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美国国家建筑科学研究院:防灾每投入1元,全社会可节省6元;如果提高标准,还能节省更多

来源:中国建筑加固改造与病害处理网 浏览:103次 发布日期: 2018-06-19 08:56

美国国家建筑科学研究院:防灾每投入1元,全社会可节省6元;如果提高标准,还能节省更多


美国国家建筑科学研究院、多灾害减灾委员会编写

2017年12月


关于美国国家建筑科学研究院(NIBS)

1974年由公法(public law)93-383授权成立的美国国家建筑科学研究院是一个非盈利的非政府组织,它汇集了政府,专业,工业,劳工和消费者利益的代表,以发现和解决建筑工艺和设施性能出现的问题。该研究院为建筑科学和技术应用方面的私营和公共部门提供权威性的咨询建议服务。


关于多灾害减灾委员会

多灾害减灾委员会(MMC)能为决策提供可靠信息,以克服在美国实施防灾和减灾措施的各种实际障碍。MMC促进住户、商业和工业业主、研究人员、金融和保险代表、公共部门以及其他许多人之间的合作,以实现韧性目标。


有关研究院和MMC活动和产品的更多信息,请访问委员会网站(www.nibs.org/mmc)或者联系多灾害减灾委员会和国家建筑科学研究院,位于1090 Vermont, Avenue, N.W., Suite 700, Washington, D.C. 20005;电话202-289-7800; 传真202-289-1092。


联邦机构所资助的减灾拨款中每花费1美元,整个社会可节省6美元。如果超过2015年建筑规范的规定条款,还可以进一步获得4:1的收益成本比

自然灾害给美国各地的许多社区带来重大风险,幸好,政府、业主、开发商、租户和其他人可以采取措施来减少这些事件的影响。这些措施(通常称为减灾措施),在保证安全、防止财产损失和日常生活中断方面,可以带来明显的节约。

鉴于全国范围内的灾难事件发生频率以及灾难恢复成本的增加,减灾行动在节省金钱、保护财产以及最重要的保护生命方面,至关重要。另外,旨在减少灾害损失的活动也可能刺激就业增长和其它形式的经济发展。

减灾活动代表了一种健全的金融投资,本报告研究了两种减灾策略,研究发现,联邦机构所资助的减灾拨款中每花费1美元,整个社会可节省6美元。如果超过2015年建筑规范的规定条款,还可以进一步获得4:1的收益成本比(BCR)。

只要实施这两种减灾策略,就可以在长期情况下,能防止600人死亡、100万人受非致命性伤害和4000人患创伤后应激障碍(PTSD)。此外,按超过2015年国际建筑规范(IBC)和国际住宅规范(IRC)的标准来设计新建筑,将导致新增8.7万个长期工作岗位,同时,国产建筑材料利用率增长近1%。其中,IBC和IRC是由国际规范委员会制定的示范建筑规范(又称I-规范)

 表1.采用减灾措施的收益成本比(BCR)


本报告研究了四种特定的自然灾害:河流和沿海的洪水,飓风,地震和野外-城市界面(WUI)的火灾。国家级的收益成本比(BCRs)汇总了这些自然灾害以及州、地方收益成本比的研究结果。表1提供了项目团队确定的每种自然灾害的收益成本比。

这项工作量化了减灾的许多重要好处,但不是全部。减灾活动比本报告中估计的节省更多。灾难断开人们与朋友、学校、工作和熟悉的场所之间的联系。它们破坏家庭照片和历史传承,并改变人际关系。大的灾难可能会对个人的文化信仰和生活方式造成永久的伤害,并对在社会和经济上最为边缘化的人产生极大的影响。灾害可能对受影响者的健康和集体利益产生长期的影响。这些灾害事件经常伤害或杀死宠物,破坏作为社区组成部分的自然生态系统。灾难显然会以难以表达的方式来扰乱人口,更不用说分配货币价值。

本报告更新和扩展了由美国国家建筑科学研究院(Institute)、多灾害减灾委员会(MMC)在美国国会的指导下进行的一项名为”自然灾害减灾节省:一份独立的研究来评估减灾活动对未来所产生的节省”(2005年的研究),研究发现,除了其它方面之外,1993年至2003年间联邦紧急事务管理局(FEMA)每资助1美元用于自然灾害减灾,在未来可避免的灾难损失中,为美国人民平均节省了4美元。

