供水管網震后經濟損失評估方法綜述

(西安建筑科技大學土木工程學院 陜西 西安 710055) (西安建筑科技大學結構工程與抗震教育部重點實驗室 陜西 西安 71005)

一、引言

進入21世紀后，全球地震的強度和頻度有越來越增加的趨勢。我國23個省會城市、2/3百萬人口以上城市位于Ⅶ度以上高烈度地震區域，是世界上遭受地震災害最為嚴重的國家之一，而且我國人口比較密集，房屋抗震性能普遍較差，地震災害造成的潛在影響也愈發明顯。隨著我國城市化進程的日益加快，城市人口持續增長，城市財富和生產力不斷積累，地震災害事件造成的經濟損失也越來越嚴重，呈現同等震級條件下，地震災害損失越來越高的態勢。

城市供水管網作為生命線工程的重要組成部分，在歷次地震中造成的危害已成為人們日益關注的問題。根據以往供水管網震害事例可以看出，城市供水管網抵御地震的能力是比較脆弱的，而且由供水系統遭受破壞而引起的次生災害也是非常巨大的。城市供水管網的正常工作是保證消防用水、醫療用水、生活用水的基礎，對震后搶險救災的指揮調度以及維持城市的正常生活都是至關重要的。因此，如何快速、合理評估震后供水管網的經濟損失，對于政府的應急預案與防震減災規劃制定具有重要指導意義。

二、供水管網直接經濟損失

90年代初，李樹楨(1995)在對地震災害評估中給出了地震損失計算的表達式。當此方法用于管網系統時，認為地震導致的管網經濟損失是由地震的危險性、管網的易損性、損失比以及社會的財富所決定的。即可用式(1)來表達：

地震損失=地震危險性×易損性×損失比×社會財富(1)

陳艷艷(1996)提出，直接損失主要包括：系統破壞的調查費用；系統破壞的修復費用；震后緊急供水所采取的措施費用；系統喪失部分輸送功能致使系統收人下降。其中系統破壞的修復費用占主要比例，利用破損率計算出管道的破損長度，修復費用與破損長度成正比。其它三項損失在一定地震烈度下可粗略的作為常數處理。

王小菊(2002)提出，地震使給水系統自身破壞造成的損失，包括生產房屋、生產設備和管線的破壞損失。因此直接損失可簡單的認為是房屋、設備和管線當時的造價(包括材料費和人工費等)減去使用期間的折舊費。

陸景慧等(2013)對管網的破壞等級進行劃分，建議針對震后被破壞區域，區分不同管徑、管材，分別根據破壞區域的管道長度、單位長度管道內的破壞處數量、管道每處破壞處的維修費用進行綜合測算。

黃巍(2014)根據歷年來實際地震數據的統計，對生命線工程震害經濟損失進行了探究，對生命線工程各系統經濟損失所占比重，以及各系統與其它震害經濟損失的比值進行了統計分析。

張桂欣等(2017)利用研究較多且較系統的建筑物震害及損失評估結果，結合歷次典型歷史地震震害中建筑物和生命線震害情況，通過分析建筑物損失和生命線工程損失的數量關系，建立二者之間的關聯模型；通過對人口、GDP、土地利用等公里網格數據進行分析，給出中國大陸地區的分區分類原則，建立分區分類的生命線工程地震直接經濟損失分析模型。

目前我國對管線的震害損失評估方法是依據各段管線在不同地震烈度影響下的破壞程度來進行計算的(2011)。當管段發生嚴重破壞需要重建，這時將毀壞的管線數量乘以重置單價就可以得到其經濟損失，當管段處于中等破壞和基本完好情況下，則需要計算修復費用，而修復費用的估計要以需要修復的破壞處數為參數，但是目前規范方法不能給出該參數，導致經濟損失估計只能采用基于給定的損失比計算，不一定符合實際。

三、供水系統間接經濟損失

國內外對地震間接經濟損失的研究方法一般分兩大類：經濟學模型和經驗統計模型，前者采用的方法一般有投入-產出模型、可計算的一般均衡模型、區域經濟動力學模型等，后者一般采用損失與GDP的統計關系，或者與直接損失的統計關系等。

Kawashima等(1990)等提出，地震間接經濟損失主要由各類設施、原材料和商品的破壞決定，同時還應考慮重建投資的影響。他們以直接經濟損失為基礎，應用投入產出關系分析對地震間接經濟損失做出評估。

