村镇建筑洪灾损失评估指标体系构建

胡承芳 徐坚 沈定涛 赵保成 付珺琳 王丽华

摘 要：村镇建筑安全性普遍不高，易受洪灾影响造成损失，严重阻碍乡村经济的发展，对其进行洪灾损失评估是减灾救灾科学决策的辅助保障。本文以村镇建筑为研究对象，在洪灾危险性和洪灾易损性分析的基础上，从村镇建筑洪水灾害损失中致灾因子、孕灾因子、承灾因子三个方面确定评估指标，构建洪灾损失综合评估指标体系，确定评估标准。研究成果为村镇建筑在洪水灾害中的损毁评估研究提供参考依据，为乡镇防灾减灾决策提供技术支撑。

关键词：村镇建筑；洪水灾害；损失评估；指标体系

中图法分类号：TV122；X43；P426.616          文献标志码：A

1 引言

我国是世界上洪涝灾害多发频发的国家之一，约三分之二的国土面积上可能发生不同类型和不同程度的洪涝灾害[1]，村镇建筑结构安全性普遍不高，在洪水灾害下往往出现大范围的破坏或倒塌，给受灾地区经济带来严重损失，阻碍了乡村经济的发展。开展村镇建筑洪水灾害损失评估，可为洪水灾害防灾减灾提供基础理论和技术支撑。

洪灾评估是对洪水发生后可能造成的房屋倒塌、社会经济损失、人员伤亡、生态环境影响等进行评估计算和归纳统计。村镇建筑洪灾损失评估以村镇建筑为研究对象，以洪灾危险性分析和洪灾易损性分析为基础，通过构建灾情综合评价指标体系、评价标准，对村镇建筑在洪水灾害中的损毁情况进行评估。目前，洪灾损失评估研究方向主要有评估指标体系的构建、洪灾损失率曲线的建立、空间统计方法等，其中洪灾评估指标体系构建是洪灾损失评价研究工作的理论基础，是当前防洪减灾中的一项迫切要求。

在洪灾损失评估领域，国内外学者已广泛开展以城市为研究对象的洪涝灾害损失评估研究，刘创等[2]以广州市为例对暴雨损失现状进行评估。鲁佳慧等[3]量化评估气候变化对深圳市洪涝风险的影响。郑兴华等[4]建立了建筑物因雨受淹深度的数学模型，预测建筑物遇暴雨受淹情况。石勇等[5]对城市居民建筑洪涝灾害脆弱性进行研究，建立了灾损曲线。刘小生等[6]基于空间信息网格和BP神经网络技术对洪灾损失进行评估。在村镇洪灾损失评估方面，评估指标体系研究成果较少，陈鹏等[7]以吉林省永吉县口前镇为例利用洪水数值模型与洪灾时空间起源模型，厘清洪灾源头、时间、路径等。刘曙光等[7]提出了村镇建筑洪灾后减灾重建策略与建议。钟桂辉等[8]实现了村镇区域动态洪水风险分析，并构建了村镇区域洪灾应急救援与指挥决策系统。国外学者对建筑物灾害受损评估也进行了积极探索，新一代抗震性能评估方法FEMA P-58提供了用于计算经济损失的工具PACT，可以根据建筑物的结构类型、非结构构件类型、建筑内部设备分布，综合结构响应参数，根据FEMA提供的建筑构件易损性曲线，在构件层次精细化方面评价建筑地震损失[9]。Siagian等[10]结合自然灾害社会脆弱性评价通过研究和调整社会因素，降低受灾损失。

尽管众多学者已开展了洪灾损失评估相关研究工作，但针对我国村镇建筑特征开展洪灾评估指标体系構建仍不够系统和全面，主要表现在针对我国村镇建筑特点的洪灾抗灾能力研究不足。本文以村镇建筑洪灾损失中的的致灾因子、孕灾环境、承灾体为对象，研究村镇建筑洪灾评价指标体系构建方法，研究成果可提高洪涝灾害的灾情获取与分析，为灾害损失评估、减灾救灾科学决策提供技术保障。

