评估城市防洪项目的次要效益：以波兰弗罗茨瓦夫为例（英）

政策研究工作论文 评估城市防洪项目的次要效益 华沙，波兰案件 温斯顿·余·兰·戈德布拉特·特斯·多芬格·罗斯·艾森伯格·史蒂文·鲁宾耶 水资源全球部 & 城市、灾害风险管理、复原力与土地全球部 2025年7月 政策研究工作论文11178 摘要 随着全球气候变化影响着世界各地的城市，地方和国家级政府需要制定计划并投资于缓解其人口和经济面临的气候和灾害风险 solutions。城市内涝对可持续和公平的城市发展及福祉构成严重威胁。虽然城市防洪投资的主要好处是避免未来的损害和损失，但此类投资还可以提供次要好处，有助于释放当地经济潜力并促进绿色增长。尽管城市防洪投资的次要好处可能难以评估和量化，但随着本地来源和遥感数据的日益可用，这为... 可能性。本研究提出了一种空间聚焦的方法论，该方法利用替代指标为华沙市(波兰)城市防洪大规模投资相关的次级效益提供进一步证据。在新防护区域内，研究发现土地和住宅房地产价值增加，以及随着夜间灯光强度和建成区增加而平行增加的经济发展。该研究还发现，新防洪防护区域内的土地和住宅房地产价值、夜间灯光强度和建成区的相对变化率超过了该市其他区域。 政策研究工作论文系列发布进展中的研究成果，以促进关于发展问题的思想交流。该系列的目的是快速发布研究成果，即使展示的内容尚未完全完善。论文署有作者姓名，并应相应引用。本文表达的研究成果、解释和结论完全是作者的观点。它们不一定代表世界复兴银行/世界银行及其附属机构，或世界银行执行董事或其代表政府的观点。 评估城市防洪工程次要效益：以波兰弗罗茨瓦夫为例 温斯顿·余，兰·戈德布拉特，泰丝·多芬格，罗斯·艾森伯格，史蒂文·鲁宾ьи 二次利益，成本效益分析，城市防洪 自然灾害及其管理(空间模型)Q54; P25 JEL分类代码：C21;(城市、农村和区域经济学)(环境和增长);(区域经济O44 R11活动：增长、发展、环境问题和变化) 1. 简介 1.1. 城市洪涝的全局性挑战 在本世纪的头20年里，洪水和风暴已造成近166,000人死亡，占全球自然灾害经济损失的69%（Amarasinghe等，2020）。平均每年全球会发生10次死亡人数超过100人的洪水事件（Jonkman等，2024）。在1980年至2011年间，水文现象在欧洲 alone 造成的损失就超过140亿欧元（165亿美元）（Erdlenbruch & Grelot，2017）。除了它们造成的直接破坏外，洪水还对社会的短期、中期和长期产生其他重大影响，例如人们生计的变化、迁徙过程、心理社会健康、社区内部及社区之间的关系以及区域发展（WHO，2017）。在接下来的一个世纪里，气候变化将加剧洪水和其他水文气象灾害的频率和严重程度（WHO，2008；Peterson等，2013；Steffen等，2014）。 与气候变化的影响并行，全球城市居民数量已出现急剧增长，特别是在快速发展的国家。1950年至2014年间，全球城市地区居民的比例从30%增加到54%（联合国，2015年）。预计到2050年，还有25亿人将居住在城市地区（联合国，2015年）。这种日益加剧的城市化集中了人口和资产暴露于洪水风险的情况。其他因素，包括社会经济（即城市内位置、信息获取差、资源有限且准备、应对和恢复能力不足）、环境（即洪水平原管理不善、自然资源保护）和物理（即土地利用和土地覆盖）条件，加剧了城市人口和资产的洪水脆弱性（Kaźmierczak & Cavan，2011年）。特别是，城市建成环境通常带来的人造地表增加、雨水渗透差和水流阻力减少（Huong & Pathirana，2011年），使洪水对城市居民的影响更加严重。 气候变化和城市化是全球城市洪涝风险增加趋势的基本因素。这一现实导致人们日益认识到制定城市洪涝减缓计划和采取物理适应措施（如混凝土渠道、防洪墙、压实土堤、渠道改善等）的必要性，以减少未来的风险和人员及资产的暴露风险，同时提高对洪水的适应能力（Tschakert & Dietrich, 2010）。