第6章水利工程效益计算方法

水利工程经济武汉大学水利水电学院授课人：万飚第六章水利工程效益计算方法目录防洪效益12治涝效益*2灌溉效益3城镇供水效益4水力发电效益5航运效益6其他水利效益7水利工程效益概述水利工程是综合利用工程防洪灌溉城镇供水水力发电航运各部门作用不同——效益的性质不同以盈利为目的：水力发电、城镇供水以社会福利为目的：防洪、治涝工程水利工程效益概述各部门作用不同——评价方法不同以盈利为目的：进行国民经济评价和财务评价以社会福利为目的：主要进行国民经济评价重点——在国民经济评价时，工程效益的计算方法以影子价格法计算以可增加的实物产品产量或经济效益以可以减免的国民经济损失作为工程的效益以最优等效替代方案的费用作为工程的效益6.1防洪效益本节内容概述洪灾损失计算方法多年平均防洪效益计算方法防洪保护费防洪工程经济分析*(案例)2003年5月，资江流域发生洪水，邵阳市部分地区受淹2004年7月，沅水发生洪水，怀化市辰溪县城被洪水包围2003年7月，1000年一遇暴雨袭击澧水流域，张家界市政府大院遭水淹2002年10月，湘江流域发生大洪水，长沙橘子洲876户受灾洪水与洪灾区别：–洪水基本上是一种自然现象；–洪灾具有双重属性——自然属性和社会属性。条件：洪灾成为现实，有三个形成条件–发生致灾洪水；–存在承灾体，即具有受洪水威胁的对象，包括人、物、环境要素等；–在洪水面前，人的行为选择。措施：针对自然属性——依靠工程技术措施防止灾害发生。针对社会属性——调整社会以适应自然，减少灾害发生或减少损失。二者互为补充，被减灾学术领域公认为是10年来减灾理论创新成果之一。2003年初，水利部明确指出，我国的防洪工作要实现“从控制洪水向洪水管理转变”的战略性转变，促进人与自然的和谐。洪水风险图洪水风险图是融合地理信息、防洪工程及非工程信息、洪水特征及其风险分布信息的专题地图。洪水灾害会造成哪些损失？75.8洪水–当年第3号台风登陆，在中原腹地形成罕见的特大暴雨，至今还保持着中国大陆从20分钟到72小时各个时段降雨量的极值，其中泌阳县林庄6小时降雨量达830毫米。受灾情况–河南省驻马店地区29个县市、1700万亩农田被淹、1100万人口受灾，平地水深2～4米–2座大型(板桥、石漫滩)、2座中型及44座小型水库失事–京广铁路冲毁102公里，倒房560万间，死牲口44万头–2.6万人(官方)/23万人(外媒)死亡–直接经济损失约为100亿洪水灾害造成直接损失和间接损失人口伤亡：难以货币化。农业损失：洪水冲毁农作物，或使农作物受淹浸，粮食大量减产甚至绝收。另外，洪水带来的泥沙压毁作物，堆积在田间，使土质恶化，造成连续多年减收减产。城乡居民家庭财产损失：洪水冲塌房屋，居民财产被洪水吞没，无家可归，个人受灾，也给国家增加了负担。工矿企事业财产损失：由于水灾使工厂、机关的财产、设备被洪水吞没或者造成工厂停产、机关停业等损失。交通运输中断损失：洪水冲断铁路、公路、输电线路等使运输中断造成设施破坏损失。另一方面，还使运输、电力部门停止营业，造成损失。水利设施破坏损失。其他损失：抗洪抢险、生产救灾。洪灾损失的特点发生的随机性损失大小具有时间性变化有些损失难以量化有些损失难以货币化防洪效益主要表现在以下几方面：1、免除或减少因水灾发生的人口伤亡；2、免除或减少洪水造成的淹没损失；3、保障受灾地区与外界的联系；4、提高防洪标准，增加土地利用价值；5、解脱防洪地区在汛期用于修堤抢险的大量劳动力；6、减轻国家和地方政府防汛救灾的财政负担防洪效益指有、无防洪工程可减免的洪灾损失和可增加的土地开发利用价值——“潜在效益”。通常以多年平均效益和特大洪水年效益表示。防洪效益不仅体现在能用货币表现的有形效益上，还体现在不能用货币表现的无形效益上，计算较为困难。一般对防洪工程只进行国民经济评价。