2 村镇建筑洪灾损失评估指标体系构建

村镇建筑洪水灾害损失评估涉及的因素复杂，包括洪水的发生、发展及产生危害结果的不同过程。洪水灾害评估模型基于评估指标体系构建，首先要确定影响灾害评估的因素，通过制定系统的指标体系结构，搭建评估模型。

2.1 构建原则

灾害损失评估是衡量和监测灾害损失数量关系的尺度，是研究灾害损失各要素的显示状态和发展趋势的一种手段。村镇建筑洪灾损失评估涉及水文学、水力学、材料学、结构学、社会学、经济学、统计学、空间信息科学等众多交叉学科，内容繁杂，具有较强不确定性，给损失评估指标体系构建带来困难。在构建评估指标体系时，应遵循以下原则：①可观测条件原则。指标体系是灾害损失评估的条件和基础，各项指标必须具有明确的含义和统一的统计方法，可以运用一定的统计程序得出指标值。②系统性原则。系统性即完整性与完备性，指标体系包含内容要完整，涵盖直接经济损失、间接经济损失、潜在经济损失、防灾减灾、减灾经济效益分析等。③价值原则。对自然灾害的经济损失实施科学的评估，一般应以价值为尺度。④可操作原则。评估指标所需的数据应该能在相关部门获得，如果没有直接监测数据支撑，也可以通过信息技术手段间接获得。

2.2 洪灾损失评估指标体系

村镇建筑洪灾损失评估是对村镇建筑在遭受洪水灾害后造成的损失评价。联合国人道主义事务部1992年提出自然灾害风险定义：风险是在一定区域和给定时间段内，由于特定的自然灾害而引起的人民生命财产和经济活动期望损失值。根据该定义，灾害损失是危险和易损的乘积，具有自然和社会两方面双重属性。危险是灾害规模的函数，为灾害的自然属性；易损是社会经济、生态环境的函数，为灾害的社会属性；村镇建筑洪灾损失评价由洪灾危险性、洪灾易损性和洪灾灾情共同构成。

村镇建筑洪灾损失评估首先需要明确洪水灾害产生的条件。洪水灾害形成、发展、致灾过程极其复杂，受自然条件和社会经济等众多因素的综合影响，灾害自然属性与社会属性是洪灾损失评估指标体系构建的主要考量因素。洪水自然属性关系到灾害评估危险性因素评价，指标主要包括孕灾环境和致灾因子指标体系，结合水文水力学模型，模拟洪水强度，为评价洪灾危险性提供数据基础。洪灾社会属性关系到洪灾易损性因素分析，主要考量不同类型的村镇建筑承灾体在各种规模的洪水中所造成的损失。

洪水灾害损失是致灾因子在一定的孕灾环境下，作用于承灾体形成的结果，包括社会直接和间接经济损失、居民家庭财产损失等。致灾因子、孕灾环境和承灾体共同构成了灾害产生的条件，三者的相互作用决定了灾情的严重程度（见图1），构建致灾因子、孕灾环境和承灾体指标体系（见表1）有助于全面分析村镇建筑在洪灾中损失情况，进行洪灾损失评估。

洪水灾害中，致灾因子、孕灾环境与承灾体之间不是独立存在的个体，三者之间互相交叉影响。致灾因子是指洪水的诱发因素，主要指标包括洪水到达时间、淹没范围、淹没水深、淹没历时、水流冲击力等，孕灾环境主要指洪水灾害所处的环境，包括长期水文、短期水文、长期气象、短期气象、下垫面等指标，承灾体是指受洪水灾害影响的村镇建筑，主要指标包括建筑结构、建筑年份、建筑层数、外墙材质等。洪水灾害与地震、火灾不同，具有明显的时间属性，持续时间较长，灾害的影响随着时间的推移而逐渐变化。在长时间尺度内，随着洪水规模的变化，孕灾环境指标直接影响致灾因子指标；在洪水暴发的短时间尺度内，淹没水深、水流冲击力等致灾因子指标又会直接对承灾体指标产生影响。

