新技術助力地震災害動態風險評估

 

我國是世界上地震災害最嚴重的國家之一，地震多、強度大、分布廣、災害重是我國的一個基本國情。隨著我國社會經濟的高速發展，城鄉結構和功能向大型化、復雜化、綜合化方向發展，地震災害風險迅速攀升，對我國社會經濟穩定、可持續發展和國家治理體系現代化進程帶來了嚴重威脅和挑戰。

2016年7月28日，習近平總書記考察唐山并發表重要講話時指出，要堅持以防為主、防抗救相結合，堅持常態減災和非常態救災相統一，努力實現從注重災后救助向注重災前預防轉變，從應對單一災種向綜合減災轉變，從減少災害損失向減輕災害風險轉變，全面提升全社會抵御自然災害的綜合防范能力。以減少災害損失和災后救援為主要目標的傳統防震減災手段已不能適應新時期城鄉發展對地震安全的需求，注重災前預防和減輕地震災害風險變得越發重要。2018年10月10日，習近平總書記主持召開中央財經委員會第三次會議，就大力提高我國自然災害防治能力發表重要講話，要求實施災害風險調查和重點隱患排查工程，掌握風險隱患底數。這一工程的實施更加凸顯了注重災前預防和減輕地震災害風險的重要性，是堅持底線思維，強化災害風險意識，切實提高防范化解重大地震災害風險能力的具體體現。

科學準確的地震災害風險評估是注重災前預防和減輕地震災害風險的重要環節，是有針對性地制定防御和減輕地震災害對策，有效提高防震減災工作科學性、減災投入合理性和震后救援精準性的基礎，已成為減輕城鄉地震災害所迫切需求的重要技術手段。我國自20世紀80年代，圍繞城鄉建設開展了工程結構基礎資料調查和震害預測等工作，以及地震災害損失評估技術和方法的研究。2008年汶川地震后，特別是近年來，地震災害風險評估技術研究取得了長足的進步，如中國地震局工程力學研究所開發的HAZ-China，中國再保險集團與中國地震局地球物理研究所、中國地震局工程力學研究所深度合作開發的中國地震保險模型“再型”等，傳統的地震災害風險評估技術方法不斷完善。隨著城鄉建設的快速發展，每年都有大量新的建筑物和基礎設施建成投入使用，地震承災體及空間分布隨時間變化很快，同時大量的承災體隨服役年齡增長，其抗震性能隨時間不斷退化。更為嚴重的是大地震發生后，建筑物的抗震性能變化很大，地震災害風險隨時間呈現動態變化特征。地震災害動態風險評估的需求非常迫切，必須建立相應的技術體系。在國家重點研發計劃的支持下，地震災害動態風險評估新技術更是取得了重要進展。

中國地震局工程力學研究所在承擔的“十三五”國家重點研發計劃項目“區域與城市地震風險評估與監測技術研究”中，建立了基于概率的地震災害風險評估體系，不但可以給出災害風險的期望值，還可以給出以概率表達的多種表征形式。另外，結合當今感知、通信、信息處理、云計算、大數據和人工智能等新技術，將監測數據與地震災害風險評估有機結合，通過地震和結構監測數據修正現有模型，建立了快速動態風險分析評估模型，研發了區域與城市地震監測與風險動態評估系統，實現了公里網格（公里級）、建筑單體和區域級別的地震災害風險的動態評估，提升了震后地震災害評估的時效性和精度。這些成果已在位于高烈度區的三河市開展了應用示范，具有廣闊的應用前景。特別是在震前，可根據以概率表達的多種地震災害風險評估結果，針對震害防御工作的不同需求制定相應的減災措施，編制防震減災規劃和地震應急預案等防災減災對策，最大限度防范化解地震災害風險。而大地震發生后，利用動態風險評估技術及評估系統快速判定不同公里網格內災害損失情況，可清晰地展示不同區域的災情信息，給出了紅黃牌災情預警的依據，為震后應急救援的科學決策提供依據，有助于增強震后應對處置能力。

筆者認為技術進步應該落實在業務工作的提升和防震減災效果的提升上。為盡快將地震災害動態風險評估技術轉化為業務工作能力，建議加強以下幾個方面的工作：

一、建立地震災害動態風險評估技術標準

標準化是進行防震減災業務化與更大范圍技術推廣應用的基礎。需通過梳理總結地震災害動態風險評估技術相關硬件設備、組網布置、數據接口、評估方法、結果產出形式、軟件架構、操作流程等各部分的關鍵技術要求與有效經驗，對上述各環節、要素及相關技術產品進行標準化，建立系列相關用戶指南與規范標準，形成地震災害動態風險評估工作的業務化流程，以便更好地開展推廣應用。

二、建設地震災害動態風險評估監測系統

動態風險評估中“動態”效能的實現需要發展與之相適應的地震監測體系。結合動態風險評估標準化與業務化的需要，選取監測基礎較好的區域進行試點建設，對既有地震監測及結構響應監測體系上進行有針對性的加密布置與優化升級改造。結合各地既有監測基礎、管理方式、組織架構，不斷擴大動態風險評估監測系統建設范圍，實現監測系統的大范圍覆蓋。

三、完善地震災害動態風險評估技術體系

結合中國地震科學實驗場建設，在川滇區域布置動態風險評估系統，對動態風險評估的日常及震時性能進行測試、驗證與優化。基于地震科學試驗場地震監測、結構臺陣以及數值仿真等條件，在區域層次對動態風險評估系統內的模型更新算法的有效性、災害風險評估效果、計算效率等內容進行逐項考察。以中國地震科學實驗場動態風險評估為參照，進一步發展適用于我國東部地區的動態風險評估理論、算法與模型。另外，地震災害動態風險評估技術研究剛剛起步，雖然取得很大成效，但是還有些關鍵技術和科學問題需要持續研究與深入發展。比如，結構臺陣稀疏測點監測數據、結構振動特征與結構損傷及破壞等級之間的映射關系，基于有限結構臺陣監測數據的區域地震災害動態快速風險評估技術，融合有限臺陣模型更新理論與情景智能匹配算法的城鄉地震災害高效精細化仿真模擬等問題，仍然需要借助感知、通信、信息處理、云計算、大數據和人工智能等新技術開展深入研究，助力實現地震災害風險實時監測與快速精準、動態評估的目標。

四、研發地震災害動態風險評估專用設備儀器

動態風險評估監測系統的性能提升離不開新型高性能專用儀器的持續研發。發展低成本、高精度、服役期長、性能穩定的傳感、組網等系統的專用設備儀器，有利于降低監測系統的建造維護成本、提升監測數據質量，對動態風險評估的長期、高效、大范圍業務化應用至關重要。

五、加強地震災害動態風險評估技術應用示范

在全國地震風險評估與隱患排查以及地震災害應對工作中，強化地震災害動態風險評估技術的應用示范，為各級政府和各個部門的地震風險防范和地震災害應對工作提供強有力的支撐。