突发公共事件风险减缓决策研究

王　湛　杨　青

摘要:在突发公共事件应急管理中要解决的一个重要问题是对其风险的评估和管理,需要设计风险减缓备选方案并对之进行评价,制定决策。就目前风险减缓方案评估及投资决策制定方面的研究成果来看,绝大部分都是直接分析各备选方案对灾难性事件总体风险的缩减效果。而不同类别的减灾方案达成总体风险减缓的机理和途径是不同的,故更为合理的做法应是基于各类减灾方案实现总体风险减缓的不同机理区别对待。在此基础上,本文尝试将不同类减灾方案综合考虑,形成各个方案组合,以每个组合为整体评价其综合减灾效果。由于风险事件本身结果的模糊性以及风险事件出现概率的模糊性,本文利用模糊集理论方法制定风险减缓决策,并就此开展了实证分析。

关键词:风险减缓; 方案评估; 决策制定; 模糊集; 突发公共事件风险

中图分类号:D632.5 文献标识码:A 文章编号:1004-0544(2009)07-0079-05

一、 风险减缓原理

近几十年来大量研究成果涉及到突发自然灾害事件及其对人类活动的影响。在这些著作中,不同作者提到诸如灾害、风险和易损性之类的术语时,其含义可能并不相同。人们已意识到有必要澄清这些概念,于是,1984年联合国救灾组织(Office of the United Nations Disaster Relief Co-ordinator, UNDRO)和联合国教育科学及文化组织(united nations educational, scientific and cultural organization, Unesco),建议对相关术语作如下定义。[1]

自然灾害(natural hazard, H)是指在特定时期内、指定区域上某种具潜在破坏性的自然现象发生的可能性。国内有文献将之表述为“致灾因子”。[2]-[4]而无论作何表述,其在本质上都是一个“发生概率”概念。

总体风险(total risk, Rt)意为某特定自然现象所导致的伤亡人数、财产损失、经济活动遭破坏程度的期望值,因此它由H、V和E共同决定。于是有:

易损性(vulnerability, V)是指由特定强度的某自然现象发生导致的暴露于风险之中的某指定承灾对象的损失程度。其取值范围为[0, 1],0代表无损失,1代表全部损失。

暴露于风险之中的承灾对象(elements at risk, E)意为在指定区域内暴露于风险之下的所有人口、财产、经济活动(包括公共服务)等,在有些文献中亦称之为“暴露”。[5]-[7]

由上述定义推而广之,可知任何灾难性事件的风险都由“致灾因子”、“易损性”和“暴露”共同决定。那么,要实现风险减缓的目的,就可以考虑从这三方面入手:或减小特定强度自然灾害的发生概率;或降低承灾对象的易损性水平;或减小特定区域内的人口、财产、生产、生活基础设施密度。相应地,各种风险减缓方案也就可以分为三大类。由于上述第三类风险减缓方式涉及到整个地区、甚至整个国家现有建设格局(包括行政建制、产业布局等)的重新规划和调整,故其往往耗资巨大,历时漫长,迫使决策部门对此不得不持慎之又慎的态度。正是考虑到第三类减灾方案极少被采用的现实,后文将暂时忽略第三类减灾方式。

就目前风险减缓方案评估及投资决策制定方面的研究成果来看,绝大部分都是直接分析各备选方案对灾难性事件总体风险(Rt)的缩减效果。而根据上面的分析,不同类别的减灾方案达成总体风险减缓的机理和途径是不同的,若是一概而论,其方案评估及决策制定的结果必然是不尽人意的。故此,更为合理的做法应是基于各类减灾方案实现总体风险减缓的不同机理区别对待。

二、 风险减缓方案评估

本文将基于模糊集和模糊概率理论,分两步对风险减缓方案进行评价,具体步骤如下。

(一)确定未来一段时期发生某种灾害(不同强度)的模糊概率

笔者曾在“Hazard / Risk Assessment Based on Fuzzy Probability”[8]一文中,以历史数据为依据,得到了在不考虑采取可能的减灾方案的前提下,未来一段时期发生一定强度(xi)的某种灾害的模糊概率P(xi)——(见公式(1)、(2))。公式的详细推导过程及各变量、参数的实际意义这里不再赘述。

此处, (2)

