上海市控制地面沉降灾害的成本效益分析

摘要：从!"世纪8"年代开始，上海市就积极开展地面沉降动态监测与研究，采取地下水人工回灌、限制地下水 开采等有效措施，最大限度控制地面沉降，已取得显著成效(控制沉降后（%&89—!"""年）的年均沉降量从控制 沉降前（%&!%—%&8’年）的:7(&:** 锐减至8(%&**(运用成本#效益分析方法，对上海市控制地面沉降灾害 的费用效益进行了探讨(结果表明，上海市控制地面沉降灾害的投入为%8(79亿元，取得的控制沉降经济效益高 达8%9&(’!亿元，年均控制沉降效益为%7%(%"亿元，控制%** 地面沉降的经济效益为9(:7亿元
的贴现率，’.)#，…，)*；, 为受灾体损失的种类%
同理，设不采取控沉措施条件下第&类受灾体在第’ 年当年的经济损失为"#’&，则不采取控沉措施条
件后地面沉降灾害经济损失 "#也可应用公式（#）计算%
这里应指出，由于上海市采取大规模有效控沉措施主要从#$%&年开始，并取得明显的控沉效果，因此
在式（#）中，)# 应等于#$%&年，而)* 则为评估基点的’(((年%亦即 "，"#分别表示#$%&—’(((年间上海
（%(>6/44-4?)6404*,62+0@A+0+15*50B，C401D,E0,F5G2,BH，>/+01/+,!"""&!，I/,0+； !(>/+01/+,J02B,B3B54?K54-41,6+->3GF5H，>/+01/+,!"""7!，I/,0+）
,1’#*.3#：>/+01/+,,2B/55+G-,52B6,BHB45*L-+H5??56B,F5*5B/4@2B4640BG4-,B2-+0@23M2,@5065,0I/,0+?G4* B/5M51,00,014?B/5%&8"2(C/5N+H2325@MHB/,26,BH,06-3@5,0D56B,404?N+B5GB/G431/N5--2B4G56/+G15B/5 LG,06,L+-+O3,?5G2，G5@36B,404?L3*L,01@G+?B1G430@N+B5G，LG4*3-1+B,01B/5G513-+B,404?1G430@N+B5G325， 5B6(C/5G5?4G5B/5+F5G+15+003+-23M2,@5065+*430B@56G5+2522/+GL-H?G4*:7(&: **G564G@5@@3G,01B/5 L5G,4@?G4*%&!%B4%&8’@4N0B48(%&**?G4*%&89B4!"""(C/5L+L5G5F+-3+B5@B/556404*,6M505?,BG5P 23-B5@?G4*640BG4--,014G+GG52B,01,B2-+0@23M2,@5065MH32,01B/5642BPM505?,B+0+-HB,6*5B/4@(C/5G523-B4? B/52B3@H2/4N2B/5B4B+-56404*,6M505?,B,2+M43BQ8%9(&’!M,--,40（R7’M,--,40）N,B/B/5642B4?Q%(879 M,--,40,0L3BB5@,0B4640BG4--,01B/5-+0@23M2,@5065，Q%7(%%M,--,4056404*,6M505?,BL5GH5+G(C/556404*,6 M505?,B4?640BG4--,0123M2,@5065,0B5G*24?*,--,*5B5G,2Q"(9:7M,--,40( :";<%*&’：23M2,@5065；640BG4--,01*5B/4@2；56404*,65??56B；5F+-3+B,40；>/+01/+,
#$%&—’(((年间，上 海 市 控 沉 后 的 实 际 沉 降 量 为 ’’’!$% ))，不控沉可能沉降量为#"*(!"#))，上海市区减少地 面沉降量约##+*!"&))，控沉效果为,+-!
