基于过程的洪灾损失评估研究

康淑娟

（河南科技大学管理学院，河南洛阳471023）

【经管探新】

基于过程的洪灾损失评估研究

康淑娟

（河南科技大学管理学院，河南洛阳471023）

洪灾损失评估主要基于两种思路：一是不区分洪灾自然属性和社会属性，基于数学工具和模型从总体上把握洪灾损失情况；二是根据洪灾形成机制，建立洪灾系统之间的相互关系，采用多种方法进行汇总。基于第二种思路，本文从洪灾作用机理入手，提出了洪灾损失评估的5个过程，以过程为主线，结合洪灾损失评估过程中的关键节点，设计了洪灾经济损失评估模型，并展望未来研究方向，为洪灾损失评估提供有效工具。

洪灾损失；洪灾形成机制；致灾因子；损失率

中国是世界上自然灾害最严重的少数国家之一，洪灾又是一种主要的自然灾害［1］。在气候越来越复杂的条件下，洪涝灾害在量级和空间范围上呈现出危害性更大、损失更多的特点。一方面，洪水发生频率越来越高，另一方面，在历史记录中洪水较少的区域里罕见地出现了极大甚至极端的洪水灾害，对经济发展、人身安全、社会稳定和生态环境造成了严重影响［2］。如何科学、完整、全面地评估洪水灾害所造成的损失是目前洪灾研究中的一个重要课题。洪灾损失评估可以为科学制定防洪规划、蓄滞洪区规划，尤其是为保险部门提供保费厘定提供依据，但由于洪水灾害时间和空间上的双重特征，科学地进行洪灾损失的评估变得尤其困难。

一、洪灾损失评估思路

国外特别是美国、日本的研究者，在20世纪60年代前后就开始探索洪灾损失评估的理论与方法，取得了影响深远的成果，如基于3S技术的洪灾损失评估方法。中国学者虽在20世纪90年代也开始了洪灾损失评估研究，但大都是对受灾区及影响区进行实地调查，获取数据资料，通过数理统计和时序分析，简单计算出洪灾损失。近年来，许多学者针对洪灾损失的不同指标、不同理论以及不同应用层次，提出了众多的洪灾损失评估方法。通过对现有的评价模型、方法和工具进行研究，对现代洪灾损失评估的理论进行归类，笔者认为洪灾损失评估主要有两种思路。

（一）基于数学工具和模型的洪灾损失评估

不区分洪灾自然属性和社会属性，运用数学工具和模型，从总体上把握洪灾损失情况。多位学者［3-6］基于模糊综合评判、物元分析、皮尔曲线、回归分析的评价模型，对洪灾损失的综合判定做了积极探索。但由于这种思路忽略了洪灾发生的机理，导致结果可能比较粗略，因此，此类研究只能应用于灾前预测以及灾后的粗略评估，不适于灾后建设。

（二）基于过程的洪灾损失评估

从系统论的观点来看，将洪灾损失评估作为一个完整的过程。洪灾系统是在一定的孕灾环境下，洪水灾情是由致灾因子作用于承灾体而形成的，它们之间的因果关系，可用图1所示的洪灾形成机制逻辑结构进行描述［7-8］。在这个逻辑结构图中，洪灾致灾因子表现为自然属性，作用于承灾体，由于承载体又具有一定的社会属性，因此致灾因素、孕灾环境、承灾体构成了一个具有一定结构特征、功能复杂的灾情系统，各子系统相互作用、相互影响、相互联系。

图1 洪灾形成机制

根据洪灾形成系统，我们可以构建洪灾损失评估系统（图2）。在新的治水观念下，洪灾损失评估既要对洪水自然特征进行反映，还要预测洪灾会造成什么程度的经济社会影响，并对洪泛区在遭受不同强度洪水下的损失情况进行定量评价和估计［9］。

图2 洪灾损失评估系统

从洪灾损失评估系统来看，洪灾损失评估是一个繁琐的过程。已有的各种文献虽然将其视为一个递进的过程，但并未将其作为一个系统过程进行建模，因此，建立在洪灾损失评估系统上的各种评估模型显得杂乱无章。基于此，笔者从洪灾损失评估过程分析的角度评价洪灾损失回归到评估的原始起点，对现有的文献尝试进行评述，以期能将洪灾损失评估回归到系统观念上。本文基于这样的思路：将洪灾损失评估视为一个多阶段的完整过程，并合理地划分出各阶段，探寻各阶段上的关键问题，总结和分析洪灾损失评估损失过程中不同的学术观点，构建基于过程的洪灾损失评估模型。