一、洪灾损失计算方法洪灾损失直接损失间接损失影响因素淹没范围淹没深度淹没对象淹没历时决口流量决口流速由于洪水淹没造成的直接经济损失在洪水淹没区内外没有与洪水直接接触，但受到洪水危害、同直接受灾的对象或其他方面联系的事物所受到的经济损失1、直接洪灾损失的计算进行损失调查（普查、典型调查）该次洪水条件下的单位综合损失指标：农村：每亩综合损失值（元／亩）城镇：每人综合损失值（元／人）农村洪灾损失＝每亩综合损失值×洪水淹没面积城镇洪灾损失＝每人综合损失值×受淹人口[例]某防洪工程保护中下游平原地区的防洪安全。针对某次已发生的洪水进行典型调查分析，得到有无该防洪工程的淹没面积及洪灾损失指标（按1990年生产水平和影子价格计算），其计算成果如表所示：2、间接洪灾损失的计算主要表现在两个方面：（1）地域性波及损失——淹没区内因洪水淹没造成工业停产、农业减产、交通运输受阻中断，致使其他地区因原材料供应不足而造成的经济损失；（2）时间后效性波及损失——洪水期后，原淹没区内外因洪灾损失影响，使生产、生活水平下降，工农业产值减少所造成的损失。间接洪灾损失的计算一般是通过对已发生的洪水引起的间接损失作大量调查分析，估算不同行业和部门的间接损失量，推算它们与直接损失的关系，用百分数K值表示。据统计，间接洪灾损失一般为直接洪灾损失的25％～30％间接洪灾损失的大小与洪水大小和直接淹没对象有关：（1）洪水越大，破坏作用越大，间接经济损失也越大；（2）工矿企业、交通运输损失直接洪灾损失大的地区，间接经济损失也大。计算时可将直接洪灾损失分为四类：①农业损失（包括农、林、牧、渔、副业）；②工商业损失；③交通运输损失；④住宅损失（包括公私房屋和其他财产）。将这四类损失分别乘以相应的K值，即为各类的间接洪灾损失。3、增加土地开发利用价值的计算防洪标准提高后可增加土地的开发利用价值：①可使部分荒芜的土地变为耕地；②使原来只能季节性使用的土地变为全年使用；③使原来只能种低产作物的耕地变为种高产作物；④使原来作农业种植的耕地改为城镇和工业用地。由于增加的士地开发利用价值主要体现在土地不同用途所创造的净收益的差值方面，因此，增加的土地开发利用价值按有、无项目情况下土地净收益的差值计算。[例]某水利项目建成后，由于防洪标准提高，使本项目防洪受益地区内原有受洪水淹没的土地中的：①14.5万亩土地可由种植低产农作物（年净收益为62元／亩）改为种植高产农作物（年净收益为511元／亩）；②4.4万亩土地可由农业用地（年净收益为500元／亩）改为工业和城镇建设用地（年净收益为2500元／亩）。考虑农业种植周期短，当年可以见效；农业用地改为工业和城镇建设用地后有一个建设和发展过程，故计算其增加效益时，前者按100％考虑，后者打一个折扣，只按70％考虑。据此计算求得本项目建成后可增加的土地开发利用价值为：（511－62）14.5＋（2500-500）4.470％=6510.5＋6160=12671（万元）二、多年平均防洪效益计算方法1、实际年系列法原理：选一段洪水资料比较完整、代表性较好，并具有一定长度的实际年系列，分别求出各年有、无防洪工程情况下的直接洪灾损失值，然后再用算术平均法求其多年平均损失值，其差值即为防洪工程的多年平均直接防洪效益。例：据调查，某江在1951－1995年共发生4次较大洪水（1954、1956、1985、1990），其直接洪灾损失值分别是15000、30000、60000、100000（万元），建立防洪工程后能避免这4次洪灾损失。试用系列法计算多年平均直接防洪效益。解：在这45年内无防洪工程情况下的直接洪灾损失值合计＝15000＋30000＋60000＋100000＝205000万元；有防洪工程情况下的直接洪灾损失值为：0；则相应多年平均直接防洪效益＝(205000－0)/45=4555.56（万元）特点：系列法以实际洪水资料为基础，是各种洪水在时间和空间上的实际可能组合，计算简单、直观、方便；缺点：若系列中大洪水年份（特别是特大洪水年）较多，则多年平均损失就可能偏大；反之，则可能偏小。