中外兩種地震災(zāi)害經(jīng)濟損失評估模型比較研究*

楊　妍　李　霖

(武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 武漢430079)

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中外兩種地震災(zāi)害經(jīng)濟損失評估模型比較研究*

楊妍※李霖

(武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 武漢430079)

摘要地震災(zāi)害經(jīng)濟損失評估能對地震災(zāi)后恢復(fù)和重建提供重要決策支持。 目前國內(nèi)外對于地震經(jīng)濟損失的評估模型較多， 其中國際上最為經(jīng)典的是由美國聯(lián)邦應(yīng)急管理局為主開發(fā)的HAZUS-MH評估模型， 它是世界上許多其他國家地震災(zāi)害經(jīng)濟損失評估模型的基礎(chǔ)。 本文采用定性比較的方法將該模型與我國目前常用地震經(jīng)濟損失評估模型進行客觀比較， 具有一定的借鑒性。

關(guān)鍵詞地震； 經(jīng)濟損失； 評估

引言

地震所帶來的災(zāi)害不言而喻， 而導(dǎo)致災(zāi)害的主要原因是地震波從震源傳播到地表所引起的地表附著物劇烈震動， 當?shù)乇砀街锊荒艹惺苷饎訌姸龋?從而發(fā)生破壞。 受到震源強度、 地表附著物到震源的距離等多種因素的不同而產(chǎn)生的影響也不同。 地震災(zāi)害所帶來的最為常見和直接的損失就是建筑物倒塌所導(dǎo)致的經(jīng)濟損失和人員傷亡。 其中， 對地震引發(fā)經(jīng)濟損失的評估， 對震后恢復(fù)、 重建以及規(guī)劃有著重要意義。 本文將著重對地震災(zāi)害經(jīng)濟損失的國內(nèi)外評估模型進行定性比較。

1　地震災(zāi)害經(jīng)濟損失評估模型概述

地震災(zāi)害經(jīng)濟損失評估是地震災(zāi)害損失評估的一個重要部分。 通常來說， 由于地震災(zāi)害經(jīng)濟損失評估是基于建筑物易損性分析的評估， 且由于不同國家的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完備性、 建筑物結(jié)構(gòu)類別及其筑造方式等不同。 因而， 適用于某個國家的地震災(zāi)害經(jīng)濟損失評估方法不一定適用于其他國家。 此外， 由于各個國家的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完備性、 建筑物結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計等均受到國家經(jīng)濟發(fā)展和技術(shù)水平的限制， 故而對于發(fā)達國家所適用的地震災(zāi)害損失評估方法， 也不一定適用于非發(fā)達國家。 表1列出了地震災(zāi)害損失評估中， 對任一評估區(qū)域內(nèi)建筑物所需要的各項評估因素的數(shù)據(jù)信息， 在各發(fā)展水平的國家的易獲取程度(表1也一并包括了地震災(zāi)害人員損失評估方法的各項因素)。 通過表1可以看出， 對于發(fā)達國家來說， 其數(shù)據(jù)完備性較好， 特別是， 美國和日本等一些較早開始地震災(zāi)害損失評估研究的國家， 在歷史地震信息的記錄上更為系統(tǒng)和完善， 有利于地震災(zāi)害損失評估方法的分析和研究， 特別是在建筑物破壞數(shù)據(jù)上的系統(tǒng)記錄， 有利于對地震災(zāi)害損失評估過程中最重要部分建筑物易損性進行分析和研究。

表1　各發(fā)展水平國家的因素數(shù)據(jù)易獲取程度

注： (1) “●”表示已有數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)易收集的幾率較大； “○”表示有部分數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)有可能收集的幾率較大； “-”表示無數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)很難收集的幾率較大。 (2) 發(fā)達國家， 是指經(jīng)濟發(fā)展水平較高、 技術(shù)較為先進的國家， 如美國、 日本、 德國、 法國、 英國等； 發(fā)展中國家， 是指相對于發(fā)達國家而言， 經(jīng)濟水平較低、 技術(shù)相對落后的國家， 包括亞洲、 非洲、 拉丁美洲等的130多個國家， 占世界陸地總面積和總?cè)丝诘?0%以上， 這里為了方便區(qū)別各發(fā)展中國家的數(shù)據(jù)易收集程度， 又依據(jù)數(shù)據(jù)信息完備性， 將其分為發(fā)展中國家①和發(fā)展中國家②兩部分

通過文獻分析可以知道， 美國是最早開始地震災(zāi)害研究的國家[1-2]， 且美國聯(lián)邦應(yīng)急管理局(U.S. Federal Emergency Management Agency， FEMA)與美國國家建筑科學(xué)研究所(U.S. National Institute of Building Science， NIBS)自20世紀90年代中期起合作開發(fā)的HAZUS-MH(Hazards U. S. -Multi-Hazard)[3-4]中所采用的評估方法， 是目前國際上經(jīng)典的地震災(zāi)害損失評估方法， 也是許多其他國家地震災(zāi)害損失評估方法和系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)[5]。 這里將與我國《災(zāi)害直接損失評估(GB/T 18208.4-2005)》[6]中的地震災(zāi)害損失評估方法進行定性比較和分析。

