上海地面沉降经济损失评估
(1.上海地质调查研究院，上海200072；2.同济大学经济与管理学院，上海200072)
如何正确评估地面沉降灾害的经济损失不仅是上海地面沉降研究面临的重要课题也是防灾减灾决策的需要。本文在分析上海地面沉降致灾机理和危害的基础上，运用地质学、水文学、灾害学、经济学、统计学等相关理论。初步建立了上海市地面沉降经济损失评估体系，确立了评估原则和方法。在此基础上，首次对上海地面沉降灾害造成的经济损失和控制地面沉降的经济效益进行了综合评价，并对上海市2001至2020年地面沉降灾害的风险损失进行了预测。
关键词:地面沉降；评价原则；评价方法；经济损失；风险损失；减灾效益
1前言
上海是中国最早发现并开展地面沉降调查研究的城市之一。早在20世纪20年代初，上海就发现了地面沉降，随后进一步发展。1965采取控制措施前，中心城区已累计平均沉降65438+2.63m，年平均沉降37.93mm，年最大沉降11965。60年代中期采取沉降控制措施后，年均沉降急剧下降至6.19mm，沉降控制效果达到84%，使地面沉降保持在受控微沉降期。因此，上海在地面沉降机理研究、沉降控制措施和沉降控制效果等方面一直走在世界前列，在沉降控制和减灾方面取得了显著成就，为上海城市建设和可持续发展提供了有力保障。
有关机构在研究地面沉降的同时，也对各种灾害现象进行了广泛的调查，积累了一些灾害损失数据。然而，由于历史条件的限制，以往的地面沉降经济损失研究存在损失分类不完整、估算依据不充分、评估原则和方法不当等问题，导致估算结果严重偏低。因此，如何正确评估地面沉降灾害的经济损失，不仅是上海地面沉降研究的重要课题，也是防灾减灾决策的需要。因此，在新一轮国土资源大调查项目“长江三角洲地区地下水资源合理开发与上海市地质灾害调查评估(1999 ~ 2002)”中，“上海市地面沉降经济损失评估”作为该项目的子项目，并于2001年由上海市科委将该课题列入上海市科技发展基金资助项目。课题的研究主要围绕四个方面:(1)建立地面沉降经济损失评估体系:即研究地面沉降的机理和危害，建立经济损失指标分类体系，明确评估空间、时间和时间，制定地面沉降经济损失评估原则和方法；(2)估算上海市1921至2000年地面沉降灾害造成的经济损失；(3)评价控制地面沉降的经济效益；(4)预测上海市2001至2020年地面沉降灾害风险经济损失。
2上海地面沉降的致灾机理及危害
上海大部分地区被厚度超过300米的松散覆盖层覆盖，地下水资源丰富。大量抽取地下水时，土层中的有效压力增大，松散土层的压缩变形会导致地面标高逐渐降低，造成地面沉降。上海地面沉降与地下水开采的数量、时间、面积和水平分布密切相关，因此地下水开采是上海地面沉降的主要致灾因素。20世纪90年代以来，工程建设已经成为一个不可忽视的重要致灾因素。据研究，这一时期工程建设引起的地面沉降约占总沉降量的32%。
由于地面沉降的对象是整个城市系统，从灾害学的角度来看，地面沉降的承灾体包括城市的各个方面，如工业、能源、建筑、交通、减灾工程设施、生产生活服务设施以及人们积累的各种财富。上海面积1‰，人口1%，提供了全国约5%的GDP和超过10%的财政收入。一旦遭到自然灾害的袭击，其经济损失将极其巨大。
