天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系研究

姚新強(qiáng), 王東明, 曹井泉, 紀(jì) 靜, 林 逸

(1. 天津市地震局, 天津 300201; 2. 防災(zāi)科技學(xué)院, 河北 燕郊 065201; 3. 中國(guó)地震災(zāi)害防御中心, 北京 100029)

0 引言

我國(guó)地處全球兩大地震帶的交匯部位,三分之一的國(guó)土面積具備發(fā)生7級(jí)或更強(qiáng)地震的構(gòu)造背景,同時(shí)人口眾多,各種因素疊加,造成我國(guó)是世界上地震災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。隨著我國(guó)社會(huì)化進(jìn)程的加快,尤其是經(jīng)濟(jì)總量已穩(wěn)居世界第二,地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治已引起人們的高度重視。2015年聯(lián)合國(guó)第三屆世界減災(zāi)大會(huì)《2015—2030年仙臺(tái)減災(zāi)框架》提出加強(qiáng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)工程治理以管理災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系建設(shè)已經(jīng)迫在眉睫,促使更多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行研究。

截至2021年2月11日,中國(guó)(不含港澳臺(tái)地區(qū))共有663個(gè)設(shè)市城市。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)圖表:第七次全國(guó)人口普查超大、特大城市人口基本情況》,中國(guó)的超大城市有上海、北京、深圳、重慶、廣州、成都、天津7個(gè)城市,特大城市有14個(gè);這21個(gè)超特大城市常住人口達(dá)2.9億人,約占全國(guó)總?cè)丝诘?0.7%;國(guó)土面積16.9萬(wàn)km2,約占全國(guó)市轄區(qū)面積7.5%;GDP總量為33.6萬(wàn)億元,約占全國(guó)經(jīng)濟(jì)總量的33.1%。體量大、比重高,反映出其在全國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中舉足輕重的地位,而隨著城市越來(lái)越“大”,其發(fā)展質(zhì)量以及規(guī)模擴(kuò)張背后潛藏的各種結(jié)構(gòu)性問(wèn)題也愈加受到關(guān)注。近年來(lái),大城市超高、超大建筑等重大工程和高鐵、地鐵等重要基礎(chǔ)設(shè)施大量涌現(xiàn),但城市公共安全管理體系建設(shè)明顯滯后,公民安全風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)與自救互救能力沒有隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展同步提升,公共安全管理的社會(huì)力量參與度、主動(dòng)性明顯不足。伴隨著城市經(jīng)濟(jì)總量不斷增加,人口、資源、財(cái)富、高新技術(shù)不斷聚集,地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)底數(shù)將持續(xù)增高(表1),地震風(fēng)險(xiǎn)防控形勢(shì)將更加嚴(yán)峻。未來(lái)一旦遭遇大震影響,很可能對(duì)城市乃至全國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都會(huì)產(chǎn)生重大影響。建立防大震、抗大災(zāi)又注重平時(shí)風(fēng)險(xiǎn)防范的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系勢(shì)在必行。

表1 強(qiáng)震下地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因子和風(fēng)險(xiǎn)底數(shù)比較

國(guó)外對(duì)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系的研究和建立較早,尤其是以美國(guó)、日本等為首的發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)以來(lái),針對(duì)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治理論、方法和技術(shù)[1]開展了大量的研究。日本由于其地理位置特殊,深受地震災(zāi)害的危害,采用“行政首腦指揮,綜合機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)聯(lián)絡(luò),中央會(huì)議制定對(duì)策,地方政府具體實(shí)施”的模式,建立了災(zāi)害管理的法律法規(guī)體系、組織體系、政府資金投入體系,建立了日本災(zāi)害管理系統(tǒng)(Phoenix DMS)[2]。美國(guó)的災(zāi)害管理工作實(shí)行“行政首長(zhǎng)領(lǐng)導(dǎo)、中央?yún)f(xié)調(diào)、地方負(fù)責(zé)”的模式,建立了比較完善的災(zāi)害管理法律體系(組織體系、規(guī)劃體系和救援體系),建立了美國(guó)多災(zāi)害評(píng)估管理系統(tǒng)(HAZUS-MH)[3]。澳大利亞的城市災(zāi)害管理工作[4]也實(shí)行的是“行政首長(zhǎng)領(lǐng)導(dǎo),中央?yún)f(xié)調(diào),地方負(fù)責(zé)”的方式,災(zāi)害管理的主要特色是將城市綜合防災(zāi)減災(zāi)與危機(jī)管理相結(jié)合,實(shí)施以風(fēng)險(xiǎn)管理為基本方式的災(zāi)害管理模式,頒布了《風(fēng)險(xiǎn)管理國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》,建立了風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、分析、評(píng)價(jià)、處理和監(jiān)控的基本框架,形成了《應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)管理應(yīng)用指南》。孟加拉因印度洋上形成的颶風(fēng)、洪水、滑坡、泥石流及地震等自然災(zāi)害造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失,開展了災(zāi)害的綜合管理工作,建立《災(zāi)害管理后勤法案》,規(guī)定了與備災(zāi)和緊急措施有關(guān)的災(zāi)害管理政策和計(jì)劃的制定方法以及恢復(fù)計(jì)劃,編制《災(zāi)害常用指令》作為各層級(jí)履職的基本實(shí)施工具。新西蘭主要通過(guò)準(zhǔn)備、響應(yīng)、減輕和恢復(fù)4個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行災(zāi)害管理[5],具有優(yōu)良的應(yīng)急反應(yīng)指揮的軟硬件設(shè)備和緊急調(diào)動(dòng)、指揮權(quán)。意大利通過(guò)對(duì)受災(zāi)群眾提供援助、防災(zāi)、急救、恢復(fù)經(jīng)濟(jì)等工作,并開展宣傳教育和災(zāi)害信息管理等[6]?？梢钥闯?各國(guó)均較為重視防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè),地震災(zāi)害較多的國(guó)家正在或已經(jīng)建立了較為完備的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系,并在地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治和救援中發(fā)揮了重要作用。

