3.2.1 生命损失
溃坝损失最严重的应是生命损失,除了死者无辜地失去生命外,还会造成幸存者心理恐慌、社会不安定,其影响难以用经济指标来度量。
过去,我国对溃坝造成经济损失的评估方法研究较多,而对溃坝造成生命损失的研究很少。国外关于溃坝生命损失尚有不少研究[19,21]。下面简要介绍生命损失的影响因素及几种直观常用的计算方法,详细的内容将在第六章介绍。
3.2.1.1 生命损失的影响因素
(1)风险人口总数及其分布。风险人口(PAR)系指大坝溃决影响区内直接暴露于某一深度洪水区内的所有人员。参照国外的经验[6,7],这一洪水深度可暂取为0.3m。显然,风险人口总数越多,越靠近坝址和主河槽,生命损失就越大。
(2)溃坝发生时间。溃坝发生时间既影响警报启动时间,又影响溃坝下游承受风险的人口数。例如,若溃坝发生在白天或夏季,则警报启动得快,人们撤退也方便快捷,承受风险的人口数就少;反之,若发生在夜晚或冬季,则警报启动的慢,人们撤退不便,承受风险的人口数就多。再如,若溃坝发生时伴随大风,或地震引起溃坝,这时人们很难意识到发生了溃坝,或溃坝撤退路线被堵塞等,都会影响撤退,增加承受风险的人口数。
(3)警报时间。警报时间是指官方向公众启动撤退警报和洪水到达承受风险人口之间的逃脱时间,它是计算生命损失很重要的参数。当溃坝发生在白天、现场有管理人员或其他人员、有仪器直接监测(控)的水库容易及时发布警报,警报时间便长;反之,不易及时发布警报,警报时间便短。据国外统计[22],当警报时间大于1.3h时,生命损失数可大大减少;反之,明显增大。
图3.10 建筑物破坏标准划分
(4)水深和流速。溃坝洪水流速和淹没区内水深对人在水中的稳定性、机动性和建筑物的破坏影响很大。据芬兰RESCDAM附录2《溃坝洪水物理模型分析》中所做试验[8],得出人在水流中的稳定性和机动性的一些规律。Clausen和Clark(1990)根据水深和流速的关系,得出建筑物的破坏情况分区,如图3.10所示。水流速度小于2m/s时,为淹没区;当水深和流速的乘积大于3m2/s而小于7m2/s时,为部分破坏区;当水深和流速的乘积大于7m2/s时,为完全破坏区。
(5)洪水上涨速率。洪水上涨速率影响风险人口的逃脱成功率,如果洪水上涨速率很快,逃脱路线又较远,风险人口可能在洪水到来之前来不及逃脱。一般应用洪水上涨速率、淹没水深和人在水中的临界稳定水深来评价风险人口逃脱的可能性。
(6)撤离条件。撤离条件包括撤离路线及地点等,其选择对风险人口能否及时逃脱有直接影响。
3.2.1.2 计算方法
(1)Dekay& McClelland方法。Dekay& McClelland根据大量溃坝和洪水泛滥造成灾害的历史统计资料,推导出如下潜在生命损失经验公式[19]:
LOL=0.075PAR 0.56 exp[-0.759W T+(3.790-2.223W T)FC](3.60)
式中:LOL为潜在生命损失;W T为警报时间;PAR为风险人口;FC为洪水强度。
式(3.60)说明,潜在生命损失LOL是警报时间W T、风险人口PAR及洪水强度F C的函数。大型水库、高坝、山区等高洪水风险区,取F C=1;中小型水库、低坝、平原地区等低洪水风险区,取F C=0。
由式(3.60)绘制的潜在生命损失LOL与溃坝淹没区风险人口PAR的关系见图3.11。由图可见,LOL随PAR呈非线性增加。在相同的警报条件下,高水力风险区的潜在生命损失率LOL/PAR远大于低水力风险区。警报时间对生命损失的影响甚大,但在高洪水风险区H F与低洪水风险L F区,对生命损失的敏感性不同。
图3.11 LOL—PAR关系图
(2)Graham方法。Graham方法(USBR,1999)[21]考虑了洪水严重性、警报时间及风险人口对洪水严重性的理解程度。其计算溃坝潜在生命损失的步骤如下:
1)确定溃坝模式。例如,确定是在晴天(特指非汛期)满库情况下发生溃坝,还是洪水漫顶引起的溃坝。
2)确定溃坝发生时间。例如,确定溃坝发生在白天还是夜晚,工作日还是节假日,夏季还是冬季。
3)确定警报启动时间。当溃坝发生在白天、现场有管理人员或其他人员、流域面积大、库容大的水库容易及时发布警报;反之,则不易及时发布警报。
4)确定每一种溃坝模式的洪水淹没范围。不同溃坝情况,其淹没范围是不一样的。通过溃坝洪水数值模拟,确定溃坝洪水淹没范围,由于计算参数的误差导致洪水深度、流速和到达时间的变化,可能引起承受风险人口数、警报时间和洪水严重度的不确定性。