采用此法时必须使所用的系列具有较好的代表性。已成防洪工程产生的经济效益应采用实际发生年法。2、频率法原理：首先根据洪水统计资料拟定几种洪水频率，然后分别算出各种频率洪水有、无防洪工程情况下的洪灾损失值，据此可绘出有、无防洪工程情况下的直接洪灾“损失～频率”关系曲线，两曲线和坐标轴之间的面积即为防洪工程的多年平均直接防洪效益。SP(%)有防洪工程无防洪工程SP(%)有防洪工程无防洪工程PiPi+1SiSi+1根据直接洪灾损失～频率关系曲线，将频率曲线化解为离散状态下求解多年平均洪灾损失S0。其计算公式为：10101102))((PPiiiiSPSSPPS[例]某江现状情况能防御10年一遇的洪水，建立防洪工程后能防御100年一遇的洪水，其不同频率的洪灾损失见表。试用频率法计算多年平均防洪效益。频率P%频率差P无防洪工程(万元)有防洪工程(万元)洪灾损失S(Si+1+Si)/2PS洪灾损失S(Si+1+Si)/2PS100715000530000260000110000000.6200000150000.3300000300000.140000060000可能最大500000100000小计频率P%频率差P无防洪工程(万元)有防洪工程(万元)洪灾损失S(Si+1+Si)/2PS洪灾损失S(Si+1+Si)/2PS10070.0315000750022550.02300002250045020.036000045000135010.011000008000080000.60.004200000150000600150007500300.30.003300000250000750300002250067.50.10.002400000350000700600004500090可能最大0.0015000004500004501000008000080小计5325267.5则多年平均防洪效益为：5325－267.5=5057.5（万元）目前在规划设计中，对拟建水利工程的多年平均防洪效益一般以工程建成前某一年生产水平和价格水平的效益表示。由于防洪效益随国民经济发展逐年增加，因此调查年度的防洪效益与正常运行期多年平均防洪效益的值是不同的，相差很大。防洪效益随国民经济增长条件下的效益计算例：三峡工程按1990年生产水平和影子价格计算的多年平均防洪效益为13.78亿元；据调查和预测，洪灾损失年增长率j取3％；调查计算年度至正常运行期第1年末(2010年)的时间为21年。考虑国民经济增长因素后，正常运行期第1年末的防洪效益应为：64.2503.0178.13211b如此类推，正常运行期第t年的防洪效益bt为：111ttjbb则整个正常运行期的防洪效益为：（算术平均值）78.1311nttbnb正常运行期第2年末的防洪效益为：b2＝b1×1.03＝26.41（亿元）防洪效益现值计算设折现率i=10%，以正常运行期第1年初为基准年，正常运行期n取40年，则在整个生产期内的防洪效益现值B为：nnnnnntttntttijijijjbijijijjbijbibB)1()1()1()()1(1)1()1(......)1()1()1()1(1)1()1()1(12211111若以开工的第一年（1992年）末为基准年，则：13.611.0188.339181992B88.3391.103.11.107.0164.25404040B3、其他方法（1）等效替代法原理：比较水利工程的替代措施，计算满足相同防洪要求的最优等效替代措施所需的费用，并以此作为水利工程的防洪效益。常见的防洪替代方案：①建立专门的防洪水库或其他综合利用水库；②加高加固堤防；③开辟分洪道；④建立分蓄洪区；⑤整治河道；⑥从洪泛区迁出受洪水威