二、洪灾损失评估过程与关键节点

对于某一具体的承灾体，评估损失需要5个关键步骤，每个步骤都有其关键节点。具体如表1所示。

（一）划定空间范围

进行洪灾损失评估首先要从洪水自然属性出发，如淹没的位置、范围、程度等。相关文献对此研究较多，也有文献通过先确定洪水灾度或洪水频率，来划分空间范围作为后续评估的基础。因此，评估过程一定会碰到几个关键的问题，如确定洪水淹没范围、洪水频率、洪水灾度。

（二）洪水强度评估

在划定的空间范围内，找出该承灾体所处位置可能遭受的洪水强度，这个环节需要通过各种方法将洪水的致灾因子、孕灾环境等自然属性分析出来。大多数文献认为洪灾损失评估的关键在于流速、水深和历时等洪水特性指标的获取。

（三）洪灾损失经济特征和自然特征的关系

洪灾损失是自然特征与社会特征共同作用的结果［10］。自然特征由洪水发生的位置、时间、动态变化规律、影响范围及程度等来描述，经济特征则以洪水作用范围内人口、建筑物、各种经济指标及各产业区域分布、价值、发展速度、各类基础设施等指标来表征。常见的方法是选取典型区域作为承灾体，分析其特有的自然特征，计算在特有的洪水强度下的代表损失率，进一步计算承灾体损失的价值。这个过程中，获取在不同淹没水深下各种类型承灾体的具体数量及地理空间分布，并用一定的经济指标恰当地表示出来。建立洪灾损失经济指标和洪灾自然指标的关系最为关键，通常用损失率来表达二者之间的关系［11］。

（四）直接损失和间接损失评估

至此，承灾体损失的价值可利用建模方式构建出来，但这里所计算出来的损失只是洪灾直接经济损失，而洪灾所带来的损失远不止面上损失，还应包括因为洪灾所造成的交通瘫痪、生产误工、投入抢险物资等后续损失，但要对其作直接的定量核算有一定难度。目前采用的通用方法是假设洪灾对承灾体造成的损失与其造成的间接损失成一定的比例关系，选取一定的模型进行计算。

三、基于过程的洪灾损失评估

洪灾损失评估需要经过5个过程（主要是前4个过程），以下结合各个过程中涉及到的关键节点进行综述。

（一）划定空间范围

由于洪水的淹没范围一般是不规则的，而行政界线则是人为界定的，所以二者之间不重合。比较有效的获取洪水淹没范围即将洪水淹没范围与行政界线有效隔离的方式有两种：一是通过遥感影像提取洪水淹没范围［12-13］。当洪水发生时，只要通过遥感影像获取灾时的水体分布情况，然后与本底水体作比较，即可得出洪水淹没范围的面积。GIS技术的发展和应用为估算淹没水深提供了新思路［14-15］。二是通过洪水演进模型或洪水淹没分析模型获得淹没范围［13，16］。这种方法是基于GIS的格网对洪涝灾害损失进行评估，集合了社会经济和洪水特征的高程、二维平面上的分布信息与时间特性等，与传统意义的格网不同，具有空间拓扑关系和属性信息，因此被看作现实世界的准四维模拟。

在划定空间范围时，相应地还要解决洪灾频率的问题。Choudhury P利用遗传算法的全局寻优能力，基于实数编码的加速遗传算法确定参数估计的频率分析法（PIH曲线）对洪灾损失风险水平进行分析，克服了传统配线法精度低的缺点［17］。Fu Q针对传统方法（数理统计法、调查法等）精度低、计算繁琐、难以适应现代生产生活需要的不足，将信息扩散理论引入风险分析评估中，克服了观测样本信息不足的缺陷［18］。针对洪灾损失分析中人为假设概率分布线型、用小样本数据估计参数所产生的不确定性问题，张明、张建云基于加速遗传算法，提出以信息不确定性最小、概率密度函数的熵最大为准则的最大熵分布频率分析方法，对最大熵分布函数中的参数值全局优化，建立最大熵分布频率分析方法（MEGA）［19］。实证分析证明［20］，这三种方法思路清晰，操作简单、通用性强、速度快、精度高，对防洪减灾均具有较好的指导作用，并可推广到其他灾情的风险分析中去，如气象灾害、地震等。

（二）洪水强度评估

洪水强度属于洪水的自然属性，随着现代科技的发展，将自然属性进行模拟已经不成难题。Cunge J和Akanbi分别采用了马斯京根方法、有限元法模拟河道洪水演进和洪水波在干河床上的演进。目前，洪水演进数值模拟是掌握洪水演进规律的重要方法之一，针对洪水的地理特性、自然特性进行一维模拟［21-22］、二维模拟［23］，真实反映洪水发生区域的复杂特点，真实再现各种情形的洪水演进和交换过程，在洪水数值模拟上具有明显的优越性。但目前洪水演进数值模拟方法的应用主要是适用于某一特殊的区域，如蓄洪区、分洪区、干河床等特征显著的区域，对于广泛的洪水淹没区域未见文献进行研究。在GIS支持下，有学者提出了利用洪水水流模型计算淹没范围、淹没水深、淹没历时［14］。