5)计算每种失事模式和溃坝发生时间下的风险人口数。承受风险的人口是指那些处于溃坝影响区范围内的直接暴露于洪水之下而没有撤离的人口。可以利用人口普查资料、野外调查、航空照片、地形图或遥感技术、GIS技术来确定承受风险人口数。
6)选择合适的死亡率。参考溃坝生命损失死亡率推荐表3.4,该表数据来自包括美国及美国以外的近40个溃坝事件,覆盖了洪水严重性和警报时间各种组合。
表3.4 Graham方法计算溃坝生命损失死亡率推荐表
表3.4中的洪水严重性和警报时间基本上决定了溃坝死亡率。洪水严重性分为如下3个级别:①低。没有建筑物被冲走,一般水深小于3.3m,或dv＜4.6m2/s。②中。房屋遭到毁坏,但房屋和树仍在原地,人们可以在屋顶上或树上避难,一般水深大于3.3m,或dv＞4.6m2/s。③高。混凝土坝瞬时溃决,或土坝逐步溃决,溃坝洪水把该区扫荡一空,房屋被冲走,数分钟内洪水涨至很高,洪水朝下游移动时慢慢变弱。
参数dv用来区分严重性中、低程度,其计算如下:
式中:Qdf为某一断面的溃坝洪峰流量;Q 2.33为同一断面的年平均流量;W df为同一断面的溃坝洪水最大宽度。
警报时间是确定死亡率的另一个重要因素,警报时间分为如下3个等级:①没有警报。洪水到达之前没有媒体和官方发布警报,人们只能根据自己的感观来判别洪水是否来临。②有些警报。警报时间为13～60min。③充分警报。警报时间超过60min。
还有一个影响死亡率的因素是公众对洪水严重性的理解。因为在溃坝发生之前或瞬间洪水期间,警报人员不知道洪水到底有多大,因此下游居民可能得不到准确信息而根本没有撤离,或没有尽快撤离,在有警报情况下才考虑这一因素。公众对洪水严重性的理解可分为两个阶段:①含糊。警报人员没有看到溃坝,不知道洪水有多大。②清楚。警报人员准确了解洪水的严重性。
7)评价不确定性。各种不确定性都可能影响生命损失的计算,量化不确定性目前解决还比较困难,需要一定时间才可能完成。
3.2.2 经济损失
关于溃坝经济损失分析,目前国内外均开展了一些研究工作[6,13,14,23,24],其所考虑的因素大同小异。总体上看,国外关于后果评估中对于生命损失更重视,研究得比较多,分析(计算)方法可操作性比较强;而对于经济损失分析,相对来讲重视不够,分析方法可操作性也差些。我国则相反,关于生命损失研究不多,而对经济损失的研究相对较多,分析方法具有一定的可操作性。下面基于我国在这方面的研究[13,14,23],提出溃坝经济损失分析的方法。
溃坝经济损失包括直接经济损失和间接经济损失,其计算还将涉及社会经济调查、溃坝洪水损失率及溃坝洪水损失增长率等,分述如下。
3.2.2.1 直接经济损失
直接经济损失包括水库工程损毁所造成的经济损失和溃坝洪水直接淹没所造成的可用货币计量的各类损失。前者涉及到工程费用,相对较简单。本书介绍直接淹没损失。
直接淹没损失包括工业、农业、林业、牧业、副业、渔业、商业、交通、邮电、文教卫生、粮油储存、工程设施、物资库存、农业机械、房屋、群众家产及专项损失等17类,可在具体计算时与社会经济资料、洪灾损失资料调查、洪灾损失率相对应。根据需要还可对某一类或几类继续分解,从而对全社会各类财产建立一个完整的层次结构体系。如可将工业部门分为冶金、电力、煤炭、石油、化工、机械、建材、木材加工、纺织、造纸等行业,对每个行业又可按企业规模(大、中、小)、经营性质(国营、集体、个人)或损失种类(固定资产、流动资产、利税、管理费)再加以细分,据此来计算直接经济损失。
直接经济损失可根据其损失特征采用以下5种方法计算。
(1)按损失率计算。适用于各类社会固定资产、流动资产。其计算公式如下:
式中:S 1为按损失率计算的直接经济损失;S 1i为按损失率计算的第i类财产损失;βijk为第i类第j种财产在第k类风险区的损失率;W ijk为第i类第j种财产在第k类风险区的价值;n为财产类别数;m为第i类财产类别数;l为风险区类别数。
(2)按毁坏长度、面积等指标计算。适用于铁路、公路、输油(气、水、煤)管道、高压电网、邮电通讯线路、水利工程(堤防、渠道等)、房屋等设施的修复费用。其计算公式如下:
式中:S 2为按毁坏长度、面积等指标计算的直接经济损失;S 2i为第i类设施损失;Aijk为第k种毁坏程度下第i类第j种设施毁坏长度(或面积等);f ijk为第k种毁坏程度下第i类第j种设施单位长度(面积等)修复费用;n为设施类别数;m为第i类设施类别数;l为毁坏程度等级数。