(二)评估备选方案减灾效益

如前所述,依据风险减缓的不同途径,减灾方案可分为两类:一类通过降低致灾因子的发生概率来减缓风险;另一类则通过降低承灾体的脆弱性水平来减少灾害损失(事实上亦可通过减小承灾体上的人口、财产密度等以达到减少损失的目的,但这类方案评价问题本文暂不考虑)。下面本文即分上述两类对不同减灾方案及方案组合的效益进行评估。为简便起见,我们将能降低致灾因子发生概率的一类方案称之为Ⅰ类方案,将能降低承灾体脆弱性水平的一类方案称之为Ⅱ类方案。

作用,各个灾害强度等级出现的概率发生了改变,可能增加,可能减少。一般来说高强度等级灾害的发生概率将有所减少,中强度等级灾害的发生概率基本维持不变或略有增减,低强度等级灾害的发生概率可能有所增加。二况不再造成威胁,从而避免了一部分紧急事件的发生。

预期b11方案一旦实施,在未来灾害发生次数累计T11次以内,都能有效减缓风险,b11方案在其生命期内共需投入C11;b12方案在未来灾害发生次数累计T12次以内都有效,b12方案在其生命期内共需投入C12。则有b11方案期望收益为

2. 评估Ⅱ类方案减灾效益

生次数累计T21次以内都有效,b21方案在其生命期内共需投入C21;b22方案在未来灾害发生次数累计T22次以内,一样的,故Ⅱ类方案的期望收益必须结合选取的Ⅰ类方案方能确定。亦即是说,不同的方案组合下Ⅱ类方案的期(9)

三、 风险减缓相关决策制定

(一)风险减缓方案选优

由以上分析,容易看出可能的4种方案组合及各自的减灾期望收益如下:

(二)决策相关问题说明

借助模糊集和模糊概率理论,遵循上面的方法步骤,可以较为科学合理地确定风险减缓最优方案组合,作出正确决策。但其中尚有若干问题需加以关注。

1. 方案的技术、经济可行性问题

以上分析仅计算确定了备选方案及各方案组合的期望受益,然后对之进行排序,选取总收益最大的方案组合为最终决策。整个过程没有充分考虑每个方案本身的技术、经济可行性。事实上,在决策之初,就应对各方案是否可行作出基本判断,技术上不可行的直接排除出去,经济上不可行的则需再作进一步分析。就突发事件风险管理领域而言,有些项目、工程可能不具备经济可行性(或难以观察到确切的显性经济效益),但却是维护国家安全、社会公共安全和人民身心健康所必需的,如国防工程、计划免疫接种、疾控中心建设等。这一类项目就不应轻易舍弃,恰当的做法是综合考虑全局利益和长远利益,在若干备选方案中择其优者而为之。

另外,即使是非必要、经济上又不可行的减灾方案,也应区分其不同类别,分别对待。就是说,对于经济上不可行的Ⅰ类方案和Ⅱ类方案,处理方式并不相同。在发现本身的期望收益为负的Ⅰ类方案时,不要急于否定,还要看它与各个Ⅱ类方案的配合效果,因为本身期望收益低的Ⅰ类方案在与合适的Ⅱ类方案组成方案组合后,其总效益不一定低。而对于组成方案组合后,本身期望收益为负的Ⅱ类方案则可以直接舍弃,因为这种情况下方案组合的总收益一定会被消减。

2.Ⅰ类方案的生命期问题

在前面建立的模型中,为便于分析,假设Ⅰ类方案的生命期是有限的,即仅限于灾害发生次数累计T11(T12)次以内Ⅰ类方案能正常起效。这一假设在很多情况下是符合实际的,但亦有防灾减灾项目的生命期近乎是无限的,这类项目在自然状态下就能自动补充消耗,无需折旧,在不遭受意外破坏的前提下其作用不受灾害累计发生次数限制。如“功在当代,利在千秋”的植树造林工程即属此列。这类项目的防灾减灾期望收益可看作近似无穷大,此时方案评价不再着眼于总收益与总成本的比较,决策退化为在现有人力、物力、财力的限制下,如何最大限度地让防灾减灾项目得以实施。

