1. 灾害经济学的《灾害经济学》商务版
书名:灾害经济学
作者:郑功成
市场价: ¥28 元
ISBN:9787100073851
出版社:商务印书馆
2010-11-01 第1版
2010-11-01 第1次印刷
开 本:32开
页 数:407页
类 别: 经 济 -> 财经管理 -> 经济学理论 重视灾害经济研究,实现人类可持续发展
第一章 绪论
一 灾害问题的实质即是经济问题
(一)灾害问题是相对人类社会而言的异常现象
(二)灾害是可以计量的经济损失
(三)经济因素是决定灾害问题的基本因素
(四)结论:灾害问题的实质即是经济问题
二 经济研究与灾害经济学
(一)经济研究与灾害问题
(二)建立灾害经济学的必要性
(三)中国对灾害经济问题的初步研究
三 灾害经济学的研究目标与任务
(一)灾害经济学的研究目标
(二)灾害经济学的基本任务
四 灾害经济学的研究对象与方法
(一)灾害经济学的研究对象
(二)灾害经济学的研究方法
五 灾害经济学的地位和基本理论框架
(一)灾害经济学的独特地位
(二)灾害经济学与一般经济学
(三)灾害经济学的基本理论框架
第二章 四项基本规律
第三章 五条基本原理
第四章 灾害经济的宏观解析
第五章 灾害经济的宏观解析
第六章 灾害损失与经济补偿
第七章 减灾与经济效益
第八章 灾害问题与可持续发展
主要参考文献
附录
后记
再版后记
2. 灾害经济学的《灾害经济学》清华版
作者:唐彦东
出版社:清华大学出版社
ISBN:9787302255727
上架时间:2011-7-8
出版日期:2011 年7月
开本:16开
页码:343
版次:1-1 第一章 绪论... 1
第一节 世界及我国灾害概述... 1
一、世界灾害概述... 1
二、我国的灾害... 6
三、灾害信息数据库... 10
第二节 灾害经济学的产生与发展... 11
一、灾害经济学的产生... 11
二、灾害经济学的发展... 12第三节 灾害经济学的研究对象和内容... 15
一、灾害经济学的研究对象... 15
二、本书的主要内容... 16
第二章 致灾因子与灾害... 17
第一节 致灾因子与灾害的概念... 17
一、致灾因子和灾害的区别与联系... 17
二、灾害与应对能力... 20
三、灾害的自然属性和社会属性... 22
第二节 灾害的分类... 23
一、常见的分类方法... 23
二、本书划分方法... 25
第三节 脆弱性... 31
一、脆弱性的概念... 31
二、脆弱性影响因素... 34
三、脆弱性的变化... 36
第三章 灾害损失评估理论基础... 38
第一节 支付意愿和受偿意愿... 39
一、偏好... 39
二、无差异曲线... 40
三、马歇尔需求函数... 41
四、支付意愿和受偿意愿... 43
第二节 间接效用函数... 45
一、消费者均衡... 45
二、消费者均衡的变动和间接效用函数... 47
第三节 希克斯需求函数... 50
一、支出函数... 50
二、希克斯需求函数... 52
三、谢泼特(Shephard)引理... 55
第四节 福利衡量的基础与指标... 55
一、价格变化的福利衡量... 55
二、收入变化的福利衡量... 74
三、数量变化的福利衡量... 75
第四章 市场影响灾害损失评估... 81
第一节灾害损失划分... 82
一、按照灾害影响对象的不同... 83
二、市场影响和非市场影响... 90
第二节灾害损失评估基本问题... 91
一、影子价格与市场价格... 91二、公共物品与自然垄断... 92
三、前后比较法与有无比较法... 94
四、重复计算... 96
第三节直接损失评估... 97
一、重置成本法... 97
二、现行市价法... 98
三、收益现值法... 99第四节直接损失评估实践... 100
一、灾害损失评估基本步骤... 100
二、部门直接损失评估... 101
第五节间接损失预测与评估... 106
一、间接损失评估方法... 107
二、间接损失预测与评估模型... 111
第六节HAZUS评估系统简介... 124
一、HAZUS-MH组成模块... 125
二、HZAZUS评估的三个层次... 127
第五章 非市场影响损失评估... 128
第一节:市场评价法... 130
一、生产率变化法... 130
二、恢复成本法... 132
三、疾病成本法... 133第二节:显示性偏好方法... 134
一、防护费用法... 134
二、特征价格法... 135
三、特征资产定价法... 142
三、旅行成本法... 145
四、方法的选择... 148
第三节 叙述性偏好方法... 148
一、条件价值评价法起源与发展... 149
二、条件价值评价法理论基础... 152
三、CVM的总体框架和适用范围... 153
第四节 环境影响评估... 154
一、环境的价值... 154二、环境影响分类和评估方法... 155
第六章 灾害短期经济影响... 159
第一节 供求分析... 159
一、灾害对商品需求的影响... 159
二、灾害条件下供求变化分析... 161
第二节 弹性对均衡价格的影响... 164
一、需求价格弹性... 164
二、供给价格弹性... 166
三、弹性对价格变化的影响... 167
第七章 灾害与长期经济增长... 169
第一节 灾害与宏观经济变量... 169
第二节 灾害对长期经济增长的影响... 172
一、对增长路径存在有利影响... 172
二、灾害阻碍长期经济增长... 174
三、灾害对长期经济增长的可能情形... 174
第八章生命价值评估... 177
第一节 人力资本法... 178
第二节 支付意愿法... 180
一、生命价值概念... 180
二、降低死亡概率的边际支付意愿... 183
三、存在多种风险的边际支付意愿... 188
第三节 多期选择模型... 190
一、个人偏好与时段选择... 191
二、动态模型... 191
第四节 意外死亡的赔偿... 192
一、生命价值与死亡赔偿标准的关系... 193
二、我国死亡赔偿金设定标准... 193
第五节 生命价值评估实践... 195
一、内涵工资法... 195
二、价格-风险法... 208
第九章灾害风险管理概述... 209
第一节 风险... 210
一、风险的概念... 210
二、风险的分类... 211
三、灾害风险... 212
四、风险的变化... 214
五、风险与灾害、人类行为的关系... 216
第二节 风险管理概述... 217
一、风险管理概念... 217
二、风险管理的目标... 218
第三节 风险管理流程... 221
一、风险管理的基本流程... 221
二、国际标准化组织风险管理原则与流程... 223
三、国际管理理事会风险管理流程... 231
第十章灾害风险评估方法... 244
第一节 概率论和统计学基本概念... 244
一、随机变量和概率分布... 245
二、概率分布的数字特征... 248
三、样本均值和样本标准差... 252
四、偏度... 253
第二节 常用的损失分布及性质... 254
一、二项分布... 254
二、泊松分布... 255
三、正态分布... 256
第三节 风险的度量... 260
一、损失频率... 260
一、损失程度... 263
三、风险矩阵... 265
四、损失金额的概率分布... 265
第四节 超概率曲线... 267
一、超概率曲线概念... 267