(3)按经济活动中断时间计算。适用于工业、商业、铁路、公路、航运、供电(水、气、油)、邮电等部门经济活动中断所造成损失的计算。其计算公式如下:
式中:S 3为按经济活动中断时间计算的直接经济损失;S 3i为第i类部门损失;tijk为第i类部门第j行业第k类经济活动中断时间,以h或d为单位;sijk为第i类部门第j行业第k类经济活动中断时间损失值;n为部门类别数;m为第i类部门行业类别数;l为第i类部门第j行业经济活动类别数。
(4)农业收益型损失的计算方法。农业收益型损失是指因溃坝洪水淹没、砂压水毁土地造成的农、林、牧、副、渔业当年(季)减产、绝产损失,多年生作物、树木生长期丧失的净收益损失和补种补植的费用。例如,果林遭受水灾淹死后所造成的损失,既包括当年的果林收入,也包括重新种植果林的费用和使果林恢复到原有生产水平期间的应有收入;砂压水毁土地所造成的损失,既包括当年农作物损失,也包括使土地恢复到原有生产能力期间所付出的劳动代价和应有的农业纯收入损失,或土地废弃后所减少的农业损失。其计算公式为:
式中:S 4为农业收益型直接经济损失;S 0为当年(季)减产绝产损失;Rc为重置恢复费用;I l为恢复期丧失的收入。
(5)工程设施毁弃损失计算。水利、市政工程和其他专项设施毁坏或废弃造成的损失,应包括灾害价值、修复或重置所增加的费用两部分,即为恢复到原有效能所需的全部费用,即
前述水库工程损毁所造成的经济损失可按该方法计算。
3.2.2.2 间接经济损失
间接经济损失指直接经济损失以外可用货币计量的损失,主要包括由于采取各种措施(如防汛、抢险、避难、开辟临时交通线等)而增加的费用、骨干交通线路中断给有关工矿企业造成原材料中断而停产及产品积压的损失或运输绕道增加费用、农产品减产给农产品加工企业和轻工业造成的损失,以及由于抢险人工投入而造成的工厂停产、商业停业损失、灾后生产恢复期内用于恢复生产的支出。须指出的是,如果溃坝后受灾地区的社会经济系统与生产生活长期得不到恢复,所造成的间接影响相当大,其造成的损失累计计算结果可能超过直接损失及上述各种间接损失之和。
可见,间接损失涉及面广,内容繁杂,计算范围无明显界限,全面完整的精确定量计算困难,目前一般根据具体情况,采用以下两种方法进行计算。
(1)直接估算法。确定溃坝洪水的淹没范围与淹没程度,分析其对社会经济生活的影响,分类直接估算各种间接经济损失。主要包括:
1)应急费用。包括在救生和受灾初期救济阶段的紧急措施和救济品(食物、衣物、帐篷等)的支出,其数额可能相当大,应按实际需要估计,包括:①抢险费用包括防汛、抢险、避难、开辟临时交通线等;②撤离和各种紧急救护服务(包括地方机关、军队、警察、医疗、卫生、消防等各种志愿人员的费用)的支出;③灾难救助物资费用,包括重新安置和临时住处、食品、衣物、药品和帐篷的花费;④清除洪灾现场的费用;⑤交通、通信、供电、供水等临时工程的费用。
2)工矿企业停产减产损失。由于抢险的人工等投入而造成的工厂停工、停产损失;农产品损失后造成相关工业企业(如啤酒生产、粮食加工、食品、纺织、造纸等)原材料短缺引起的停产(没有替代办法时)或增加的生产费用(有替代办法时);交通、商业、供电、供水、供油、供气、供煤、邮电中断时造成有关工业企业原材料短缺、产品积压和停产减产的损失(无替代办法时)或增加的生产费用(有替代办法时);采取更昂贵的运输方式和线路引起的损失;乡村居民家庭农副产品加工业、养殖业停产减产损失等。
停产减产损失可按“有计划停产损失法”计算,即根据各种影响因素估计情况,确定不同溃坝洪水淹没情况下的停产行业或部门及停产时间。根据单位时间损失值估计停产损失值。其中,停产损失主要指减少的税后利润、税金和管理费(从国民经济角度考虑)。替代办法主要指铁路、公路绕道或改用空运以及各种特殊替代措施,采用进口或从其他地区调运等,增加的生产费用按最可能的方案估计。
3)对工业、商业、交通、通信、公用事业、公共服务等部门还应计入由于洪水造成的系统运行费用的增加。
(2)系数法。鉴于洪水间接经济损失计算复杂困难,可通过典型抽样调查,进行抽样数据处理和分析,找出溃坝给不同部门和事业造成的间接经济损失与直接经济损失之间的关系。
式中:Sli为溃坝给第i部门或事业造成的间接经济损失;Sdi为溃坝给第i部门或事业造成的直接经济损失;ki、bi为系数。
