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美國國家建筑科學研究院:防災每投入1元,全社會可節省6元;如果提高標準,還能節省更多

來源:中國建筑加固改造與病害處理網 瀏覽:483次 發布日期: 2018-06-19 08:56

美國國家建筑科學研究院:防災每投入1元,全社會可節省6元;如果提高標準,還能節省更多


美國國家建筑科學研究院、多災害減災委員會編寫

2017年12月


關于美國國家建筑科學研究院(NIBS)

1974年由公法(public law)93-383授權成立的美國國家建筑科學研究院是一個非盈利的非政府組織,它匯集了政府,專業,工業,勞工和消費者利益的代表,以發現和解決建筑工藝和設施性能出現的問題。該研究院為建筑科學和技術應用方面的私營和公共部門提供權威性的咨詢建議服務。


關于多災害減災委員會

多災害減災委員會(MMC)能為決策提供可靠信息,以克服在美國實施防災和減災措施的各種實際障礙。MMC促進住戶、商業和工業業主、研究人員、金融和保險代表、公共部門以及其他許多人之間的合作,以實現韌性目標。


有關研究院和MMC活動和產品的更多信息,請訪問委員會網站(www.nibs.org/mmc)或者聯系多災害減災委員會和國家建筑科學研究院,位于1090 Vermont, Avenue, N.W., Suite 700, Washington, D.C. 20005;電話202-289-7800; 傳真202-289-1092。


聯邦機構所資助的減災撥款中每花費1美元,整個社會可節省6美元。如果超過2015年建筑規范的規定條款,還可以進一步獲得4:1的收益成本比

自然災害給美國各地的許多社區帶來重大風險,幸好,政府、業主、開發商、租戶和其他人可以采取措施來減少這些事件的影響。這些措施(通常稱為減災措施),在保證安全、防止財產損失和日常生活中斷方面,可以帶來明顯的節約。

鑒于全國范圍內的災難事件發生頻率以及災難恢復成本的增加,減災行動在節省金錢、保護財產以及最重要的保護生命方面,至關重要。另外,旨在減少災害損失的活動也可能刺激就業增長和其它形式的經濟發展。

減災活動代表了一種健全的金融投資,本報告研究了兩種減災策略,研究發現,聯邦機構所資助的減災撥款中每花費1美元,整個社會可節省6美元。如果超過2015年建筑規范的規定條款,還可以進一步獲得4:1的收益成本比(BCR)。

只要實施這兩種減災策略,就可以在長期情況下,能防止600人死亡、100萬人受非致命性傷害和4000人患創傷后應激障礙(PTSD)。此外,按超過2015年國際建筑規范(IBC)和國際住宅規范(IRC)的標準來設計新建筑,將導致新增8.7萬個長期工作崗位,同時,國產建筑材料利用率增長近1%。其中,IBC和IRC是由國際規范委員會制定的示范建筑規范(又稱I-規范)

 表1.采用減災措施的收益成本比(BCR)


本報告研究了四種特定的自然災害:河流和沿海的洪水,颶風,地震和野外-城市界面(WUI)的火災。國家級的收益成本比(BCRs)匯總了這些自然災害以及州、地方收益成本比的研究結果。表1提供了項目團隊確定的每種自然災害的收益成本比。

這項工作量化了減災的許多重要好處,但不是全部。減災活動比本報告中估計的節省更多。災難斷開人們與朋友、學校、工作和熟悉的場所之間的聯系。它們破壞家庭照片和歷史傳承,并改變人際關系。大的災難可能會對個人的文化信仰和生活方式造成永久的傷害,并對在社會和經濟上最為邊緣化的人產生極大的影響。災害可能對受影響者的健康和集體利益產生長期的影響。這些災害事件經常傷害或殺死寵物,破壞作為社區組成部分的自然生態系統。災難顯然會以難以表達的方式來擾亂人口,更不用說分配貨幣價值。

本報告更新和擴展了由美國國家建筑科學研究院(Institute)、多災害減災委員會(MMC)在美國國會的指導下進行的一項名為”自然災害減災節省:一份獨立的研究來評估減災活動對未來所產生的節省”(2005年的研究),研究發現,除了其它方面之外,1993年至2003年間聯邦緊急事務管理局(FEMA)每資助1美元用于自然災害減災,在未來可避免的災難損失中,為美國人民平均節省了4美元。