此类减缓和适应行动均可被视为洪水防护. 脆弱的城镇必须在有限的预算内权衡和优先考虑众多相互竞争的基础设施需求，包括防洪投资，同时短期为居民提供服务，并考虑长期累积风险，如日益严重的热浪和流行病。因此，为昂贵的防洪投资融资在城市地区构成了一个严峻的挑战。 1.2. 防洪基础设施经济分析 关于一个特定城市和情况是否需要以及需要哪些类型的城市防洪措施和投资的决定是复杂的。它们需要进行全面的成本效益评估，考虑广泛的详细因素，例如可用的防护水平、普遍的风险规避、提供防护的不同方式，以及成本、社会经济趋势和气候情景中的不确定性（Rozenberg & Fay，2019）。为了识别和比较预期的洪水缓解措施所产生的成本以及由此产生的效益，通常会对灾害风险减少干预措施进行经济评估。一般来说，此类成本效益分析（CBA）的基本假设是，如果效益超过成本，那么投资就是合理的（Genovese等人，2020）。 但潜在间接公共防洪基础设施投资对城市发展的影响——例如对旅游业、土地、房地产以及各种规模企业的开发——在传统经济分析中很少被纳入考量。通常，这些投资会促进滨水地区的私人开发，并为地方经济创造巨大价值（例如纽约的巴特里公园、伦敦的码头区、波士顿的查尔斯顿海军造船厂、多伦多的港湾front）（戈登，1997）。因此，为了吸引投资者参与潜在的防洪基础设施项目，重要的是要充分体现与过去和未来防洪投资相关的全部增值。 在一个cba中成本通常被定义为建筑成本和必要的维护费用（NOAA，2015）。然而，评估潜在益处一项投资（例如环境、社会和经济）的评估更为困难，并且自从成本效益分析成为一项标准决策工具以来一直是一个挑战（Hufschmidt，2000）。一个关键问题是确定在成本效益分析中应包括哪些效益。在本研究中，我们将效益分为两类：主要和二级我们定义防洪基础设施的主要效益为避免的损失（人员伤亡或经济损失）（NOAA，2015）。与此同时，次要效益是指从防洪投资中可能产生的额外效益，包括旅游业增加、土地和财产价值提升、经济增长和环境保护。 1.3. 衡量防洪基础设施的次要效益 这里，我们关注防洪基础设施的次要效益。如果城市防洪投资带来的这些次要效益能够量化，它们就可以被货币化，以帮助满足基础设施建设融资需求。两种主要的次要效益是房地产价值变化和经济发展变化.然而，衡量这些次要效益是困难的。如果这些次要效益包含在一个项目的成本效益分析中事前，他们可能会被提及但没有量化（世界银行，2001年），或者用经济模型进行其他估计。例如，湾区委员会经济研究所（2020年）的一份报告使用了投入产出模型来表明，将花费的每100万美元用于防洪和娱乐 投资将创造13.2到13.9个新的工作岗位。在基础设施投资完成后，评估其二级效益，事后能为其经济价值提供更精确的证据。 评估土地价值变化的研究事后传统上依赖投资全生命周期的交易性或经济数据。例如，Kahn等人(2020)发现，在美国康涅狄格州的一个社区中，一项创建公园且兼具滞留区的投资后，房屋价值增长了13%。此外，效用定价模型已被用于确定洪水事件对房价的影响（Bin & Polasky，2004；Daniel等人，2009；Donnelly，1989）。此外，这些模型可用于研究洪水防护投资后的土地和房产价值变化。一项近期研究结合了效用定价模型和地理空间模型，分析了意大利威尼斯市防洪能力提高对房产价值的影响（Rosato等人，2017），发现房产价值增长与防洪基础设施投资相吻合。该分析还说明了将地理空间数据纳入价值生成模型的好处。虽然这种数据类型组合可能不是新的，但更高品质和更精细的数据源为进一步量化防洪基础设施保护效益提供了有前景的途径。 评估经济发展事后以及量化人类干预带来的经济影响，同时，可以通过遥感测量（例如，通过卫星上的传感器收集的测量数据）以及对时空趋势的分析来实现（Kumar等人，2021年）。