式(3.66)随地区(山区、丘陵、平原)经济状况(发达、一般、落后)、部门类型(工业、商业、农业、公路、铁路等)、洪灾程度而异。可在掌握充分可靠的调查资料的基础上,用相关分析等方法进行数据处理,并进行检验,然后作为经验公式应用。必要时,还可进一步考虑洪水范围、淹没深度、洪水流速和淹没历时等因素,分类处理,建立数据库。
对于未溃坝的初步溃坝经济分析,就商业和工业部门的间接经济损失而言,Taylor et al(1983)分别给出33%和70%的直接经济损失,而Smith and Greenaway(1984)对两者都使用63%的直接经济损失[24]。对照式(3.66),相当于bi=0,ki分别为33%和70%及63%和63%。可见,所建议的商业和工业的间接经济损失均大于其直接经济损失。那么,作为简略分析,综合各行各业的间接经济损失可暂取0.63。
3.2.2.3 社会经济调查
溃坝经济分析离不开社会经济调查,不论是对已溃坝的经济损失分析,还是对未溃坝的风险分析所涉及的溃坝经济损失。社会经济调查与整理分析是正确计算溃坝经济损失的关键环节。溃坝经济指标的可靠性,很大程度上取决于调查资料的准确性和可靠性。
(1)调查资料。所需要调查的社会经济资料包括:①溃坝灾害调查。包括死亡人数、受伤人数以及抗灾抢险应急费用、人数、时间等。②淹没范围内的土地利用情况;农、林、牧、副、渔各业的生产规模、水平。③工、商、企、事业单位的分布、生产经营规模与水平、固定资产、流动资产及利税报表,以及溃坝损失总结材料与报表。④城镇、农村居民点人口分布状况。⑤国家、集体、个人的房屋、设施、物资等财产数量。⑥贯穿淹没区内的铁路、公路的数量及货运量、客运量。⑦恢复生产、生活的费用、措施及汇报材料等。
以上调查资料中关于溃坝灾害损失,对于已溃坝,应调查其实际情况;对于未溃坝,应根据本调查资料并参照有关经验进行估计。
(2)调查方法。目前常用的方法是总体调查法。该法主要是通过各级统计机构和有关管理部门获取所需数据资料。例如,溃坝洪水涉及地区的社会经济统计年鉴、溃坝损失报告等。
总体调查具有简便、快速、工作量小等优点,但也具有局限性等弱点。例如,溃坝经济损失分析中常用不同高程以下的受灾财产数据,而企事业单位、居民点并非均匀分布,地形地貌也千差万别,很难通过调查全部总体统计数据来推求分析;再如,根据包括城镇和乡村在内的全地区经济资料,按面积或人口均匀分布假定推求出的溃坝损失值,对全地区均在受灾范围的情况一般误差不大,但当区域内局部地区受淹时,其计算结果可能严重失真。为此,参考文献[13]建议采用总体调查法和分层随机抽样调查法相结合的调查方法。
分层随机抽样法是抽样调查方法之一,其基本思路是将包含N个单位的总体,分成L个各包含N 1、N 2、…、N L个单位且互不重复的子总体,即N 1+N 2+…+N L=N。这些子总体称为层,其中N 1、N 2、…、N L分别为第1层、第2层、……、第L层的总体单元数。N为各层总体单元数的和,即总体单元总数。抽样在各层独立进行,各层内的样本含量分别用n 1、n 2、…、n L表示,然后分别在各层中进行估计,进而推求总体的估计值。例如,调查分析某地区受灾范围内的农村居民家产值,可按行政机构层次(地区、县、乡、村、组)依次分为5级,乡、村、组这3级,每级根据生产生活水平分上、中、下3等,各级、各等按比例抽样,独立进行随机抽样调查和分析,如图3.12所示。又如,某城市不同高程区域工业财产值可按高程、工业类型、企业规模分为3级调查分析,如图3.13所示。类似地,还有农业、商业、城镇居民财产等,均宜用分层随机抽样调查进行调查和分析。
图3.12 某地区农村居民家产调查层次结构模型
图3.13 某市工业财产调查层次结构模型
分层随机抽样调查分析的基本步骤如下:
(1)根据调查内容,分析建立财产的分层随机抽样调查层次结构模型,并确定各层的样本含量n h、权重W h、抽样比例f h等分析指标,其中
式中:N h为第h层第i样本的总数。
(2)进行分层随机抽样调查,收集所需各类样本数据。
(5)推求和确定财产总值。按分层随机抽样调查法分析前面提到的某地区农村居民家产值,其具体过程为:将该地区(总体)分为4个县(子总体),每县按近5年平均人均收入,将乡、村、组各级划分为上、中、下3类,各级的权重按子总体(乡、村、组)单位数占总体单位数的比例确定。然后以组为最小单位,对农村居民逐户进行样本调查。再按级别从低到高依次进行参数估计和误差分析,直至推求出各县的农村居民人均家产值。最后以各县总人数乘以人均家产值,即得该地区农村居民家产值。