國(guó)內(nèi)方面,2016年習(xí)近平總書記在唐山考察時(shí)提出了我國(guó)防災(zāi)減災(zāi)工作的基本原則,即“兩個(gè)堅(jiān)持、三個(gè)轉(zhuǎn)變”,主旨就是要實(shí)現(xiàn)減少災(zāi)害損失向減輕災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)變。同年我國(guó)印發(fā)《國(guó)家綜合防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃(2016—2020年)》,提出建設(shè)國(guó)家自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù),構(gòu)建支撐自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理的全要素?cái)?shù)據(jù)資源體系。從發(fā)展趨勢(shì)看,2017年中國(guó)地震局“國(guó)家地震科技創(chuàng)新工程”提出實(shí)施“透明地殼”、“解剖地震”、“韌性城鄉(xiāng)”和“智慧服務(wù)”四項(xiàng)計(jì)劃[7],爭(zhēng)取用10年左右的時(shí)間取得一批重要科技創(chuàng)新成果,查明中國(guó)大陸重點(diǎn)地區(qū)地下精細(xì)結(jié)構(gòu),深化地震發(fā)生機(jī)理認(rèn)識(shí),采取有效防御手段,豐富地震安全公共服務(wù)產(chǎn)品,顯著提升我國(guó)抗御地震風(fēng)險(xiǎn)能力。2018年習(xí)近平總書記在汶川地震十周年國(guó)際研討會(huì)的致信中強(qiáng)調(diào)了降低自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的重要性。2019年中國(guó)地震局印發(fā)《地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治體制改革頂層設(shè)計(jì)方案》,提出了構(gòu)建地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查、評(píng)估、治理服務(wù)的完整地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)新體系。

我國(guó)震災(zāi)防御基礎(chǔ)業(yè)務(wù)體系逐步形成。中國(guó)地震局成立地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃工作推進(jìn)領(lǐng)導(dǎo)小組,統(tǒng)籌設(shè)計(jì)謀劃震災(zāi)防御業(yè)務(wù)工作,推動(dòng)建立以國(guó)土地震區(qū)劃為主線、以探查區(qū)劃評(píng)估為重點(diǎn)、以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為支撐、以科技創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)的新時(shí)代震災(zāi)防御基礎(chǔ)業(yè)務(wù)體系;基礎(chǔ)能力建設(shè)取得新進(jìn)展,自然災(zāi)害防治兩項(xiàng)重點(diǎn)工程穩(wěn)步推進(jìn),全國(guó)基本完成調(diào)查任務(wù),44個(gè)試點(diǎn)區(qū)縣完成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃,229個(gè)重點(diǎn)區(qū)縣扎實(shí)推進(jìn)房屋設(shè)施加固任務(wù);支持綿陽(yáng)、宜賓等17個(gè)城市開展活斷層探測(cè),利用遙感技術(shù)完成全國(guó)3.2億棟房屋抗震設(shè)防能力初判;強(qiáng)化抗震設(shè)防要求事中事后監(jiān)管,開展地震安評(píng)報(bào)告質(zhì)量抽查;基礎(chǔ)工作逐步業(yè)務(wù)化;開展地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃試點(diǎn),編制地震構(gòu)造圖等12項(xiàng)技術(shù)規(guī)范,編制分省1∶25萬(wàn)地震構(gòu)造圖和分縣1∶5萬(wàn)活斷層分布圖,初步建成全國(guó)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和房屋設(shè)施抗震設(shè)防信息平臺(tái)。

在綜合分析這些因素和城市本身特點(diǎn)以及國(guó)內(nèi)外防震抗震經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)的基礎(chǔ)上,我國(guó)城市地震安全韌性特征中地震環(huán)境與影響認(rèn)知水平有了很大的進(jìn)步,地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的精細(xì)化程度越來(lái)越高,工程韌性方面韌性技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛,尤其減隔震技術(shù)的應(yīng)用作為了工程韌性的強(qiáng)大支撐,但是目前我國(guó)在社會(huì)韌性、制度韌性和評(píng)估韌性等社會(huì)治理層面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍具有較大的差距,相關(guān)法律法規(guī)、治理措施比較局限,社會(huì)參與度還不是很高,民眾認(rèn)同感還不是很強(qiáng)。隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展,大數(shù)據(jù)與云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)領(lǐng)域?？茖W(xué)規(guī)劃城市建設(shè),有效防范和化解地震風(fēng)險(xiǎn),提高城市對(duì)自然災(zāi)害的承受能力,建設(shè)韌性城市是城市公共安全現(xiàn)代化的必然要求。我國(guó)地震系統(tǒng)雖然都已經(jīng)開展了相應(yīng)的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)業(yè)務(wù)建設(shè),但是還遠(yuǎn)未形成體系,與國(guó)家頂層設(shè)計(jì)方案相比還有較大差距。本文以天津?yàn)槔?結(jié)合天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治工作實(shí)際,研究地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系,以期推動(dòng)防治業(yè)務(wù)體系的現(xiàn)代化建設(shè)。

1 天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治背景

天津市位于河北平原地震帶與張渤地震帶交匯部位,本市及周邊具有發(fā)生8級(jí)或更強(qiáng)地震的構(gòu)造背景,是我國(guó)唯一遭受過(guò)Ⅸ度地震破壞的特大城市。隨著京津冀協(xié)同發(fā)展、雄安新區(qū)國(guó)家戰(zhàn)略的深入推進(jìn)和天津經(jīng)濟(jì)的集約化程度越來(lái)越高,尤其是天津危化企業(yè)量大面廣,城市地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)不斷升級(jí),災(zāi)害鏈不斷延長(zhǎng),以災(zāi)后救助和減少災(zāi)害損失為主的非常態(tài)救災(zāi)傳統(tǒng)方式已無(wú)法滿足天津可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。

1.1 面臨重大挑戰(zhàn)

