doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2023.02.018
赵晨曦1,2，陈柘舟1,2，刘建凯1,2，周丽苹1,2，刘明坤1,2
（1� 北京市地质环境监测所，北京 100195；2� 城市地下水安全防控技术创新基地，北京 100195）
摘 要：北京平原区地裂缝隐蔽性高、致灾性强，一旦发生就会造成极大的经济损失及环境破坏，但目前针对地裂缝造成的具体经济损失研究较少且不够成熟和完善。本研究选取宋庄地裂缝（双埠头村—大庞村段）作为研究区，利用2016年和2022年地裂缝野外实地调查获得的受灾体数量和受损程度数据，结合2018年房屋鉴定资料，首次建立针对地裂缝灾害的直接经济损失评估模型并对现状损失和预测损失进行定量评价。结果显示，该段地裂缝造成的受灾体破坏以民房类建筑类为主，2016—2022年6年间受灾体数量增长高达137.26%。截至2016年、2018年和2022年造成的现状直接经济损失总值分别为4623.24万元、7033.49万元和10751.14万元，年均增长量约1021.32万元/年。预测至2025年和2035年该地区地裂缝灾害造成的直接经济损总值分别约为1.5亿元和4.1亿元。本研究初步探索确定了地裂缝灾害直接经济损失的评估方法，具有一定的普遍适用性，为缓变型地质灾害的损失评价提供基础支撑。
关键词：地裂缝；直接损失评估；现状损失；预测损失
中图分类号：P642.26 文献标志码：A 文章编号：2095-1329(2023)02-0113-06
地裂缝是一种在世界范围广泛分布的缓变性地质灾害，最早发现于美国得克萨斯州的Goose Creek油田[1]，后在美国西南部、中国、墨西哥、印度等多个国家或地区陆续凸显[2-3]，研究方向也从早期的灾害特征及单一成因判定[4-5]逐渐向地裂缝发育规律与运动特征研究[6]、多因素耦合成因机理分析[7]和基于遥感或模型的灾害预测[8-9]等方面扩展，但对地裂缝灾害造成的经济损失研究相对较少。
我国的地裂缝主要分布于华北平原、汾渭盆地及苏锡常等地区，常与地面沉降、活动断裂、砂土液化等多种地质灾害相伴而生，对城镇化规划及重大工程建设造成巨大威胁，直接破坏或影响各类工程建筑，威胁人类生产和生活，一旦发生将造成极大的经济损失及环境破坏。由于灾害本身的隐蔽性，早期受到的关注度不高，但随着城市化进程中地下水的过度利用，进一步诱发和加剧了地裂缝的活动，逐渐引发了巨大、持续、不可逆的经济损失。
北京地区的地裂缝多沿断裂带或沉降中心边缘发育，呈条带状或线性展布，影响范围广、受灾程度高，成因相对复杂，主要受断裂、地下水变化及差异沉降等多因素影响，治理难度大，多以避让、工程加固、用水控制、动态监测等多种手段进行综合防控。近二十年来，北京对顺义地裂缝[10]、高丽营地裂缝[11-12]、宋庄地裂缝[13-14]等典型地裂缝进行了多次不同精度的地裂缝调查、勘查工作，建立了平原区地裂缝监测网并初步运行，开展了发育规律[15]、成因机理[16]、防灾避险[17]等多方面的研究。然而，
对北京地区地裂缝灾害造成的定量损失研究较少，在实际工作中缺少对受灾体损毁等级划分的详细标准，单条地裂缝的直接经济损失等指标缺少明确的数据支撑。
《北京市地质灾害防治“十四五”规划》提出完善重点地区精细化调查，开展地质灾害定量化评价，因此，地裂缝损失评价成了管控和保障城市地质安全的迫切需求。本研究选取宋庄地裂缝（双埠头村—大庞村段）作为研究区，参考地震灾害、地面沉降灾害损失评估方法[18-19]，基于受灾体野外实地调查数据划分损毁等级，建立针对地裂缝灾害的经济损失评估方法和模型，开展直接经济损失评估。直接经济损失常基于现场调查法[20]，可靠性较高，对城市规划建设具有重要参考价值。
基金项目：中国地质调查局地质调查项目
1 数据来源与处理
1.1 研究区选取
宋庄地裂缝发现于2016年，在通州区宋庄镇双埠头村、沟渠村、大庞村、东六环、向东北延伸至平家疃村一线呈明显的带状发育，沿南苑—通县断裂展布，走向约NE 40˚~60˚，总长度约8.7 km 。南苑—通县断裂造成上下两盘第四系厚度差异巨大，为地裂缝的发育提供了背景条件。本次研究区选取致灾最为明显的双埠头村—大庞村段作为研究区，范围约16 km 2（图1），区内灾害特征主要表现为剪切错动和拉张变形。