3. 货币时间价值问题

在前面的决策分析过程中,备选方案期望收益的计算并没有考虑货币时间价值因素,这主要是因为防灾减灾项目产生的现金流出和流入其发生时点无法或很难确定。但很多时候货币时间价值因素有可能对决策产生显著影响而不能忽略不计。因此,当有可能在一定置信水平上对风险减缓方案现金流发生时点加以估计时,就应在上述模型中加入货币时间价值因素(选取合理的折现率,将不同时点上发生的现金流统一折现为现值),从而将静态模型转化为动态模型。

4. 方案空间容量问题

4个元素。而实际问题中的方案组合可能远不止4个。不过这并不影响模型的通用性,在决策原理和方法步骤都不变的条件下,我们可以很容易地将模型拓展为解决含n个元素的方案空间问题的方法体系。

四、 实证分析

本文拟就“热带气旋”对风险减缓方案决策开展实证分析,其原因在于“热带气旋”的统计数据较全,且已有约定俗成的分级标准。

(一)确定发生各级热带气旋的模糊概率

笔者曾在“Hazard / Risk Assessment Based on Fuzzy Probability”[8]一文中,求得未来一段时期,登陆中国大陆的热带气旋为热带风暴的概率是0.1664,为强热带风暴的概率是0.3595,为台风的概率是0.2989,为强台风的概率是0.1142,为超强台风的概率是0.0609。具体计算过程参见该文。

(二)评估备选方案减灾效益

近年来台风(飓风)强度越来越烈,破坏力越来越大的直接原因之一是全球变暖。美国科学家的研究表明,全球气候变暖在未来可能使台风的形成个数和影响加大,潜在破坏力上升。我国专家根据高分辨率区域气候模式的模拟结果表明,在温室气体增加背景下,登陆中国的台风个数可能会有增加,同时台风的移动路径也将发生变化。为抑制和扭转台风灾害的增多趋势,有必要采取科学有效的风险减缓措施,以减少地球大气中的温室气体,阻止全球变暖。对此科学家们已提出各种设想,诸如:

●在20世纪70年代,很多科学家都建议在地球上大批造林,并用木材来代替混凝土、铝与塑料,其结果是碳循环中的大量碳都被固定在地球表面上而不是进人大气中。

●海洋每年从大气中自然吸收的二氧化碳气体高达180亿吨,美国加利福尼亚州的海洋生物学家约翰·马丁据此认为,可以利用海洋浮游生物的光合作用吸收二氧化碳,但是需要不断给海洋“补铁”以刺激浮游生物生长。

●如果能够适当提高地球的阳光反射率,就很容易抵消温室气体造成的地球升温。美国亚利桑那州立大学著名天文学家罗杰·安吉尔据此提出,可以在地球轨道上安装一个由小片镜子组成的巨大遮阳伞。

●德国著名化学家、诺贝尔奖得主保罗·克鲁岑通过研究美国著名物理学家、氢弹之父爱德华·特勒倡导的遮光法,提出将硫磺撒入同温层以制造乌云冷却地球的方法。

所有这些用于缓解和抵消地球温室效应的设想都可能成为台风灾害的风险减缓Ⅰ类方案,但这样一些方案目前至多只能算是初步设想,其技术和经济可行性还远未得到充分论证。限于本文的研究范畴,笔者无意也不可能对具体减灾方案进行深入分析,本文要做的只是从风险管理角度出发,举例说明灾难性事件风险减缓的决策思路和方法。

1. 评估Ⅰ类方案减灾效益

即b11方案可能导致热带风暴的概率增加25%,强热带风暴的概率减少8.375%,台风的概率减少8%,强台风的概率减少16.625%,超强台风的概率减少6.875%。

同理可得

即b12方案可能导致热带风暴的概率增加25.75%,强热带风暴的概率减少11.75%,台风的概率减少4.5%,强台风的概率减少9.875%,超强台风的概率减少3%。

现假定发生1次热带风暴将造成损失0.7295亿元,1次强热带风暴将损失68.01亿元,1次台风将损失72.426亿元,1次强台风将损失86.2亿元,1次超强台风将损失196.58亿元(损失数据根据近3年登陆中国的各级热带气旋造成的直接经济损失均值调整确定)。[9]-[11]

预期b11、b12方案一旦实施,在未来灾害发生次数累计700次以内(每年登陆中国大陆热带气旋数的多年统计数据显然,即便仅有Ⅰ类方案起作用,b11、b12方案亦具经济可行性。下面将结合Ⅱ类方案的减灾效益进一步分析各种方案组合的综合效益。