天津地處華北地塊與燕山地塊旋鈕錯(cuò)斷形成的邊界破碎帶上,華北4條主要地震帶有2條貫穿并交匯于天津。有記載以來(lái),華北北部最大的2次地震,即1679年三河—平谷8級(jí)地震[9]和1976年唐山7.8級(jí)地震[10]分別發(fā)生在天津兩側(cè)。特殊的構(gòu)造環(huán)境和強(qiáng)震易發(fā)的構(gòu)造條件,使天津長(zhǎng)期面臨破壞性地震的潛在威脅,尤其在華北6級(jí)地震長(zhǎng)期平靜背景下,2020年古冶5.1級(jí)地震[11]的發(fā)生,使天津震情形勢(shì)更為嚴(yán)峻復(fù)雜,未來(lái)5年,破壞性地震風(fēng)險(xiǎn)增大。天津地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,分布較大規(guī)模隱伏斷裂19條,其中4條穿過(guò)中心城區(qū),天津2/3的國(guó)土面積屬于Ⅷ度高烈度設(shè)防區(qū),1/3屬于Ⅶ度強(qiáng)烈度設(shè)防區(qū),2/3以上區(qū)域?yàn)檐浲翀?chǎng)地,極易造成砂土液化、軟土震陷等地震地質(zhì)災(zāi)害。隨著天津市經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展,人口、資源、財(cái)富等不斷聚集,高層建筑和生命線工程不斷增加,地下空間開發(fā)快速增長(zhǎng),與之相適應(yīng)的抗震設(shè)防要求監(jiān)管體系尚不健全,城鄉(xiāng)抗震設(shè)防水平參差不齊,地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控十分緊迫。?；髽I(yè)聚集導(dǎo)致地震次生災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)工程治理難度巨大。天津現(xiàn)有?；髽I(yè)180余家,涉危企業(yè)5 000余家,其中2/3聚集在濱海新區(qū),一旦發(fā)生中強(qiáng)地震,極易引發(fā)火災(zāi)、爆炸、毒氣泄漏等重大地震次生災(zāi)害,形成“多米諾”效應(yīng),地震次生災(zāi)害和衍生災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)不斷增加,災(zāi)害鏈條不斷延伸,地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)工程治理形勢(shì)更加嚴(yán)峻。

1.2 防治水平現(xiàn)狀

當(dāng)前地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治體系還沒有完全建立,“防大震、救大災(zāi)”應(yīng)急能力不足,全社會(huì)地震災(zāi)害防范意識(shí)薄弱,“全災(zāi)種、大應(yīng)急”體制下多部門地震應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制亟待整合完善。地震應(yīng)急管理信息化、智能化水平不足,地震災(zāi)情快速獲取能力有待提高,支持震后輔助決策有待加強(qiáng)。應(yīng)急避難場(chǎng)所標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化建設(shè)滯后,應(yīng)急救援裝備、物資儲(chǔ)備不足?；鶎拥卣饝?yīng)急響應(yīng)保障能力建設(shè)相對(duì)薄弱。防震減災(zāi)公共服務(wù)水平有待提高,公共服務(wù)局限于某一方面或領(lǐng)域,服務(wù)手段和服務(wù)產(chǎn)品單一,服務(wù)能力不強(qiáng),服務(wù)方式落后,受體制機(jī)制的制約較大。信息化服務(wù)平臺(tái)還不健全,規(guī)范統(tǒng)一的服務(wù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)缺乏,精準(zhǔn)服務(wù)能力弱,融入經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的機(jī)制還不健全。新的服務(wù)產(chǎn)品如抗震設(shè)防的新技術(shù)、新材料的研究和應(yīng)用程度還比較低,減隔震技術(shù)的推廣應(yīng)用存在較大瓶頸;抗震性能鑒定、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等新的服務(wù)領(lǐng)域才剛剛開始起步。防震減災(zāi)宣傳體系建設(shè)還不完善,宣傳產(chǎn)品、宣傳方式等方面創(chuàng)新不足,與相關(guān)行業(yè)、媒體的聯(lián)動(dòng)機(jī)制不夠完善。從運(yùn)用行政手段管理社會(huì)到通過(guò)信息服務(wù)、技術(shù)服務(wù)提升社會(huì)防災(zāi)能力的思想認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變還不夠徹底,從傳統(tǒng)科研型工作思路向業(yè)務(wù)服務(wù)型工作思路轉(zhuǎn)變還不到位?？偟膩?lái)看,公共服務(wù)基礎(chǔ)薄弱、產(chǎn)品單一,不能滿足政府、社會(huì)、公眾的差異化和個(gè)性化需求。高質(zhì)量、多樣化防震減災(zāi)科普產(chǎn)品匱乏,社會(huì)力量參與和市場(chǎng)機(jī)制作用發(fā)揮不夠,公眾防震減災(zāi)意識(shí)有待提高,主動(dòng)減災(zāi)的社會(huì)氛圍尚未形成。

未來(lái)強(qiáng)烈地震對(duì)天津地區(qū)及京津冀協(xié)同發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略實(shí)施的影響,目前都難以定量預(yù)估。建立天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系,快速精細(xì)的評(píng)估城市群災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),提高高烈度區(qū)特大城市地震工程安全,建設(shè)韌性城市是當(dāng)前一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。

2 天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)基礎(chǔ)

2.1 地震危險(xiǎn)性調(diào)查與評(píng)估

在活斷層探測(cè)方面,天津市地震局從“九五”開始,20余年通過(guò)開展高密度臺(tái)陣觀測(cè)[14],獲取沉積層精細(xì)結(jié)構(gòu),結(jié)合航磁、重力、大地電磁測(cè)深、深地震測(cè)深及反射剖面資料,查明斷裂的準(zhǔn)確位置、展布特征、上斷點(diǎn)埋深、最新活動(dòng)時(shí)代及活動(dòng)強(qiáng)度,科學(xué)評(píng)價(jià)其地震危險(xiǎn)性,先后完成了海河斷裂、天津斷裂、滄東斷裂、薊運(yùn)河斷裂和渤海近海海域等9條斷裂的探測(cè)與評(píng)價(jià),探測(cè)斷裂長(zhǎng)度600余km。積累了大量的成果資料和圖件(圖1為成果之一),為天津市城市規(guī)劃建設(shè)、濱海新區(qū)城市總體規(guī)劃、海洋功能區(qū)劃、重大工程選址提供了基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)。

圖1 河西務(wù)斷層中深地震剖面結(jié)構(gòu)特征Fig.1 Structural characteristics of deep seismic profiles in Hexiwu fault

圖2 天津市斷裂活動(dòng)性危險(xiǎn)性分布圖Fig.2 Risk distribution map of fault activities in Tianjin City

“十五”期間,國(guó)家做出了在大城市積極開展地震活動(dòng)斷層探測(cè)工作的重要決策,將天津活動(dòng)斷層探測(cè)項(xiàng)目納入了首批國(guó)家“十五”重點(diǎn)科學(xué)工程計(jì)劃,并確立了中央與地方共同投資實(shí)施的模式,以穿越中心城區(qū)的天津北、天津南斷裂和穿越濱海新區(qū)的滄東斷裂[15]為目標(biāo)斷層,開展科學(xué)探測(cè)和評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)已有資料系統(tǒng)收集整理、地球化學(xué)探測(cè)、人工地震寬角反射/折射剖面探測(cè)、大地電磁測(cè)深、超淺層水上地震地層探測(cè)、淺層人工地震探測(cè)及聯(lián)合鉆孔剖面等手段對(duì)目標(biāo)斷裂進(jìn)行了系統(tǒng)探測(cè)和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。