1.2 数据获取
2022年，通过对上述三个村开展高精度地裂缝灾害调查，获取现状地裂缝灾害受灾体数量及受损情况，同时收集并筛选2016年同一研究区域内受灾体数据和2018年三个村民房的房屋鉴定数据（表1），用于评估宋庄地裂缝造成的直接经济损失情况。
1.3 数据处理
（1）受体按级别分类
利用拆分法将评估主体按受灾体类型分为民房类建筑和其他类别。将民房类建筑按村域进行二级分类，同
时将其他类别分为军队用地、林地或公园、交通道路、企业事业单位和公共设施，分别统计其经济损失，
具体分类情况见表2。
（2）受灾体按损毁等级分级
对于民房类建筑，参考建筑地震破坏划分标准和危险房屋鉴定标准[21-22]，把受灾体根据损毁等级划分为严重破坏、中等破坏、轻微破坏和基本完好4级，具体分级标准见表3。
根据上述方法，得到不同时期受灾体在各个分类内的数量情况，见图2。
2 评估方法
2.1 现状损失
现状损失评估采用直接调查法[20,23]，通过核算受灾体价值损失[24-25]，分别计算各类受灾体截至2016年、2018年和2022
年时地裂缝灾害造成的直接经济损失。
图1 研究区范围及宋庄地裂缝位置
Fig.1 The study area and the location of Songzhuang ground
fractures
图2 受灾体数量分类与分级
Fig.2 The number of disaster-affected objects in different
classification and grading
现状损失（S ）分为折旧损失（S z ）和重建损失（S c ）。
z c S S S =+ （1）折旧损失按以下公式计算：
（2）
式中：P i 为受灾体的重建成本，本研究中根据实地调查访问确定其均值；i 为受灾体类别，i =1,2，……m ；j 为受灾体损毁等级，j =1,2，……4，分别为严重破坏、中等、轻微和基本完好；L i,j 为第i 类受灾体，损毁等级为j 时的价值损失率，计算公式为：
[1(1]100%i,j i,j i,j
i,j L C C
C =−−×−×）’
（3）
式中：C i,j 为残值率，指受灾体遭受破坏后剩余的残留价值与受损体造价之比，本研究中受灾体以6层以内砖混结构的民房为主，残值率取27%[26]；C’i,j 为成新度，指受损体的新旧程度，可根据相关标准或参照同类物体确定，本研究中根据受灾体损毁等级，分别取0、0.3、0.6、0.9[27]。
重建损失按以下公式计算：
c
1
[(1)]m
i
i
i S P R ρ==××+∑
（4）
式中：ρi 为拆除损失，指受灾体重建前，拆除原建筑的损失，按重建成本的40%计算；R 为受灾体重建率，按房屋建筑受灾体总数的20%计算。2.2 预测损失
在预测受灾体损失时考虑货币时间价值，采用终值法[28]，根据现状损失预测截至2025年和2035年研究区
内由宋庄地裂缝造成的直接经济损失。
（5）
式中：S’为评估对象的经济损失预测值；△t 为预测时间与现状时间之差，△t =1,2,…,n ；△S t ：第t 年受灾体新增损失，取2016—2022年的年均增长量；R t 为第t 年的贴现率，本研究采用银行大额存单的长期利率，以6%计算。
3 结果分析
3.1 受灾体受损特征（1）民房类建筑单小源
2016年、2018年和2022年宋庄地裂缝对上述3村的民房类建筑破坏数量分别达到167处、196处和396处，造成受灾体局部下沉、墙体和地面严重开裂、结构点错动变形等，可归纳为4种破坏模式，分别为
反倾式、直立式、八字式和不规则式（图3）。6年间（2016—2022年）受灾体数量增长达137.26%，年均增长量约22.88%，且于2018年后显著增加。
地裂缝灾害不仅使受灾体数量剧增，其损毁程度和等级也相应变化，严重破坏级别受灾体占比由2016年的8.38%逐步提高到2022年的23.48%，中等、轻微破坏占比则有所减少（表4）。