2017年研究報告提供了聯邦機構撥款計劃收益的最新結論。它利用更實際的建筑的經濟壽命(75年和50年),并采用更先進的Hazus-MH洪水模型和改進的FEMA效益成本分析工具。這種分析工具,除了其它方面之外,可以量化與社區的增強服務相關的收益,這些社區提供消防站、醫院和其他公共設施。2005年的研究沒有估計與創傷后應激障礙(PTSD)相關的經濟損失。2005年的研究也沒有計算出可避免的保險管理成本、日常管理費和利潤,在某些情況下這些的減少可以帶來顯著的收益。這份報告也介紹了估算城市搜救成本的能力。


減災策略研究

研究院的多災害減災委員會(MMC)進行了一項研究,以更新和擴大其在2005年對于減災價值的減災節省研究發現。2017年臨時研究分析了兩種減災策略:

聯邦撥款:聯邦緊急事務管理局(FEMA)、經濟發展管理局(EDA)和住房和城市發展部(HUD)近23年里所提供的聯邦減災撥款,產生每投資1美元就可獲得6美元的國家福利。

超過規范要求:按超過2015年國際建筑規范(IBC)和2015年國際住宅規范(IRC)的選定條款要求設計所有新建筑以及2015年國際野外-城市界面規范(IWUIC)的實施,產生每投資1美元可獲得4美元的國家福利。


更深入的收益成本比率

該臨時研究調查了與一定的投資水平(成本)相關的經濟節省(收益)。收益與成本的比值是BCR,這是決策者可以用來判斷投資可取性的眾多措施之一。在這里,“成本”是指前期建設成本和改善現有設施的長期維護成本,或者是建設更好新設施的額外前期成本。“收益”是指通過減災措施的未來損失減少量所對應的現在價值。本報告中的結果,使用了2.2%的貼現率。在較高的貼現率下(包括管理和預算局使用的貼現率),這些減災措施仍然具有成本效益。

2017年的研究包括與避免PTSD案例相關的收益。項目團隊認為心理健康影響的經濟損失在總體上與傷害的經濟損失類似;即作為避免未來統計傷害的可接受成本,而不是與特定傷害相關的費用。成本考慮了直接治療費用,治療費用約占發病總費用的10%,其他費用包括工資損失、家庭生產力損失、痛苦和受難等。由于收益成本分析(BCAs)很少試圖納入這些成本,所以增加可接受的成本來避免PTSD的統計實例,是一個對2017年減災節省研究的保守卻又創新的補充。


為什么有兩種收益成本比率?

本報告結果的特點是有兩個收益成本比率,它們分別代表了超出規范條款和通過聯邦撥款計劃的可實現的減災收益。雖然項目團隊認識到需要擁有一個能夠促進項目結果廣泛傳播的單一收益成本比率,但是在減災節省研究的其它部分完成后,提供這樣一個總數將會更有用。

2005年的研究產生了被廣泛引用的結果,研究結果顯示,在減災中每投資1美元可獲得4美元收益。盡管研究結果僅代表一種單一的非常局限的減災策略,特別是通過FEMA減災撥款資助的減災策略,僅用于針對性的指導,但收益成本比率已被用來證明所有類型的減災策略的合理性。2017年報告提供了聯邦機構撥款計劃(包括增加EDA和HUD)收益的最新評估結果,結果顯示,每投資1美元可獲得6美元的收益。雖然不是直接替代,但當用來描述聯邦撥款計劃時,可以用6:1 收益成本比率來替代原來的4:1。

2017年報告也包括評估一種新的減災措施的結果:超過2015年國際建筑規范(IBC)和2015年國際住宅規范(IRC)的選定條款規定進行設計以及2015年國際野外-城市界面規范(IWUIC)的實施。這些策略提供了4:1的總體收益。雖然這些減災措施是有關減災的重要補充,但它們仍然只是代表許多實際減災策略的一部分。

由于隨著新的減災策略被研究并加入到總量中,結果可能會發生變化,項目團隊選擇為每種減災策略單獨提供收益成本比率,來代替根據有限的幾種減災措施提供一種結果。一旦項目團隊已經確定了足夠數量減災策略的收益成本比率值,就會提供一個總體的數字來代表減災的整體效益。

圖1顯示了已認定的聯邦機構減災計劃的收益與成本的總體比率。

圖2顯示了新建筑的收益與成本的總體比例,這些新建筑按超出項目團隊研究所選定的I-規范(IBC和IRC)要求來設計。其中成本只反映了與2015年IBC和IRC規范相關的增加成本。如果社區按舊規范或沒有按規范設計,則額外的成本和收益將會累加。

