、二維模擬［23］，真實反映洪水發生區域的復雜特點，真實再現各種情形的洪水演進和交換過程，在洪水數值模擬上具有明顯的優越性。但目前洪水演進數值模擬方法的應用主要是適用于某一特殊的區域，如蓄洪區、分洪區、干河床等特征顯著的區域，對于廣泛的洪水淹沒區域未見文獻進行研究。在GIS支持下，有學者提出了利用洪水水流模型計算淹沒范圍、淹沒水深、淹沒歷時［14］。

除了進行模擬外，還有學者［4-24］將洪水標準、水災災度評價指標體系及其特征值作為物元，利用可拓學進行洪災強度評價，再將待評物元的指標代入各等級的集合中進行多指標評價。評價的結果按它與各等級集合的關聯度大小進行比較，關聯度越大，它與某等級集合的符合程度就愈佳。通過評價級別和實測數據，得到模型的經典域、節域及關聯度，用層次分析法決定權系數，建立起水災災度定量綜合評價模型。通常洪水強度與水位、流量、歷時等有關，是一個多因素分類問題，有學者利用投影尋蹤理論評定洪災災度［25-27］。所謂的投影是為應對復雜的問題，全方位觀測數據，找到能最大限度地反映數據特性的最佳投影方向，并充分利用信息，通過低維空間中的投影特征遞推演進高維數據特征，因此是解決復雜問題的一種有效途徑。

（三）洪災損失經濟特征和自然特征的關系

洪災損失是自然特征與社會特征共同作用的結果，正確、客觀、全面地衡量洪災損失就必須找到二者之間的聯系，已有的文獻主要集中在易損性和損失率的研究上，前者是后者的分析基礎。

承災體易損性的劃分具有相對性和模糊性，沒有絕對統一的定量指標。潘華盛等［28］運用模糊數學，對黑龍江洪災危險性和脆弱性進行評價。趙慶良等［29］對上海市沿海地區脆弱度進行了研究。潘安定等［30］綜合運用地理信息系統和模糊數學層次分析法和因子疊加法，分別進行洪災危險性評價和承災體脆弱性評價。除了運用模糊數學分析洪災易損性外，有學者［31］提出了不同于普通遺傳算法的新遺傳算法，并將其與神經網絡結合應用與洪災的易損性分析建模中。還有學者［32］以脆弱性曲線來表示各類承災體的洪災損失率與洪水特征之間的關系，運用RS技術和GIS技術提取出淹沒水深數據，采用回歸分析方法建立了各類平房住宅水深-損失率之間的關系，用以表征脆弱性曲線。

（四）直接經濟損失與間接經濟損失評估

間接經濟損失是由于直接經濟損失波及帶來的損失，不表現為實物形態的損失，因此對間接損失的計算目前國內外尚無成熟的方法。間接損失評估主要采用如下兩種方法。

第一類，將所有的間接損失籠統地放在一起計算。目前，通行的評估方法是利用個體一般的歸納方法，調查具有典型代表性區域的間接損失，推斷直接損失與間接損失之間的關系，計算間接總損失，其計算方法為：

式中Dp為總損失，Dd為總直接經濟損失，Cp為各種費用，k為間接損失系數。

這類方法，關鍵是K的取值，國內外學者曾作過一些研究［33］。表2是各國推薦使用的K值。

表2 不同國家采用的K值

第二類，將間接損失進行分類計算，即將間接經濟損失分成死亡損失、疾病損失等進行分類獨立核算，再進行加總。

死亡損失：從人道角度看，每個人價值應該是相同的，但從社會經濟角度看，每個人因其勞動價值不同應具有不同價值。文獻引用折現值理論度量因災傷亡帶來的人的損失，將年齡、教育、職業、性別等個體差異建立無形損失計算模型，通過公式（2）計算出其未來收入的現值。