! 上海市控沉费用"效益分析模型
图! 控沉与不控沉条件下上海市地面沉降比较 "#$%! &’()*+#,’-’.,/0,#12-32/-12+3’-4+’5
市控沉或不控沉条件下地面沉降灾害所造成的经济损失%
但在实际评估时，为了计算方便，)# 取 "’&与"#’&分别表示控沉与不控沉条件下#$’#—’(((年间上海 市地面沉降灾害造成某区域第& 类受灾体在第’ 年当年的经济损失，而 "，"#分别表示控沉条件与不控沉
活动，具体包括地下水人工回灌、限制地下水开采、调整地下水开采层次、制订年度地下水采灌方案、地面
沉降动态监测与研究等! （"）地下水人工回灌!地下水人工回灌是直接向含水层灌入自来水，使地下水位抬高，从而达到控制
地面沉降的目的!回灌方式以“冬灌夏用”为主、 “夏灌冬用”为辅!上海市区从"#$%年冬季开始，到&’’’年 累计回灌地下水量约$("’)*+，平均每年回灌量约&("’,*+［&，+］!
第:%卷第7期 !"":年7月
同济大学学报 STEUV<WT;CTVKSJEVJX)U>JCY
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上海市控制地面沉降灾害的成本!效益分析
张维然%，段正梁%，曾正强!，石宏平%
（%(同济大学 经济与管理学院，上海 !"""&!；!(上海市地质调查研究院，上海 !"""7!）
（"）控沉以后的实际地面沉降情况!"#$%—&’’’年间，在采取一系列有效的控沉措施后，上海市中心 城区累计沉降量下降 到 &&&!#$ **，是 "#&"—"#$- 年 间 累 计 沉 降 量 的 "+!+$.；年 均 沉 降 量 约 为 $!"# **，是前期年均沉降量的"$!+&.!控沉效果非常显著!
= 控沉措施及其效果分析
=>= 主要控沉措施及其作用
收稿日期：!""!#"$#%!
作者简介万：方张数维据然（%&’"#），男，上海人，教授，博士生导师()#*+,-：./+0123!40-,05(2/(60
第,期
张维然，等：上海市控制地面沉降灾害的成本/效益分析
)$%
上海市控制地面沉降灾害的措施主要包括直接控制地面沉降的工程措施以及相关的政策措施、科研
有所增大!但是中心城区回灌量仍然大于开采量，其地面沉降量并未大幅增加!因此，"##’年后地下水人 工回灌对中心城区地面沉降的缓解起着重要作用!
（&）限制地下水开采!限制地下水开采是在保证工业生产正常发展前提下，以地表水代替地下水作为 工业供水水源，以人工制冷设备代替地下水作为工厂夏季冷却水源!上海市从"#$-年开始减少地下水开 采量，由"#$+年的"!"("’)*+ 减至"#$$—"#,&年间的"!"("’,!"!&("’,*+!调查表明，随开采量减 少，地下水位迅速上升，年度平均地面沉降量也相应减少，甚至出现地面回弹!因此，限制地下水开采在 "#$$—"#$#年间地面沉降控制初期收到了较显著的效果!
重要的作用! （$）控制地面沉降的法制措施!上海市在"#$+年采取法规措施来防治地面沉降!"#$+年$月，上海市
人民委员会发布实施了《上海市深井管理办法》，明确规定要“保护和合理使用地下水源，防止地面沉降，严
格控制深井用水”!此外，为了做好控制地面沉降工作，市政府还制定颁布了一系列相关行政法规，如"##$ 年)月&"日颁布实施的《上海市地面沉降监测设施管理办法》等! !"# 控沉效果分析
上海市是全国最早认识到地面沉降危害并采取有效措施控制地面沉降的城市(从!"世纪8"年代初期 开始，上海市区积极开展地面沉降动态监测与研究，采取地下水人工回灌、限制地下水开采等有效措施，最大 限度地控 制 地 面 沉 降，已 取 得 显 著 成 效［%，!］(控 沉 前（%&!%—%&8’ 年）年 均 沉 降 量 高 达 :7(&: **，控 沉 后 （%&89—!"""年）年均沉降量锐减至8(%&**［!］(上海市控制地面沉降灾害产生了多大经济效益或其控沉投 入的费用效益如何？这是人们极为关心的问题(笔者运用成本#效益分析方法，对这一问题进行研究(
（&）不控沉条件下可能的地面沉降情况!如果不采取控沉措施，根据预测分析，上海市在"#$%—&’’’ 年间可能万的方地数面据沉降量将达到"+,’!+"**［+］!图"反映了"#&"—&’’’年间上海市区控沉与不控沉条件