利用分层随机抽样调查法分析估算各类财产值应满足一定的精度要求,例如,误差在10%以内。为满足精度要求,必须要有足够的样本数。然而,样本太多必然增加费用和时间。故应确定较优的样本含量。
3.2.2.4 溃坝洪水损失率及其确定方法
(1)溃坝洪水损失率的影响因素。溃坝洪水损失率,通常是指受灾区域内各类财产的损失值与灾前或正常年份各类财产值之比。它与灾区地形地貌、经济状况、淹没程度(深度、历时、流速)、洪水过程线的变化特性、洪水发生的时间、天气季节、财产类别及分布、灾区范围、抢救情况(时间、速度)、指挥组织等因素有关。对于一个确定地区、确定种类的财产而言,影响洪灾损失率的首要因素是淹没程度。因此,溃坝洪水损失率应根据淹没水深、历时、洪水流速,采用调查方法,并参考其他地区的资料来确定。
(2)基于大量调查样本的溃坝洪水损失率的计算。
式中:βi为第i种农作物溃坝洪水损失率;S1i为第i种农作物未遇溃坝时该年产值,元/亩;S 0i为第i种农作物遇有溃坝时该年产值,元/亩;F 1i为第i种农作物灾后补种费用,元/亩;F 2i为第i种农作物灾后减少投入的生产费用,元/亩;ΔS为补种作物产值与原种作物产值之差值,元/亩。
2)林业损失率。用材林、经济林分别采用下列公式计算损失率。
用材林
式中:S 1i为第i种用材林灾前价值,元/株;S 0i为第i种用材林灾后价值,元/株;βi为第i种用材林溃坝损失率。
经济林
式中:S 1i为第i种经济林无灾时年产值,元/株;S 0i为第i种经济林有灾时年产值,元/株;Fi为第i种经济林灾后减少投入的费用,元/株;βi为第i种经济林溃坝损失率。
其中,用材林灾前值已成材者按实际价值计算,幼林则以种植费用与生长期的全部管理维护费用之和计算。经济林淹死或灾后需更新者按多年损失单独计算。
3)牧业、副业、渔业损失率。(www.xing528.com)
式中:S 1i为第i类养殖(加工)业无灾时产值;S 0i为第i类养殖(加工)业有灾时产值;Fi为第i类养殖(加工)业灾后增加投入的费用(如流行病预防费用等)。
计算时要剔除转移支付部分,如鱼塘受淹后鱼跑到别的水域(大江大河除外),仍可被捕捞,这部分损失属转移支付部分,经济分析时这部分经济损失不计入。
4)固定资产、流动资产损失率。包括工业、商业、邮电、文教卫生等各个部门或行业的固定资产、流动资金,均可分别采用下式计算:
式中:S 1i为第i类资产灾前价值;S 0i为第i类资产灾后价值;Fi为第i类资产灾后处理费用。
农业机械、物资库存损失率计算公式同式(3.80)。
5)水库以外的工程设施损失率。工程设施含桥梁、管道、道路、供电、供水、供气设施等市政设施和灌排渠道、排灌站、桥涵、公路、农村电网、通讯线路、堤防等农村公用设施,可采用下式计算:
式中:S 1i为第i类设施灾前价值;S 0i为第i类设施灾后价值;Fi为第i类设施恢复灾前使用水平增加的费用。
6)房屋损失率。包括钢筋、砖混、砖木、土木四大类,再按品质划分种别,采用下式计算:
式中:βij为第i类第j种房屋损失率;S 1ij为第i类第j种房屋灾前价值;S 0ij为第i类第j种房屋灾后价值;Fij为第i类第j种房屋灾后恢复到原使用水平所增加的费用。
7)群众家产损失率。家庭财产的日益增多已成为社会财产的一个重要组成部分,而且群众生活水平还在不断地提高,这个独立的社会单元体,是溃坝损失分析、估算中的一个重要内容。
按财产性质、耐水特性等,将其分为房屋、家具、家用电器、衣被、生产交通工具(如农具等)、粮草柴、畜禽七大类,分别计算其损失率。房屋损失率计算方法同前,其余六类采用下式计算:
式中:βij为第i类第j种财产损失率;S 1ij为第i类第j种财产灾前价值;S 0ij为第i类第j种财产灾后价值;Fij为第i类第j种财产灾后处理费用。
8)溃坝损失率综合值计算。根据低层次的溃坝损失率数据及各类财产损失值推求高一层次的溃坝损失率综合值可按下式计算:式中:βh为溃坝损失率综合值;Si为第i类财产溃坝损失值;βi为第i类财产溃坝损失率;n为损失种类数。
(3)基于长系列损失率数据库和相关分析的方法确定溃坝损失率。参考文献[13]还提出了针对不同地形地貌(山区、丘陵、平原)、地理环境(城市、农村)、经济状况,考虑溃坝发生时间(如现状、2006年、2010年等),根据财产类别、性质,以及溃坝程度,分别建立相应的长系列损失率数据库;对各种情况下各类财产的溃坝洪水损失率,应根据实际溃坝抽样调查资料,建立溃坝洪水与淹没水深、时间、流速等因素的相关关系,绘制相关曲线,或根据多元回归理论建立回归方程。这样,各地区各类财产的溃坝洪水损失率,均可根据水文水力学计算所估计的洪水淹没深度、时间、流速以及调查资料得到。上述确定溃坝洪水损失率的方法虽考虑的因素很全,但远未达到实用的程度。