二、绘制超概率曲线... 268
三、超概率曲线应用... 270
第十一章 灾害风险管理措施. 272
第一节 风险管理措施概述... 272
一、风险控制... 273
二、风险融资... 274
三、不同风险管理措施对发展水平的影响... 275
四、风险管理措施的选择... 276
第二节 风险融资... 277
一、保险... 277
二、再保险... 281
三、巨灾风险证券化... 283
第十二章 减灾理论... 288
第一节 概述... 288
一、应急管理的生命周期理论... 288
二、减灾工具... 290
第二节 最优减灾投入... 291
一、减灾的作用... 291
二、总量分析... 292
三、边际分析... 294
第三节 减灾的成本收益分析... 296
一、成本收益法理论基础... 296
二、资金等值计算... 297
三、评价经济指标概述... 304
四、成本收益分析方法的基本步骤... 305
第十三章 恢复重建理论... 312
第一节 灾后恢复重建概述... 312
一、恢复的概念... 312
二、恢复的类别... 313
第二节 最小补偿投资... 313
一、影响上限... 314
二、影响下限... 315
三、最小补偿投资... 318
四、具有时间参数的最小补偿投资... 319
五、总补偿支出... 321
第三节 灾后恢复重建索洛模型... 322
一、索洛模型简介... 322
二、灾害经济索洛模型... 326 人类的历史就是与一部与各种自然灾害和人为灾害不断交锋的历史。不同的历史阶段,人们对灾害的认识不同。
在漫长的中国封建社会中,“天意难违”或“天人感应”是人们对“天灾”最基本的理解,现代社会早已抛弃了这种观念,但在现实生活中,用“天灾”不可避免的说辞来推卸责任的事情却时有发生。到了近代和现代,又出现了与“天意难违”几乎完全相反的观念,即“人定胜天”。这样的观念对于鼓舞人们改造自然增添了无尽的动力,于是荒山变良田,戈壁成绿洲,但此后的退耕还林和退耕还草的尴尬似乎说明了“人定胜天”观念的破产。那么,应该如何认识灾害?灾害与人类社会的关系又是怎样的呢?灾害是危险的自然和社会现象与人类社会相互作用而产生的,“天意难违”过多地强调了危险的自然和社会现象,忽视了人类社会是可以对灾害做好防御措施的,而人定胜天的观念则夸大了人类社会的作用,二者都是不可取的。
经济学是解决两难问题的科学。如在收入一定的情况下,要想穿得好一些,那么在吃的方面就不要太挑剔,我们没有办法做到穿的好一些而又不减少食物的消费。这在经济学中被称为均衡,隐含着此消彼长的意思,也就是你要得到某种东西必须要放弃一些东西,总要付出一定的代价,天下没有免费的午餐。上面的问题其实就是经济学中的资源是稀缺的,人们是如何权衡并最终做出决策的。在灾害背景下,资源同样是稀缺的,人们又是如何做决策的?我们当然可以听天由命,不采取任何的防范措施,任凭灾害损毁我们的财产、破坏我们的环境甚至夺走我们的生命。很显然,这种做法并不可取,我们当然可以采取一些简单的防范措施,花费也许不多,但却可以大大减少灾害对我们生活造成的不利影响。也许会有人走向另外一个极端,既然灾害给我们带来如此巨大的损失和影响,我们应该不惜一切代价做好防灾减灾,把灾害风险或灾害损失降为最低。这听起来也许很美好,但这仅仅是一种不切实际的想法而已,有哪一个个人、组织或政府不计成本不切实际地把大量的资源用于防灾减灾呢?我们这里的全部意思是,当我们把一些资源用于防灾减灾时,应该投入多少呢?这同样需要权衡,需要我们用经济学的思想来解决这些问题。
本书是对灾害经济学理论进行初步探索的结果,是在我国和世界灾害频发的背景下,对众多有识之士呼唤灾害经济学的响应。本书对灾害经济学的基本理论进行了初步的阐述,把一些不是完全成熟的理论或想法讲出来,希望起到抛砖引玉的效果,引起大家讨论,供大家批评,没有什么比争论和批评更能促进思考。欢迎广大读者批评指正。
尽管灾害经济学还刚刚起步,离建立起完善的学科体系还任重而道远,但笔者坚信,随着灾害经济问题研究的不断深入,其研究内容将不断深化,学科体系也将从不完善走向完善。
本书得到防灾科技学院特色教材建设项目资助,在此表示感谢。
3. 灾害经济学的介绍
灾害经济学是从经济学角度来研究灾害问题,也就是在灾害条件下如何配置稀缺性的资源的问题,处理的关系包括灾害与企业、家庭或个人的经济关系、灾害与各部门经济发展的关系、灾害与整个经济发展的宏观关系等。简言之,灾害经济学是一门运用现代经济学原理和方法来研究人类社会与灾害之间经济关系的经济学分支学科。
4. 地质灾害防治工程的经济学原理
一、地质灾害防治活动的产品
在人类的物质资料生产过程中,劳动首先是人与自然之间的过程,是人以自身的活动来引起、调整和控制人与自然之间的物质变换过程。地质灾害防治活动,包括预测地质灾害发生的可能性,兴工动料构筑减灾工程都是引起、调整和控制人与自然之间的物质变换过程。
在地质灾害的定义中,人类的生命和财产遭受了危害,生产和生活活动受到了阻滞,资源和环境受到了破坏,这时成灾区范围内人类的生命、财产、生产及生活活动、资源和环境称为承灾体。地质灾害防治活动是以提供承灾体安全为产品的经济活动。我们把通过地质灾害防治活动提供的承灾体安全称为安全品。
地质灾害防治活动产出的是安全品,安全品的价值不是在市场竞争中通过价格得以实现。假设决定对某一泥石流易发区进行勘查,即决定投入资金进行勘查。经过招投标竞争,甲企业以100万元勘查工程价款中标。经勘查得出结论,年内有暴雨,且暴雨必定引发特大型泥石流。承灾体为一座工厂,其全部财产,重置价1000万元,20户居民,其全部财产200万元,该区再无其他财产。经科学分析,若无防灾工程,也不迁移,则暴发泥石流时,居民财产百分之百被毁,即200万元;企业财产50%受损,即500万元。若迁移居民和企业,需耗费500万元,若兴建防御工程,至少需2000万元,我们选择转移居民和企业财产的做法。假定甲企业得出的结论和损失分析是正确的,那么,减灾工程的经济效益是(200×100%+1000×50%-500-100)÷(500+100)=16.66%,安全品的价值实现了700万元。也就是说,如果不投入资金进行减灾活动,承灾体的损失将是700万元,而减灾活动的结果是使承灾体获得了安全,支出的是500万元迁移费用和投入的100万元勘查费用。以绝对数表示的经济效益是100万元。在这个例子中,如果承灾体不是一个工厂、20户居民的财产,而是一个城区的500户居民,10个工厂,一所学校,其价值分别是5000万元、10000万元和300万元,而迁移费用2000万元,泥石流毁损各工厂和居民财产的百分比不变,毁损学校财产的价值为三分之二。此外,灾后治理发生的费用也是灾害发生的损失,设为210万元。那么,我们选择兴建防御工程,这时按已有的经济效益定义,投资的经济效益是(5000+5000+200+210-2000-100)÷(2000+100)=386.19%。即不投资进行减灾活动,承灾体的损失是10410万元,投资防御后承灾体获得安全,这个安全是以2100万元的投入换来的,安全品实现的价值是10410万元,其净效益为10410-2100=8310万元。由此可以看到,安全品的价值就是承灾体在受到地质动力作用时最大可能损失的价值;安全品的价值,不论是转移了承灾体还是通过防治工程使灾害体消失了危害之势,只要承灾体获得了安全,安全品的价值就实现了。
二、安全品生产活动的特殊性
(一)产品用途的单一性