地震災(zāi)害損失評估由地震災(zāi)害分析、 建筑物易損性分析以及社會經(jīng)濟損失分析3個部分組成， 將各部分所涵蓋的不同因素進行組合， 可形成不同的評估方法。 表2給出了幾種常用評估方法的因素組合方式以及它們的研究現(xiàn)狀。

通常， 建筑物的破壞狀態(tài)信息可以通過實地現(xiàn)場調(diào)查、 建筑物破壞歷史數(shù)據(jù)的概率分布分析以及專家定義/評分的分析方法來獲取， 而經(jīng)濟因素主要包括基于重置單價的評估方法和基于經(jīng)濟指數(shù)(特別是宏觀經(jīng)濟指數(shù))的評估方法等。 因此， 通過因素組合即由表2中以Chen等[7]、 FEMA[3]、 Wang等[8]、 袁一凡等[6]以及王慧彥等[9]為典型代表的組合1～6 。 其中， 專家定義/評分法通常是基于歷史數(shù)據(jù)的評定， 很少單獨使用， 通常結(jié)合歷史數(shù)據(jù)共同分析， 因此， 作為建筑物破壞信息獲取源因素， 也可以將其劃作歷史數(shù)據(jù)源， 故組合3可以等同于組合1， 而組合4等同于組合2。 建筑物結(jié)構(gòu)體的物理破壞是引起經(jīng)濟損失的重要主因， 是地震災(zāi)害損失評估的基礎(chǔ)和重要部分， 因而繞開這個重要因素的經(jīng)濟損失評估方法是不合適的。 表2中的組合7雖然不是直接采用建筑物的破壞信息， 但可以間接地通過其他因素來反映建筑物的破壞信息， 如結(jié)合GDP分檔來反映建筑物的抗震性能， 并建立經(jīng)驗公式進行直接經(jīng)濟損失評估。 將在本文中進行比較分析的直接經(jīng)濟損失評估方法即涵蓋了以上幾種因素的組合。

表2　基于因素組合的7組地震災(zāi)害直接經(jīng)濟損失評估方法

注： 其中建筑物獲取方法還可以結(jié)合地震信息得到震害系數(shù)， 因為各發(fā)展水平的國家均可獲取地震基礎(chǔ)信息， 故該表中不將其列入。 表中“√”表示目前已有研究， “-”表示目前尚無研究或未知

2　標準法與國外經(jīng)典經(jīng)濟損失評估模型的定性比較

目前， 評估地震災(zāi)害直接經(jīng)濟損失的非經(jīng)驗?zāi)Ｐ椭饕袃煞N典型類型： 一是美國FEMA與NIBS自20世紀90年代中期開始合作開發(fā)的HAZUS-MH系統(tǒng)中所采用的直接經(jīng)濟損失評估法(簡稱HAZUS法)[3-4]， 二是我國地震《災(zāi)害直接損失評估標準(GB/T 18208.4-2005)》中所采用的直接經(jīng)濟損失評估法[6]。 下面主要從因素選取和方法組合兩個方面對它們進行定性比較和分析。

表3給出了HAZUS法與標準法的定性比較， 主要從兩種方法所適用的區(qū)域、 適用的評估場景、 所選用因素的差異以及評估方法的因素組合差異進行比較。

總體來說， 這兩種方法的共同之處在于：

(1) HAZUS法和標準法均是通過獲取各種結(jié)構(gòu)類別的建筑物在不同破壞程度下的比值作為直接經(jīng)濟損失評估計算的基礎(chǔ)， 并結(jié)合該建筑物結(jié)構(gòu)類別所對應(yīng)的重置經(jīng)費， 計算各類別建筑物的直接經(jīng)濟損失， 最后疊加計算得到研究區(qū)域的總直接經(jīng)濟損失；

(2) 兩種方法均將建筑物破壞程度分為5個等級， 且劃分方式基本相同。 HAZUS方法的分類： 無破壞、 輕度破壞、 中度破壞、 嚴重破壞、 完全毀壞； 標準法的分類： 基本完好、 輕微破壞、 中等破壞、 嚴重破壞、 毀壞；

(3) 兩種方法在地震災(zāi)害分析部分均可以根據(jù)需求， 采用基于確定性地震災(zāi)害分析的方法或概率性地震災(zāi)害分析的方法；

(4) HAZUS法和標準法均采用重置單價作為直接經(jīng)濟損失評估中的經(jīng)濟因素。

兩類典型評估方法的不同之處主要在于：

(1) HAZUS法是以各結(jié)構(gòu)類別和使用類別的建筑物在不同破壞狀態(tài)下的破壞概率

表3　HAZUS法與標準法的定性比較

矩陣作為評估的基礎(chǔ)， 因此， 在建筑物數(shù)據(jù)的收集上要求更全面， 需要有充分的歷史數(shù)據(jù)來獲取建筑物的易損性曲線， 從而計算各結(jié)構(gòu)類別建筑和使用類別建筑物在不同破壞程度下的概率密度分布函數(shù)； 而標準法主要以現(xiàn)場實際調(diào)查得到的建筑物的破壞比和損失比作為衡量建筑物易損性的定量指標；