(4)经验方法确定溃坝损失率。这里介绍一种各类财产的溃坝损失率与仅考虑淹没深度这一单因子的淹没特征的关系(见表3.5～表3.11),可供未溃坝经济损失初步分析时参考。
表3.5 农作物洪灾损失率
表3.6 林业洪灾损失率
表3.7 牧业洪灾损失率
表3.8 渔业洪灾损失率
表3.9 工商企业洪灾损失率
表3.10 城乡居民家庭财产洪灾损失率
表3.11 各类专项工程设施洪灾损失率
3.2.2.5 溃坝洪水损失增长率及其确定方法
溃坝洪水损失通常是根据某一实际年份(基准年)社会经济状况和溃坝损失分析(溃坝洪水损失率、停工停产时间等)推求的。由于社会经济发展水平不断提高,人民生活状况不断改善,各类社会财产值随着时间的推移而增加,这样同等规模的溃坝发生在不同年份,给社会带来的损失是不同的。例如,柳州市在8年时间里发生了3次淹没情况相近的洪灾,1988年的直接经济损失为2.4亿元,1994年的直接经济损失为24亿元,1996年的直接经济损失为100亿元。由此可见分析损失增长率的重要性。
溃坝洪水损失增长率与各类财产的增长率及其溃坝洪水损失率的变化率(增或减)有关。由于社会各类财产不同步增长,且变化趋势迥异,经济分析年内逐年的财产及其损失构成必然发生变化,而溃坝损失值是按调查年份情况计算的,故在确定溃坝洪水损失增长率参数时,应考虑财产的组成比重及其变化所带来的影响。
确定溃坝洪水损失增长率可采用以下两种方法:
(1)基于历年统计资料或历史调查资料的计算方法。通常认为财产增长情况与该地区工农业生产发展情况密切相关。因此,财产增长率可通过建立其与工农业产值增长率的相关关系求得。确定工业、农业或工农业总产值增长率,可以分析历史资料后得出的增长率代替。根据所研究地区新中国成立后历年的统计资料或历史调查资料建立总产值与时间的相关关系,利用一元回归预测方法求得。即先建立年产值与年份之间的一一对应关系,然后利用最小二乘法选择不同曲线类型进行回归分析,确定回归方程,计算相关系数,再比较分析,选出较合适的方程,据此计算出逐年的增长率,求其平均值,即可得到总的平均年增长率,然后根据溃坝洪水损失率的变化,推求溃坝洪水损失增长率。该增长率仅能较好地反映过去一段时期的增长情况,有一定的局限性。
(2)基于历史统计资料和国民经济发展计划增长率指标的计算方法[13]。溃坝影响地区与其所隶属的高一层行政区域的工农业生产发展关系密切,由此可根据历史统计资料和调查资料,对两地区的工业、农业或工农业总产值等进行相关分析,建立相关关系方程,再根据行政区域今后国民经济发展计划的增长率指标,推求相应的影响地区增长率。
单项溃坝洪水损失率的变化率可根据财产变化预测分段分析。先分别在各时段起止年份以构成这一单项财产损失(如房屋)的各部分财产损失(如钢混房、砖混房、砖木房、土木房)为权重,乘以相应各部分财产的溃坝洪水损失,求出该单项溃坝洪水损失率β10、β11,然后由复合变化率公式[式(3.85)]求出该时段该单项溃坝洪水损失率的变化率Δβ1,依次可求出各时段的Δβ2、Δβ3、…、Δβm。以其乘以各对应时段的财产增长率,即可作为各时段单项溃坝洪水损失增长率β1、β2、…、βm。
式中:n为该时段年数。
调查年份的各单项占总损失的比重可由计算成果直接获得。各计算年份的溃坝洪水损失比重,则需要根据该年份各单项财产的预测估计值、溃坝洪水损失率及总溃坝洪水损失值求得。计算年份根据需要选定。相邻两计算年份(包括调查年份)为一时段。假定各时段内单项损失比重可按公式d 11=d 10(1+Δd 1)n求得其复合变化率Δd 1,相应推得该时段内各年份的各单项损失比重。根据各时段起止年份的各单项损失比重,可求其平均值,作为该时段的各单项溃坝洪水损失比重值。因此,确定溃坝洪水损失增长率的基本步骤为:
1)利用相关分析法(或其他预测方法)预测水库下游地区的工业、农业或工农业总产值的增长率,有条件时同时预测各工业行业、交通运输业、商业等部门的增长率。
2)分析和建立各类财产值与工业、农业或工农业总产值等的相关关系,求出财产增长率。
3)预测各类财产变化趋势,分段确定各类财产溃坝洪水损失率的变化。
4)根据溃坝洪水损失率变化率,对各类财产增长率进行修正,确定各类财产的溃坝洪水损失增长率。