“十二五”期間,在原國(guó)土資源部與天津市政府聯(lián)合資助下,開展天津市斷裂活動(dòng)性與區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)工作,對(duì)天津市第四紀(jì)以來(lái)活動(dòng)[16]的主要斷裂進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),查明其空間分布特征與活動(dòng)性,編制了1∶25萬(wàn)天津市活動(dòng)斷裂分布圖;基于GIS系統(tǒng),根據(jù)9個(gè)評(píng)價(jià)要素,對(duì)天津市區(qū)域地殼穩(wěn)定性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià),明確天津市基本穩(wěn)定區(qū)和次不穩(wěn)定區(qū),編制了1∶25萬(wàn)天津市區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分區(qū)圖,為天津市土地規(guī)劃利用、產(chǎn)業(yè)布局及重大建設(shè)工程的選址、建設(shè)與抗震設(shè)防提供了基礎(chǔ)資料與技術(shù)支撐。

圖3 天津市區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分區(qū)圖(底圖來(lái)源于天津市震災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防治中心)Fig.3 Zoning map of crustal stability assessment in Tianjin City

在工程項(xiàng)目選址可行性規(guī)劃、重大工程和區(qū)域性地震安全性評(píng)價(jià)、地震小區(qū)劃方面開展了大量的工作,為政府、社會(huì)和企事業(yè)單位等提供了地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)服務(wù),解決了項(xiàng)目地震安全方面的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。大眾汽車華北整車生產(chǎn)基地項(xiàng)目是天津市委市政府著力引進(jìn)的重點(diǎn)項(xiàng)目,項(xiàng)目建成后產(chǎn)值達(dá)2 400億元,經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益不可估量,但在項(xiàng)目選址規(guī)劃時(shí)發(fā)現(xiàn),滄東斷裂可能從擬選場(chǎng)址區(qū)附近通過(guò),可能會(huì)對(duì)擬建項(xiàng)目造成影響,加之天津市歷史上曾經(jīng)遭受過(guò)1976年唐山大地震的波及,導(dǎo)致對(duì)地震安全高度敏感的德國(guó)投資方對(duì)該區(qū)域斷層活動(dòng)影響及地震環(huán)境條件產(chǎn)生很大疑慮,甚至考慮放棄該選址,通過(guò)開展專項(xiàng)地震地質(zhì)構(gòu)造評(píng)價(jià)工作,對(duì)穿過(guò)場(chǎng)區(qū)的斷裂進(jìn)行了系統(tǒng)性探測(cè),對(duì)場(chǎng)址地震危險(xiǎn)性進(jìn)行了科學(xué)的分析,確定了選址區(qū)的地震安全性,使得項(xiàng)目順利落戶天津市寧河區(qū)。對(duì)中央大道海河隧道工程選址規(guī)劃,通過(guò)詳細(xì)探測(cè),對(duì)該段海河斷裂進(jìn)行了精確定位,發(fā)現(xiàn)斷層雖然通過(guò)了海河隧道工程的陸地區(qū)段,但并未直接穿過(guò)隧道本身,其影響可以通過(guò)設(shè)計(jì)施工進(jìn)行控制,在該區(qū)段建設(shè)隧道工程是基本可行的。承擔(dān)了天津市多個(gè)軌道交通工程的地震安全性評(píng)價(jià)工作,為工程項(xiàng)目建設(shè)提供抗震設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)及場(chǎng)地選址評(píng)價(jià),大力推動(dòng)了天津大力推進(jìn)軌道交通建設(shè),構(gòu)成了更加完整和安全的軌道交通路網(wǎng),助力天津高質(zhì)量發(fā)展。

地震場(chǎng)地條件[17]方面,天津市地震局對(duì)天津1 172個(gè)鉆孔開展場(chǎng)地地震工程地質(zhì)條件勘察,運(yùn)用原位測(cè)試、土動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)等方法與手段,獲取天津場(chǎng)地模型參數(shù)[18];開展場(chǎng)地類別劃分,編制天津場(chǎng)地等效剪切波速分布圖、覆蓋層厚度分布圖及場(chǎng)地類別分區(qū)圖;建立地震工程地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù),構(gòu)建場(chǎng)地土層力學(xué)模型,計(jì)算300個(gè)控制點(diǎn)(5個(gè)參數(shù)、4個(gè)概率)下的地震動(dòng)響應(yīng),評(píng)價(jià)地震工程場(chǎng)地條件及地震地質(zhì)災(zāi)害,編制場(chǎng)地類別分區(qū)圖[19]、地震動(dòng)參數(shù)影響系數(shù)分布圖、地震地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖。天津市地震局對(duì)天津市地震地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)從地震危險(xiǎn)性、歷史地震災(zāi)害、活動(dòng)構(gòu)造及地貌條件、工程地質(zhì)條件考慮,采用層次分析法確定各因子對(duì)地震地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)貢獻(xiàn)的大小,并充分考慮到 GIS 空間分析功能[20]在處理多因子、多圖層疊加處理評(píng)價(jià)方面的優(yōu)勢(shì),最終建立天津市市地震地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型:

Bj=0.321 9×Aj+0.181 3×Ej+0.161×Wj+

0.090 7×Gj+0.052 3×Fj+0.104 7×Oj+

0.058 8×Lj+0.029 4×Sj

(1)

式中:Bj為第j個(gè)評(píng)價(jià)單元的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)值;Aj為地震動(dòng)參數(shù)區(qū)評(píng)價(jià)值;Ej破壞性地震評(píng)價(jià)值;Wj砂土液化震害評(píng)價(jià)值;Gj地裂縫震害評(píng)價(jià)值;Fj活動(dòng)斷裂評(píng)價(jià)值;Oj故河道評(píng)價(jià)值;Lj砂土液化評(píng)價(jià)值;Sj軟土震陷評(píng)價(jià)值。

根據(jù)地震地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指數(shù)[21],按照風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值的高低,將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為5檔,分別為低風(fēng)險(xiǎn)、中低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、中高風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn),編制了地震地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖。

圖4 天津市地震地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖(底圖來(lái)源于天津市震災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防治中心)Fig.4 Regional risk zoning of earthquake-induced geological hazards in Tianjin City