2. 评估Ⅱ类方案减灾效益

在用于降低承灾体脆弱性水平的Ⅱ类方案方面,本文主要考虑标准海堤建设和标准海塘、水库建设等防台、防风暴潮工程措施。

这里设b21方案为海堤标准化建设工程,b22方案为水库除险加固工程。假定发生热带风暴、强热带风暴、台风、强台风或超强台风时,b21方案可使得直接经济损失在原有基础上分别减少15%、30%、40%、45%、50%,b22方案可使得损失在原有基础上分别减少15%、25%、30%、35%、40%,即b21方案可减少损失额分别达0.1094亿元、20.403亿元、28.9704亿元、38.79亿元、98.29亿元,b22方案可减少损失额分别达0.1094亿元、17.0025亿元、21.7278亿元、30.17亿元、78.632亿元。

预期b21、b22方案一旦实现,在未来灾害发生次数累计70次以内都能有效减灾(每年登陆中国大陆热带气旋数的多年统计数据近似为7,这里假定Ⅱ类减灾方案的生命周期为10年),b21方案在其生命期内共需投入800亿元,3. 方案组合选优

综上所述,可能的4种方案组合及各自的减灾期望收益如下:

五、 讨论与结论

就此决策结果,有很重要的两点需加以说明。一个是由于Ⅰ类方案和Ⅱ类方案生命期的不一致,这里b11、b12方案的减灾效益是以百年为期计算的,而b21、b22方案是以十年为期计算的,之所以将百年内的收益与十年内的收益直接相加乃是一种权宜之计,是考虑到十年之后Ⅱ类方案未必仍只包含现有备选方案,很可能有更先进适用的方案出现。基于此一考虑,在做此决策时,仅立足于未来十年间的期望总收益。倘若有合理理由确信未来较长一段时间内不会出现新的Ⅱ类方案供选择,那么可认为未来百年间对Ⅱ类备选方案连续不间断地投资了10次,故各方案组合的减灾效益应将相应Ⅰ类方案的收益与10倍的Ⅱ类方案收益相加确定,如此一来,组合1将不再是最优方案,取而代之的是组合3。

另一点需说明的是,无论b11方案与b12方案,还是b21方案与b22方案,都不是互斥方案,而是相互独立的。因此,上述决策结果仅仅是在资金有限的情况下作出的(这也确实符合实际情况),若资金供应充足,可以考虑上述方案组合的组合,当然决策过程和方法也应作必要调整。

参考文献:

[1]Varnes D. J. Landslide hazard zonation: a review of principles and practice [M]. Paris: Unesco, 1984: 10.

[2]史培军,王静爱,周俊华.中国水灾风险综合管理——平衡大都市区水灾致灾强度与脆弱性[J].自然灾害学报,2004, 13(4).

[3]Shi Peijun, etc.Urban Risk Assessment Research of Major Natural Disasters in China [J].地球科学进展,2006, 21(2): 107-118.

[4]史培军等.减灾与可持续发展模式———从第二次世界减灾大会看中国减灾战略的调整[J].自然灾害学报,2005, 14(3).

[5]Odeh Engineers, Inc. Hazard, exposure, and combined risk scoring. RI Statewide Hazard Risk and Vulnerability Assessment,1984: 13-23.

[6]U.S. Department of Labor.Hazard exposure and risk asessment matrix for hurricane response & recovery work.http://www.osha.gov/SLTC/etools/hurricane/index.html.

[7]Frances Jean Mather, LuAnn Ellis White, Elizabeth Cullen Langlois, etc. Statistical methods for linking health, exposure, and hazards. Environ Health Perspect,2004, 112(14): 1440–1445.

[8]Wang Zhan, Yang Qing. Hazard / Risk Assessment Based on Fuzzy Probability. (待发表中).

[9]中国气象局编. 中国气象灾害年鉴(2007)[M]. 北京:气象出版社,2007.309-324.

[10]中国气象局编. 中国气象灾害年鉴(2006)[M]. 北京:气象出版社,2006.

[11]随风消逝. 2007年西北太平洋热带气旋年鉴[DB/OL]. http://weather.uu1001.com/read.php?tid=1765&toread=1&t=1,2007/12/31.

责任编辑仝瑞中