除了进行模拟外，还有学者［4-24］将洪水标准、水灾灾度评价指标体系及其特征值作为物元，利用可拓学进行洪灾强度评价，再将待评物元的指标代入各等级的集合中进行多指标评价。评价的结果按它与各等级集合的关联度大小进行比较，关联度越大，它与某等级集合的符合程度就愈佳。通过评价级别和实测数据，得到模型的经典域、节域及关联度，用层次分析法决定权系数，建立起水灾灾度定量综合评价模型。通常洪水强度与水位、流量、历时等有关，是一个多因素分类问题，有学者利用投影寻踪理论评定洪灾灾度［25-27］。所谓的投影是为应对复杂的问题，全方位观测数据，找到能最大限度地反映数据特性的最佳投影方向，并充分利用信息，通过低维空间中的投影特征递推演进高维数据特征，因此是解决复杂问题的一种有效途径。

（三）洪灾损失经济特征和自然特征的关系

洪灾损失是自然特征与社会特征共同作用的结果，正确、客观、全面地衡量洪灾损失就必须找到二者之间的联系，已有的文献主要集中在易损性和损失率的研究上，前者是后者的分析基础。

承灾体易损性的划分具有相对性和模糊性，没有绝对统一的定量指标。潘华盛等［28］运用模糊数学，对黑龙江洪灾危险性和脆弱性进行评价。赵庆良等［29］对上海市沿海地区脆弱度进行了研究。潘安定等［30］综合运用地理信息系统和模糊数学层次分析法和因子叠加法，分别进行洪灾危险性评价和承灾体脆弱性评价。除了运用模糊数学分析洪灾易损性外，有学者［31］提出了不同于普通遗传算法的新遗传算法，并将其与神经网络结合应用与洪灾的易损性分析建模中。还有学者［32］以脆弱性曲线来表示各类承灾体的洪灾损失率与洪水特征之间的关系，运用RS技术和GIS技术提取出淹没水深数据，采用回归分析方法建立了各类平房住宅水深-损失率之间的关系，用以表征脆弱性曲线。

（四）直接经济损失与间接经济损失评估

间接经济损失是由于直接经济损失波及带来的损失，不表现为实物形态的损失，因此对间接损失的计算目前国内外尚无成熟的方法。间接损失评估主要采用如下两种方法。

第一类，将所有的间接损失笼统地放在一起计算。目前，通行的评估方法是利用个体一般的归纳方法，调查具有典型代表性区域的间接损失，推断直接损失与间接损失之间的关系，计算间接总损失，其计算方法为：

式中Dp为总损失，Dd为总直接经济损失，Cp为各种费用，k为间接损失系数。

这类方法，关键是K的取值，国内外学者曾作过一些研究［33］。表2是各国推荐使用的K值。

表2 不同国家采用的K值

第二类，将间接损失进行分类计算，即将间接经济损失分成死亡损失、疾病损失等进行分类独立核算，再进行加总。

死亡损失：从人道角度看，每个人价值应该是相同的，但从社会经济角度看，每个人因其劳动价值不同应具有不同价值。文献引用折现值理论度量因灾伤亡带来的人的损失，将年龄、教育、职业、性别等个体差异建立无形损失计算模型，通过公式（2）计算出其未来收入的现值。

式中PE为人员伤亡总损失，M为人员伤亡总数，PEi为第i个人的无形损失，γit为预计第i个人在第t年所得劳动收入价值，Pit是第i个人活到第t年的概率，r为社会贴现率，Ti是预期第i个人从现在起的最大寿命。本模型有了较大的进展，在洪灾生命损失的过程中，对传统研究方法有所突破，强调造成洪灾生命损失的过程与机理，利用GIS模拟人口分布特征，分过程计算生命损失，构建基于过程的洪灾生命损失评估模型。

四、结论及展望

综观已有的洪灾损失评估研究可以发现，这些研究大都限于一些概念、模型的探讨，而深入量化的研究并不多。洪灾损失研究量化分析不容易运用，获取洪灾相关的数据也十分困难。本文基于过程的5个阶段，设计了洪水损失评估的评估模型，相比较而言，比以往的其他洪灾损失评估方法更具有可操作性。

全球洪灾的发生呈上升趋势，全面、客观、正确地评估洪灾损失任重而道远。今后洪灾损失评估研究需要加强间接损失和无形损失计算模型的探索，强化对极端洪水灾害的损失评估，探讨人类活动与洪灾损失的关系，通过对比研究强化模型的实用性。

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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

国家社科基金重点项目（15AGL013）；河南省高等学校哲学社会科学基础研究重大项目（201JCZD-004）

康淑娟（1979—），女，河南许昌人，讲师，西北大学博士生，主要从事风险及创新管理研究。