引入综合风险指标确定城市防洪标准的方法研究

韩 松 李 娜

(中国水利水电科学研究院 北京 100038)

国家 《防洪标准》自1994年颁布实施以来,在防洪规划、设计、施工和运行管理等方面发挥了重要的指导作用。但是,在确定城市防洪标准时,主要是根据城市的非农业人口数量来确定相应的等级,并没有充分考虑城市的经济发展水平、资产总量等因素,这样可能会导致防洪标准的确定与实际情况之间存在偏差。

目前,国内尚无改进城市防洪标准确定方法的相关研究,欧美等发达国家 (除前苏联)也没有制定统一的防洪标准,而是由各地方政府负责确定城市防洪标准。国外许多城市为确定适宜的防洪标准,较为普遍的是采用风险分析方法。

1 城市洪灾风险分析与防洪标准的确定

洪水是一随机水文事件,其影响程度一般与其发生的强度及时空分布相关。受洪水影响的人类社会与自然环境具有一定的脆弱性或遭受损失 (人员伤亡、财产损失、经济活动中断等)的可能性,称为易损度[1]。城市洪水灾害风险正是由洪水与易损度两方面因素相互作用而产生的。

由于现代社会经济活动高度复杂,在确定城市防洪标准过程中,存在许多难以量化的不确定因素。而从风险分析的角度出发,不仅可以考虑洪水事件的特性,还可以综合分析社会、经济以及其它不确定因素的影响。通过对城市洪水灾害的风险分析,就可以为评价城市的防洪重要性等级、确定城市防洪标准提供信息。

2 城市洪水灾害风险评价指标体系的建立

从洪水风险管理的战略高度来看,城市洪水灾害风险分析不仅要考虑经济方面的因素,还要考虑洪水事件所产生的政治、社会影响,同时还应涉及到城市的防灾能力,以及是否能够恰当地运用好防灾能力。城市洪水灾害风险的高低主要取决于洪水危险性 (即可能遭受的灾害和程度)、承灾体 (可能受灾对象)和易损性 (即缺少抵抗力或者准备)三个方面的因素[2]。不同承灾体遭遇同一强度的洪水,损失的程度会不一样,同一承灾体遭遇不同类型的灾害或不同强度洪水,损失程度也不一样,即洪灾的风险特性不同。同样,因抗灾能力不同,承灾体遭受的损失程度也可能不同。图1即为构建的城市洪水灾害风险评价指标体系。

图1 城市洪水风险评价指标体系

根据图中所示的风险评价指标体系,可以确定影响城市洪灾的主要风险因子。如有条件针对每个因子进行量化分析,则可以对城市洪灾风险等级进行综合评价,进而确定城市防洪标准。但由于现有数据资料的限制,本文只考虑引入非农业人口、人均GDP和固定资产指标,辅助确定城市防洪标准。

3 引入综合风险指标确定城市防洪标准的方法研究

3.1 我国城市非农业人口与经济指标、固定资产指标的相关关系分析

以2006年中国城市统计年鉴数据为基础[3],统计分析了我国地级及以上城市的非农业人口与城市GDP及人均GDP之间的关系。其中,城市非农业人口与城市GDP之间的相关系数为0.9258,而城市人均GDP与城市非农业人口之间也存在一定的规律,即非农业人口数量较多的城市,其人均GDP水平也相应较高。

由于我国城市统计年鉴中没有关于城市固定资产的数据,故拟采用城市限额以上工业企业的固定资产净值年平均余额作为衡量城市固定资产的指标。固定资产净值年平均余额可理解为固定资产中有价值部分在一年中的平均值,那么以 “固定资产有效部分均值”表示受洪灾威胁的固定资产是合理的。通过计算得到我国城市非农业人口与固定资产指标之间的相关系数为0.808,说明二者之间也具有较好的相关关系。

通过分析经济指标、固定资产指标与城市非农业人口之间的相关关系,可以认为与引入经济指标、固定资产指标辅助确定城市防洪标准,不至于与现行标准中的非农业人口指标相抵触,表明引入这两项指标辅助确定城市防洪标准的方法具有一定的可行性。

3.2 确定城市防洪标准各项指标的指数化计算与等级划分

3.2.1 确定城市防洪标准各项指标的指数化计算

由式(5)、式(6)可得，耦合供热系统，单独以空气源热泵供热，需要空气源热泵5800 kW；单独以燃气锅炉供热，需要4570 kW.