地面沉降会直接导致安全标高的丧失。一方面，高程损失会带来许多直接危害，如破坏道路、桥梁、港口码头、地下管道、深井等基础设施和建筑物。另一方面，上海由于滨水，市区吴淞平均标高只有3 ~ 3.5m，易受台风、暴雨和潮汐的影响，这样的地理条件对地面沉降极其敏感。同样的地面高程损失，对高海拔内陆城市可能不会造成明显危害，但对上海而言，可能诱发一系列次生灾害，从而危及城市安全。地面沉降诱发或加重的潮汐洪水、洪涝灾害已成为上海减灾防灾工作的一大隐忧。尽管多年来政府投入大量资金在长江沿岸多次修建和加高防洪墙，城市排水系统也进行了彻底改造，但上海面临的洪水威胁至今没有根本消除，重要原因是地面标高降低后防洪排水设施标准严重降低。
上海历史上严重的地面沉降现象已逐渐发展成为上海最主要的地质灾害，对城市社会经济的可持续发展造成了不利影响。其灾害机理可如图1所示。
图1地面沉降灾害机理示意图
上海地面沉降经济损失分类系统
根据地面沉降灾害是否直接造成了受灾体的损害损失，地面沉降经济损失可分为直接经济损失和间接经济损失两大类。上海市地面沉降经济损失分类体系见图2。
上海市地面沉降经济损失评估分类系统。
上海地面沉降经济损失评估
4.1上海地面沉降经济损失评估原则
4.1.1动态原理
地面沉降灾害对受灾体的损害是一个缓慢而连续的累积动态过程，其造成的经济损失是一个随着地面沉降灾害的发展变化而不断累积的漫长过程。因此，地面沉降的经济损失评估必须遵循动力学原理。
4.1.2可测性原则
本文所指的地面沉降经济损失是指可以用货币计量的经济损失，但也有相当一部分损失，尤其是间接损失，目前很难用货币计量，如地面沉降造成的地下含水构造损失、可持续发展能力损失等，不会纳入经济损失估算的范围，即经济损失评估遵循可计量原则。
4.1.3综合原则
由于地面沉降灾害的灾害范围大，涉及的受灾体类型多，灾害机理复杂，在进行地面沉降经济损失评估时，应尽量全面掌握和综合考虑各种损失，在进行地面沉降经济损失评估时，应综合考虑不同的评估方法，以提高评估结果的准确性。
4.1.4稳健性原则
地面沉降灾害造成的破坏损失是连续的、巨大的，甚至有些损失目前还不知道。特别是由于统计工作和认识的原因，过去许多受灾尸体的损伤损失大部分没有被清楚地记录下来。因此，应根据稳健性原则，尽可能准确地评估地面沉降的经济损失。
4.1.5可分性原理
地面沉降通常通过其他载体对受影响的机体造成损害。比如地面沉降导致相对海平面(河流水位)上升诱发或加重潮汐灾害和涝灾。因此，必须根据地面沉降的致灾机理，认真分析地面沉降与其他因素的相互作用，分解地面沉降在受灾体经济损失中的权重。
4.2上海市地面沉降经济损失评估方法
4.2.1终值法
由于货币的时间价值，不同年份受灾体的损失不可能是同一个值，上海地面沉降的经济损失也不是评价期内各年各种损失的静态代数之和。估算时，将利用评价期内各年的相关折现率，将相应年份的各种经济损失进行复合，直至2000年底，然后将它们相加，即可得到2000年底上海地面沉降的总经济损失。
4.2.2影子工程方法
影子工程法(Shadow engineering method)是一种工程替代法，即为了估算一个不能直接获得的损失项目，假设采用一个实际效果相似但没有实际开展的项目，用该项目的建设成本替代待评估项目的经济损失。本报告采用这种方法来估算不控制沉降时的安全标高损失。
4.2.3统计推断方法
它是在调查统计的基础上，根据灾害数据之间的某种内在联系或趋势，在没有定量数据的情况下，推断损失年数的方法。对于上海历年的内涝损失，各种文献收集的定量损失数据不多，但大部分年份的灾情描述基本完整，有一些八九十年代的灾情理赔数据。对于有保险理赔数据的年份，可以根据保险理赔与灾害损失数据的比例关系，估算其他年份的损失数据。
重置成本法
