村鎮建筑洪災損失評估指標體系構建

胡承芳 徐堅 沈定濤 趙保成 付珺琳 王麗華

摘 要：村鎮建筑安全性普遍不高，易受洪災影響造成損失，嚴重阻礙鄉村經濟的發展，對其進行洪災損失評估是減災救災科學決策的輔助保障。本文以村鎮建筑為研究對象，在洪災危險性和洪災易損性分析的基礎上，從村鎮建筑洪水災害損失中致災因子、孕災因子、承災因子三個方面確定評估指標，構建洪災損失綜合評估指標體系，確定評估標準。研究成果為村鎮建筑在洪水災害中的損毀評估研究提供參考依據，為鄉鎮防災減災決策提供技術支撐。

關鍵詞：村鎮建筑；洪水災害；損失評估；指標體系

中圖法分類號：TV122；X43；P426.616? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 引言

我國是世界上洪澇災害多發頻發的國家之一，約三分之二的國土面積上可能發生不同類型和不同程度的洪澇災害[1]，村鎮建筑結構安全性普遍不高，在洪水災害下往往出現大范圍的破壞或倒塌，給受災地區經濟帶來嚴重損失，阻礙了鄉村經濟的發展。開展村鎮建筑洪水災害損失評估，可為洪水災害防災減災提供基礎理論和技術支撐。

洪災評估是對洪水發生后可能造成的房屋倒塌、社會經濟損失、人員傷亡、生態環境影響等進行評估計算和歸納統計。村鎮建筑洪災損失評估以村鎮建筑為研究對象，以洪災危險性分析和洪災易損性分析為基礎，通過構建災情綜合評價指標體系、評價標準，對村鎮建筑在洪水災害中的損毀情況進行評估。目前，洪災損失評估研究方向主要有評估指標體系的構建、洪災損失率曲線的建立、空間統計方法等，其中洪災評估指標體系構建是洪災損失評價研究工作的理論基礎，是當前防洪減災中的一項迫切要求。

在洪災損失評估領域，國內外學者已廣泛開展以城市為研究對象的洪澇災害損失評估研究，劉創等[2]以廣州市為例對暴雨損失現狀進行評估。魯佳慧等[3]量化評估氣候變化對深圳市洪澇風險的影響。鄭興華等[4]建立了建筑物因雨受淹深度的數學模型，預測建筑物遇暴雨受淹情況。石勇等[5]對城市居民建筑洪澇災害脆弱性進行研究，建立了災損曲線。劉小生等[6]基于空間信息網格和BP神經網絡技術對洪災損失進行評估。在村鎮洪災損失評估方面，評估指標體系研究成果較少，陳鵬等[7]以吉林省永吉縣口前鎮為例利用洪水數值模型與洪災時空間起源模型，厘清洪災源頭、時間、路徑等。劉曙光等[7]提出了村鎮建筑洪災后減災重建策略與建議。鐘桂輝等[8]實現了村鎮區域動態洪水風險分析，并構建了村鎮區域洪災應急救援與指揮決策系統。國外學者對建筑物災害受損評估也進行了積極探索，新一代抗震性能評估方法FEMA P-58提供了用于計算經濟損失的工具PACT，可以根據建筑物的結構類型、非結構構件類型、建筑內部設備分布，綜合結構響應參數，根據FEMA提供的建筑構件易損性曲線，在構件層次精細化方面評價建筑地震損失[9]。Siagian等[10]結合自然災害社會脆弱性評價通過研究和調整社會因素，降低受災損失。

盡管眾多學者已開展了洪災損失評估相關研究工作，但針對我國村鎮建筑特征開展洪災評估指標體系構建仍不夠系統和全面，主要表現在針對我國村鎮建筑特點的洪災抗災能力研究不足。本文以村鎮建筑洪災損失中的的致災因子、孕災環境、承災體為對象，研究村鎮建筑洪災評價指標體系構建方法，研究成果可提高洪澇災害的災情獲取與分析，為災害損失評估、減災救災科學決策提供技術保障。

2 村鎮建筑洪災損失評估指標體系構建

村鎮建筑洪水災害損失評估涉及的因素復雜，包括洪水的發生、發展及產生危害結果的不同過程。洪水災害評估模型基于評估指標體系構建，首先要確定影響災害評估的因素，通過制定系統的指標體系結構，搭建評估模型。