2017年研究报告提供了联邦机构拨款计划收益的最新结论。它利用更实际的建筑的经济寿命(75年和50年),并采用更先进的Hazus-MH洪水模型和改进的FEMA效益成本分析工具。这种分析工具,除了其它方面之外,可以量化与社区的增强服务相关的收益,这些社区提供消防站、医院和其他公共设施。2005年的研究没有估计与创伤后应激障碍(PTSD)相关的经济损失。2005年的研究也没有计算出可避免的保险管理成本、日常管理费和利润,在某些情况下这些的减少可以带来显著的收益。这份报告也介绍了估算城市搜救成本的能力。


减灾策略研究

研究院的多灾害减灾委员会(MMC)进行了一项研究,以更新和扩大其在2005年对于减灾价值的减灾节省研究发现。2017年临时研究分析了两种减灾策略:

联邦拨款:联邦紧急事务管理局(FEMA)、经济发展管理局(EDA)和住房和城市发展部(HUD)近23年里所提供的联邦减灾拨款,产生每投资1美元就可获得6美元的国家福利。

超过规范要求:按超过2015年国际建筑规范(IBC)和2015年国际住宅规范(IRC)的选定条款要求设计所有新建筑以及2015年国际野外-城市界面规范(IWUIC)的实施,产生每投资1美元可获得4美元的国家福利。


更深入的收益成本比率

该临时研究调查了与一定的投资水平(成本)相关的经济节省(收益)。收益与成本的比值是BCR,这是决策者可以用来判断投资可取性的众多措施之一。在这里,“成本”是指前期建设成本和改善现有设施的长期维护成本,或者是建设更好新设施的额外前期成本。“收益”是指通过减灾措施的未来损失减少量所对应的现在价值。本报告中的结果,使用了2.2%的贴现率。在较高的贴现率下(包括管理和预算局使用的贴现率),这些减灾措施仍然具有成本效益。

2017年的研究包括与避免PTSD案例相关的收益。项目团队认为心理健康影响的经济损失在总体上与伤害的经济损失类似;即作为避免未来统计伤害的可接受成本,而不是与特定伤害相关的费用。成本考虑了直接治疗费用,治疗费用约占发病总费用的10%,其他费用包括工资损失、家庭生产力损失、痛苦和受难等。由于收益成本分析(BCAs)很少试图纳入这些成本,所以增加可接受的成本来避免PTSD的统计实例,是一个对2017年减灾节省研究的保守却又创新的补充。


为什么有两种收益成本比率?

本报告结果的特点是有两个收益成本比率,它们分别代表了超出规范条款和通过联邦拨款计划的可实现的减灾收益。虽然项目团队认识到需要拥有一个能够促进项目结果广泛传播的单一收益成本比率,但是在减灾节省研究的其它部分完成后,提供这样一个总数将会更有用。

2005年的研究产生了被广泛引用的结果,研究结果显示,在减灾中每投资1美元可获得4美元收益。尽管研究结果仅代表一种单一的非常局限的减灾策略,特别是通过FEMA减灾拨款资助的减灾策略,仅用于针对性的指导,但收益成本比率已被用来证明所有类型的减灾策略的合理性。2017年报告提供了联邦机构拨款计划(包括增加EDA和HUD)收益的最新评估结果,结果显示,每投资1美元可获得6美元的收益。虽然不是直接替代,但当用来描述联邦拨款计划时,可以用6:1 收益成本比率来替代原来的4:1。

2017年报告也包括评估一种新的减灾措施的结果:超过2015年国际建筑规范(IBC)和2015年国际住宅规范(IRC)的选定条款规定进行设计以及2015年国际野外-城市界面规范(IWUIC)的实施。这些策略提供了4:1的总体收益。虽然这些减灾措施是有关减灾的重要补充,但它们仍然只是代表许多实际减灾策略的一部分。

由于随着新的减灾策略被研究并加入到总量中,结果可能会发生变化,项目团队选择为每种减灾策略单独提供收益成本比率,来代替根据有限的几种减灾措施提供一种结果。一旦项目团队已经确定了足够数量减灾策略的收益成本比率值,就会提供一个总体的数字来代表减灾的整体效益。

图1显示了已认定的联邦机构减灾计划的收益与成本的总体比率。

图2显示了新建筑的收益与成本的总体比例,这些新建筑按超出项目团队研究所选定的I-规范(IBC和IRC)要求来设计。其中成本只反映了与2015年IBC和IRC规范相关的增加成本。如果社区按旧规范或没有按规范设计,则额外的成本和收益将会累加。