在估算前几年市政工程受害者地面沉降造成的损失时，可将估算时点市政工程受害者的重置成本作为其经济损失。这种方法可以用来估计电桥损耗。
4.2.5施工成本法或工程成本法
也就是说，地面沉降造成的经济损失是根据建筑工程或市政工程中受灾体的破坏程度或修复费用以及防灾投资的建设费用来估算的。例如，在估算港口码头、地下深井、地下管道、防洪墙和排水工程设施时，可以使用这种方法。
灾害比较法
主要用于估算潮汐灾害和涝灾的损失。在估算潮灾和涝灾的损失时，由于相当多的历史潮灾和涝灾只有灾害描述而没有损失统计，只能采用灾害比较法，通过修正系数的调整，根据已知灾害的经济损失计算类似灾害的经济损失。
4.2.7间接损失和直接损失的比例法
由于潮灾和涝灾的间接损失较多，又缺乏历史统计数据，因此难以估算。因此，本报告根据典型年份的潮灾和涝灾分析推断，利用已有研究成果，得出潮灾和涝灾中间接损失与直接损失的比值。例如，潮汐灾害的间接损失是直接损失的3.8倍，间接经济损失是通过潮汐灾害或涝灾的直接经济损失来估算的。
4.2.8重量分解法
主要用于估算潮汐灾害、内涝灾害、防洪工程和排水工程的损失。由于地面沉降不是引发潮汐灾害和涝灾的唯一因素，因此在估算潮汐灾害中地面沉降造成的损失时，必须分解地面沉降的权重。
4.3上海地面沉降经济损失评估
上海地面沉降经济损失评估覆盖了整个上海地区，但主要位于中心城区(地面沉降灾害区)。评估时间为2000年底，评估时间范围为1921 ~ 2000。
根据本文确定的评价原则和方法，对分类体系中的指标分别进行评价。评估结果显示，从1921到2000年的80年间，上海地面沉降造成的经济损失约为2898.22亿元，平均每年约为36.23亿元。如果按照同期中心城区平均沉降1.892毫米计算，中心城区平均地面沉降1毫米造成的经济损失为1.53亿元。上海市区地面沉降造成的经济损失主要是间接经济损失，占地面沉降经济损失的95%。
5上海控制地面沉降灾害的经济效益评价
5.1上海地面沉降灾害治理措施及效果分析
上海从20世纪60年代中期开始实施大规模的定居控制措施。沉降控制措施主要包括直接控制地面沉降的工程措施、相关政策措施和科研活动，包括人工回灌地下水、限制地下水开采、调整地下水开采水平、制定年度地下水开采和灌溉计划、地面沉降动态监测和研究等。
根据上海市地面沉降控制效果的灰色评估，采取地面沉降控制措施后，上海市中心城区地面沉降从1965到2000年减少了约1147.35mm，平均效果为84%，见表1。
表1上海市控制地面沉降灾害的效果
5.2上海市控制地面沉降灾害的经济效益评价
5.2.1无控制沉降条件下地面沉降灾害损失估算
为便于估算，在不控制沉降的情况下，估算地面沉降的经济损失时，作如下假设。
假设1:防洪墙加高加固后，潮汐灾害损失不变。
假设2:新增排水设施建成后，不控制沉降引起的沉降量增加造成的排水流量损失不变。
假设三:科研和地下水回灌没有投入。
在上述假设条件下，估算出在不控制地面沉降的情况下，上海市1921至2000年地面沉降灾害可能造成的总经济损失为310660亿元。
5.2.2控制地面沉降的经济效益评价
从20世纪60年代中期到2000年，上海积极采取各种措施控制地面沉降，不仅取得了显著成效，也取得了巨大的经济效益。上海控制地面沉降的经济效益见表2。
表2上海控制地面沉降灾害的效益
6上海地面沉降经济损失风险评估
经济损失中的地面沉降风险评估是基于对未来某一时期地面沉降的预测和分析，通过估算各评价因子的期望损失来评价该时期地面沉降可能造成的总经济损失。本次风险评估的时间段为2001 ~ 2020年。