式中PE為人員傷亡總損失，M為人員傷亡總數，PEi為第i個人的無形損失，γit為預計第i個人在第t年所得勞動收入價值，Pit是第i個人活到第t年的概率，r為社會貼現率，Ti是預期第i個人從現在起的最大壽命。本模型有了較大的進展，在洪災生命損失的過程中，對傳統研究方法有所突破，強調造成洪災生命損失的過程與機理，利用GIS模擬人口分布特征，分過程計算生命損失，構建基于過程的洪災生命損失評估模型。

四、結論及展望

綜觀已有的洪災損失評估研究可以發現，這些研究大都限于一些概念、模型的探討，而深入量化的研究并不多。洪災損失研究量化分析不容易運用，獲取洪災相關的數據也十分困難。本文基于過程的5個階段，設計了洪水損失評估的評估模型，相比較而言，比以往的其他洪災損失評估方法更具有可操作性。

全球洪災的發生呈上升趨勢，全面、客觀、正確地評估洪災損失任重而道遠。今后洪災損失評估研究需要加強間接損失和無形損失計算模型的探索，強化對極端洪水災害的損失評估，探討人類活動與洪災損失的關系，通過對比研究強化模型的實用性。

［1］劉希林，尚志海.中國自然災害風險綜合分類體系構建［J］.自然災害學報，2013（6）：1-7.

［2］任國玉，姜彤，李維京，等.氣候變化對中國水資源情勢影響綜合分析［J］.水科學進展，2008，19（6）：772 -779.

［3］李紹飛，余萍，孫書洪.基于神經網絡的蓄滯洪區洪災風險模糊綜合評價［J］.中國農村水利水電，2008（6）：60-64.

［4］楊慶華，陳春光.洪災強度的可拓學分析［J］.城市道橋與防洪，2004（2）：49.

［5］付春，陳靜，張亞萍.鄱陽湖區洪水災害損失與社會經濟發展關系的研究［J］.江西師范大學學報（自然科學版），2007，31（5）：541-545.

［6］金秋蓉，李紅仙，劉謙金.洪汝河流域成災水量與洪災損失規律分析［J］.水利經濟，2007（6）：20-22.

［7］王寶華.洪災損失分析及評估模型研究［D］.哈爾濱：東北農業大學，2008.

［8］陳鴻起.水安全及防汛減災安全保障體系研究［D］.西安：西安理工大學，2007.

［9］Deng Weiping，Zhou Jianzhong，Yang Xiaoling，et al.A Real-Time Evaluation Method Based on Cloud Model for Flood Disaster［J］.ESIAT，2009（3）：136-139.

［10］蔡哲，章毅之，何擁鳳，等.江西省干旱洪澇的時空變化特征分析［J］.自然災害學報，2013（2）：144-149.

［11］蘭宏波.洪泛區洪災損失評估研究［D］.武漢：華中科技大學，2004.

［12］DE JONGE T，M KOK，M HOGEWEG.Modeling Floods and Damage Assessment Using GIS［J］.Modeling Earth Systems and Environment，1996（7）：299-306.

［13］丁志雄，胡亞林，李紀人.基于空間信息格網的洪災損失評估模型及其應用［J］.水利水電技術，2005，36（6）：93-101.

［14］Werner MGF.Impact of Grid Size in GIS Based Flood ExtentMapping Using a 1D Flow Model［J］.Physics and Chemistry of the Earth，Part B：Hydrology，Oceans and Atmosphere，2001，26（7）：517-522.

［15］張成才，陳秀萬，郭恒亮.基于GIS的洪災淹沒損失計算方法［J］.武漢大學學報（工學版），2004，37（1）：56 -85.

［16］趙雪蓮，陳華麗.基于GIS的洪災遙感監測與損失風險評價系統［J］.地質與資源，2003，12（1）：54-60.

［17］CHOUDHURY P，SHRIVASTAVA R K.Narulkar SM. Flood Routing in River Networks Using Equivalent Muskingum Inflow［J］.Journalof Hydrologic Engineering，2002（6）：413-419.