图1和图2显示,收益超过了减灾建筑物的财产和居住者的生活支出。减灾措施可以腾出本来用于保险索赔和管理费的经济资源。减灾有助于确保向社区提供关键的灾后服务(例如,消防站和医院)。收益和成本四舍五入至不得超过两位有效数字,以减少精度过高的现象。


 图1.   23年联邦减灾拨款的总成本和收益

 

图2. 按超过2015年I-规范要求新设计房屋的总成本和收益


表2和表3提供了成本和收益的详细信息,这些成本费用大部分用在施工期间。

 

表2.    近23年联邦拨款相关的成本和收益(单位:十亿美元)

表3.  按超过2015年I-规范要求的新建建筑物的年成本和收益(单位:十亿美元)


州和地方层次的减灾收益

正如对特定的自然灾害的脆弱性在地理上不同,来抵御这些自然灾害的具体减灾措施的收益成本比率值在地理上也不同。图3至图7标识了设计上超过选定I-规范要求的州或县特定的收益成本比率值。考虑到过去23年由联邦政府资助的减灾拨款,美国的每个州估计至少可以实现1000万美元的收益,其中大多数州的收益超过10亿美元。其中,路易斯安那州,新泽西州,纽约州和德克萨斯州将至少节省100亿美元(图7)。

 

图3.  提升新建房屋在2015年IRC要求之上(按州)的沿海洪水减灾的收益成本比率分布

 

图4. 根据加强房屋飓风计划建造新房子(按照风带)来减轻飓风的收益成本比率分布

图5. 通过增加新建建筑物的强度和刚度(按县)来减轻地震的收益成本比率分布

 

图6. 通过对新建筑实施2015年IWUIC规范(按县)的WUI防火减灾的收益成本比率分布

 


图7.  州政府从用于洪水、飓风、地震和火灾减灾的联邦拨款中获得的总体收益


基于2005年减灾节省研究

近年来,随着韧性概念越来越受到关注和灾难恢复成本的不断上涨,多灾害减灾委员会(MMC)和行业利益相关者计划更新和扩大2005年的研究,以处理其它联邦机构作出的灾害减轻投资,研究野外-城市界面的火灾,并审查私营部门采取的减灾措施。

2017年,研究院通过一个研究团队,又开始了多年的努力工作,以更新和扩展减轻灾害的收益研究。这份2017年报告包含研究两种减灾策略的结果。这份调查结果摘要是多份文件中的第一份,它们将最终在国家层次上审查多种自然灾害减灾的价值。技术文档中详细地描述了所讨论的减灾措施。


减灾措施研究

2017年研究使用与2005年研究相同的独立、透明、同行评议的方法。在可行的情况下,2017年的研究利用更新或更有效的技术来推进以前的工作。

联邦机构策略考虑了通过联邦紧急事务管理局(FEMA)计划,在23年时间里所资助的公共部门建筑物的减灾情况。FEMA计划包括洪水减灾援助拨款计划(FMA),减灾拨款计划(HMGP),公共援助计划(PA)和灾前减灾拨款计划(PDM),以及住房和城市发展部(HUD)的社区发展授权项目(CDBG)和经济发展管理局(EDA)的几个计划。除了确认额外的联邦数据集或联邦政府减灾拨款和贷款资金的来源外,这些分析从本质上代表了这种减灾措施的全面情况。今后,项目团队也可能考虑由联邦机构直接执行的减灾措施。这些结果代表了对2005年研究所涉及的减灾措施的进一步的最新分析。


本研究量化了减灾带来的诸多收益,包括在如下方面的减少:

•未来的死亡,非致命的伤害和创伤后应激障碍(PTSD)

•受损建筑物和设施的修复成本

•流离失所家庭的庇护费用

•财产损失企业的收入损失和其它业务的中断成本

•更广泛的社区的经济活动的损失

•当消防站、医院和其他公共建筑遭到破坏时,给社区造成的服务损失

•保险索赔以外的保险费用

•城市搜救成本


公共部门减灾策略包括:

•为了防洪,购置或拆除易受洪水侵袭的建筑物,特别是单户住宅,活动房屋和二至四户住宅。

•为了防风,增加飓风百叶窗,龙卷风安全室和采用其它常用措施。

•为了抗震,加强各种结构和非结构部件。

•为了防火,更换屋顶,管理植被以减少燃料,并更换木制水箱。


项目团队认为,如果在一年内建成的所有新建筑物都按超过选定的I-规范要求设计(这样做是具有成本效益的),将会产生收益。如果按计划完成的话,那么收益将会大得多,将与新建筑的数量成正比。州和地方层次采用的规范的严格程度差别很大。为了建立一个一致的起点,项目团队使用未经修正的2015年IBC和IRC规范作为本研究的最低标准规范。尽管最低标准规范保证了很高的安全水平,但是可以通过设计一些新的建筑物来节省更多的费用,这些设计超过2015年IBC和IRC规范的最低要求,并遵守2015年IWUIC规范的相关规定。