圖1和圖2顯示,收益超過了減災建筑物的財產和居住者的生活支出。減災措施可以騰出本來用于保險索賠和管理費的經濟資源。減災有助于確保向社區提供關鍵的災后服務(例如,消防站和醫院)。收益和成本四舍五入至不得超過兩位有效數字,以減少精度過高的現象。


 圖1.   23年聯邦減災撥款的總成本和收益

 

圖2. 按超過2015年I-規范要求新設計房屋的總成本和收益


表2和表3提供了成本和收益的詳細信息,這些成本費用大部分用在施工期間。

 

表2.    近23年聯邦撥款相關的成本和收益(單位:十億美元)

表3.  按超過2015年I-規范要求的新建建筑物的年成本和收益(單位:十億美元)


州和地方層次的減災收益

正如對特定的自然災害的脆弱性在地理上不同,來抵御這些自然災害的具體減災措施的收益成本比率值在地理上也不同。圖3至圖7標識了設計上超過選定I-規范要求的州或縣特定的收益成本比率值。考慮到過去23年由聯邦政府資助的減災撥款,美國的每個州估計至少可以實現1000萬美元的收益,其中大多數州的收益超過10億美元。其中,路易斯安那州,新澤西州,紐約州和德克薩斯州將至少節省100億美元(圖7)。

 

圖3.  提升新建房屋在2015年IRC要求之上(按州)的沿海洪水減災的收益成本比率分布

 

圖4. 根據加強房屋颶風計劃建造新房子(按照風帶)來減輕颶風的收益成本比率分布

圖5. 通過增加新建建筑物的強度和剛度(按縣)來減輕地震的收益成本比率分布

 

圖6. 通過對新建筑實施2015年IWUIC規范(按縣)的WUI防火減災的收益成本比率分布

 


圖7.  州政府從用于洪水、颶風、地震和火災減災的聯邦撥款中獲得的總體收益


基于2005年減災節省研究

近年來,隨著韌性概念越來越受到關注和災難恢復成本的不斷上漲,多災害減災委員會(MMC)和行業利益相關者計劃更新和擴大2005年的研究,以處理其它聯邦機構作出的災害減輕投資,研究野外-城市界面的火災,并審查私營部門采取的減災措施。

2017年,研究院通過一個研究團隊,又開始了多年的努力工作,以更新和擴展減輕災害的收益研究。這份2017年報告包含研究兩種減災策略的結果。這份調查結果摘要是多份文件中的第一份,它們將最終在國家層次上審查多種自然災害減災的價值。技術文檔中詳細地描述了所討論的減災措施。


減災措施研究

2017年研究使用與2005年研究相同的獨立、透明、同行評議的方法。在可行的情況下,2017年的研究利用更新或更有效的技術來推進以前的工作。

聯邦機構策略考慮了通過聯邦緊急事務管理局(FEMA)計劃,在23年時間里所資助的公共部門建筑物的減災情況。FEMA計劃包括洪水減災援助撥款計劃(FMA),減災撥款計劃(HMGP),公共援助計劃(PA)和災前減災撥款計劃(PDM),以及住房和城市發展部(HUD)的社區發展授權項目(CDBG)和經濟發展管理局(EDA)的幾個計劃。除了確認額外的聯邦數據集或聯邦政府減災撥款和貸款資金的來源外,這些分析從本質上代表了這種減災措施的全面情況。今后,項目團隊也可能考慮由聯邦機構直接執行的減災措施。這些結果代表了對2005年研究所涉及的減災措施的進一步的最新分析。


本研究量化了減災帶來的諸多收益,包括在如下方面的減少:

?未來的死亡,非致命的傷害和創傷后應激障礙(PTSD)

?受損建筑物和設施的修復成本

?流離失所家庭的庇護費用

?財產損失企業的收入損失和其它業務的中斷成本

?更廣泛的社區的經濟活動的損失

?當消防站、醫院和其他公共建筑遭到破壞時,給社區造成的服務損失

?保險索賠以外的保險費用

?城市搜救成本


公共部門減災策略包括:

?為了防洪,購置或拆除易受洪水侵襲的建筑物,特別是單戶住宅,活動房屋和二至四戶住宅。

?為了防風,增加颶風百葉窗,龍卷風安全室和采用其它常用措施。

?為了抗震,加強各種結構和非結構部件。

?為了防火,更換屋頂,管理植被以減少燃料,并更換木制水箱。


項目團隊認為,如果在一年內建成的所有新建筑物都按超過選定的I-規范要求設計(這樣做是具有成本效益的),將會產生收益。如果按計劃完成的話,那么收益將會大得多,將與新建筑的數量成正比。州和地方層次采用的規范的嚴格程度差別很大。為了建立一個一致的起點,項目團隊使用未經修正的2015年IBC和IRC規范作為本研究的最低標準規范。盡管最低標準規范保證了很高的安全水平,但是可以通過設計一些新的建筑物來節省更多的費用,這些設計超過2015年IBC和IRC規范的最低要求,并遵守2015年IWUIC規范的相關規定。