地质灾害防治活动的劳动对象是客观地质体。人们根据已有的认识,对客观地质体进行勘查,当然首先是可能成灾的区域,尤其是成灾严重的区域。为了保证承灾体的安全,经过论证,对于极易成灾,且一旦成灾,则灾度很高的点要兴工动料建造防御工程,改变地质体应力状态。就过程而言,对客观地质体的认识是勘查过程,这与地质勘查一样。正是这一点决定了地质灾害勘查企业多来自于地质勘查行业。对于兴建工程,地质体改变应力状态这一阶段又类似于建筑业,兴工动料,生产单件性产品。虽然少数减灾工程除了具有减灾功能外,还可以结合具体条件综合开发其他产品,但我们的目的是防止地质灾害发生,遇有这种情况可以分开评估。
(二)安全品是一种公共物品
承灾体是宽泛的概念,我们不能排除防治区域内任何人及其所有物从地质灾害防治中获得安全,也不会因为区域内多有一个人及其所有物而使另外人及其所有物的安全受到威胁。因此,地质灾害防治活动的产品具有公共物品的属性。安全品的公共性决定了由自然因素引发的地质灾害防治活动的出资人必为政府,包括中央政府和地方政府。
(三)安全品生产活动中资金运动的特殊性
工业的资金,从用货币在市场上购进生产要素开始,经过生产过程生产出产品,再用产品从市场交换回货币资金,这样一个过程又一个过程循环运动。其中一个环节受阻,整个资金运动就会停止。事实上,地质灾害防治活动也要接续不断地完成这4个环节,防治活动才能不断地进行下去。我们来分析资金运动过程的特殊性。
1.决定生产过程是否进行的是业主
从事地质灾害防治活动的企业,用货币资金从市场上购进生产要素,获得具有专业知识的劳动力和劳动手段,为勘查活动做准备,这一环节与工业企业没有差别。完成生产准备之后,资金进入生产过程。劳动力与劳动资料结合作用于劳动对象,对客观地质体可能发生地质动力现象的情况获得认识。一般要做出三种选择,一是成灾可能性很小,即使成灾灾害损失很小,不必采取预防措施;二是成灾可能性较大,灾害损失也较大,但种种原因使得兴建工程,改变客观地质体的应力状态并不经济,这时可选择转移承灾体;三是必须兴建防灾工程。做出决定之前,需要进行方案比选的效益分析。做完选择并实施后,生产过程就结束了,资金进入了产成品状态,这一环节与工业企业也没有差别。但在生产过程进行之前,生产要素进入企业之后,与工业企业不同,劳动对象不像工业企业那样,购进材料加工处理,购进什么材料,从哪里购都由企业自己决定。地质灾害防治企业对自然地质动力现象进行勘查之前,要通过国家有关部门的认可才能进行。这是资金运动过程中与工业企业的资金运动在空间位置确定上的差异,是地质灾害防治活动特有的经济关系的反映。
2.产成品没有实物形态
工业企业的生产过程结束,产成品有时要在企业留滞一段时间。产成品一般是实物形态。地质灾害防治活动企业产出的安全品不会在企业留滞,没有实物形态,具有信息产品的特征。
3.“惊险的一跃”在生产过程进行之前
工业企业的产成品要在市场出售换回货币资金。这一环节完成,资金就完成了一个循环,一个产品的物质生产过程也就完成。这一阶段是价值实现阶段,这是一个十分重要的环节,马克思说这是“惊险的一跃”。产品是否适应市场需要,产品的质量性能,产品个别劳动与社会平均劳动的差别,都要在这一环节上表现出来。如果产品不是社会所需要的产品,那么就卖不出去,产成品就完不成“惊险的一跃”。如果产品的质量、性能不高,那么买者就不愿买,或低价卖或销售不畅,完成“惊险的一跃”就很困难。产品的价格要以市场上的价格表现出来。售价与成本之差是产品生产者的利税,如果售价高于成本,那么产成品转化为货币资金,也就大于投入的生产要素成本,否则转化的货币资金或等于或小于投入的生产要素成本,企业就没有利润。地质灾害防治活动企业的产成品是安全品,一经生产出来,立即就被承灾体的所有者或占有者、使用者直接享用,看不到直接的惊险一跃过程,没有产成品直接转化为货币资金的过程,即不是用产成品直接在市场上交换成货币。但是地质灾害防治活动要继续下一生产过程就必须获得货币资金的补充,谁来补充?这一问题涉及地质灾害防治活动特有的经济关系:自然地质灾害应由政府投入货币资金,人类直接诱发地质灾害应由诱发者投入资金。尽管地质灾害防治活动的产成品没有直接的“惊险的一跃”过程,但仍有产品质量和个别成本与社会成本的差别问题存在。显然,对地质动力现象的产生、发展和变化认识结论常与实际不符,则必失信于人,企业要在“惊险一跃”中摔伤。如果减灾投入比承灾体的损失还大,那么减灾企业的继续存在就没有意义,“惊险一跃”之后也就难以再获得出资人的投资了。然而,对于出资人来说,从事地质灾害防治活动的企业对地质动力现象的产生、发展和变化认识结论与实际相符的程度却是投资产生效益的关键之一。因而从事地质灾害防治活动的企业的“惊险一跃”不在产品生产出来之后,而在资金投入之前。信誉程度、企业等级是地质灾害防治效益的分析指标。
4.社会财富总量即时不增
在市场经济中,一般经济活动在“看不见的手”的指挥下,自觉不自觉地从自然界获取物质和能量,增加社会财富。而地质灾害防治活动是动用已经获得的社会物质财富防止更大量的已经形成的社会物质财富损失,其基本出发点和归宿是如何减少灾害给社会经济和资源带来的破坏与损害。这个特性说明,除非结合其他以经营为目的的工程或间接影响,一般的,地质灾害减灾工程没有资金回流量,投入资金的成本都会被安全品的价值即时抵消。
三、地质灾害防治工程经济效益的再定义
按经济效益的通常定义,地质灾害防治工程经济效益常被理解为投资者投入资源,地质灾害防治企业生产出安全品的可能损失与投资者投入的资金之比。假定这样理解准确无误,那么表述方式可以多样,可以用绝对数的方式表达为可能损失减去投入资金的差额,也可以用资金利税率、产值利税率的方式表达为相对数。为便于与其他行业比较,采用资金利税率的形式最好。至于地质灾害防治企业本身的经济效益,同建筑企业相似,是减灾投入经济效益之外的另一回事,但减灾企业是实现减灾经济效益的载体。像假定的例子一样,针对特定的灾害地点防治投入的效益是单个投资项目的效益。评价单项投资的效益,重要的是找到两个数值,一是如果发生灾害,承灾体的最大可能价值损失有多大,二是项目的投资。有了这两个指标,单项投资的效益就可以评价了。
但是,按经济效益通常的定义,投入是对生产产品的投入,产出是生产活动的直接结果,而在上面的理解中,投入没有疑问,可是产出就有问题了。安全品的价值独立于地质灾害防治活动过程之外,并且在地质灾害防治活动之前就已经存在了,因此在理论上说不通,这种理解还存在偏差。
补偿定理及其推论从整体着眼使得资源配置更优,已经不再局限于具体的生产过程,而是对比决策的社会净收益,而且个体资源配置优劣必须以整体资源配置优劣为前提。所以,可以依据补偿定理及其推论,把经济效益定义的内涵和外延扩大。我们把不进行投入,也没有产出的决策称为不作为决策或零决策。至此,我们可以把经济效益定义为:相对于零决策的决策产生的社会净收益。如果定义为相对于零决策的决策产生的社会净收益和资源投入的和与资源投入的比也一样,只是表述方式不同,在我们的评价模型中还是采用资金利税率的形式。显然,这样的定义包含了通常的经济效益定义。
这样定义的经济效益给出了经济效益评价的方法。获益者可以补偿损失者,即使实际补偿没有发生。净效益最大,也就是收益与总费用之差最大,或总收益与总费用之比最大。由此可见,上面朴素理解的经济效益定义,虽然理论上有偏差,但计算式仍然正确。用补偿定理推论来表述地质灾害防治工程经济效益十分顺畅。就单个地质灾害防治工程来说,把投入资源看成一种损失,没有资源投入时的损失为可能损失X1,有资源投入时的损失为投入的资源X2,两种政策下效益的最低水平为X1-X2≥r(r是在评价区域内与等量资金可以获得的平均利税额),或(X1-X2)/X2≥R(R是评价区域内的年平均资金利税率)。