5)预测并计算各有关计算年份的财产值。各类财产损失占总损失的比重为:
式中:Si为第i类财产溃坝洪水损失值;d i为第i类财产损失占总损失的比重;n为财产类别总数。
6)确定各时段的各单项溃坝洪水损失比重。
7)根据各时段的各单项溃坝洪水损失增长率及其占总损失的比重,推求溃坝洪水损失增长率。计算公式为:
式中:f为溃坝洪水损失增长率;f i为第i类财产的溃坝洪水损失增长率。
3.2.3 社会与环境影响
目前,国际上关于生命风险和经济风险已有相关的标准,而关于社会与环境的风险标准,至今还是空白。我国目前对生命风险和经济风险已作了初步探讨,同样对社会与环境风险尚未触及。本书对大坝的社会与环境风险进行了初步探讨。社会与环境影响涉及面很广,又很复杂,其风险标准难以确定。通过对社会与环境影响的各主要因素予以量化,再综合成社会与环境影响指数,并结合我国国情,借鉴国际上流行的F—N线法,初步确定我国的社会与环境风险标准。
3.2.3.1 社会与环境影响指数的确定原则
社会与环境影响指数的确定原则如下:
(1)社会与环境影响指数应包括社会与环境影响的各主要因素。
(2)对各主要因素依其对社会与环境影响指数的贡献大小(相当于权重),赋以相应的限值。
(3)社会与环境影响因素的赋值应简单,影响指数计算应简便。
3.2.3.2 社会与环境影响的主要因素
(1)社会影响因素。社会影响因素除生命损失外,主要包括政治影响(即对国家、社会安定的不利影响);因受伤或精神压力给人们造成的身心健康的伤害;日常生活水平和生活质量的下降等;无法补救的文物古迹、艺术珍品和稀有动植物等的损失。
(2)环境影响因素。环境影响因素主要包括河道形态的影响;生物及其生长栖息地(包括河流、湿地、表土和植被等)的丧失;人文景观(包括公园与保护区)的破坏;易受影响或造成重大环境影响或污染的工业(包括核设施、化学储存设施、农药厂等)影响等。
3.2.3.3 社会与环境风险标准的确定
(1)社会与环境影响指数的确定。社会与环境影响指数定义为所考虑的社会与环境要素的乘积。若风险人口系数以N、重要城市系数以C、重要设施系数以I、文物古迹等系数以h、河道形态系数以R、生物生境系数以l、人文景观系数以L、污染工业系数以P来表示,则社会与环境影响指数f为:
式(3.88)中各系数的取值参见表3.12。表3.12中的各因素的限值依其对社会与环境影响指数贡献大小(相当于权重)分为5.0、4.0、2.5和2.0四个等别,其相应的权重为0.182、0.145、0.091和0.073。对每个要素的范围值按轻微(1.0)、一般、中等、严重和极其严重分为5个级别,供专家赋值参考。
当各影响因素影响程度均为轻微时,f=1.0;当各影响因素影响程度均为极其严重时,f=10000。由此得到社会与环境影响指数f的变化范围为1～10000。
(2)风险标准线的确定。在确定风险标准(线)前,首先界定可接受风险和可容忍风险。
所谓可接受风险(acceptable risk),英国健康和安全委员会(HSE)认为,可接受风险是这样一种风险:任何会受风险影响的人,为了生活或工作的目的,假如风险控制不变,准备接受的风险。
所谓可容忍风险(tolerable risk),HSE认为,为了取得某种纯利润,社会能够忍受的风险。这种风险在一定范围之内,不能忽略也不能置之不理;这种风险需要定期检查,如果可以的话,应该进一步减少这种风险。HSE还特别强调“可容忍并不意味着可接受”。
社会与环境风险标准采用目前国际上比较流行的F—N线法确定。N为死亡人数,F为N的累积分布函数,即大于或等于N个生命损失的概率。通过确定F—N线来确定风险标准。
F—N标准线可通过在双对数坐标系中确定F—N线起点位置和斜率来确定。Ball和Floyd(1998)讨论了如何确定F—N标准线起点位置和斜率。荷兰建设环保部认为,人们不愿意接受生命损失的直线递增和加速递增,即一条斜率比-1更陡的直线和斜率递增的曲线,据此,Ball和Floyd确定F—N线的斜率为-1。
对社会与环境风险标准而言,以社会与环境影响指数f为横坐标,以年溃坝概率F为纵坐标;坐标原点为(1.0,1.0×10-7),1.0×10-7较人们普遍能够接受的风险1.0×10-6(相当于人类遭受雷击的概率)还小一个数量级;横坐标起点取社会与环境指数的最大值10000,斜率为-1,画直线,获得可容忍风险的限值,同样,将起点降低一个数量级,作为可接受风险的起点,画直线与纵坐标相交于1.0×10-4,获得可接受风险限值。由此得到社会与环境风险标准,如图3.14所示。