2.2.1 致灾因子指标

致灾因子是指自然或人为环境中，能够对人类生命、财产或各种活动产生不利影响，并达到造成灾害程序的罕见或极端的事件。对于洪水灾害，灾害严重程度受致灾类型、洪水影响等不同因素条件影响。

致灾类型分为灾害成因和灾害类型。洪水是暴雨、急剧融冰化雪、风暴潮等自然因素引起的江河湖泊水量迅速增加，或者水位迅猛上涨的一种自然现象，根据其形成气候、下垫面等自然因素与人类活动因素的影响，洪水类型分为溃决型洪水、溢满型洪水、内涝型洪水、蓄洪型洪水和山洪型洪水。

洪水影响取决于洪水规模，洪水规模包括洪水总量、洪水历时、洪峰水位、洪峰流量等。明确洪水规模，衡量村镇建筑洪水影响的指标因子主要包括洪水到达时间、淹没范围、淹没水深、淹没历时、水流冲击力等。

洪水到达时间指对于村镇建筑承灾体而言，是洪水最早到达的时间；淹没范围是指受洪水影响，水位升高致使村镇受淹的区域；淹没水深指受淹地区的积水深度，是形成洪灾损失的重要因子之一；淹没历时是受淹地区的积水时间，是与淹没水深同等重要的因子；水流冲击力表征水流冲击力和推动物体的力量，对于聚发性洪水，冲击力是造成损失的重要原因。

2.2.2 孕灾环境指标

孕灾环境是由大氣圈、水圈、岩石圈（包括土壤和植被）、生物圈和人类社会圈所构成的综合地球表层环境，是地球表层过程中一系列具有耗散特性的物质循环和能量流动以及信息与价值流动的过程。致灾因子结合特定的孕灾环境，会造成灾害影响。确定孕灾环境影响指标，有助于确定灾害的影响范围和程度，是灾害评估中重要的因素。

洪灾孕灾环境影响指标包括长期水文指标、短期水文指标、长期气象指标、短期气象指标、下垫面指标等。

长期水文指标，指承灾体受影响范围内河道的长期水文指标，包括多年平均径流量、多年平均水位等。短期水文指标是指洪涝灾害发生前后的短期水文指标，包括逐小时径流量、逐小时水位、逐日径流量、日平均水位等。长期气象指标指承灾体受影响范围内的长期气象指标，多年平均气温、多年平均降水量、多年平均蒸发量、年最高气温、年最大降水量等。短期气象指标包括小时级别的降水量等。下垫面指标包括区域位置、地面高程、地面坡度、土地覆盖等衡量指标。区域位置是村镇建筑承灾体所处的地理位置，依据三维坐标可分为高纬度、低纬度、高海拔、低海拔等。地面高程是指承灾体局部的海拔高度，例如某房屋的海拔高度。地面坡度是指承载体局部的坡度，例如某房屋的坡度。土地覆盖是指承灾体局部周围所处的主要土地覆盖类型，包括住宅用地、耕地、林地、草地、农田等。

2.2.3 承灾体指标

村镇建筑承灾体受灾分析可分为群体和单体两个类别。群体承灾体指标包括受灾建筑范围，单体承灾体指标包括建筑结构、建筑年份、建筑层数、外墙材质等。

村镇建筑作为洪灾损失评估的承灾体，其承灾特性关系到受灾损失程度，“建筑结构”分为砖木结构、砖混结构和钢筋混凝土结构，其中砖木结构以砖墙、砖柱、木屋架作为主要承重构件，砖混结构以砖墙或砖柱、钢筋混凝土楼板和屋顶作为主要承重构件，钢筋混凝土结构则以钢筋混凝土梁、板、柱作为主要承重构件。“建筑年份”直接影响村镇建筑受灾程度，年代久远的村镇建筑抵抗灾害的能力较弱，受损较为严重。“室内外台阶高差”是本文根据村镇建筑特点提出的承灾体衡量指标，调研发现，在朝向、区域相同的片区，通过增高提升室内高度可以明显降低洪水灾害对村镇建筑造成的损失。