四、地质灾害防治工程的区域经济效益
补偿定理及其推论,不仅为定义经济效益提供理论基础,而且也为我们提供了评价区域地质灾害防治工程经济效益的简单易行办法。如果把可能损失按大小排队,再把减灾投入相应的列出来,那么每一个项目都有一个经济效益。现按经济效益从大到小依次排队,当经济效益小到等于其他行业资源投入的平均的资金利率时,大于或等于这个经济效益水平以上所有项目所需资源投入之和,即为当期政府应投入的资源数量。政府投入这样的资源量在宏观上能够接近实现帕累托效率。这就是说,防治地质灾害投入资源的边际利税和是递减的,当边际利税和等于其他产业的平均边际利税和时,能够接近于帕累托效率。
由此可以看到,虽然整体投资是由单项投资构成的,但还不能简单相加求得整体经济效益。此外,从地质灾害防治企业资金运动过程的分析中可以看到,减灾活动是否进行是由投资者决定的。按照有关的法律,责任人造成的地质灾害损失要由责任人赔偿,灾后要由责任人治理。自然地质灾害的防治要由政府投资。为了查清哪里易发地质灾害,易发程度如何,政府要组织人财物力进行地质灾害调查评价,圈定不同地质灾害危险等级的区域,其间发生的一切费用都构成政府防治地质灾害的投入。对于有地质灾害发生危险的区域,政府还要预防监测,预防监测发生的费用也是政府防治地质灾害的投入。我们把上述两项费用统称为地质灾害防治活动的基础投入。严格地说,政府有关地质灾害日常管理费用也属于基础投入,但是,考虑这部分费用不便于与其他财政支出分开,就不列入基础投入了。政府的基础投入加上专项投入是政府对于自然因素导致的地质灾害防治的全部投入。基础投入是地质灾害防治区域经济效益的构成因子,但却不是单个地质灾害防治工程经济效益的直接构成因子。
5. 从所学的经济学知识分析所谓战祸(自然灾害)之福
自然灾害破坏了当地原有的经济平衡,建立新的平衡会产生新的机会。灾后重建需要大量资源,灾区人民为了满足生活需要会产生大量的需求,在购买力没有遭到很大的破坏前提下,就会产生战祸(自然灾害)之福
6. 滑坡灾害风险经济学评价
以甘肃省天水市王家半坡滑坡为对象作滑坡风险评价研究。
一、研究区概况
1.自然地理情况
王家半坡滑坡位于天水市秦城区北山,其西临玉泉观,南依玉泉中学,北靠中梁山公路,东以王家半坡东冲沟为界。地理坐标为:东经105°42༽″~105°43ཊ″,北纬34°35ཅ″~34°35ཌ″。
2.气象与水文
该区属于温带半湿润气候区,多年平均降水量538.17mm,区内一次性连续最大降雨量为286.6mm,一日最大降雨量为113mm。年内降水分配不均,65%的降水量集中在6~9月份。也是滑坡、泥石流灾害多发期。
受地层岩性和降雨因素的控制,区内局部赋存滑带滞水。该类水为扰动松弛破碎带裂隙、孔隙水,含水层岩性为全心统坡积物,以黏性土为主。地下水补给源主要是大气降水,其次为居民生活污水回渗补给。大气降水或生活污水通过黄土垂直裂隙、滑坡侧后壁的拉张裂缝、剪切裂缝渗入,沿古滑坡体内扰动松弛的滑带土缓慢径流,最后聚集于相对稳定的坡体内,呈滑带滞水。
3.地形地貌
研究区处于西秦岭山地与陇西黄土高原过渡地带,地貌类型属于剥蚀-构造丘陵山地,总体地势北高南低,海拔高程1448~1200m,相对高差250m左右,坡体平均坡降12.5%,坡脚因古滑坡(或古滑坡群)的堆积,坡降较小,一般为1%~5%。
测区南侧为侵蚀-堆积河谷地貌。该地貌单元发育了1~2河流阶地、河漫滩及冲洪积扇,滑坡体就覆盖于河流阶地之上。
4.地质构造
研究区位于秦岭纬向构造带和陇西旋卷构造带的复合部位,属祁吕贺兰山字型构造体系的前弧,地质构造复杂,新构造运动强烈。其构造形迹表现为一系列北西的断裂和褶皱。
影响区内的地层岩性的挽近期构造均为隐伏断裂,主要有:
凤凰山断裂:沿籍河北岸呈北西西向展布,是一条区域性主干活动断裂。
窝驼里断裂:斜切天水市窝驼里北籍河谷底,为压扭性断裂,倾向南西。
东泉断裂:沿渭河南岸呈北西西向展布,向西延伸至籍河河谷。
二、王家半坡滑坡风险识别
王家半坡滑坡体属多期古滑坡体上的一部分,位于古滑坡体的前缘。王家半坡曾于20世纪60年代和70年代发生过两次山体滑动。近年来,受降水及人为活动影响,于2002年再次出现滑动,坡体上的居民房屋倒塌或开裂,造成巨大损失。目前滑坡体仍处于不稳定阶段,存在极大风险,因此,将王家半坡作为滑坡风险评价专题评价的对象有十分重要的意义。
根据收集资料(《天水市秦城区王家半坡应急治理可行性研究报告》)以及野外调查,确定影响王家半坡滑坡的主要因素有下面几部分:
(1)岩性:岩性从根本上控制着一个地区的地貌特征。在某种程度上,地貌形成的特征和速率取决于下伏物质的岩性和风化特征。岩性决定着斜坡体的黏聚力、摩擦系数等特征。因此,滑坡作用与岩性具有直接的联系。
根据勘探资料表明,王家半坡滑坡体的地层岩性为第四系坡积物,物质成分为扰动变形的黄土状粉质粘土和新第三系泥岩的混合物,自上而下依次为泥岩夹亚粘土-扰动泥岩-泥岩(图9-4-1)。主要特征是质地不均,结构松散,易于地表水入渗,中部裂隙十分发育,滑带滞水赋存于该层中,下部为致密坚硬的第三系泥岩。砂质泥岩和泥岩,致密坚硬,不透水。垂直节理和裂隙发育,遇水易软化膨胀,风干后呈瓦块状。该套地层是滑体和滑床的主要组成成分。
(2)坡度:滑坡和坡度之间的关系受地质和地理相互作用的影响。斜坡较陡时,失效的可能性更大一些,同时也表明物质强度会更高一些。为了便于分区,经常将坡度进行分组。将坡度分为五组:<10°;10°~20°;20°~30°;30°~40°;>40°。
王家半坡地形坡度陡峭,斜坡临空面大,是滑坡产生的重要原因。坡体的平均坡降12.5%,坡脚处因古滑坡(古滑坡群)的堆积,坡降较小,一般为1%~5%。
(3)降雨:降雨对斜坡稳定性影响的研究要根据降雨在坡面上产生孔隙压力的能力。Tsaparas(2002)认为土壤渗透性与滑坡的发生具正相关性。Van Westen等(1997)研究表明,在强降雨过程中,由于地下水位上升,导致上层土壤饱水,不透水层以上形成上层滞水,剪切强度减小,坡面上形成孔隙压力,这样就可能引发斜坡失效。
王家半坡滑坡体后缘及侧壁可见裂缝,赋存了滑带滞水,主要补给源是大气降水。而该滑坡体前缘勘探孔内未见滑带滞水(图9-4-1),表明王家半坡滑坡体上新的滑动带尚未发育完全,在外力作用下,扰动松弛带会进一步向下发展,当滑体的下滑力大于岩体的抗滑力后,将会快速下滑。
(4)滑坡体规模:规模和形状十分重要,是确定滑坡体下滑力和抗滑力的主要影响因素之一。对滑坡体进行力学分析时,滑坡的规模和类型是判断滑体是否平衡的重要参数。
根据地形地貌特征及勘查资料,王家半坡滑坡体位于秦城北山古滑坡体的前缘,属两期古滑坡体上的再次滑动体。该滑坡体南北长为110m,后缘宽为150m,滑体平均厚度为17.7m,表面积为13000m2,属重力牵引式小滑坡,如图9-4-2所示。
(5)植被覆盖和土地利用:关于植被对斜坡稳定性的影响,不同文献有不同的观点。根据对Lantau岛自然地表的研究,Franks(1999)得出如下结论,植被稀疏的斜坡最易发生破坏。然而,Dai等(2001)发现与草地相比,裸地发生滑坡的概率要低。
王家半坡可以分为林地(较高的树木)、灌木丛林地(灌木)、农田和居住区。研究植被对滑坡的影响需要考虑坡度。例如,一般认为在中等坡度(30°~60°)的林地,植被覆盖率高有助于减少滑坡的发生,但当坡度较陡(>60°)时情况则有所不同。类似地,山区的农田(梯田)对斜坡稳定性也起到了积极的影响。
图9-4-1 王家半坡滑坡剖面图