2.1 構建原則

災害損失評估是衡量和監測災害損失數量關系的尺度，是研究災害損失各要素的顯示狀態和發展趨勢的一種手段。村鎮建筑洪災損失評估涉及水文學、水力學、材料學、結構學、社會學、經濟學、統計學、空間信息科學等眾多交叉學科，內容繁雜，具有較強不確定性，給損失評估指標體系構建帶來困難。在構建評估指標體系時，應遵循以下原則：①可觀測條件原則。指標體系是災害損失評估的條件和基礎，各項指標必須具有明確的含義和統一的統計方法，可以運用一定的統計程序得出指標值。②系統性原則。系統性即完整性與完備性，指標體系包含內容要完整，涵蓋直接經濟損失、間接經濟損失、潛在經濟損失、防災減災、減災經濟效益分析等。③價值原則。對自然災害的經濟損失實施科學的評估，一般應以價值為尺度。④可操作原則。評估指標所需的數據應該能在相關部門獲得，如果沒有直接監測數據支撐，也可以通過信息技術手段間接獲得。

2.2 洪災損失評估指標體系

村鎮建筑洪災損失評估是對村鎮建筑在遭受洪水災害后造成的損失評價。聯合國人道主義事務部1992年提出自然災害風險定義：風險是在一定區域和給定時間段內，由于特定的自然災害而引起的人民生命財產和經濟活動期望損失值。根據該定義，災害損失是危險和易損的乘積，具有自然和社會兩方面雙重屬性。危險是災害規模的函數，為災害的自然屬性；易損是社會經濟、生態環境的函數，為災害的社會屬性；村鎮建筑洪災損失評價由洪災危險性、洪災易損性和洪災災情共同構成。

村鎮建筑洪災損失評估首先需要明確洪水災害產生的條件。洪水災害形成、發展、致災過程極其復雜，受自然條件和社會經濟等眾多因素的綜合影響，災害自然屬性與社會屬性是洪災損失評估指標體系構建的主要考量因素。洪水自然屬性關系到災害評估危險性因素評價，指標主要包括孕災環境和致災因子指標體系，結合水文水力學模型，模擬洪水強度，為評價洪災危險性提供數據基礎。洪災社會屬性關系到洪災易損性因素分析，主要考量不同類型的村鎮建筑承災體在各種規模的洪水中所造成的損失。

洪水災害損失是致災因子在一定的孕災環境下，作用于承災體形成的結果，包括社會直接和間接經濟損失、居民家庭財產損失等。致災因子、孕災環境和承災體共同構成了災害產生的條件，三者的相互作用決定了災情的嚴重程度（見圖1），構建致災因子、孕災環境和承災體指標體系（見表1）有助于全面分析村鎮建筑在洪災中損失情況，進行洪災損失評估。

洪水災害中，致災因子、孕災環境與承災體之間不是獨立存在的個體，三者之間互相交叉影響。致災因子是指洪水的誘發因素，主要指標包括洪水到達時間、淹沒范圍、淹沒水深、淹沒歷時、水流沖擊力等，孕災環境主要指洪水災害所處的環境，包括長期水文、短期水文、長期氣象、短期氣象、下墊面等指標，承災體是指受洪水災害影響的村鎮建筑，主要指標包括建筑結構、建筑年份、建筑層數、外墻材質等。洪水災害與地震、火災不同，具有明顯的時間屬性，持續時間較長，災害的影響隨著時間的推移而逐漸變化。在長時間尺度內，隨著洪水規模的變化，孕災環境指標直接影響致災因子指標；在洪水暴發的短時間尺度內，淹沒水深、水流沖擊力等致災因子指標又會直接對承災體指標產生影響。

2.2.1 致災因子指標

致災因子是指自然或人為環境中，能夠對人類生命、財產或各種活動產生不利影響，并達到造成災害程序的罕見或極端的事件。對于洪水災害，災害嚴重程度受致災類型、洪水影響等不同因素條件影響。

致災類型分為災害成因和災害類型。洪水是暴雨、急劇融冰化雪、風暴潮等自然因素引起的江河湖泊水量迅速增加，或者水位迅猛上漲的一種自然現象，根據其形成氣候、下墊面等自然因素與人類活動因素的影響，洪水類型分為潰決型洪水、溢滿型洪水、內澇型洪水、蓄洪型洪水和山洪型洪水。

洪水影響取決于洪水規模，洪水規模包括洪水總量、洪水歷時、洪峰水位、洪峰流量等。明確洪水規模，衡量村鎮建筑洪水影響的指標因子主要包括洪水到達時間、淹沒范圍、淹沒水深、淹沒歷時、水流沖擊力等。

洪水到達時間指對于村鎮建筑承災體而言，是洪水最早到達的時間；淹沒范圍是指受洪水影響，水位升高致使村鎮受淹的區域；淹沒水深指受淹地區的積水深度，是形成洪災損失的重要因子之一；淹沒歷時是受淹地區的積水時間，是與淹沒水深同等重要的因子；水流沖擊力表征水流沖擊力和推動物體的力量，對于聚發性洪水，沖擊力是造成損失的重要原因。