2.2 地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查與評(píng)估

房屋抗震性能方面。天津市地震局對(duì)天津市和平區(qū)全部5 746棟、寶坻城區(qū)1 336棟房屋開展了抗震性能調(diào)查,對(duì)震害矩陣進(jìn)行了修正,采用房屋群體易損性指數(shù)計(jì)算方法,對(duì)和平區(qū)建筑房屋抗震性能進(jìn)行了評(píng)價(jià),對(duì)天津地區(qū)遙感建筑抗震能力快速判別,完成全天津市約11 960 km2遙感影像解譯工作,共解譯建筑1 460 550棟,建筑面積共約654.32 km2。通過(guò)以上工作分析了城市建筑物抗震性能調(diào)查的關(guān)鍵點(diǎn)與技術(shù)難點(diǎn),探索了城市建筑物抗震性能評(píng)估的技術(shù)思路與工作方法,為城市筑物地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的開展奠定基礎(chǔ)。

震害矩陣修正方法[22]假設(shè)相鄰烈度間震害指數(shù)的期望值和方差的變化值與標(biāo)準(zhǔn)震害矩陣相對(duì)應(yīng)的期望值和方差的變化值相同,均分布統(tǒng)一服從貝塔分布,貝塔分布函數(shù)概率密度數(shù)學(xué)表達(dá)形式:

(2)

這樣由其他烈度下震害指數(shù)的期望值和方差可以得到貝塔分布的參數(shù)值α和β,即對(duì)應(yīng)于該烈度下震害指數(shù)的貝塔分布就確定了。從而由公式

(3)

即可得到發(fā)生各等級(jí)破壞的超越概率值。最終建立了Ⅵ～Ⅹ度地震作用下的震害矩陣。

通過(guò)對(duì)天津涉農(nóng)的靜海、寧河、薊州區(qū)研究了2萬(wàn)棟農(nóng)居抗震能力研究,給出了承重墻體破壞等級(jí)雙參數(shù)劃分方法,給出了易損性指數(shù)計(jì)算的一種新方法,結(jié)合農(nóng)村地斑塊數(shù)據(jù),給出了農(nóng)居抗震能力分布圖,從二維角度解決了農(nóng)居抗震能力分布的評(píng)價(jià)問(wèn)題,為新農(nóng)村規(guī)劃和防震減災(zāi)建設(shè)提供了科技支撐和技術(shù)支持。通過(guò)對(duì)京津冀農(nóng)居基于強(qiáng)震記錄的精細(xì)化地震災(zāi)害損失快速評(píng)估研究,研究華北地區(qū)強(qiáng)震記錄與調(diào)查烈度的關(guān)系,建立譜烈度概率密度函數(shù),形成京津冀強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)烈度計(jì)算方法。研究農(nóng)居性態(tài)抗震分析方法,形成京津冀農(nóng)居基于性態(tài)的精準(zhǔn)化易損性評(píng)價(jià)方法。利用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、實(shí)地調(diào)查和資料搜集方法建立農(nóng)居精細(xì)化數(shù)據(jù)。研究農(nóng)居易損性與損失比、動(dòng)態(tài)人口傷亡率的關(guān)系并建立精準(zhǔn)化公式,實(shí)現(xiàn)京津冀農(nóng)居基于強(qiáng)震記錄的災(zāi)害損失快速精準(zhǔn)評(píng)估技術(shù)融合,產(chǎn)出農(nóng)居災(zāi)害損失評(píng)估精細(xì)化數(shù)據(jù)。其中設(shè)置構(gòu)造柱的墻體抗震受剪承載力:

0.08fycAsc+ζsfyhAsh]

(4)

式中:Ac為構(gòu)造柱的橫截面面積(m2);ft為構(gòu)造柱的混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(kN/m2);Asc為構(gòu)造柱的縱向鋼筋截面總面積(m2),配筋率不應(yīng)小于0.6%,大于1.4%時(shí)取1.4%;fyh、fyc分別為墻體水平鋼筋、構(gòu)造柱縱向鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(kN/m2);ζc為構(gòu)造柱參與工作系數(shù);ηc為墻體約束修正系數(shù);Ash為層間墻體豎向截面的總水平縱向鋼筋面積(m2)。

通過(guò)對(duì)天津近代老舊建筑(小洋樓)開展了基于持時(shí)的動(dòng)態(tài)抗震能力評(píng)價(jià)研究,基于性態(tài)的近代老舊建筑抗震能力,研究結(jié)構(gòu)耐久性(結(jié)構(gòu)材料老化、荷載作用、環(huán)境的影響)、地震作用、抗震加固對(duì)結(jié)構(gòu)地震抗力的影響,建立基于持時(shí)的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)地震抗力[23],研究基于性態(tài)的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)易損性方法;根據(jù)結(jié)構(gòu)類型和數(shù)量的變化,研究基于性態(tài)的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)易損性矩陣方法[24];根據(jù)已有動(dòng)態(tài)易損性矩陣,開展動(dòng)態(tài)易損性矩陣數(shù)據(jù)異地應(yīng)用方法研究,構(gòu)建目標(biāo)城市動(dòng)態(tài)易損性矩陣,給出近代老舊建筑動(dòng)態(tài)抗震能力分區(qū)圖,將天津市地震動(dòng)衰減關(guān)系修正后的烈度速報(bào)技術(shù)[25]與抗震能力分區(qū)研究[26]相融合,研究天津市近代老舊建筑動(dòng)態(tài)抗震能力與地震災(zāi)害快速判定技術(shù)。其中基于持時(shí)的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)抗震能力為:

R(t)=R0f[km(t),kl(t),ke(t)]

(5)

式中:R0為結(jié)構(gòu)在t=0時(shí)的抗力(kN);f(t)為隨時(shí)間變化的影響結(jié)構(gòu)抗力的確定性函數(shù)(kN)。時(shí)間因素中主要考慮材料內(nèi)部作用、荷載作用和環(huán)境作用,根據(jù)這三個(gè)影響因素確定函數(shù)f(t)、km(t)結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部作用影響確定的抗力(kN);kl(t)為荷載作用影響確定的抗力(kN);ke(t)為環(huán)境作用影響確定的抗力(kN)。

2.3 地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

通過(guò)地震風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)及服務(wù)產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用研究,以華北中長(zhǎng)期強(qiáng)震風(fēng)險(xiǎn)源判定研究為基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)強(qiáng)震風(fēng)險(xiǎn)源中短期風(fēng)險(xiǎn)跟蹤研判,給出地震活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)可能產(chǎn)生的烈度影響場(chǎng)和及其風(fēng)險(xiǎn)指數(shù);以此建立復(fù)雜場(chǎng)地地震動(dòng)場(chǎng)地效應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)方法,給出網(wǎng)格化地震烈度分布和地震動(dòng)場(chǎng)地效應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù);根據(jù)場(chǎng)地效應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),構(gòu)建目標(biāo)區(qū)建構(gòu)筑物易損性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,研發(fā)地震風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警服務(wù)平臺(tái)。最后以寶坻區(qū)為例,研究給出寶坻區(qū)地震風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù),實(shí)現(xiàn)寶坻區(qū)地震風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警服務(wù)。計(jì)算單位區(qū)域中短期地震風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)WC,公式如下:

WC=(1+WC1)C2D

(6)

式中:WC1是地震活動(dòng)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù);C2為基于場(chǎng)地效應(yīng)的烈度或地震動(dòng)參數(shù)修正系數(shù);D為地震易損性風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。

(7)

(8)

式中:WC0為強(qiáng)震風(fēng)險(xiǎn)源的指數(shù);WC2為場(chǎng)地效應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。

(9)

式中:D為地震易損性風(fēng)險(xiǎn)指數(shù);w為地震烈度或峰值加速度計(jì)算系數(shù);N為參與計(jì)算的風(fēng)險(xiǎn)因子的個(gè)數(shù);T為對(duì)應(yīng)第i個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子的取值分類的類別數(shù);d0為統(tǒng)計(jì)系數(shù);dij為符合第j項(xiàng)分類的第i個(gè)震害因子;mij為冪函數(shù)。

研究項(xiàng)目采用地震風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算方法,計(jì)算潛在震源區(qū)各震級(jí)檔地震風(fēng)險(xiǎn)概率,獲取高風(fēng)險(xiǎn)概率的震級(jí)上限,確定高風(fēng)險(xiǎn)概率的地震動(dòng)峰值加速度,給出地震動(dòng)加速度作用下房屋建筑的結(jié)構(gòu)易損性風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),建立房屋震災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和地震風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等級(jí)判定方法,構(gòu)建地震風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警研判三維矩陣,實(shí)現(xiàn)地震風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警研判技術(shù)實(shí)用化。

3 天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系

3.1 體系設(shè)計(jì)原則

堅(jiān)持天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治的問(wèn)題導(dǎo)向、需求導(dǎo)向和目標(biāo)導(dǎo)向,建立以地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查、評(píng)估、治理、服務(wù)為主線,以法治建設(shè)為保障、科技創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)、人才隊(duì)伍為支撐,以地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)平臺(tái)為依托的新時(shí)代地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系。

3.2 體系設(shè)計(jì)總架構(gòu)(圖5)

(1) 地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查

調(diào)查工作是地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系的工作基礎(chǔ)。以摸清天津市地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)底數(shù)為目標(biāo),完善工作機(jī)制,組織開展系統(tǒng)化的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查業(yè)務(wù)工作。查清房屋設(shè)施等主要承災(zāi)體的抗震性能基礎(chǔ)數(shù)據(jù),全面掌握城鄉(xiāng)房屋建筑地震風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)信息并動(dòng)態(tài)更新;開展陸域和海域地震活動(dòng)斷層探察和海洋地震風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)探測(cè),掌握斷層分布、活動(dòng)特征,產(chǎn)出地震活動(dòng)斷層空間展布、近斷層強(qiáng)地面震動(dòng)預(yù)測(cè)結(jié)果、大地震三維震源模型庫(kù)、避讓對(duì)策等產(chǎn)品;開展地震工程地質(zhì)條件調(diào)查,綜合運(yùn)用典型場(chǎng)地鉆孔測(cè)試、場(chǎng)地背景噪聲探測(cè)、土樣動(dòng)力特性測(cè)試等宏觀、微觀手段,評(píng)價(jià)場(chǎng)地土地震動(dòng)影響特征,編制不同比例尺的地震工程地質(zhì)條件分布圖及場(chǎng)地地震動(dòng)影響系數(shù)分布圖。通過(guò)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查為高效科學(xué)開展地震風(fēng)險(xiǎn)防治奠定基礎(chǔ)。

(2) 地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

評(píng)估工作是地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系的關(guān)鍵技術(shù)所在?；诘卣鸹顒?dòng)斷層和潛在震源特性、工程場(chǎng)地特征、房屋設(shè)施抗震能力等地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)信息,研發(fā)面向不同尺度精度需求的各類地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估產(chǎn)品。開展重大工程和區(qū)域性地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,科學(xué)合理地給出工程抗震設(shè)防要求相應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù),以及場(chǎng)址的地震地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)結(jié)果;開展地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃以概率地震危險(xiǎn)性分析方法[27],編制天津市陸域和海域高精度、多概率、寬頻帶地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖,評(píng)價(jià)地震地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性及危害性,編制高精度天津區(qū)域地震地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃圖;建立各類房屋設(shè)施地震易損性模型庫(kù),以地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖、近斷層強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)等為輸入,系統(tǒng)性評(píng)價(jià)各類房屋設(shè)施及重大工程地震破壞風(fēng)險(xiǎn)及其導(dǎo)致人員傷亡和社會(huì)影響,編制地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖;開展地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治區(qū)劃建立天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治分類、分區(qū)、分級(jí)評(píng)估指標(biāo)體系,基于地震監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急處置、救援救助、社會(huì)力量參與、社會(huì)治理等能力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平綜合評(píng)估區(qū)域防震減災(zāi)能力,提出多級(jí)、多性能水準(zhǔn)地震風(fēng)險(xiǎn)防治的目標(biāo)控制和措施要求,編制地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治區(qū)劃圖。