［18］Fu Q，Fu H.Applying PPEModel Based on RAGA in the Investment Decision-Making of Water Saving Irrigation Project［J］.Nature and Science，2003，1（1）：57-58.

［19］張明，張建云，金菊良.基于最大熵分布的洪災受災率頻率分析方法［J］.四川大學學報（工程科學版），2009，41（5）：44-48.

［20］邢貞相，付強，芮孝芳.兩種實用的洪災損失頻率分析方法［J］.系統工程理論與實踐，2006，26（2）：127 -132.

［21］黃金池.何曉燕.潰壩洪水的統一二維數學模型［J］.水利學報，2006，37（2）：43-47.

［22］CALEFFI V，VALIANI A，ZANNI A.Finite Volume Method for Simulating Extreme Flood Events in Natural Channels［J］.Journal ofHydraulic Research，2003，41（2）：167-177.

［23］魏文禮，沈永明，孫廣才.二維潰壩洪水波演進的數值模擬［J］.水利學報，2003（9）：43-50.

［24］李森焱，朱曉燕.水災災度定量分析綜合評價模型研究及其在山東的應用實例［J］.中國水利，2007（16）：24-26.

［25］金菊良，張欣莉，丁晶.評估洪水災情等級的投影尋蹤聚類模型［J］.系統工程理論與實踐，2002，22（2）：140 -144.

［26］黃民生，黃呈橙.洪災風險評價等級模型探討［J］.災害學，2007，22（1）：1-5.

［27］王卓，倪長健.投影尋蹤動態聚類模型研究及其在洪災評定中的應用［J］.四川師范大學學報（自然科學版），2008，31（5）：635-638.

［28］潘華盛，張桂華，董淑華.黑龍江洪水災害等級評估模型——模糊綜合評價法［J］.黑龍江氣象，2000（2）：1 -4.

［29］趙慶良，許世遠，王軍，等.上海城市系統洪災脆弱度評價［J］.中國人口·資源與環境，2009，19（5）：143 -147.

［30］潘安定，劉會平，楊木壯.廣州洪災風險評價研究［J］.地域研究與開發，2010（5）：104-109.

［31］周激流，丁晶，金菊良.一種遺傳算法及其在水稻洪災易損性分析建模中的應用［J］.四川大學學報（工程科學版），2001，33（2）：12-16.

［32］孫秀玲，周玉香，曹升樂，等.水災災度定量綜合評價模型及應用［J］.山東大學學報（工學版），2006，36（6）：87-91.

［33］WAHLSTROM E，LOAGUE K，KYRIAKIDIS P C. Hydrologic Response：Kaho’olawe，Hawaii［J］.Journal of Environmental Quality，1999，28（2）：481-492.

Loss Evaluation for Flood Disaster Based on Process

KANG Shu-juan

（College of Management，Henan University of Science and Technology，Luoyang471003，China）

Two ideas are found to research the economic loss evaluation for flood disaster：one is to grasp flood disaster losses as a whole not distinguishing the natural properties of flood with social properties of flood，another one is to take flood disaster losses evaluation as a complete process and to find out the relationship between the flood system according to the index attribute of flood and to use a variety ofmethods to summary. Through taking five processes of flood disaster losses evaluation as the main line，the economic loss of flood disaster assessment are reviewed by combining with pivotal point of flood losses evaluation process，and the lacks of flood disaster losses evaluation research are summarized，the directions of future research are prospected，which will provide an effective tool for the integrated management of flood.

flood losses；mechanism of flood disaster；hazard factor；lost rate

X43

A

1672-3910（2017）04-0074-06

10.15926／j.cnki.hkdsk.2017.04.012

2017-05-05

國家社科基金重點項目（15AGL013）；河南省高等學校哲學社會科學基礎研究重大項目（201JCZD-004）

康淑娟（1979—），女，河南許昌人，講師，西北大學博士生，主要從事風險及創新管理研究。