2.2.2 孕災環境指標

孕災環境是由大氣圈、水圈、巖石圈（包括土壤和植被）、生物圈和人類社會圈所構成的綜合地球表層環境，是地球表層過程中一系列具有耗散特性的物質循環和能量流動以及信息與價值流動的過程。致災因子結合特定的孕災環境，會造成災害影響。確定孕災環境影響指標，有助于確定災害的影響范圍和程度，是災害評估中重要的因素。

洪災孕災環境影響指標包括長期水文指標、短期水文指標、長期氣象指標、短期氣象指標、下墊面指標等。

長期水文指標，指承災體受影響范圍內河道的長期水文指標，包括多年平均徑流量、多年平均水位等。短期水文指標是指洪澇災害發生前后的短期水文指標，包括逐小時徑流量、逐小時水位、逐日徑流量、日平均水位等。長期氣象指標指承災體受影響范圍內的長期氣象指標，多年平均氣溫、多年平均降水量、多年平均蒸發量、年最高氣溫、年最大降水量等。短期氣象指標包括小時級別的降水量等。下墊面指標包括區域位置、地面高程、地面坡度、土地覆蓋等衡量指標。區域位置是村鎮建筑承災體所處的地理位置，依據三維坐標可分為高緯度、低緯度、高海拔、低海拔等。地面高程是指承災體局部的海拔高度，例如某房屋的海拔高度。地面坡度是指承載體局部的坡度，例如某房屋的坡度。土地覆蓋是指承災體局部周圍所處的主要土地覆蓋類型，包括住宅用地、耕地、林地、草地、農田等。

2.2.3 承災體指標

村鎮建筑承災體受災分析可分為群體和單體兩個類別。群體承災體指標包括受災建筑范圍，單體承災體指標包括建筑結構、建筑年份、建筑層數、外墻材質等。

村鎮建筑作為洪災損失評估的承災體，其承災特性關系到受災損失程度，“建筑結構”分為磚木結構、磚混結構和鋼筋混凝土結構，其中磚木結構以磚墻、磚柱、木屋架作為主要承重構件，磚混結構以磚墻或磚柱、鋼筋混凝土樓板和屋頂作為主要承重構件，鋼筋混凝土結構則以鋼筋混凝土梁、板、柱作為主要承重構件?！敖ㄖ攴荨敝苯佑绊懘彐偨ㄖ転某潭?，年代久遠的村鎮建筑抵抗災害的能力較弱，受損較為嚴重?！笆覂韧馀_階高差”是本文根據村鎮建筑特點提出的承災體衡量指標，調研發現，在朝向、區域相同的片區，通過增高提升室內高度可以明顯降低洪水災害對村鎮建筑造成的損失。

2.3 洪災損失評估模型

基于村鎮建筑洪災損失評估指標體系，結合洪災損失評估流程，綜合考慮致災因子，孕災環境，承災體指標，構建村鎮建筑洪水損失評估模型。

式中：Loss（h，i）為h淹沒水深，t淹沒歷時條件下的村鎮建筑本身損失價值，Ki為房屋損失修正系數，Oi為房屋原始價值，為房屋類型k，建造年代y，淹水深度h，淹沒時長t條件下的村鎮建筑房屋損失率。該模型中，村鎮建筑房屋損失率關鍵評估因子為房屋類型、建造年代、淹沒水深和淹沒時長。

村鎮建筑損失設定為三個等級：輕微破壞、中等損壞和嚴重損毀。輕微損壞是指個別承重構件出現輕微損壞，少量非承重構件出現明顯裂縫，附屬構件發生不同程度破壞，僅需一般性修理；中等損壞指局部基礎和部分承重構件損壞、裂縫、變形，大量非承重構件破壞或局部倒塌，需進行大修或翻修；嚴重損毀指50%以上的承重構件和大量非承重構件嚴重破壞，房屋墻壁或屋頂垮塌，無法進行修復。

3 研究示范

3.1 示范區簡介

以湖北省應城市楊河鎮為應用示范區，通過實地調研分析，驗證洪災損失評估指標體系構建的科學性與合理性。

應城市位于湖北省中部偏東，孝感市西南，境內主要有涢水、漳河、大富水和漢北河4條河流，均為過境河流。楊河鎮隸屬湖北省應城市，位于湖北省應城市西北邊緣，地跨漳河、富水河，為應城、京山、安陸、云夢四縣（市）交匯點，面積113.73 km2。