为降低非农业人口、人均GDP以及固定资产增长对城市防洪标准确定的影响,引入了 “城市非农业人口指数”ω、“城市人均GDP指数”ρ、“城市固定资产指数”α,用以反映各城市的非农业人口、人均GDP、固定资产在全国范围内的相对水平,三种指数的计算公式如下:

其中,f,r,g分别代表某一城市的非农业人口、人均GDP和固定资产;F,R,G分别代表全国城市非农业人口平均值、人均GDP平均值以及固定资产平均值。

3.2.2 确定城市防洪标准各项指标的等级划分

对于确定城市防洪标准的非农业人口、人均GDP、固定资产指标等级,可参照国内外已有的标准进行划分。其中,非农业人口指标的等级划分,可参照我国1994年颁布的 《防洪标准》 (表1)[4];人均GDP指标的等级划分,可参照世界银行公布的国家收入等级标准 (表2)[5]。由于目前国内外没有城市固定资产的等级划分标准可以参考,只能以现有的城市固定资产数据为基础,分析其分布规律,从而判定固定资产等级,大致确定固定资产指数的等级划分标准。

表1 城市的等级和防洪标准

表2 按人均GDP划分的城市收入等级

根据城市非农业人口、人均GDP和固定资产等级的划分标准,并通过计算非农业人口指数、人均GDP指数和固定资产指数,可得到按各指标的指数化后等级划分标准(表3)。

表3 城市非农业人口、人均GDP与固定资产等级的划分

3.3 引入综合风险指标辅助确定城市防洪标准的等级划分与检验

3.3.1 城市综合风险指标的确定与计算

在确定城市防洪标准时,如能综合考虑城市非农业人口、人均GDP及固定资产三种因素,则可更全面地表征城市洪灾风险特性,使确定防洪标准的工作更具科学性。因此,拟将城市非农业人口指数、人均GDP指数、固定资产指数三者的乘积作为确定城市防洪标准的综合风险指标。关于城市综合风险指标s的计算公式如下:

s=ω◦ρ◦α (4)

式中,ω为非农业人口指数;ρ为人均GDP指数;α为固定资产指数。

3.3.2 引入综合风险指标确定城市防洪标准等级的建立

结合表3中城市非农业人口、人均GDP与固定资产等级的划分情况,并在现有防洪标准的基础上,将包含非农业人口指数、人均GDP指数、固定资产指数的综合风险指标融入其中,建立新的城市防洪标准划分等级(表4)。

表4 城市的等级、综合指标S和防洪标准

为保证与现行国家标准的一致性,新标准在实际运用时,首先应根据城市的非农业人口确定其防洪重要性等级,再根据城市的综合风险指标所属的范围,辅助确定其防洪标准。

3.3.3 引入综合风险指标确定城市防洪标准等级的检验

为验证新标准的合理性,可根据城市统计年鉴中的数据,计算各城市的综合风险指标s,以确定其防洪标准等级,具体检验结果如表5所示。

表5 综合人口、人均GDP、固定资产指标需要调整防洪标准的城市

从表中可以看到:根据新的城市防洪标准划分等级,大庆、宁波、东营等30座城市需要上调防洪标准,表明这些城市现有的防洪标准已经落后于城市的经济发展,与城市固定资产的量级已不匹配,难以保证其应有的防洪安全需求。另外,除一般城镇,其它等级城市的保证率都在87%以上,全部地级及以上城市的保证率达到了89.40%,表明按照新标准确定的城市防洪标准与现有标准确定的城市防洪标准保持了较好的一致性,体现了新标准的合理性与可行性。

4 结论

在分析城市洪水灾害风险特性的基础上,建立了能够反映城市人口、人均GDP水平、固定资产等级的综合风险指标,并提出引入综合风险指标确定城市防洪标准的新方法。使用该方法确定城市防洪标准与现行标准保持了较好一致性,调整率仅为10.6%。在新标准等级划分下,大庆、苏州、宁波等30座经济水平、人口与资产数量相对较为突出的城市,需要调整防洪标准。文中引入综合风险指标辅助确定城市防洪标准,考虑了人口、经济、资产三个方面的因素,使得防洪标准的确定更具科学性、合理性,能够更好地适应我国当前社会经济的发展需求,可以为现行标准的修订提供参考。

1 William J.Petak Artrur A.Aisson著.向立云,程晓陶等译.自然灾害风险评价与减灾政策[M].地震出版社,1993.

2 中国洪水管理战略研究项目组.中国洪水管理战略框架和行动计划[J].中国水利,2006,(23):7-26.

3 国家统计局城市社会经济调查司.2006中国城市统计年鉴[M].北京:中国统计出版社,2006.

4 GB50210-94,防洪标准[S].

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

6 李娜,向立云.防洪抗旱技术标准体系存在问题及修订建议[J].水利技术监督,2006,(5):1-5.

7 朱杰.上海市区远景防洪标准研究[J].水利规划与设计,2006,(1):13-18.