(2) 由于HAZUS法中的建筑物破壞概率矩陣是基于美國的建筑物在歷史地震中的破壞記錄所統(tǒng)計分析和計算得到的概率矩陣， 因此， 只針對美國， 具有地域局限性， 不能直接用于其他國家， 故其他國家在借鑒其方法時， 需要依據(jù)該國國情， 計算適用于自己的建筑物破壞概率矩陣； 而標準法中的建筑物破壞易損性矩陣是震后現(xiàn)場調(diào)查得到的， 不受歷史數(shù)據(jù)限制， 故其方法更易于發(fā)展中國家或其他建筑物破壞歷史數(shù)據(jù)記錄尚不完善的國家所借鑒；

(3) 兩者對建筑物的結(jié)構(gòu)類別的劃分不同。 HAZUS法根據(jù)美國國情將建筑物分為16種主要結(jié)構(gòu)類別， 并考慮建筑物的高度進一步細化為36類； 標準法則是根據(jù)我國建筑物特點將其大致劃分為7種建筑材料類別和11種承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)類別；

(4) 兩者所采用的建筑物破壞等級劃分相似， 但對建筑物破壞等級的定義方式不同。 HAZUS法中對建筑物破壞等級的定義是依據(jù)各結(jié)構(gòu)類別的建筑物分別進行的定義； 而標準法則是對所有結(jié)構(gòu)類別統(tǒng)一定義建筑物破壞等級的內(nèi)容， 并結(jié)合各結(jié)構(gòu)類別的差異進行了簡要的說明和補充。

3　結(jié)語

總體來說， HAZUS法和標準法的差異主要是源于建筑物破壞歷史數(shù)據(jù)的完備性以及建筑物結(jié)構(gòu)和筑造方式的差異， 基本代表了目前地震災(zāi)害損失評估常遇到的兩種情況， 可以為具有相似情況的國家進行地震災(zāi)害損失評估提供借鑒。

參 考 文 獻

[1] Gilbert G K. Earthquake forecast. Science， 1909, 29(1): 121-138

[2] Gilbert G K. The California earthquake of 1906. American Journal of Science， 1909, 27(157): 48-52

[3] Federal Emergency Management Agency (FEMA). HAZUS-1999， Earthquake Loss Estimation Methodology： Technical and User Manuals. Federal Emergency Management Agency： Washington， D.C.， 1999

[4] Federal Emergency Management Agency (FEMA). “Multi-hazard Loss Estimation Methodology Earthquake Model HAZUSRMH MR4 Technical Manual”. http:∥www.fema.gov/plan/prevent/hazus/hz_manuals.shtm， 2003

[5] Daniell J E. Comparison and Production of Open SourceEarthquake Loss Assessment Packages. Ph.D. dissertation， Rose School， http:∥www.roseschool.it/index.php?option=com_docman&task=doc_download&gid=191， 2009

[6] 袁一凡. 地震現(xiàn)場工作第4部分： 災(zāi)害直接損失評估(GB/T 18208.4-2005). 北京: 地震出版社, 2007

[7] Chen Q -F， Chen Y， Liu J， et al. Quick and approximate estimation of earthquake loss based on macroscopic index of exposure and population distribution. Natural Hazards， 1997, 15(2-3): 217-229

[8] Wang X -Q, Ding X， Chen Q F， et al. Study on the assessment of China earthquake losses in 2006-2020∥3rdAOGS (Asia Oceania Geosciences Society) 2006 Annual General Meeting. Singapore， July 10-14， Abstract， 946/1202, 2006

[9] 王慧彥， 黃敏， 梁瑞蓮， 等. 地震災(zāi)害損失經(jīng)濟統(tǒng)計學(xué)評估方法初步研究. 自然災(zāi)害學(xué)報， 2009, 18(3): 106-110

* 收稿日期：2016-03-09； 采用日期： 2016-05-05。

基金項目：國家自然科學(xué)青年基金項目(編號：41301585)資助。

中圖分類號：P315.9；

文獻標識碼：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.07.009

Comparison of two economic loss estimation models of seismic hazard

Yang Yan, Li Lin

(School of Resource and Environmental Sciences， Wuhan University，Wuhan 430079， China)

AbstractEstimation of economic loss is significant for reconstructions after earthquake. This paper aims to compare qualitatively the classical model HAZUS-MH， which is built up in US and applied as the basic model of developing seismic loss estimation models in many countries， with the one that are generally applied in China. The comparison results can be applied as an important reference to decision makers.

Keywordsearthquake; economic loss; estimation

※通訊作者： 楊妍， e-mail: yy5290@whu.edu.cn。