新技术助力地震灾害动态风险评估
发布日期:2024-03-12 08:38:01 信息来源:editor_dzzx

我国是世界上地震灾害最严重的国家之一,地震多、强度大、分布广、灾害重是我国的一个基本国情。随着我国社会经济的高速发展,城乡结构和功能向大型化、复杂化、综合化方向发展,地震灾害风险迅速攀升,对我国社会经济稳定、可持续发展和国家治理体系现代化进程带来了严重威胁和挑战。

2016年7月28日,习近平总书记考察唐山并发表重要讲话时指出,要坚持以防为主、防抗救相结合,坚持常态减灾和非常态救灾相统一,努力实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,从应对单一灾种向综合减灾转变,从减少灾害损失向减轻灾害风险转变,全面提升全社会抵御自然灾害的综合防范能力。以减少灾害损失和灾后救援为主要目标的传统防震减灾手段已不能适应新时期城乡发展对地震安全的需求,注重灾前预防和减轻地震灾害风险变得越发重要。2018年10月10日,习近平总书记主持召开中央财经委员会第三次会议,就大力提高我国自然灾害防治能力发表重要讲话,要求实施灾害风险调查和重点隐患排查工程,掌握风险隐患底数。这一工程的实施更加凸显了注重灾前预防和减轻地震灾害风险的重要性,是坚持底线思维,强化灾害风险意识,切实提高防范化解重大地震灾害风险能力的具体体现。

科学准确的地震灾害风险评估是注重灾前预防和减轻地震灾害风险的重要环节,是有针对性地制定防御和减轻地震灾害对策,有效提高防震减灾工作科学性、减灾投入合理性和震后救援精准性的基础,已成为减轻城乡地震灾害所迫切需求的重要技术手段。我国自上世纪80年代,围绕城乡建设开展了工程结构基础资料调查和震害预测等工作,以及地震灾害损失评估技术和方法的研究。2008年汶川地震后,特别是近年来,地震灾害风险评估技术研究取得了长足的进步,如中国地震局工程力学研究所开发的HAZ-China,中国再保险集团与中国地震局地球物理研究所、中国地震局工程力学研究所深度合作开发的中国地震保险模型“再型”等,传统的地震灾害风险评估技术方法不断完善。随着城乡建设的快速发展,每年都有大量新的建筑物和基础设施建成投入使用,地震承灾体及空间分布随时间变化很快,同时大量的承灾体随服役年龄增长,其抗震性能随时间不断退化。更为严重的是大地震发生后,建筑物的抗震性能变化很大,地震灾害风险随时间呈现动态变化特征。地震灾害动态风险评估的需求非常迫切,必须建立相应的技术体系。在国家重点研发计划的支持下,地震灾害动态风险评估新技术更是取得了重要进展。

中国地震局工程力学研究所在承担的“十三五”国家重点研发计划项目“区域与城市地震风险评估与监测技术研究”中,建立了基于概率的地震灾害风险评估体系,不但可以给出灾害风险的期望值,还可以给出以概率表达的多种表征形式。另外,结合当今感知、通信、信息处理、云计算、大数据和人工智能等新技术,将监测数据与地震灾害风险评估有机结合,通过地震和结构监测数据修正现有模型,建立了快速动态风险分析评估模型,研发了区域与城市地震监测与风险动态评估系统,实现了公里网格(公里级)、建筑单体和区域级别的地震灾害风险的动态评估,提升了震后地震灾害评估的时效性和精度。这些成果已在位于高烈度区的三河市开展了应用示范,具有广阔的应用前景。特别是在震前,可根据以概率表达的多种地震灾害风险评估结果,针对震害防御工作的不同需求制定相应的减灾措施,编制防震减灾规划和地震应急预案等防灾减灾对策,最大限度防范化解地震灾害风险。而大地震发生后,利用动态风险评估技术及评估系统快速判定不同公里网格内灾害损失情况,可清晰地展示不同区域的灾情信息,给出了红黄牌灾情预警的依据,为震后应急救援的科学决策提供依据,有助于增强震后应对处置能力。

笔者认为技术进步应该落实在业务工作的提升和防震减灾效果的提升上。为尽快将地震灾害动态风险评估技术转化为业务工作能力,建议加强以下几个方面的工作:

一、建立地震灾害动态风险评估技术标准

标准化是进行防震减灾业务化与更大范围技术推广应用的基础。需通过梳理总结地震灾害动态风险评估技术相关硬件设备、组网布置、数据接口、评估方法、结果产出形式、软件架构、操作流程等各部分的关键技术要求与有效经验,对上述各环节、要素及相关技术产品进行标准化,建立系列相关用户指南与规范标准,形成地震灾害动态风险评估工作的业务化流程,以便更好地开展推广应用。

二、建设地震灾害动态风险评估监测系统

动态风险评估中“动态”效能的实现需要发展与之相适应的地震监测体系。结合动态风险评估标准化与业务化的需要,选取监测基础较好的区域进行试点建设,对既有地震监测及结构响应监测体系上进行有针对性的加密布置与优化升级改造。结合各地既有监测基础、管理方式、组织架构,不断扩大动态风险评估监测系统建设范围,实现监测系统的大范围覆盖。

三、完善地震灾害动态风险评估技术体系

结合中国地震科学实验场建设,在川滇区域布置动态风险评估系统,对动态风险评估的日常及震时性能进行测试、验证与优化。基于地震科学试验场地震监测、结构台阵以及数值仿真等条件,在区域层次对动态风险评估系统内的模型更新算法的有效性、灾害风险评估效果、计算效率等内容进行逐项考察。以中国地震科学实验场动态风险评估为参照,进一步发展适用于我国东部地区的动态风险评估理论、算法与模型。另外,地震灾害动态风险评估技术研究刚刚起步,虽然取得很大成效,但是还有些关键技术和科学问题需要持续研究与深入发展。比如,结构台阵稀疏测点监测数据、结构振动特征与结构损伤及破坏等级之间的映射关系,基于有限结构台阵监测数据的区域地震灾害动态快速风险评估技术,融合有限台阵模型更新理论与情景智能匹配算法的城乡地震灾害高效精细化仿真模拟等问题,仍然需要借助感知、通信、信息处理、云计算、大数据和人工智能等新技术开展深入研究,助力实现地震灾害风险实时监测与快速精准、动态评估的目标。

四、研发地震灾害动态风险评估专用设备仪器

动态风险评估监测系统的性能提升离不开新型高性能专用仪器的持续研发。发展低成本、高精度、服役期长、性能稳定的传感、组网等系统的专用设备仪器,有利于降低监测系统的建造维护成本、提升监测数据质量,对动态风险评估的长期、高效、大范围业务化应用至关重要。

五、加强地震灾害动态风险评估技术应用示范

在全国地震风险评估与隐患排查以及地震灾害应对工作中,强化地震灾害动态风险评估技术的应用示范,为各级政府和各个部门的地震风险防范和地震灾害应对工作提供强有力的支撑。