(3) 地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)工程治理

工程治理是地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系的核心內(nèi)容。依據(jù)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查和評(píng)估結(jié)果,推動(dòng)規(guī)劃選址、抗震設(shè)計(jì)、抗震加固、應(yīng)急避難場(chǎng)所規(guī)劃等方面地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)工程治理,提升地震安全水平。開展抗震防災(zāi)規(guī)劃編制城市抗震防災(zāi)規(guī)劃并納入城鄉(xiāng)規(guī)劃管理體系,確定不同區(qū)域抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、防御目標(biāo)以及抗震建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施配套等抗震防災(zāi)規(guī)劃要求與技術(shù)指標(biāo)[28],開展城市用地抗震適宜性劃分,提出城市規(guī)劃建設(shè)用地選擇與相應(yīng)的城市建設(shè)抗震防災(zāi)要求和對(duì)策,制定重要建筑、超限建筑,新建工程,基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃布局、建設(shè)與改造,建筑密集或高易損性城區(qū)改造,應(yīng)急避難場(chǎng)所及疏散通道的建設(shè)與改造等抗震防災(zāi)要求和措施,并對(duì)規(guī)劃的實(shí)施開展監(jiān)督檢查;開展地震易發(fā)區(qū)房屋設(shè)施抗震加固工程,建立健全地震易發(fā)區(qū)房屋設(shè)施加固政策體系、技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系,在地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查和重點(diǎn)隱患排查工作基礎(chǔ)上,全面開展居民小區(qū)、大中小學(xué)校、醫(yī)院、農(nóng)村民居,以及重要交通生命線、電力和電信網(wǎng)絡(luò)、水庫(kù)大壩、?；窂S庫(kù)、重要軍事設(shè)施的抗震加固;開展應(yīng)急避難場(chǎng)所規(guī)劃和恢復(fù)重建規(guī)劃,按照應(yīng)急避難場(chǎng)所建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)劃、建設(shè)應(yīng)急避難生活服務(wù)設(shè)施,作為居民緊急疏散、臨時(shí)生活的安全場(chǎng)所,構(gòu)建布局合理的應(yīng)急避難場(chǎng)所體系;編制恢復(fù)重建規(guī)劃,科學(xué)確定恢復(fù)重建區(qū)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),確保新建城鄉(xiāng)建筑、重大工程、生命線工程的抗震能力和安全水平;開展抗震新技術(shù)應(yīng)用,組織開展消能減震、隔震等抗震新技術(shù)和相關(guān)材料研發(fā)推廣,在重大工程、可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建設(shè)工程上開展地震安全檢測(cè)與健康診斷。

圖5 地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系總框架圖Fig.5 General frame diagram of the service system for the disaster risk prevention and control of earthquakes

(4) 地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)服務(wù)

風(fēng)險(xiǎn)服務(wù)是地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系的宗旨所在,也是業(yè)務(wù)體系的出口。通過(guò)建設(shè)和運(yùn)行全市地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查、評(píng)估及治理信息數(shù)據(jù)的及時(shí)匯集、交換、處理和服務(wù),面向各級(jí)政府、有關(guān)行業(yè)企業(yè)、社會(huì)公眾提供普惠化、智能化、精準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)、資料、圖件等產(chǎn)品服務(wù)。開展地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警,實(shí)現(xiàn)地震災(zāi)害全過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬[29],及時(shí)更新相關(guān)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)地震災(zāi)害定量化風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估,同時(shí)在重大工程布設(shè)結(jié)構(gòu)地震安全檢測(cè)和健康診斷系統(tǒng);推廣應(yīng)用適宜于各類建筑結(jié)構(gòu)的減震消能和隔震裝置并推廣應(yīng)用,提高建設(shè)工程抗震效能,同時(shí)降低抗震成本,推廣基于性態(tài)的抗震新技術(shù)和以碳纖維、納米材料等綠色抗震新材料,科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、高效地服務(wù)于抗震設(shè)防和抗震加固,開展重要工程和設(shè)施全生命周期的地震安全檢測(cè)和健康診斷,提出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警解決方案,為安全運(yùn)行提供保障,為地震安全民居提供抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)[30]確定、設(shè)計(jì)圖紙繪制、工匠培訓(xùn)、施工指導(dǎo)和維護(hù)保養(yǎng)等技術(shù)服務(wù);加強(qiáng)防震減災(zāi)科學(xué)普及,強(qiáng)化防震減災(zāi)科普陣地建設(shè),編制科學(xué)權(quán)威的防震減災(zāi)科普教材,推進(jìn)納入國(guó)民教育體系,繁榮防震減災(zāi)科普作品創(chuàng)作,形成圍繞地震基礎(chǔ)知識(shí)、地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范、地震科學(xué)技術(shù)的科普作品體系,持續(xù)推進(jìn)防震減災(zāi)科普“六進(jìn)”及各類等活動(dòng)。推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+防震減災(zāi)科普”,加強(qiáng)新媒體平臺(tái)建設(shè)等;依托地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)平臺(tái),產(chǎn)出多樣化地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)服務(wù)產(chǎn)品,開展地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)評(píng)估和震后災(zāi)情快速評(píng)估,實(shí)時(shí)更新地震災(zāi)情,提供地震應(yīng)急處置智能輔助決策,產(chǎn)出地震災(zāi)害應(yīng)急“一張圖”服務(wù)系列產(chǎn)品;開展地震巨災(zāi)保險(xiǎn)咨詢服務(wù),為保險(xiǎn)公司和社會(huì)公眾提供地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)信息,研發(fā)為地震巨災(zāi)保險(xiǎn)服務(wù)的地震風(fēng)險(xiǎn)模型,為分區(qū)分類的地震巨災(zāi)保險(xiǎn)費(fèi)率厘定提供精算基礎(chǔ),開展震后承保體災(zāi)害損失評(píng)估[31],為地震巨災(zāi)保險(xiǎn)理賠,特別是緊急救援階段實(shí)施保險(xiǎn)賠償提供地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)專業(yè)服務(wù)。

4 天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治規(guī)劃

4.1 全域地震危險(xiǎn)性調(diào)查與評(píng)價(jià)工程

(1) 全域地震危險(xiǎn)源精細(xì)探察

建立全市三維地殼精細(xì)結(jié)構(gòu)與潛在震源斷層模型[32],給出潛在地震危險(xiǎn)性圖和強(qiáng)地面震動(dòng)圖,摸清天津全域地震危險(xiǎn)源;推進(jìn)與北京市和河北省地震危險(xiǎn)源探測(cè)數(shù)據(jù)與成果共建共享,實(shí)現(xiàn)京津冀城市地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治體系一體化,為天津城市規(guī)劃、土地利用、重大工程項(xiàng)目選址以及地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、預(yù)警提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

(2) 全域地震工程地質(zhì)條件精細(xì)探測(cè)

開展地震工程地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)鉆孔勘察,運(yùn)用原位測(cè)試、土動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)等方法與手段,獲取天津場(chǎng)地模型參數(shù);開展場(chǎng)地類別劃分,編制天津場(chǎng)地等效剪切波速分布圖、覆蓋層厚度分布圖及場(chǎng)地類別分區(qū)圖;建立地震工程地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù),構(gòu)建場(chǎng)地土層力學(xué)模型,開展高精度地震危險(xiǎn)性概率分析,編制多概率水平網(wǎng)格化、精細(xì)化場(chǎng)地地震動(dòng)區(qū)劃圖,為天津基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與城市建設(shè)精細(xì)規(guī)劃提供量化抗震設(shè)防參考,為天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供重要基礎(chǔ)資料。