2.3 洪灾损失评估模型

基于村镇建筑洪灾损失评估指标体系，结合洪灾损失评估流程，综合考虑致灾因子，孕灾环境，承灾体指标，构建村镇建筑洪水损失评估模型。

式中：Loss（h，i）为h淹没水深，t淹没历时条件下的村镇建筑本身损失价值，Ki为房屋损失修正系数，Oi为房屋原始价值，为房屋类型k，建造年代y，淹水深度h，淹没时长t条件下的村镇建筑房屋损失率。该模型中，村镇建筑房屋损失率关键评估因子为房屋类型、建造年代、淹没水深和淹没时长。

村镇建筑损失设定为三个等级：轻微破坏、中等损坏和严重损毁。轻微损坏是指个别承重构件出现轻微损坏，少量非承重构件出现明显裂缝，附属构件发生不同程度破坏，仅需一般性修理；中等损坏指局部基础和部分承重构件损坏、裂缝、变形，大量非承重构件破坏或局部倒塌，需进行大修或翻修；严重损毁指50%以上的承重构件和大量非承重构件严重破坏，房屋墙壁或屋顶垮塌，无法进行修复。

3 研究示范

3.1 示范区简介

以湖北省应城市杨河镇为应用示范区，通过实地调研分析，验证洪灾损失评估指标体系构建的科学性与合理性。

应城市位于湖北省中部偏东，孝感市西南，境内主要有涢水、漳河、大富水和汉北河4条河流，均为过境河流。杨河镇隶属湖北省应城市，位于湖北省应城市西北边缘，地跨漳河、富水河，为应城、京山、安陆、云梦四县（市）交汇点，面积113.73 km2。

2016年6月，应城市境内连续遭受六轮强降雨，降雨量是1998年的三倍，刷新了有气象观测以来的历史同期记录，加之境外上游荆门、京山、随州、安陆大量客水汇入，应城市东、南、西、北、中全线告急，险情不断。7月21日，杨河镇、三合镇漳河漫堤，杨河镇万余亩农田被淹，3 000多户民房进水，2 700人被水围困，经济损失严重。

3.2 村镇建筑洪灾相关因子验证

区域内建筑具有明显的村镇建筑特点，材质结构具有多样性，包括砖混、木质、泥瓦等。2016年7月洪水灾害中，受洪水冲击及浸泡影响，建筑房屋存在损毁及垮塌情况，村镇建筑整体遭受严重影响（见图2）。

项目组通过实地走访、访谈，采用调查问卷形式，采集示范区损毁房屋信息，掌握村镇建筑在洪水灾害后的损失类型。损失类型等级划分标准见表2。

基于空间信息技术，通过村镇建筑与DEM（数字高程模型）、淹没水位空间关系计算，叠加考虑承灾体指标，获取示范区村镇建筑淹没损失评估等级如图3所示。其中大部分建筑处于轻微损失等级，在同等的孕灾环境条件下，承灾体相关属性可以改变受灾情况，例如图3标签1所指向的建筑，由于其房屋地基抬高近80 cm，有效减轻了洪灾损失，图3标签2所指向的建筑，其承灾体建筑年份较为久远，结构为砖木结构，与附近其他建筑相比，在此次洪灾中损毁严重。

调查发现，以村为单位，同一地域范围内，致灾因子条件大致相同的情况下，村镇建筑损失与以下因子密切相关：孕灾环境的下垫面因子、承灾体属性中的村镇建筑年代、建筑结构、建筑材质、室内外台阶高差等。在此次洪水灾害中，完全冲毁的村镇建筑房屋建造年份较为久远，一般为上世纪七十年代建造，材质一般为砖木结构，抗洪水冲击能力较弱，损失较为严重。在致灾因子和承灾体属性大致相同的情况下，孕灾环境下垫面因子中地面坡度影响村镇建筑损失情况，通过高程抬升，陡坡之上的村镇建筑洪水冲击比下方建筑明显减小，洪水损失相对较小。通过实地分析，进一步验证了所提出的村镇建筑洪灾损失评估指标体系的有效性。