图9-4-2 王家半坡滑坡平面图
三、滑坡危险评价
在考察前人成果[102、103、110、173、176、207~211]的基础上,分析得出Rosenbluth方法比较简单,可方便简捷的对斜坡稳定性进行概率评价。这种方法可有效地将斜坡稳定性评价中传统的安全系数法和概率评价法互相结合,取长补短,相互印证。因此,利用该模型进行王家半坡滑坡风险评价,评价步骤如下:
1.建立状态函数
对于一般的斜坡稳定性问题,根据斜坡岩土体结构、破坏机理和受力状况,可建立如下的状态函数:
城市地质环境风险经济学评价
式(9-4-1)中,xi分别为容重、黏聚力、摩擦系数、孔隙水压、荷载强度、降雨强度等随机变量,它们具有一定的分布(大多服从正态分布或对数正态分布)。
王家半坡滑坡风险评价以稳定性系数作为状态函数,即
城市地质环境风险经济学评价
式(9-4-2)中,R(x1,x2,…,xn)为抗滑力或者抗滑力矩,S(x1,x2,…,xn)为下滑力或者下滑力矩。
由于王家半坡滑坡属于非均质(黄土-泥岩)滑坡体,滑坡周界及滑动面按野外实测资料确定。滑坡稳定性计算公式为(引自《天水市秦城区王家半坡应急治理可行性研究报告》):
城市地质环境风险经济学评价
式(9-4-3)中,K为滑坡稳定系数;Fri为地下水面以上的条块面积,m2;Rri为地下水面以上的岩(土)体天然容重,但为同上;Fsi,Rsi为指地下水面以下的条块面积和岩(土)体容重,单位同上;φi为滑带土内摩擦角,(°);Ci为滑带土黏聚力,kPa;L为条块滑面长度,m;αi为条块滑面倾角,(°)。
2.确定参数值及随机变量
稳定性系数函数中除φi,Ci外,其他参数变异性较小,作常量处理,均为定值。根据试验及调查资料,考虑到该滑坡体有多层滑面,计算时选用最深滑动面确定参数。根据试验分析以及收集的资料确定其他参数值(《天水市秦城区王家半坡应急治理可行性研究报告》),其他参数值分别为:Fri=314.55m2,Rri=18kN/m3,Fsi=629.1m2,Rsi=21kN/m3,L=99.5m,αi=25°。
将参数的定值代入9-4-3式中,可得到稳定性系数为
城市地质环境风险经济学评价
本研究中φ,C变化显著,为随机变量。所以斜坡的稳定性系数(状态函数)K是φi,Ci的函数,即
城市地质环境风险经济学评价
因此,F(Ci,φi)也是随机变量,其实质是抗滑力(矩)与下滑力(矩)的比值(R/S)。
3.计算稳定性系数
根据天水工作区野外调查资料及实验测试,得出正态随机变量Ci,φi的范围分别为(20~40)kPa,10°~18°,由此求得均值(μ)和标准差(σ)分别为
城市地质环境风险经济学评价
同理μφ=14°,σφ=4°
求出随机变量Ci,φi的均值和标准差之后,在Ci,φi的变化区间内分别对称的择其两个取值点,一般取均值的正负一个标准差,如下所示:
城市地质环境风险经济学评价
因此,得到四种组合函数,可计算出四个稳定性系数,如下所示:
城市地质环境风险经济学评价
将上式(9-4-8)中Ci,φi数值代入9-4-4式,可得到稳定性系数分别为K1=1.02,K2=0.83,K3=0.68,K4=0.59。
4.得出滑坡发生概率
因为状态函数K=F(Ci,φi)服从正态分布,即k~N(μk,σk2),故稳定性系数的均值和标准差为
城市地质环境风险经济学评价
则可靠度指标β为
城市地质环境风险经济学评价
计算出破坏概率为
城市地质环境风险经济学评价
其中,
城市地质环境风险经济学评价
故Pi=0.83
滑坡目前处于极不稳定阶段,滑坡发生的概率即危险度为0.83,需要采取紧急防护措施防止灾害的发生。
四、王家半坡滑坡的危害与造成的经济损失评估
危害与造成的经济损失评估是风险评价重要的组成部分,关于王家半坡滑坡的危害与造成的经济损失评估在第六章第三节已做介绍,其结果见表9-4-1。
表9-4-1 王家半坡滑坡灾害预测经济损失
五、滑坡风险评估结果
王家半坡滑坡发生灾害的可能性很大,风险概率为0.83,处于极不稳定阶段,受威胁面积达37500m2,影响范围约为37500m2,灾害如果发生会产生巨大的经济损失,预测结果如表9-4-1所示。
以上为直接经济损失值,根据灾害的经验统计,间接损失为直接经济损失的4倍,所以间接经济损失为1912.04万元,总计为2390.05万元。
根据风险评价的结果可知,王家半坡滑坡处于不稳定阶段,有必要采取紧急防护措施,尽量减少灾害发生的可能性,以及由此造成的严重的经济损失。
六、滑坡风险管理
滑坡的控制治理是一项投资高,治理程序复杂,治理周期较长的工程。针对王家半坡滑坡的特点,王家半坡滑坡已处于很不稳定阶段,风险性很大。滑坡发生概率为0.83,一旦发生将产生直接经济损失共计478.01万元,间接经济损失为1912.04万元,因此,必须采取治理措施加以防治,主要有以下几方面:
(1)建设排水工程:包括地表水排水和地下水排水。地表水入渗引起滑床体的凝聚力降低,地下水中的滑带滞水是王家半坡滑坡产生的根本原因。因此,需要建设排水设施,可根据自然坡面形态修建排水渠。
(2)抗滑桩及抗滑挡墙:王家半坡滑坡体的下滑力很大,已处于不稳定状态,因此,要采用抗滑桩固定滑坡体。另外在坡脚位置可以修建抗滑挡墙,利用拦坝中的回填土的抗剪强度来阻止滑坡下滑。
(3)植被覆盖:王家半坡坡体上部土壤为结构松散的黄土状亚粘土,易于植物生长,建议种植根系发达的植物,使滑坡体的绿化面积增大,减少地表水入渗,达到预防和治理的双重效果。
(4)实施监测系统:监测滑坡体的发展趋势,记录抗滑桩的位移以及裂缝的发展变化,及时预报可能发生的情况,最大限度地避免灾害造成的经济损失与人员伤亡。
(5)加强教育:加强滑坡灾害的宣传教育,增强灾害区群众的防范意识,使群众了解灾害发生的前的征兆,尽快撤离受灾区,最大限度地减少灾害造成的损失。
7. 主流经济学模型失灵,是不是经济危机出现的前兆为什么
我个人并不这么认为,我觉得经济模型跟经济危机并没有必然的联系。
经济模型有一定的局限性。
我们不否认有一些经济模型确实对经济发展的指导有参考的意义,但是经济模型也会有失灵的时候,失灵的原因有几个:
第一、经济模型研究的是过去、而经济的发展看的是现在和未来
未来是不可预测的,所以注定了经济模型不可能建立在未来数据的基础上,只能依据过于经济发展的实际数据,产生的想象总结出一定的规律,然后把这些规律用模型来构建。
更可怕的是,有些所谓经济学家所提出的经济模型完全就是一个单纯的概念,很多都是坐在办公室里搞研究,利用一些官方公布的数据建立模型,这很有可能导致模型数据失真,不能真实的反映实际的经济状况。
8. 自然灾害经济学的概述
灾害保险与金融工具的选择