（2）其他类别
除了民房类建筑外，研究区内宋庄地裂缝还对军队用地（1处）、林地或公园（1处）、交通道路（4处）、企业事业单位（1处）、公共设施（3处）造成破坏，2016年、2018年、2022年损毁等级分别为轻微破坏、中等破坏、严重破坏。3.2 直接经济损失评估3.2.1 现状损失
（1）民房类建筑现状损失
经计算，严重破坏、中等破坏、轻微破坏、基本完好
a ．反倾式 b.直立式 c
．八字式 d.不规则式 图3 受灾体破坏模式
Fig.3 Destruction model of disaster-affected objects in 2022
(a)(b)(c)(d)
的损失率分别为
73%、51%、29%和7%，取值符合地质灾害灾情统计规范中损毁等级三级划分[29]的标准（表5），证明了本研究的合理性。
2016年、2018年、2022年民房类建筑的折旧损失、重建损失和现状损失情况见表6。可以看出，三种损失金额均呈上升趋势（图4），且折旧损失比例略高于重建损失。截至2022年，民房类建筑现状直接经济损失已达9911.64万元，危害程度重[30]。
（2）其他类别现状损失
根据计算，其他类别受灾体2016年、2018年、2022年的现状损失分别为335.80万元、587.65万元和839.50万元（表7），呈上升趋势。（3）现状损失
综上，研究区内截至2016年、2018年和2022年的
现状损失分别为4623.24万元、7033.49万元和10751.14万元，年均增长量约1021.32万元/年。3.2.2 预测损失
根据预测评估方法，预测至2025年和2035年地裂缝灾害造成的直接经济损总值分别约为1.5亿元和4.1亿元，是2022年直接经济损失的1.4倍和3.8倍。3.3 讨论
（1）本研究区域受灾体类型较为单一，以民房建筑类为主，大型工程建筑涉及较少。
（2）地裂缝强发育区内，工程重建与修复不能永久性解决地裂缝对受灾体的破坏，因此维修维护成本会反复出现，而目前统计工作中仅考虑了已知的重建费用，缺乏长期维护修缮费用等数据。
综上所述，本次评估结果相对实际损失可能存在一定程度的估值偏低。
4 结论与展望
4.1 结论
本研究选取宋庄地裂缝（双埠头村—大庞村段）作为研究区，利用2016年、2022年两次野外实地调查数据和
图4 民房类建筑经济损失统计
Fig.4 Economic loss statistics of residential buildings
收集的2018年房屋鉴定数据，划定受灾体损毁等级，初步建立了地裂缝灾害直接经济损失评估模型，采用成本价值损失核算法进行现状损失评估，采用终值法进行预测评估，结果显示：
（1）宋庄地裂缝造成的受灾体破坏以民房类建筑类为主，6年间（2016—2022年）受灾体数量增长量高达137.26%，年均增长量约22.88%，且于2018年后显著增加，其他类别受灾体损毁程度也逐渐加重。
（2）截至2016年、2018年和2022年，研究区内宋庄地裂缝造成的直接经济损失分别为4623.24万元、7033.49万元和10751.14万元，年均增长量约1021.32万元/年。预测至2025年和2035年该地区地裂缝灾害造成的直接经济损总值分别约1.5亿元和4.1亿元，是2022年现状损失的1.4倍和3.8倍。
4.2 展望
（1）相较于其他地质灾害，地裂缝灾害研究起步时间较晚。目前仅基于野外实地调查数据对宋庄地裂缝部分段进行直接经济损失评估，未来可进行间接损失评估或进一步细化经济损失评估方法，为下一步开展全市地裂缝灾害易损性和风险评估提供基础。
（2）本研究基于现有数据，对于受灾体划分进行了一定简化，随着北京市地质灾害十四五规划的发布和北京市地裂缝监测网运行的推进，重点区域地裂缝高精度调查和监测数据将日趋丰富和完善，可对典型受灾体进行持续监测，对本研究进行验证和修正，对地裂缝灾害等缓变性地质灾害的损失进行跟踪评价，支撑服务首都地质灾害风险管控和政府规划建设。
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