供水管网震后经济损失评估方法综述

(西安建筑科技大学土木工程学院 陕西 西安 710055) (西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室 陕西 西安 71005)

一、引言

进入21世纪后，全球地震的强度和频度有越来越增加的趋势。我国23个省会城市、2/3百万人口以上城市位于Ⅶ度以上高烈度地震区域，是世界上遭受地震灾害最为严重的国家之一，而且我国人口比较密集，房屋抗震性能普遍较差，地震灾害造成的潜在影响也愈发明显。随着我国城市化进程的日益加快，城市人口持续增长，城市财富和生产力不断积累，地震灾害事件造成的经济损失也越来越严重，呈现同等震级条件下，地震灾害损失越来越高的态势。

城市供水管网作为生命线工程的重要组成部分，在历次地震中造成的危害已成为人们日益关注的问题。根据以往供水管网震害事例可以看出，城市供水管网抵御地震的能力是比较脆弱的，而且由供水系统遭受破坏而引起的次生灾害也是非常巨大的。城市供水管网的正常工作是保证消防用水、医疗用水、生活用水的基础，对震后抢险救灾的指挥调度以及维持城市的正常生活都是至关重要的。因此，如何快速、合理评估震后供水管网的经济损失，对于政府的应急预案与防震减灾规划制定具有重要指导意义。

二、供水管网直接经济损失

90年代初，李树桢(1995)在对地震灾害评估中给出了地震损失计算的表达式。当此方法用于管网系统时，认为地震导致的管网经济损失是由地震的危险性、管网的易损性、损失比以及社会的财富所决定的。即可用式(1)来表达：

地震损失=地震危险性×易损性×损失比×社会财富(1)

陈艳艳(1996)提出，直接损失主要包括：系统破坏的调查费用；系统破坏的修复费用；震后紧急供水所采取的措施费用；系统丧失部分输送功能致使系统收人下降。其中系统破坏的修复费用占主要比例，利用破损率计算出管道的破损长度，修复费用与破损长度成正比。其它三项损失在一定地震烈度下可粗略的作为常数处理。

王小菊(2002)提出，地震使给水系统自身破坏造成的损失，包括生产房屋、生产设备和管线的破坏损失。因此直接损失可简单的认为是房屋、设备和管线当时的造价(包括材料费和人工费等)减去使用期间的折旧费。

陆景慧等(2013)对管网的破坏等级进行划分，建议针对震后被破坏区域，区分不同管径、管材，分别根据破坏区域的管道长度、单位长度管道内的破坏处数量、管道每处破坏处的维修费用进行综合测算。

黄巍(2014)根据历年来实际地震数据的统计，对生命线工程震害经济损失进行了探究，对生命线工程各系统经济损失所占比重，以及各系统与其它震害经济损失的比值进行了统计分析。

张桂欣等(2017)利用研究较多且较系统的建筑物震害及损失评估结果，结合历次典型历史地震震害中建筑物和生命线震害情况，通过分析建筑物损失和生命线工程损失的数量关系，建立二者之间的关联模型；通过对人口、GDP、土地利用等公里网格数据进行分析，给出中国大陆地区的分区分类原则，建立分区分类的生命线工程地震直接经济损失分析模型。

目前我国对管线的震害损失评估方法是依据各段管线在不同地震烈度影响下的破坏程度来进行计算的(2011)。当管段发生严重破坏需要重建，这时将毁坏的管线数量乘以重置单价就可以得到其经济损失，当管段处于中等破坏和基本完好情况下，则需要计算修复费用，而修复费用的估计要以需要修复的破坏处数为参数，但是目前规范方法不能给出该参数，导致经济损失估计只能采用基于给定的损失比计算，不一定符合实际。

三、供水系统间接经济损失

国内外对地震间接经济损失的研究方法一般分两大类：经济学模型和经验统计模型，前者采用的方法一般有投入-产出模型、可计算的一般均衡模型、区域经济动力学模型等，后者一般采用损失与GDP的统计关系，或者与直接损失的统计关系等。

Kawashima等(1990)等提出，地震间接经济损失主要由各类设施、原材料和商品的破坏决定，同时还应考虑重建投资的影响。他们以直接经济损失为基础，应用投入产出关系分析对地震间接经济损失做出评估。