这一点在发展中国家尤其如此，因为在这些国家，可靠的社会经济数据可能无法持续获得。特别是夜间灯光的遥感观测，可以捕捉到人类活动许多方面的特征。以往研究表明，地球夜晚发出的光量与人口分布（Amaral等人，2006年）、电力消耗（Proville等人，2017年；Wu等人，2013年）、国内生产总值（Doll等人，2006年；Elvidge等人，2014年）、实际收入增长（Henderson等人，2012年）、贫困与财富（Weidmann & Schutte，2017年；Xie等人，2016年）以及全球（J. V. Henderson等人，2012年）和地方（Bruederle & Hodler，2018年）尺度的经济活动分布相关。由于夜间灯光与人类活动相关，夜间灯光的遥感测量也提供了城市形态（Duque等人，2019年）、城市设施密度（Mellander等人，2015年；Zhuo等人，2005年）、人类聚落分布和模式（Elvidge等人，1999年；Imhoff, Lawrence, Elvidge等人，1997年）以及城市增长和扩张（Liu等人，2012年；Ma等人，2012年；Zhang & Seto，2011年；Zhou等人，2014年）的替代指标。 埃尔维德格等人（1997）展示了夜间灯光强度与人类活动各种指标之间的关系，例如人口分布、GDP和电力使用。额外的研究表明，数据融合——即结合和分析不同类型的测量和数据集，例如土地利用分布和夜间灯光数据——可以提高对GDP等社会经济指标的预测。 (Sun 等人，2020) 和经济发展 (Keola 等人，2015)。由于土地是经济发展不可或缺的生产要素，土地的特征可能与经济增长紧密相关 (Chen 等人，2020)。例如，Henderson 等人 (2018) 表明，多种物理地理属性的组合可以解释夜间灯光排放和经济发展空间分布中约 47% 的全球差异以及 35% 的国家内部差异。夜间和日间的遥感测量也可以相互补充；Baragwanath 等人 (2019) 表明，尽管遥感日间图像非常适合定义城市基础设施和资产类型（如市场）的空间范围，但城市地区的多中心性以及即使在人口密集的城市中存在的城市发展差距使得夜间图像更适合衡量城市经济活动。因此，需要结合多种空间数据源来捕捉城市人类经济活动的广泛范围和变化。 1.4. 学习目标 在本研究中，我们评估并量化了波兰弗罗茨瓦夫市防洪基础设施投资带来的次生效益。我们使用颗粒数据以及地理空间分析方法的新进展，根据其带来的土地价值变化和经济发展，来评估基础设施投资。首先，我们评估交易数据，以评估土地和房产价值的变化。房产交易评估并未建立防洪与交易价值增加之间的直接因果关系。因此，我们通过证明三个空间测量指标——夜间灯光、建成区土地覆盖和人口数量——在经济发展局部、时间变化的基础上，作为城市防洪基础设施次生效益的代理指标的有效性，从而加强了该关系的强度。 2. 研究区域 2.1. 弗罗茨瓦夫，波兰 弗罗茨瓦夫是波兰人口第四大城市，2020年有642,869居民（波兰中央统计局，2020），面积为292.8平方公里2. 该城市位于该国西南部，坐落在中欧西里西亚低地的奥得河（或称奥德拉河）沿岸（图1）。近年来，弗罗茨瓦夫已将自己从一个衰退的工业城市转变为下西里西亚的经济引擎（区域和城市发展中的高等教育 - 经济合作与发展组织,n.d.).该市的年总降水量平均为590毫米，尤其在温和的冬季会出现大量降水。 2.2. 1997年洪水 1997年7月发生在弗罗茨瓦夫的洪水是波兰有记录以来最严重的水灾事件，在水文指标（洪峰水位、流量、奥得拉河流域淹没面积）和经济指标（物质损失）方面均如此（Kundzewicz 等人，1999）。这场灾难是由该地区集水区持续强降雨造成的，暴露了奥得拉河流域和相连的维斯瓦河盆地的防洪系统弱点。降雨发生在7月初和7月中旬的两个时期，其强度、持续时间和覆盖范