4.2 防治核心業(yè)務(wù)技術(shù)建設(shè)工程

(1) 全鏈條地震災(zāi)害情景構(gòu)建與應(yīng)急處置能力建設(shè)

基于天津及周邊地區(qū)地震構(gòu)造資料、地下三維模型、房屋設(shè)施和生命線系統(tǒng)分布及城市運(yùn)行大數(shù)據(jù),運(yùn)用巨型復(fù)雜系統(tǒng)理論實(shí)現(xiàn)震源-傳播介質(zhì)-局部場(chǎng)地-城市工程系統(tǒng)全過(guò)程震害情景仿真[33]及災(zāi)害鏈分析,利用虛擬仿真技術(shù)建立可視化大震巨災(zāi)情景構(gòu)建模擬系統(tǒng)平臺(tái),分析設(shè)定大震對(duì)天津帶來(lái)的沖擊,包括人員傷亡及分布,生命線系統(tǒng)震害,教育和醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)震害,火災(zāi)、爆炸等典型次生災(zāi)害源震害形態(tài)及其鏈生災(zāi)害情景,應(yīng)急物資處置需求等,建立天津地震災(zāi)害情景庫(kù)和基于情景應(yīng)對(duì)模式的地震應(yīng)急預(yù)案,提升“全災(zāi)種、大應(yīng)急”[34]下天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理和應(yīng)急備災(zāi)、應(yīng)急處置綜合能力。

(2) 地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)平臺(tái)建設(shè)

實(shí)施地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè),構(gòu)建天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)平臺(tái),涵蓋風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)工程治理和風(fēng)險(xiǎn)服務(wù)4大類功能模塊,實(shí)現(xiàn)活動(dòng)斷層探察成果、建筑設(shè)施抗震設(shè)防要求、地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃、大震災(zāi)害情景構(gòu)建、公共服務(wù)與科普等成果集成;對(duì)接國(guó)家地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)平臺(tái),通過(guò)云基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)京津冀三地的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)融合,實(shí)現(xiàn)與天津各行業(yè)部門及各區(qū)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治的“云+端”對(duì)接,建立天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)平臺(tái),為京津冀地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制建立提供支撐平臺(tái)。

(3) 天津地震工程與工程韌性實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)

與地震工程大科學(xué)裝置資源平臺(tái)對(duì)接,以地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)與抗震韌性評(píng)估[35]為主線,建設(shè)“天津地震工程與工程韌性實(shí)驗(yàn)基地”;配備更新地震災(zāi)害危險(xiǎn)源探測(cè)、房屋設(shè)施抗震性能監(jiān)測(cè)與檢測(cè)等儀器設(shè)備,形成地震地質(zhì)災(zāi)害勘察與評(píng)估、地震危險(xiǎn)源探測(cè)及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、工程結(jié)構(gòu)抗震韌性評(píng)估、重要設(shè)施結(jié)構(gòu)健康診斷監(jiān)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)臺(tái)陣觀測(cè)、儀器設(shè)備檢定等實(shí)驗(yàn)業(yè)務(wù),為天津市地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警能力、城市重大工程運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)與檢測(cè)、工程抗震韌性評(píng)估提供公共服務(wù),為建立天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系提供支撐。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)防震減災(zāi)工作的重心已經(jīng)開始從災(zāi)后救助向在災(zāi)前預(yù)防發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變,地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系的建設(shè)將為推動(dòng)天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)現(xiàn)代化建設(shè)和提高地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治水平提供有力支撐和保障。本文回顧了國(guó)內(nèi)外地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治體系的發(fā)展歷程和差距,分析了天津地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治背景,具體分析了地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治面臨的重大挑戰(zhàn)和防治水平,圍繞地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查、評(píng)估、治理和服務(wù)四個(gè)層面核心業(yè)務(wù)提出了天津市地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治業(yè)務(wù)體系架構(gòu),并給出了“十四五”時(shí)期支撐業(yè)務(wù)體系的兩項(xiàng)重大工程,以期推進(jìn)防治業(yè)務(wù)體系的建設(shè)。

不管放眼全球還是聚焦中國(guó),特大城市已成為人口最稠密、生產(chǎn)生活最活躍、財(cái)富最集中的區(qū)域。然而,受地震分布的影響,特大城市將要面臨地震災(zāi)害及次生、衍生災(zāi)害事故多發(fā)的嚴(yán)峻形勢(shì)。因此,亟待建立并完善科學(xué)的地震安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、評(píng)估與管控體系,實(shí)現(xiàn)從地震災(zāi)后應(yīng)急救援轉(zhuǎn)向地震災(zāi)前風(fēng)險(xiǎn)防控,從單項(xiàng)地震災(zāi)害防御轉(zhuǎn)變成地震綜合防災(zāi)體系,從被動(dòng)地震災(zāi)害止損轉(zhuǎn)為主動(dòng)降低地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等理念。

持續(xù)開展地震災(zāi)害評(píng)估?？茖W(xué)有效地開展地震災(zāi)害評(píng)估包括工程場(chǎng)地、重點(diǎn)區(qū)域的地震危險(xiǎn)性評(píng)估、地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和震后災(zāi)害評(píng)估。加強(qiáng)地震安評(píng)關(guān)鍵技術(shù)研究,服務(wù)工程抗震設(shè)防和區(qū)域發(fā)展規(guī)劃。發(fā)展地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估業(yè)務(wù),繼續(xù)推進(jìn)精細(xì)化預(yù)評(píng)估試點(diǎn),加強(qiáng)抗震能力評(píng)估和韌性評(píng)價(jià)研究。推進(jìn)構(gòu)建震前預(yù)評(píng)估、震后快速評(píng)估、災(zāi)害調(diào)查和烈度評(píng)定業(yè)務(wù)鏈條,完善地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),優(yōu)化快速評(píng)估模型方法,加快提升評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確性時(shí)效性。

開展城市群及大城市地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治服務(wù)。繼續(xù)開展京津冀大震情景構(gòu)建試點(diǎn),推進(jìn)京津冀、長(zhǎng)三角、大灣區(qū)、黃河流域等重點(diǎn)城市群地震災(zāi)害防范聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制建設(shè),在特大城市推進(jìn)韌性城鄉(xiāng)建設(shè)試點(diǎn)及加強(qiáng)地震巨災(zāi)保險(xiǎn)研究。