2016年6月，應城市境內連續遭受六輪強降雨，降雨量是1998年的三倍，刷新了有氣象觀測以來的歷史同期記錄，加之境外上游荊門、京山、隨州、安陸大量客水匯入，應城市東、南、西、北、中全線告急，險情不斷。7月21日，楊河鎮、三合鎮漳河漫堤，楊河鎮萬余畝農田被淹，3 000多戶民房進水，2 700人被水圍困，經濟損失嚴重。

3.2 村鎮建筑洪災相關因子驗證

區域內建筑具有明顯的村鎮建筑特點，材質結構具有多樣性，包括磚混、木質、泥瓦等。2016年7月洪水災害中，受洪水沖擊及浸泡影響，建筑房屋存在損毀及垮塌情況，村鎮建筑整體遭受嚴重影響（見圖2）。

項目組通過實地走訪、訪談，采用調查問卷形式，采集示范區損毀房屋信息，掌握村鎮建筑在洪水災害后的損失類型。損失類型等級劃分標準見表2。

基于空間信息技術，通過村鎮建筑與DEM（數字高程模型）、淹沒水位空間關系計算，疊加考慮承災體指標，獲取示范區村鎮建筑淹沒損失評估等級如圖3所示。其中大部分建筑處于輕微損失等級，在同等的孕災環境條件下，承災體相關屬性可以改變受災情況，例如圖3標簽1所指向的建筑，由于其房屋地基抬高近80 cm，有效減輕了洪災損失，圖3標簽2所指向的建筑，其承災體建筑年份較為久遠，結構為磚木結構，與附近其他建筑相比，在此次洪災中損毀嚴重。

調查發現，以村為單位，同一地域范圍內，致災因子條件大致相同的情況下，村鎮建筑損失與以下因子密切相關：孕災環境的下墊面因子、承災體屬性中的村鎮建筑年代、建筑結構、建筑材質、室內外臺階高差等。在此次洪水災害中，完全沖毀的村鎮建筑房屋建造年份較為久遠，一般為上世紀七十年代建造，材質一般為磚木結構，抗洪水沖擊能力較弱，損失較為嚴重。在致災因子和承災體屬性大致相同的情況下，孕災環境下墊面因子中地面坡度影響村鎮建筑損失情況，通過高程抬升，陡坡之上的村鎮建筑洪水沖擊比下方建筑明顯減小，洪水損失相對較小。通過實地分析，進一步驗證了所提出的村鎮建筑洪災損失評估指標體系的有效性。

4 結語

以村鎮建筑在洪水災害中的主要影響因子為研究對象，從致災因子、孕災環境、承災體屬性三個方面進行分析，研究了洪水誘發因素、洪水災害所處環境以及村鎮建筑抗災屬性等指標因子。致災因子包括暴雨、潰壩、決堤、水庫洪水等；孕災環境包括水文氣象、下墊面環境等；承災體重點研究受洪水災害影響的村鎮建筑的基本特性。通過綜合分析，構建洪災災害評估指標體系，為村鎮建筑洪災損失評估研究奠定了基礎。由于洪災影響具有明顯的時間屬性，短時間尺度和長時間尺度側重點不同。本文研究主要揭示短時間尺度內，致災因子指標和承災體指標之間的關系，針對長時間尺度下，孕災環境指標與致災因子之間的關系有待做進一步深入研究。

參考文獻：

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Index System of Flood Damage Assessment for Village Buildings

HU Chengfang1，2，3，XU Jian2，3，SHEN Dingtao4，ZHAO Baocheng2，3，FU Junlin2，3，WANG Lihua2，3

（1. College of Informatics，Wuhan Vocational College of Software and Engineering，Wuhan 430205，China；2. Spatial Information Technology Application Department，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；3. Wuhan Center for Intelligent Drainage Engineering Technology Research，Wuhan 430010，China；4. College of Urban and Environmental Science，Central China Normal University，Wuhan 430079，China）

Abstract：Rural buildings are generally unsafe and susceptible to flood damage，which significantly impedes rural economic development. Flood damage assessment is crucial for making scientific decisions regarding disaster reduction and relief. We focus on rural buildings and analyze the flood hazard and the vulnerability of rural buildings. On this basis，we identify evaluation indicators from three aspects：disaster-inducing factors，disaster-breeding environment，and disaster-bearing factors. We then construct a comprehensive flood damage assessment index system and establish the evaluation criteria. The research findings provide valuable insights for assessing flood damage to rural buildings and offer technical support for disaster reduction and relief decision-making in rural areas.

Key words：village building；flood disaster；loss assessment；index system