陈艳艳(1996)提出间接损失主要包括因缺水导致的火灾失控及引发产业损失。火灾损失不仅要考虑到未来震后引发火灾的发生概率，还要考虑到系统连通可靠性及火灾延时损失，而引发产业损失则要考虑系统连通可靠性及产业关联对产业损失的影响，可以通过连通性分析得到震后火灾损失与企业停减产损失。

Gordon等(1997)考虑到城市的地震间接经济损失主要是由于交通和部门生产能力影响造成的，因此根据地震造成的停减产损失，采用投入产出分析计算出产业关联损失，而后将该损失作为需求放到功能下降的路网中去考虑运输价格上升、目的地重新选择等产生的损失。

林均岐(2000)提出地震现场评估方法，依据统计学原理，通过地震现场抽样调查，得出样本的震害结果，再将样本的损失结果推广到整个地震灾区，从而得到整个地震的损失。

赵直(2001)提出，地震造成的企业减产或停产的损失取决于两方面的因素，一方面是地震造成的生产能力的下降，另一方面是生产能力恢复到震前水平所需的时间。由生产能力损失向量乘以厂房的破坏概率矩阵，可得出生产能力损失比；通过与城市平均震害指数相比较，得到用以估计震后生产能力恢复时间的公式。震后停减产损失为生产能力损失比与年产值以及生产能力恢复时间的乘积。

孙尧(2001)考虑到中间投入积压增加这一因素，运用“投入-产出”模型，来计算停产减产的生命线工程的经济损失。

李恒等(2007)提出了一种基于GDP来估算地震造成的间接经济损失的计算模型。首先统计出该地区的GDP值和建筑物的破坏比例，然后计算出生产能力的破坏比例，再结合地震造成的社会生产能力损失，最后选取适当的社会贴现率，计算得到间接经济损失。

卢永坤等(2008)基于国内生产总值(GDP)、考虑灾区各评估区震害程度，提出了一种地震间接经济损失中的停减产短期影响损失的计算方法。

劳承玉(2008)以产业关联理论和投入产出模型为基础，对汶川特大地震的间接经济损失评估方法进行探讨。以旅游业为例，将前向关联产业、后向关联产业分别以不同的动力为模型对损失进行评估，初步估计得到的旅游业损失624亿元，虽然该结果有待进一步的计算，但是可以为恢复重建工作提出指导建议。

都吉夔等(2008)提出一种基于评估区内企业、服务业停产歇业损失和由地震带来的减产减值损失下的间接经济损失评估方法。该方法需要将评估区内各类结构房屋破坏比与损失比作积，再按各类建筑房屋面积差异进行加权取其平均值，得到综合震害系数，结合抽样调查实例所得到的生产及服务业恢复时间和影响时间系数，和利用灾区各市(县)国内生产总值GDP(第二、三产业)数据即可给灾区做出震害损失评估。在地震灾害影响范围大的情况下，此方法计算量会很大。

黄敏等(2015)通过查阅统计年鉴、经济普查资料，以行政区为单元，收集各行政区的工业企业产值、企业分布等信息，综合考虑地震破坏情况和生产周期理论，结合烈度图，确定企业停减产时间，建立行政区域的工业企业停减产损失模型。该方法克服了由评估区与行政区不一致带来的经济数据获取及分配不易的难题，更科学地为政府及其有关部门在灾后救助及灾后恢复政策上提供指导。

四、结语

几十年来的强烈地震灾害表明，供水系统是城市生命线系统中的薄弱环节，极易遭受地震的破坏，且破坏后造成的次生灾害也非常严重。因此对供水系统进行震害分析，建立震害经济损失模型快速评估震后经济损失具有重要意义。本文总结了国内外学者关于震后供水管网直接经济损失及震后供水系统间接经济损失的理论研究，震后供水管网直接损失可以通过各段管线在不同地震烈度影响下的破坏程度，来确定是否更换或修复的费用来进行计算；也可以采用地震台网快速定位所确定地震的震中、震级，并依据地震动(如地震烈度)的经验衰减关系确定。供水系统间接经济损失包括由于缺水使有关单位停产或减产造成的经济损失和由于缺水造成的火灾和传染病等次生灾害造成的经济损失，损失模型分经济学模型和经验统计模型两大类。