4 结语

以村镇建筑在洪水灾害中的主要影响因子为研究对象，从致灾因子、孕灾环境、承灾体属性三个方面进行分析，研究了洪水诱发因素、洪水灾害所处环境以及村镇建筑抗灾属性等指标因子。致灾因子包括暴雨、溃坝、决堤、水库洪水等；孕灾环境包括水文气象、下垫面环境等；承灾体重点研究受洪水灾害影响的村镇建筑的基本特性。通过综合分析，构建洪灾灾害评估指标体系，为村镇建筑洪灾损失评估研究奠定了基础。由于洪灾影响具有明显的时间属性，短时间尺度和长时间尺度侧重点不同。本文研究主要揭示短时间尺度内，致灾因子指标和承灾体指标之间的关系，针对长时间尺度下，孕灾环境指标与致灾因子之间的关系有待做进一步深入研究。

参考文献：

[1]刘曙光，钟桂辉，甄亿位.村镇建筑洪灾后减灾重建策略与建议[J].中国农村科技，2020（8）：30-35.

[2]刘创，刘家宏，鲁佳慧，等.城市洪涝损失评估与应对措施效益分析：以廣州市为例[J].中国水利水电科学研究院学报（中英文），2022，20（3）：231-236.

[3]鲁佳慧，刘家宏，刘创，等.深圳市洪涝风险量化评估与损失预测[J].水电能源科学，2021，39（12）：73-75，11.

[4]郑兴华，吴震.建筑物因雨受淹深度数学模型[J].气象科技，2002，30（2）：96-97.

[5]石勇，许世远，石纯，等.城市居民建筑洪涝灾害脆弱性研究初探[J].华北水利水电学院学报，2009，30（1）：34-37.

[6]刘小生，旷雄.基于空间信息格网与BP神经网络的灾损快速评估系统[J].江西理工大学学报，2015，36（3）：19-24.

[7]陈鹏，陈其沛，张继权.村镇洪灾时空间起源分析与实证研究：以吉林省永吉县口前镇为例[J].灾害学，2021，36（4）：113-118.

[8]钟桂辉，刘曙光.村镇区域洪灾应急救援与指挥决策系统平台[J].中国农村科技，2020（8）：36-37.

[9]Applied Technology Council，California.Seismic Performance Assessment of Buildings [R].Washington，DC：Federal Emergency Management Agency，2012.

[10]SIAGIAN T H，PURHADI P，SUHARTONO S，et al. Social Vulnerability to Natural Hazards in Indonesia：Driving Factors and Policy Implications[J].Natural Hazards，2014，70（2）：1603-1617.

Index System of Flood Damage Assessment for Village Buildings

HU Chengfang1，2，3，XU Jian2，3，SHEN Dingtao4，ZHAO Baocheng2，3，FU Junlin2，3，WANG Lihua2，3

（1. College of Informatics，Wuhan Vocational College of Software and Engineering，Wuhan 430205，China；2. Spatial Information Technology Application Department，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；3. Wuhan Center for Intelligent Drainage Engineering Technology Research，Wuhan 430010，China；4. College of Urban and Environmental Science，Central China Normal University，Wuhan 430079，China）

Abstract：Rural buildings are generally unsafe and susceptible to flood damage，which significantly impedes rural economic development. Flood damage assessment is crucial for making scientific decisions regarding disaster reduction and relief. We focus on rural buildings and analyze the flood hazard and the vulnerability of rural buildings. On this basis，we identify evaluation indicators from three aspects：disaster-inducing factors，disaster-breeding environment，and disaster-bearing factors. We then construct a comprehensive flood damage assessment index system and establish the evaluation criteria. The research findings provide valuable insights for assessing flood damage to rural buildings and offer technical support for disaster reduction and relief decision-making in rural areas.

Key words：village building；flood disaster；loss assessment；index system