陳艷艷(1996)提出間接損失主要包括因缺水導致的火災失控及引發產業損失。火災損失不僅要考慮到未來震后引發火災的發生概率，還要考慮到系統連通可靠性及火災延時損失，而引發產業損失則要考慮系統連通可靠性及產業關聯對產業損失的影響，可以通過連通性分析得到震后火災損失與企業停減產損失。

Gordon等(1997)考慮到城市的地震間接經濟損失主要是由于交通和部門生產能力影響造成的，因此根據地震造成的停減產損失，采用投入產出分析計算出產業關聯損失，而后將該損失作為需求放到功能下降的路網中去考慮運輸價格上升、目的地重新選擇等產生的損失。

林均岐(2000)提出地震現場評估方法，依據統計學原理，通過地震現場抽樣調查，得出樣本的震害結果，再將樣本的損失結果推廣到整個地震災區，從而得到整個地震的損失。

趙直(2001)提出，地震造成的企業減產或停產的損失取決于兩方面的因素，一方面是地震造成的生產能力的下降，另一方面是生產能力恢復到震前水平所需的時間。由生產能力損失向量乘以廠房的破壞概率矩陣，可得出生產能力損失比；通過與城市平均震害指數相比較，得到用以估計震后生產能力恢復時間的公式。震后停減產損失為生產能力損失比與年產值以及生產能力恢復時間的乘積。

孫堯(2001)考慮到中間投入積壓增加這一因素，運用“投入-產出”模型，來計算停產減產的生命線工程的經濟損失。

李恒等(2007)提出了一種基于GDP來估算地震造成的間接經濟損失的計算模型。首先統計出該地區的GDP值和建筑物的破壞比例，然后計算出生產能力的破壞比例，再結合地震造成的社會生產能力損失，最后選取適當的社會貼現率，計算得到間接經濟損失。

盧永坤等(2008)基于國內生產總值(GDP)、考慮災區各評估區震害程度，提出了一種地震間接經濟損失中的停減產短期影響損失的計算方法。

勞承玉(2008)以產業關聯理論和投入產出模型為基礎，對汶川特大地震的間接經濟損失評估方法進行探討。以旅游業為例，將前向關聯產業、后向關聯產業分別以不同的動力為模型對損失進行評估，初步估計得到的旅游業損失624億元，雖然該結果有待進一步的計算，但是可以為恢復重建工作提出指導建議。

都吉夔等(2008)提出一種基于評估區內企業、服務業停產歇業損失和由地震帶來的減產減值損失下的間接經濟損失評估方法。該方法需要將評估區內各類結構房屋破壞比與損失比作積，再按各類建筑房屋面積差異進行加權取其平均值，得到綜合震害系數，結合抽樣調查實例所得到的生產及服務業恢復時間和影響時間系數，和利用災區各市(縣)國內生產總值GDP(第二、三產業)數據即可給災區做出震害損失評估。在地震災害影響范圍大的情況下，此方法計算量會很大。

黃敏等(2015)通過查閱統計年鑒、經濟普查資料，以行政區為單元，收集各行政區的工業企業產值、企業分布等信息，綜合考慮地震破壞情況和生產周期理論，結合烈度圖，確定企業停減產時間，建立行政區域的工業企業停減產損失模型。該方法克服了由評估區與行政區不一致帶來的經濟數據獲取及分配不易的難題，更科學地為政府及其有關部門在災后救助及災后恢復政策上提供指導。

四、結語

幾十年來的強烈地震災害表明，供水系統是城市生命線系統中的薄弱環節，極易遭受地震的破壞，且破壞后造成的次生災害也非常嚴重。因此對供水系統進行震害分析，建立震害經濟損失模型快速評估震后經濟損失具有重要意義。本文總結了國內外學者關于震后供水管網直接經濟損失及震后供水系統間接經濟損失的理論研究，震后供水管網直接損失可以通過各段管線在不同地震烈度影響下的破壞程度，來確定是否更換或修復的費用來進行計算；也可以采用地震臺網快速定位所確定地震的震中、震級，并依據地震動(如地震烈度)的經驗衰減關系確定。供水系統間接經濟損失包括由于缺水使有關單位停產或減產造成的經濟損失和由于缺水造成的火災和傳染病等次生災害造成的經濟損失，損失模型分經濟學模型和經驗統計模型兩大類。