超過2015年I-規范最低要求的策略包括:

?為了防洪(解決河流泛濫和颶風大浪災害問題),建造比2015年IBC規范要求更高的新房。

?為了抵御颶風,建造新的住房,以符合商業和家庭安全保險協會(IBHS)的加強房屋颶風標準。

?為了抵抗地震,建造強度和剛度比2015年IBC規范要求更大的建筑物。

?對于野外-城市界面的防火,新建建筑應符合2015年IWUIC規范。


多方利益相關者從以上規范設計中受益

在一些地方設計新建筑以超過選定的2015年IBC和IRC規范的要求,并在野外-城市界面(WUI)的部分地區設計新建筑物以更好地抵御火災,會對各個利益相關群體產生不同的影響。

項目團隊考慮了五個利益相關群體對于所考慮的四種自然災害,如何承擔減災成本并獲取減災收益。利益相關者包括:

?開發商:投資建設新建筑的公司,一旦新建筑建成后一般會出售,擁有新建筑的時間只有幾個月或幾年。

?所有權人:擁有現有建筑物的人或公司,通常從開發商或以前的所有者那里購買。

?貸款人:借給所有權人購買建筑物的資錢的人或公司。貸款通常由財產擔保,這意味著如果所有權人拖欠貸款,貸款人可以獲得所有權。

?租戶:占有建筑物的人或公司,不管他們是否擁有建筑物。這項研究使用“租戶”一詞,包括訪問者。

?社區:人員,公司,地方政府,緊急服務提供者,以及與該建筑物有關或與租戶有業務往來的其他人員。

當每個利益相關方將獲得的收益減去成本時,這個差值(稱為凈收益)在每個組別中都是正值。

圖8反映了廣大群體凈收益的長期平均值,這只是從平均角度,針對整個群體而言的,而不是群體中的每個個體。

 

圖8. 按超過2015年IBC和IRC規范要求或遵守2015年IWUIC規范,在一年內建造所有新建筑物所產生的利益相關方的凈收益。


其它的減災措施

項目團隊分析的減災措施只是一些最終可用于解決所研究自然災害的措施。認識到所提供數據在目前適用性有限,項目團隊確定了需要研究的其它的減災措施。一些減災措施將在2018年進行評估,而其它的減災措施雖然已經確定,但它們的分析仍然沒有支持資金。


各種設計水平帶來的收益

對于洪水、颶風和地震,按超過I-規范要求進行設計存在一系列的不同水平。項目團隊分析了這些不同的設計水平,其中包括高于基本洪水位(BFE)不同高度,不同的IBHS加強房屋颶風設計水平(銀,銅,金)以及不同的抗震設計強度和剛度系數Ie。項目團隊基于地理和數學知識,確定了設計水平的極限點。低于該極限點的情況下,提高設計水平能導致收益增加,這里稱為設計水平增量有效的最大值或IEMax。在所有情況下,對于接近這個極限點的各種設計水平,都可以獲得具有成本效益的顯著收益,這意味著在設計水平沒有達到IEMax的情況下,可以獲得成本效益的提高。對于特定的項目,減災的理想水平會有所不同。應根據項目的具體特點以及業主和用戶的需求,來評估項目層面減災措施的收益和成本。本研究不涉及項目層面的條件和單個項目層面上所需的決策。

表4提供了基本洪水位(BFE)以上不同高度范圍的州級BCRs值。圖9和圖10顯示了IBHS加強房屋颶風和強風計劃的兩種設計水平,以及地震多發地區房屋設計具有成本效益的強度和剛度系范圍。

 

表4.  沿海V區新建建筑在基本洪水位(BFE)以上不同高度的收益成本比率值。

 

圖9.  對新建筑進行IBHS加強房屋颶風設計的最高水平,其收益仍然具有成本效益

 

圖10. 保障仍然具有收益成本效益的超過2015 IBC和IRC規范抗震設計要求的最大強度和剛度系數Ie (譯者注:這個結論很有意思,對于加州等美國地震高烈度地區,即使把建筑的剛度和強度在現在的設計標準上提高3倍,對抗震減災仍然是一個有利可圖的選擇)

 

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