Shogren 和Crocker(1991年)对自我保护下了一个定义,它是一种既能减少潜在损失可能性,又能影响损失严重性的投资行为。各然保护措施包括进行必要的保护手段,如在地震多发区,人们对房屋建筑材料会有特别的要求。典型的个人保护措施的经济手段有灾害保险和不同种类的金融工具,如灾害债券。关于灾害保险的研究都集中在为什么保险人和再保险人不对巨灾提供保险,以及用以补充传统保险手段的金融工具如何赔付灾害损失等。Cummins,Doherty和A Lo(2002年)指出尽管看起来保险业有足够的能力为大型灾害提供赔付,但以保险行业目前的格局来看,这会引起大量的破产。对保险人而言,获得更大偿付能力的一个办法就是购买再保险。Kenneth Froot(2001年)提出再保险人面临融资的不完美性,拥有强大的市场能力,这能使他们向灾难保险索取超过精算基础价值的高额保险费。鉴于此,在贫穷落后的经济中,个人的灾害保险更加难以形成,政府必须发挥重要的作用,建立一个可持续的社会保险体系。这一保险体系不仅包括了灾害来临时的饥荒救济,还应包括应急的公共就业以及失业保险、收入补贴等社会福利计划。资本市场通过灾难债券、远期和期权,对灾害风险提供保护的作用。Jerry Skees(2000年)认为:发展中国家在遭遇旱灾是面临食物不足的挑战时,应设计一种降水合同,合同规定如果缺乏降水,就对当地的农民给予偿付,偿付的数额应该是缺少的降水量的函数,而这可以由可靠的降水指数测定。然而国内关于自然灾害金融工具的研究和实践尚处于萌芽阶段,学术界的探讨也主要集中于保险和国家财政补贴上,关于金融工具的引入问题较少有人提及。Paul Freeman(2001年)把金融工具应用于发展中国家国有资产、政府在转移风险中期重要作用以及政府作为穷人的保护人这些情况下,并检验其应用效果。Freeman总结出风险套期保值工具在前两种情况下很有效,而对于第三种情况则不容乐观,这主要是由于逆向选择问题和道德风险问题。 自然灾害经济学的发展方兴未艾,学术的研究没有止境。前述的研究成果是自然灾害经济学纵深发展的基础,近年来部分经济学家开始探讨发展中国家的灾害经济问题。发展中国家本身经济政治文化等发展存在许多问题,其经济活动的致灾性和社会经济系统的易损性,使其面临巨大自然灾害时表现出天然的脆弱性。一个国家的灾难往往对周边国家甚至对全球经济造成影响,而国际间的合作机制将有助于受灾国迅速从灾难中恢复。因此,发展中国家自身的灾害防治问题,以及如何实施对发展中国家灾害的外部援助,将是灾害经济学未来的重要研究方向。
9. 灾害经济学的词条释义
灾害经济学研究灾害,但不是研究灾害的自然属性,而是研究灾害的社会属性,即灾前、灾时与灾后的社会经济关系。灾害经济学广泛吸收环境科学、生态学、灾害学和社会学等学科的营养,是经济学与其他学科特别是与灾害学相互交叉、渗透的综合性边缘学科。灾害经济学的形成和发展,一方面拓展了灾害科学的内容,使人们对灾害问题的认识添加了经济学分析视角;另一方面也使经济学在更为现实和客观的基础上得到了发展,增强了在灾害背景下其对社会现象和人类行为的解释力。这对于人类认识灾害、处置灾害和经济的可持续发展提供了极大的帮助,具有重大的理论与现实意义。
摘自:唐彦东《灾害经济学》清华大学出版社 2011.7参考文献 确定防治灾害的对策是一件技术性很强的工作,这一工作需借助数学模型和计算机来进行。具体来说:(1)根据有关灾害的历史资料和灾变先兆,及时发现灾害孕育期和潜伏期,并采用积极的防范措施,尽力缩小源区的范围,减少灾害的影响程度;(2)当灾害暴发时,要及时做出减灾对策,将重点放在灾泛区;(3)在灾害持续期,要针对灾情趋于稳定这一现实,努力采取变害为利的措施,达到“堤内损失堤外补”的效果;(4)在灾害衰减期和平息期,要采取各种补救措施和防范措施。作为防治灾害的决策体系,除了各种有关的经济决策外,还包括行政决策和法律决策等。
——摘自《安全科学技术网络全书》(中国劳动社会保障出版社,2003年6月出版)
10. 泥石流灾害风险经济学评价
本节以天水市罗峪沟泥石流的地质环境风险评价为例。天水市位于甘肃省东南部,地处陕、甘、川三省交界,东临陕西省宝鸡市,西、北、南分别与甘肃省定西市、平凉市和陇南地区相接。东经104°35'~106°44'、北纬34°05'~35°10'之间,市区平均海拔高度为1100m。全市横跨长江、黄河两大流域。总人口328万人。境内四季分明,气候宜人,物产丰富,素有西北“小江南”之美称。
一、评价区概况
(1)地理位置:罗峪沟流域地处秦城区北部,位于东经105°30'~105°45',北纬34°34'~34°40'之间,是渭河支流———藉河的一级支沟,流域总面积为71.37km2,涉及秦城区的峪泉、中梁及北道区的凤凰、渭南、南河川5个乡,43个行政村。
罗峪沟流域位于陇中黄土丘陵沟壑区的傍山区与深谷区的过渡地带。北以北山与渭河干流相隔,南隔中梁山与藉河平行,沟脑发源于凤凰山南麓,由西向东流,在天水市区东侧汇入藉河。
(2)地层发育情况:罗峪沟流域在地质构造分区上属陇西构造盆地的东南缘,位于西秦岭地槽的北侧。区内出露的地层从老到新主要有:前寒武系(An)牛头河群、新生界古、新近系(E、N)和第四系(Q)。区内第四系分布较广,按其成因主要有河流相堆积物、泥石流堆积物、滑坡堆积物和风成黄土等。古、新近系中新近系(N)主要分布于工作区中北部,超覆不整合在古近系及其他地层之上,为一套内陆盆地河湖相堆积的红色泥岩夹砂砾岩及灰白、灰绿色粘土岩等,总厚度大于1000m。古近系(E)分布于丘陵区,系一套内陆河湖相沉积,岩性为紫红色砾岩、砂岩、砂砾岩夹砂质泥岩,含少量钙质结核,泥钙质胶结,具清晰的水平层理,总厚度455.9m。前寒武系(An)牛头河群主要分布在关子镇一带,岩性为片岩、片麻岩夹大理岩。
(3)构造、新构造运动:工作区地处祁吕贺兰山字型构造体系前弧西翼与秦岭纬向构造体系的复合部位,同时受到陇西旋卷构造体系和西秦岭北东向构造带的影响,使得该区构造非常复杂,断裂、褶皱十分发育。区内一系列NWW向和NE向的褶皱和断裂,控制着滑坡、崩塌、泥石流的发育与分布。
晚近时期以来,由于地球内应力的不平衡,使一些构造体系具继承性活动的特点,总的特点是以大面积不均匀间歇性升降为主。第四纪以来,新构造运动强烈,区内河谷多形成深切峡谷,并堆积形成了多级阶地。
(4)气候条件:该流域地处暖温带半湿润半干旱气候的过渡地带,由于地形差异大,气候垂直变化显著,年均气温10.7℃,极端最低气温-19.2℃(1955年),极端最高气温40℃(2001年),≥10℃活动积温3360℃,无霜期184d左右,年日照时数2032.1h,年平均蒸发量1293.3mm,平均风速1.3m/s,年最大风速21m/s(1971年4月27日)。多年平均降水量为531.1mm,气象要素如图9-5-1所示。其中7,8,9三个月的降水量约占年降水量的50%以上,年最大降水量772.2mm(1967年),年最小降水量仅为330.1mm(1996年),年际降水量相差悬殊。24h最大降水量100mm(1965年),30min最大降水量30mm(1949年),10min最大降水量20.3mm(1957年),实测降雨强度见表9-5-1。
图9-5-1 甘肃省天水站气象要素图
表9-5-1 实测降雨强度表
(5)土地利用现状:根据罗峪沟流域土地详查资料统计,截至2000年底,罗峪沟流域农业用地面积为3353.2hm2,占流域总面积的46.98%,其中坡耕地面积为2439.6hm2,基本农田为913.6hm2。林地面积为1309.4hm2,占流域总面积的18.35%,人工草地155.5hm2,占流域总面积的2.18%。其他用地(居民点、道路等)面积为1319.8hm2,占流域总面积的18.49%,未利用地面积为911.8hm2,占流域总面积的12.78%。水域87.3hm2,占流域总面积的1.22%。
二、风险识别
从该区水文地质、环境地质、气候、水文、人类活动及其影响范围的社会、经济等情况来看,该区存在泥石流发生的可能及造成生命财产等损失的风险。表现如下:
据史料记载:天水市罗峪沟流域在1540年、1642年、1652年、1740年、1866年、1894年、1927年、1933年、1954年、1958年、1961年、1965年、1987年、1988年、1999年均有大水造成重灾。其中有资料记载的1965年、1987年、1988年、1999年的具体情况为:
(1)1965年7月7日10时至18时,罗峪沟流域普降大暴雨,历时8h,中心强度57.3mm/h,降水总量100mm,洪峰流量达668m3/s,超过100a一遇。洪水泥石流翻堤冲入市区,人民路、红旗剧院、市医院一带受灾严重。共造成1556户受灾,死亡278人,毁坏房屋3800间,淹没农田580hm2,毁坏桥梁3座,20多个单位被淹。
(2)1987年4月19日下午16时至20日凌晨,罗峪沟流域普降暴雨,位于暴雨中心何家湾雨量站观测的降雨量达84.1mm。这次暴雨局部强度较大,流域平均降水量30.9mm,洪峰流量443m3/s,接近50a一遇。
(3)1988年8月7日14:00开始普降暴雨,历时共15h40min,降雨量81.5~116.6mm,暴雨中心师家湾降雨量为116.6mm。洪水起涨时间1h20min,落水时间22h40min,洪水总历时24h,洪峰历时所占总历时的比例为8.3%,洪水总量为502.2万m3,实测罗峪沟洪峰流量596m3/s,超过100a一遇。洪水平均含沙量347kg/m3,最大水深3.46m,冲刷深度0.56m。测验河段的右岸冲刷甚为严重,加之洪水来势凶猛,致使中断面处三根水尺及测验台连根冲去,使右岸河床底部呈陡坎形,线务站埋深1.5m的专用电缆线被洪水冲走。
(4)1999年8月17日晚19时40分至21时15分,罗峪沟流域突降大雨,历时1h35min,降雨量84.1mm,罗峪沟河水猛涨,洪峰流量为476.8m3/s,接近50a一遇,中梁、玉泉等乡部分村庄受灾严重,倒塌房屋24间,死亡2人,4个乡镇企业停产,水毁堤防1.2km,直接经济损失334万元。
严重的暴雨、洪水灾害,已给罗峪沟流域沿岸群众和城区居民的生命财产造成巨大损失,是影响城市市区安全的心腹大患。因此,进行罗峪沟流域泥石流的风险性评价具有重要意义。
一般地说,影响罗峪沟泥石流发育的环境因素主要有:
(1)植被覆盖:植被覆盖率的大小与泥石流的发生密切相关。它虽然不是直接产生泥石流的物源因素,但它却直接控制着松散岩石、各种类型的风化物质能否转化成泥石流的物质来源。因为在集水区内由于大量的枯枝落叶供应土壤表面,其产生的腐殖质促进土壤的团粒化,形成粗孔隙有利于降雨入渗,同时在植物的径叶可以附着降雨,减轻了雨滴直接冲击地面力,减缓了土壤侵蚀的能量,减少了泥石流形成的必要条件之一———物质来源。研究表明,植被覆盖率越小,集水区的洪水流量和洪峰时间就会增加,土壤易受侵蚀,加剧水土流失而产生泥石流灾害。
(2)岩石性质及构造:岩石是泥石流发育的重要物质来源。岩石首先是风化侵蚀后,才能成为泥石流发生的物质来源。在自然条件下,结构松散、易于风化侵蚀的岩石,在各种自然营力和地质营力作用下,如地表岩石在阳光、风、电、大气降水、气温变化、构造运动等,会引起岩石矿物成分和化学成分以及结构构造的变化,因为水力侵蚀、重力侵蚀、风力侵蚀、化学侵蚀、冻融侵蚀等各种侵蚀类型的作用下,导致岩石逐渐发生破坏而形成大量的被侵蚀的物质堆积于坡面、坡脚、沟底,成为泥石流发生的丰富的物质来源。研究表明,岩石性质对岩石风化速度的影响是显著的,随着风化的加深,岩石会有从初裂—巨裂—碎化的破坏过程。岩石的完整性即岩石的结构构造对加速岩石的风化影响也很显著,岩石暴露的面积越大、裂隙越发育、岩体的完整性越差,其受各种风化营力的破坏及影响越大,其风化速度将相对越快。
(3)地形地貌:地形地貌条件是对泥石流发育、分布起着控制作用的条件之一。泥石流的形成、分布与地形地貌有一定关系,高山陡坡沟谷发育,在降水和地表径流作用下,地表土壤、岩石风化物被冲刷、剥蚀、侵蚀,易形成崩塌和滑坡堆积于坡面、坡脚或沟底,为泥石流的发生提供了大量的物质来源和水流动力。另外,地形破碎、地面切割强烈,也相应加大了岩石侵蚀的面积,增加了物质来源。所以,地形地貌对泥石流发生的影响主要体现在两个方面:一方面加大了水流的动力;另一方面增加了引发泥石流发生的物质来源。
(4)沟谷发育程度及沟底纵降比:通常,主沟的泥石流物质是由众多小支沟提供的。各级支沟越发育,提供的物源就越多,纵降比越大,水流流动速度就越快,能量就越大,破坏力也就越强。当主沟汇集了大量的泥石流物质和来自不同动力的支沟水流动力时,它将沿着主沟一直向沟口运动。
(5)流域面积:泥石流的发生与否取决于流域面积(汇水面积)的大小和物源的多少,主沟、各级支沟只是承担汇集和搬运。流域内水量的多少是泥石流发生的主要条件之一,而集水的多少是由发生泥石流沟的流域面积所决定的,所以可以肯定地说,流域内物源再少,只要有足够的水源,泥石流也会发生。故流域面积的大小对泥石流的发育至关重要。
(6)水文气象:泥石流的产生与降雨的时序、降雨强度关系十分密切,据大量的统计分析研究,泥石流的产生与前期的降雨量关系很大。
(7)人类活动:人类社会的一些活动,如乱开乱挖、开垦、毁林毁草、放牧、不合理的工程活动等,都为泥石流的发生埋下隐患。
三、罗峪沟流域泥石流的危险评估
前面已经叙述过,罗峪沟小流域历史上曾经暴发过很多次的泥石流灾害,使得生活在该地区群众的生命和财产都遭受过巨大的损失,也极大地阻碍了当地的经济发展。在努力创建社会主义新农村建设的大环境下,合理规划土地利用、新农村建设的构筑蓝图,提出合理的、科学的避险策略,减轻或免受泥石流暴发后带来的危害,进行该流域的泥石流风险评价工作尤其重要。
1.野外调查
2006年度项目组成员首先在收集、分析已有资料的基础上,在该小流域进行了1/5万的针对可能引发泥石流灾害的环境地质调查工作,调查的重点主要是目前流域内可能成为泥石流的物质及其来源、土地利用现状、现有的居民分布和经济水平、暴发泥石流后可能的影响范围、各级支沟尤其是主沟的通行情况等。并根据野外调查、已有资料,结合航片对该地区的土地利用图进行了修改。
罗峪沟主沟呈现NW—SE方向,流域地势北高南低、西高东低,大体呈羽毛形状。流域的南部基本上为第四系黄土覆盖,地势总体上比北坡相对平缓,北部地势较陡,且以基岩出露为主,只在坡脚处零星分布一些第四系黄土覆盖在基岩之上。相对较大的支沟较发育,但规模相对较小的次级冲沟非常发育,它们的切割深度并不大,但沟底纵降比大。通过调查认为,罗峪沟流域里的耕地较多,大多存在着不合理的开垦,梯田基本上以顺坡地为主,由于耕地表层松散,一旦洪水暴发,将会为泥石流的发生提供大量的物源(彩图15)。
崩塌主要发生于第四系黄土地层和古、新近系泥岩地层(彩图16),滑塌、小滑坡在该流域的地层中都有发生(彩图17),而且到处可见。另外,在流域的北边,主要是基岩出露处,有很多人工开挖的痕迹(彩图18),规模大小不一,基本上都是沿坡开挖,宽度在10~40m之间,长度在30~100m之间,深度在1~4m之间。开挖后的碎石有的顺坡堆积,有的顺坡滚落坡脚堆积(彩图19),砾石大小也很不均匀(彩图20)。这种人工行为的具体用途尚不清楚,但它破坏了山坡的整体性,从远处看像切割的冲沟,人为加剧了侵蚀作用,同时也为泥石流的发育提供了大量的物源。加大了泥石流的破坏作用,因为开挖后的“槽沟”很陡,同样具有一定的汇水范围,在暴雨的作用下,水动力相对强大,冲刷力大,搬运能力强,在流动过程中,对沟底及两侧的侵蚀力加大,增加了泥石流的破坏力。
2.风险评价方法选择
目前关于泥石流风险评价的方法很多,通过现有资料和相关文献[102、103、110、173、176]的检索,经归类整理后在前面已经叙述。从前面的方法中可以看出,一些评价方法是利用一些新的技术、理论等在泥石流风险评价上的应用,还是处于一种尝试性的阶段,如斯特拉勒面积-高程分析法、流团模型法、投影寻踪方法等;一些方法其理论相对成熟,但在泥石流风险评价上的应用还有待于时间的检验,如神经网络法、数量化评分法与逐步回归综合法、模糊数学法等。因为泥石流为突发性的地质灾害,存在着很多的不确定性,虽然泥石流发生的机理认识比较成熟,其发生的特征及影响因素的认识也很清楚,但很多影响因素难以量化,所以对定量评价带来许多障碍。