超过2015年I-规范最低要求的策略包括:

•为了防洪(解决河流泛滥和飓风大浪灾害问题),建造比2015年IBC规范要求更高的新房。

•为了抵御飓风,建造新的住房,以符合商业和家庭安全保险协会(IBHS)的加强房屋飓风标准。

•为了抵抗地震,建造强度和刚度比2015年IBC规范要求更大的建筑物。

•对于野外-城市界面的防火,新建建筑应符合2015年IWUIC规范。


多方利益相关者从以上规范设计中受益

在一些地方设计新建筑以超过选定的2015年IBC和IRC规范的要求,并在野外-城市界面(WUI)的部分地区设计新建筑物以更好地抵御火灾,会对各个利益相关群体产生不同的影响。

项目团队考虑了五个利益相关群体对于所考虑的四种自然灾害,如何承担减灾成本并获取减灾收益。利益相关者包括:

•开发商:投资建设新建筑的公司,一旦新建筑建成后一般会出售,拥有新建筑的时间只有几个月或几年。

•所有权人:拥有现有建筑物的人或公司,通常从开发商或以前的所有者那里购买。

•贷款人:借给所有权人购买建筑物的资钱的人或公司。贷款通常由财产担保,这意味着如果所有权人拖欠贷款,贷款人可以获得所有权。

•租户:占有建筑物的人或公司,不管他们是否拥有建筑物。这项研究使用“租户”一词,包括访问者。

•社区:人员,公司,地方政府,紧急服务提供者,以及与该建筑物有关或与租户有业务往来的其他人员。

当每个利益相关方将获得的收益减去成本时,这个差值(称为净收益)在每个组别中都是正值。

图8反映了广大群体净收益的长期平均值,这只是从平均角度,针对整个群体而言的,而不是群体中的每个个体。

 

图8. 按超过2015年IBC和IRC规范要求或遵守2015年IWUIC规范,在一年内建造所有新建筑物所产生的利益相关方的净收益。


其它的减灾措施

项目团队分析的减灾措施只是一些最终可用于解决所研究自然灾害的措施。认识到所提供数据在目前适用性有限,项目团队确定了需要研究的其它的减灾措施。一些减灾措施将在2018年进行评估,而其它的减灾措施虽然已经确定,但它们的分析仍然没有支持资金。


各种设计水平带来的收益

对于洪水、飓风和地震,按超过I-规范要求进行设计存在一系列的不同水平。项目团队分析了这些不同的设计水平,其中包括高于基本洪水位(BFE)不同高度,不同的IBHS加强房屋飓风设计水平(银,铜,金)以及不同的抗震设计强度和刚度系数Ie。项目团队基于地理和数学知识,确定了设计水平的极限点。低于该极限点的情况下,提高设计水平能导致收益增加,这里称为设计水平增量有效的最大值或IEMax。在所有情况下,对于接近这个极限点的各种设计水平,都可以获得具有成本效益的显著收益,这意味着在设计水平没有达到IEMax的情况下,可以获得成本效益的提高。对于特定的项目,减灾的理想水平会有所不同。应根据项目的具体特点以及业主和用户的需求,来评估项目层面减灾措施的收益和成本。本研究不涉及项目层面的条件和单个项目层面上所需的决策。

表4提供了基本洪水位(BFE)以上不同高度范围的州级BCRs值。图9和图10显示了IBHS加强房屋飓风和强风计划的两种设计水平,以及地震多发地区房屋设计具有成本效益的强度和刚度系范围。

 

表4.  沿海V区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。

 

图9.  对新建筑进行IBHS加强房屋飓风设计的最高水平,其收益仍然具有成本效益

 

图10. 保障仍然具有收益成本效益的超过2015 IBC和IRC规范抗震设计要求的最大强度和刚度系数Ie (译者注:这个结论很有意思,对于加州等美国地震高烈度地区,即使把建筑的刚度和强度在现在的设计标准上提高3倍,对抗震减灾仍然是一个有利可图的选择)

 

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