由图3.14可知,可容忍风险限值线与纵坐标相交于1.0×10-3,超过可容忍限值的为不可容忍风险;可接受风险限值线与纵坐标相交于1.0×10-4,低于可接受风险限值的为可接受风险;两限值线之间的为应用ALARP原则下的可容忍风险。ALARP(as low as reasonably practicable)原则本意是使风险在合理可行情况下尽可能低,根据英国健康和安全委员会(HSE)的定义,可以概括为:只有当风险降低是不可行的,或者当降低风险费用与取得的效益非常不相称时,风险才是可容忍的;以及只有当进一步降低风险是不可行的,或者需采取的措施与风险的减少在时间、难度和付出的努力上非常不相称时,剩余风险才是可容忍的。
图3.14 社会与环境风险标准
3.2.3.4 社会与环境风险标准应用
(1)沙河集水库应用实例。沙河集水库位于安徽省滁州市市区西北约18km的长江下游滁河支流清流河上,集水面积300km2,总库容1.85×108 m3,是一座以灌溉为主,结合防洪、供水、养殖等综合利用的大(2)型水库。水库于1958年动工兴建,1979年基本建成。水库正常蓄水位为40.50m,大坝除险加固前汛限水位为37.00m,防洪标准按500年一遇洪水设计,设计洪水位42.35m,10000年一遇洪水校核,校核洪水位43.20m。
水库枢纽由主坝、副坝、3座涵洞、溢洪道及非常溢洪道组成。
主坝为均质土坝,最大坝高26.5m,坝顶长720m,坝顶高程44.50m,防浪墙顶高程45.60m。
水库虽经多次加固,但仍未能脱险,其存在的主要问题有:主坝下游坡局部失稳,汛期多次发生裂缝及局部滑动塌陷,高程29.00m曾发生管涌;主坝防渗体系不完善;副坝坝顶高程不足;南涵洞洞身砌石质量差,多处渗漏,涵洞与坝体填土接触填筑质量差,接触渗漏严重。
该水库下游保护滁州市、沙河集、琅琊、江浦4个县、市区,30多万人口,30多万亩农田,以及京沪铁路(距坝脚约800m)、104及312国道和合宁高速公路等。
该水库大坝于1999年被鉴定为三类坝,2000年5月开始除险加固,2002年12月加固完成。
1)社会与环境影响指数。针对该水库的社会与环境影响,依据表3.12的赋值标准,对各影响系数取值,分别为:风险人口系数N=2.43,重要城市系数C=3.0,重要设施系数I=2.0,文物古迹等系数h=1.2,河道形态系数R=2.0,生物生境系数l=1.0,人文景观系数L=1.1,污染工业系数P=1.2。
由式(3.88)获得社会及环境影响指数f=46.19。
表3.12 社会与环境影响因数赋值参考表
2)年溃坝概率。应用简化方法计算沙河集水库加固前后的溃坝概率,其结果分别为:加固前由渗透破坏引起的溃坝概率为1.08×10-3,加固后由渗透破坏引起的溃坝概率为4.20×10-5。
3)社会与环境风险。以沙河集水库社会与环境影响指数f为横坐标,以加固前后的溃坝概率为纵坐标,便可获得该水库加固前后的社会与环境影响指数(图3.14)。由此可见,沙河集水库加固后的社会与环境风险较加固前有显著的降低,但仍处在不可容忍区域,相比于加固前,更接近于可容忍区。
(2)长龙等5座水库应用实例。长龙、下栏、石壁坑、龙山、灵潭等5座水库是全国第二批规划内的病险水库,其主要工程特性见表3.13。
表3.13 五座水库大坝工程主要特性表
1)主要社会与环境影响。长龙等5座水库的主要社会与环境影响如表3.14所示。
表3.14 水库的主要社会与环境影响
2)社会与环境影响指数。对照表3.12确定各水库的各项影响系数,并据此获得各水库的社会与环境影响指数(见表3.15)。
3)溃坝概率。依病险水库大坝安全鉴定结论和现场检查结果确定各水库的可能溃坝模式及溃坝路径,再对各溃坝路径中每个环节赋以失事概率,最终获得水库各溃坝模式的溃坝概率及总溃坝概率,如表3.16所示。
表3.15 各水库的社会与环境影响因素赋值表
表3.16 各水库的总溃坝概率
4)社会与环境风险。以各水库的社会与环境影响指数为横坐标,以各水库的总溃坝概率为纵坐标,获得各水库的社会与环境风险指数,如图3.14中的3、4、5、6、7诸点。可见长龙等5座水库的社会与环境风险均位于不可容忍的高风险区,需尽快进行除险加固,以降低其风险于可容忍或可接受风险区。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