6.1上海地面沉降经济损失风险评估设想。
假设1:2006 54 38+0 ~ 2020年仍将采取原沉降控制措施。
假设2:2006 54 38+0至2020年，黄浦江河口不建挡潮闸，但城区防洪墙继续加高加固。
假设三:2001 ~ 2020年内城市排水设施按市政规划建设。
假设4:2006 54 38+0 ~ 2020年有限沉降不会对市政基础设施造成大的破坏。
6.2上海地面沉降经济损失风险评估模型
根据上海市地面沉降经济损失分类体系，风险经济损失仍主要由8项组成:安全标高损失、市政基础设施损失、建筑物和构筑物损失、地面沉降加重的洪涝灾害和洪涝灾害。假设上海地面沉降灾害的风险经济损失为EX，EXi为一级风险经济损失，上海地面沉降经济损失风险评估模型如下:
华东地区地质调查成果汇编:1999~2005
其中:EXi的计算公式可表示为:
华东地区地质调查成果汇编:1999~2005
其中:xij (j = 1，2...，ni):表示I类经济损失的可能值；
Pij (j = 1，2……，ni):表示将xij作为I类经济损失值的概率；
Ni (I = 1，2...，8):表示I类经济损失可能值的个数；
然后:
6.3上海地面沉降灾害经济损失估算结果
根据上述假设和评估模型，以65438+2000年2月31为估算时间点，估算2006年5438+0至2020年上海地面沉降灾害风险总经济损失约为3565438+5400万元。
7结论
(1)在充分收集上海地面沉降灾害现象的基础上，分析和探讨了上海地面沉降的致灾机理和危害，初步建立了上海地面沉降经济损失评估体系，确立了上海地面沉降经济损失评估的原则和方法。对其他类似地区地面沉降经济损失的评估具有一定的参考价值。
(2)地面沉降造成的经济损失是巨大的。从1921到2000 * *的80年间，上海地面沉降造成的经济损失高达2898.22亿元，年均经济损失约36.23亿元，平均地面下降1mm造成的经济损失为1.53亿元。间接经济损失是地面沉降经济损失中的主要因素，其间接经济损失占地面沉降经济损失的95%。
(3)上海在控制地面沉降方面取得了良好的经济效益。上海控制地面沉降的经济效益高达208.38亿元，控制地面沉降的效益成本比为12.4倍，年均经济效益5.79亿元。
(4)由于历史上地面沉降严重，失去安全标高后的不利影响依然存在，未来上海仍将面临地面沉降损失的风险。以65438+2000年2月31为估算时间点，2001至2020年上海地面沉降灾害风险经济损失约为351.54亿元。为降低损失风险，上海应进一步加强地面沉降灾害的控制和治理，加大减灾防灾投入，以取得更大的地面沉降控制和减灾效益。
上海地面沉降灾害经济损失评估
曾正强1，陈华文1，张蔚然2，段正良2，闫学新1，龚世良1
(1.上海地质调查所，上海200072；2.同济大学经济管理学院，上海200092)
摘要:如何正确评估地面沉降的经济损失，不仅是上海地面沉降研究面临的重要课题，也是防灾减灾的需要。本文以上海市地面沉降的机理和危害为基础，应用地质学、水文学、灾害学、经济学和统计学等相关学科，建立了上海市地面沉降灾害经济损失的评估体系、原则和方法。在此基础上，本文首先综合评估了上海市地面沉降灾害造成的经济损失和控制地面沉降的经济效益，并对上海市2001-2020年地面沉降灾害的风险损失进行了预测。
关键词:地面沉降；评估原则；评估方法；经济损失；风险损失；减少危险的好处