本次泥石流的风险评价方法是引用刘希林等的单沟泥石流综合评价方法,即MFCAM模型[103]。该模型是刘希林等经过几十年的研究,在经过多次修改后建立的相对成熟的模型。该模型对与泥石流的风险评价分为危险度评价和易损度,该评价模型的建立经历了如下的过程:
最早的危险度评价共有8个评价因子:一次泥石流冲出物最大方量、泥石流发生的频率、流域内松散固体物质储量、泥石流最大漂砾粒径、泥石流最大密度、流域内最大12h暴雨、流域相对高差和流域面积。
20世纪90年代初,在最早的基础上,对单沟泥石流的风险评价中危险度的评价因子选取了12个:一次泥石流冲出物最大方量、泥石流发生的频率、流域面积、主沟长度、流域相对高差、山区平均坡度、流域切割面积、主沟弯曲系数、泥沙补给段长度比、24h最大降雨量、年平均降雨量、人口密度。
20世纪90年代,对单沟泥石流危险度的评价选取了10个因子,它们是:一次泥石流冲出物最大方量、泥石流发生的频率、流域面积、主沟长度、流域相对高差、流域切割面积、主沟弯曲系数、泥沙补给段长度比、24h最大降雨量、人口密度。
最新的单沟泥石流风险评价中危险度的评价选取了7个评价因子:泥石流规模(M)、发生频率(F)、流域面积(S1)、主沟长度(S2)、流域相对高差(S3)、流域切割密度(S6)、不稳定沟床比例(S9)。其中前两项为主要内在因子,其余为次要因子。次要因子选取的方法是:从与单沟泥石流危险度有关的14个候选因子中,采用双系列关联度分析方法,分别将14个候选因子与泥石流规模和发生频率进行关联度分析,再根据每个候选因子与泥石流规模和发生的频率得出的两个关联度的平均值来确定是否与主要因子关系密切,从而决定其取舍。最新的单沟泥石流危险度的计算公式如下(刘希林,2002):
城市地质环境风险经济学评价
式(9-5-1)中,M、F、S1、S2、S3、S6、S9分别为m、f、s1、s2、s3、s6、s9的转换值(表9-5-2)。
表9-5-2 单沟泥石流危险度评价因子的转换函数[102、103]
虽然,准确地、定量化地分析和计算泥石流的危险度,即泥石流发生的概率并不是一件容易的事情。本次之所以应用该评价模型是因为该单沟泥石流危险度评价的基本原理和技术方法已初步成型,是研究者经过几十年的不断探索、分析研究的结果,并在实践应用中逐步得到完善和改进。这并不是偶尔为之的探索性工作。
3.罗峪沟流域土地利用的地质环境危险评价
很显然,该小流域存在的最大风险就是泥石流的发生,所以风险类型就是泥石流发生后,对其影响范围内可能带来的损失。
根据前述的城市土地利用的地质环境风险评价定义,风险评价=发生的概率与可能造成损失的乘积,利用MFCAM模型分别进行分析、计算。
危险度计算如下:
根据危险度的计算模型,首先需要知道m、f、s1、s2、s3、s6、s97个评价因子的实际计算值,然后对各因子根据表9-5-2进行转换,得出转换值。
A.泥石流规模(m)
罗峪沟流域泥石流的主要物质来源是:坡积黄土(其成分为粉沙—壤质黄土,并夹有各种碎屑物质,与原生黄土性质十分相似,它主要分布在梁坡下部较平缓的部位)、沟坡坡积和重力堆积(包括滑坡与崩塌)、山麓坡积—洪积层(多为角砾、巨石与粗砂)、崩积物、洪积物、冲积物、地表风化物和耕植层土壤等。根据该地区计算泥石流规模的经验公式:
城市地质环境风险经济学评价
式(9-5-2)中,m为泥石流规模;K为系数,取0.1~0.5;H为一小时最大降雨量,mm;α为系数取0.73;"为参数,φ意义如下:φ=(γc-10)/(γH-γc)。其中,γc为泥石流重度,kN/m3;γH为泥沙颗粒重度,取26.5kN/m3。
这里K取0.3,"经计算为0.513,H为40.6mm(实测资料),F为71.37km2,计算出m:
m=1000×0.3×40.6×10-3×0.73×71.37×106×0.513=325539138(m3)
B.泥石流发生的频率(f)
发生的频率可以根据某一历史时期泥石流发生的次数而估计出一个泥石流发生的平均间歇期,从而得出泥石流发生的频率。通常用“次/a”或“次/100a”表示。根据有资料记载的该流域从1965~1999年的34a内,共发生泥石流灾害(危害程度不同)共4次,据此计算f为:11.8次/100a。
C.s1、s2、s3、s6、s9这些参数的都是从已有的资料、地形图或航片中获取,结果如下:
s1为71.37km2;s2为19.8km;s3为705.6m;s6为5.43km/km2;s9为11.42%。
根据表9-5-2的转换函数,对实际值进行转换,得到几个评价因子的转换值(表9-5-3)。
表9-5-3 危险度评价因子的实际值及转换值[102、103]
H=0.29M+0.29F+0.14S1+0.09S2+0.06S3+0.11S6+0.03S9=0.80即罗峪沟在100a尺度内发生泥石流的概率是0.8。
四、泥石流灾害的经济损失评价
若发生泥石流灾害,将使其发生区和影响区造成重大人员伤亡、破坏建筑物、毁坏公路等,具体评估过程如第六章第四节。评价结果见表9-5-4。
五、泥石流风险评估结果
天水市罗峪沟流域风险评估计算其发生的风险概率为0.8,处于易发阶段。需采取治理防护措施,减少灾害发生。根据资料及调查计算结果,罗峪沟泥石流灾害预测产生的经济损失见表9-5-4。
表9-5-4 预测泥石流灾害经济损失
由此可见,罗峪沟泥石流灾害发生的可能性很大,一旦灾害发生将影响到60.47km2土地范围,造成大量的人员伤亡,带来建筑、交通、农业以及工业等方面的巨大损失,后果将会非常严重,总计损失达2124371万元。
六、风险控制与管理
罗峪沟泥石流主要有泥流和泥石流两种类型,发生的概率为0.8,存在很大危险,灾害一旦发生将会造成2124371万元的经济损失。因此,需要采取相应措施防治泥石流灾害。主要有:
1.水土保持措施
减少泥石流沟的土壤侵蚀,防止水土流失,才能有效地避免灾害的发生。因此,需要因地制宜修建梯田,退耕还草,发展林果园,扩大草地面积,加大植被覆盖率,在沟底种植刺槐、杨树为主的沟底防护林。
2.谷坊建设
谷坊工程是治理沟道,防治泥石流的重要措施之一,在冲沟中选择V形沟道布设谷坊,减少水土流失。
3.淤地坝
通过对罗峪沟流域的实地勘察,分析论证,由于该区域受特定的地理位置、地形及地面组成物质诸因素的限制,淤地效益较低,淤地坝主要作用是拦洪淤泥,应选择在中上游各支沟中,规划淤地坝。
4.拦挡工程
罗峪沟泥石流对下游的沟口范围内的工程建筑等造成巨大威胁,因此,要修建拦挡工程。拦挡工程是用以控制组成泥石流的固体物质和雨洪径流,削弱泥石流的流量、下泄总量和能量,减少泥石流对下游经济建设工程冲刷、撞击和淤积等危害的工程设施。最常见的有拦碴坝与急流槽相结合的拦排工程。
5.排洪渠
该流域内烟铺、刘家庄、赵家河、李家园子、何家庙5村位于泥石流支沟沟口,受泥石流威胁严重,应采取措施在这五个村落修建排洪渠。
6.加强监控管理
定时对罗峪沟流域可能发生泥石流的方位进行勘查,尤其每年雨季要加强泥石流的监控,及时报告其发展趋势,以便灾害发生时及时疏散人群,减少损失。
7.加强灾害宣传教育
要提高泥石流影响范围内的群众的灾害意识,进行灾害科普教育,使人们了解灾害发生的各种变化征兆,为有效地避开灾害打下基础。
罗峪沟流域泥石流的防护措施以巩固沟床、稳定沟坡、减轻沟蚀为目标,对威胁村庄的重要隐患处进行排洪或拦坝处理,尽最大限度减少灾害发生的可能性及经济损失。