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同济大学学报
第"#卷
下地面沉降的比较! （"）控 沉 效 果!上 述 分 析 表 明，采 取 控 沉 措 施 后，
关键词：地面沉降；控制沉降措施；经济效益；评估；上海市
中图分类号：;"8!(’
文献标识码：<
文章编号："!9:#:7’=（!"":）"7#"$8’#"9
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!"#$% &’()*+,%，-.#$!/’,0)1(+,0%，!2$%!/’,0)3(+,0!，4"5"6,0)7(,0%
（%）地面沉降动态监测与研究!上海市大规模开展地面沉降动态监测工作始于"#$&年，是国内开展 地面沉降监测与研究最早的城市，现已基本建成全市地面沉降动态监测网!其勘察研究工作取得了一系列 丰硕成果，代表性的研究成果有："#$&—"#,$年、"#,,—"#)%年和"#)$—"##’年等+个时期的地面沉降 勘察研究总结报告以及相关的水文地质、工程地质普查总结报告!地面沉降动态监测与研究工作是整个地 面沉降防治系统工程的基础性工作之一，所取得的一系列科研成果对上海市地面沉降的防治起到了至关
*-16#47’/43’-4+’5#-87*-$7*#
为了定量分析控沉费用和效益，将不同年份的控沉投入、控沉和不控沉条件下的经济损失都以’((( 年年ຫໍສະໝຸດ Baidu作为基准点来计算!
设上海市控制地面沉降灾害总投入为 !，采取控沉措施后的地面沉降灾害经济损失为 "，不采取控沉措
施条件下地面沉降灾害经济损失为 "#，则控沉经济效益为 $."#/"，净经济效益的终值为 $0.$/!%
设采取控沉措施后地面沉降灾害造成某区域第& 类受灾体在第’ 年当年的经济损失为 "’&，第’ 年的贴
现率为 (’，则从)’ 到)* 的时段内，以)* 为估算时点，则控沉后上海市区因地面沉降造成的总经济损失" 为
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式中：" 为估算时点地面沉降经济损失；"’&为第& 类受灾体在’ 年当年的损失，’.)#，…，)*；(’ 为第’ 年
地下水人工回灌的控 沉 效 果 极 为 明 显!"#$$ 年 中 心 城 区 地 面 开 始 明 显 回 弹，年 回 弹 量 达 $!+ **! "#$,—"##’年间，随回灌量增加，市区年沉降基本稳定在’!%** 之间［&］!"##’年以后，在市区回灌量没 有明显增加的情况下，由于郊区、郊县地下水开采量大幅度增加，地下水位出现下降趋势，地面沉降也相应
（-）制订年度地下水采灌方案!上海市年度地下水采灌方案开采量及开采层次制订始于"#$$年并一 直保持至今!地下水年度采灌方案的制订使上海市地下水的开发利用和地面沉降实现了较好的动态平衡， 达到了以最小沉降量换取最大地下水开采量的目的!"#$%年以前，上海市地下水开采没有统一的计划与 管理，全市最大年开采量曾超过&("’)*+，且主要集中在中心城区的第&，+含水层，造成"#&"—"#$%年 间中心城区平均累计沉降"!$#*、最大沉降量&!$+*、最大年均沉降量""’!’**!"#$$年后，上海市每 年都制订地下水采灌方案!通过计划管理，从"#$$—"##%年的+’年间，上海市中心城区累计沉降量只有 ""%!$**，仅相当于前一时期的年度平均最大沉降量，是前-%年总沉降量的$!$.［+］!
（+）调整地下水开采层次!"#$%年底及其以前，上海市以开采第"，&含水层为主!以"#$%年为例，上 海市开采该两层的地下水水量占全市地下水总开采量的,"!+.!实验表明，第&，+含水层地下水的开采 造成了地下,%* 以内浅表土层的显著压缩，而等量开采第-，%含水层地下水产生较小的地面沉降!所以， 从"#,&年以后，第-，%含水层逐渐成为上海市地下水的主要开采层次!"#)’—"##%年间第-，%含水层地 下水开采量已占上海全市地下水开采量的,+!&.［&］!调整开采层次在相对减少沉降方面产生了良好的效 果!经测算，在"#$#—"##’年间，上海市区地面沉降因此而平均每年减少%**［&］!