基于概率方法的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

李卓陽，王東明，肖 遙，王 超

（1. 遼寧省地震局，遼寧 沈陽 110034；2. 中國(guó)地震災(zāi)害防御中心，北京 100029）

0 引言

減輕地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，全面提升全社會(huì)抵御地震災(zāi)害的綜合防范能力是新時(shí)期對(duì)防震減災(zāi)工作提出的重要需求。大量的震害經(jīng)驗(yàn)和研究表明，地震災(zāi)害造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失很大程度上是地震引起的建筑物破壞造成的。想要了解一個(gè)地區(qū)的地震風(fēng)險(xiǎn)，就必須了解該區(qū)域的建筑環(huán)境特征，評(píng)估地震危險(xiǎn)性和分析在相應(yīng)的危險(xiǎn)情況下建筑環(huán)境抵御破壞的能力。當(dāng)缺乏一個(gè)透明的、可以被廣泛理解的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不同的部門和地區(qū)在減輕地震災(zāi)害的行動(dòng)上很難達(dá)成共識(shí)。

本文介紹了在遼寧省老震區(qū)（LNOEA，即盤錦、海城、營(yíng)口地區(qū)）農(nóng)村地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理示范項(xiàng)目中使用的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃模型和區(qū)劃模型背后的概率基礎(chǔ)。不同于用風(fēng)險(xiǎn)程度指數(shù)表達(dá)區(qū)劃結(jié)果的傳統(tǒng)做法，在本項(xiàng)目中地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)通過明確的、基于概率分析的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來表現(xiàn)，地震造成的潛在年均損失和年均損失比兩個(gè)相關(guān)的參數(shù)被采用。地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃模型被劃分為地震危險(xiǎn)性、結(jié)構(gòu)易損性和建筑財(cái)富存量三個(gè)模塊。其中，地震危險(xiǎn)性基于我國(guó)的概率性地震危險(xiǎn)性分析方法（CPSHA）獲得結(jié)果，并考慮場(chǎng)地的影響用以獲取建筑物面對(duì)的地震威脅標(biāo)度。承災(zāi)體的脆弱性或稱結(jié)構(gòu)易損性則通過土木工程界常用的易損性曲線來表達(dá)，應(yīng)用全概率定理將二者聯(lián)系在一起?；谶@一模型，以遼寧省老震區(qū)農(nóng)村地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃為例，研究了在指定的地理區(qū)域中對(duì)于地震這樣不確定性的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)如何采用確定的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)量化的可信表述。該模型也可以被推廣應(yīng)用在多災(zāi)種的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃工作中。

1 地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃模型

圖1 中展示了本文中使用的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的模型，模型被分為地震危險(xiǎn)性、結(jié)構(gòu)易損性和建筑存量財(cái)富三個(gè)輸入端模塊，以及區(qū)劃評(píng)估參數(shù)一個(gè)輸出端模塊，不同的功能模塊使用不同的輪廓加以區(qū)分。

圖1 地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃模型Fig.1 Seismic disaster risk zoning model

地震危險(xiǎn)性模塊也可稱為致災(zāi)因子模塊，其目的在于得到超越概率與地震動(dòng)參數(shù)的對(duì)應(yīng)組合。其中超越概率構(gòu)成了年均潛在地震損失計(jì)算中的橫坐標(biāo)項(xiàng)，地震動(dòng)參數(shù)則被轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)的地震需求用于損失評(píng)估。李俏等[1]基于新一代中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖的基本原理和技術(shù)原則，結(jié)合區(qū)域場(chǎng)地條件進(jìn)行了遼寧省盤錦、海城和營(yíng)口地區(qū)的地震危險(xiǎn)性分析，該方法可以用于地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃中的地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)工作。

結(jié)構(gòu)易損性模塊的目的在于最終獲得不同強(qiáng)度地震作用下建筑結(jié)構(gòu)在各個(gè)破壞等級(jí)，即給定損壞水平的條件概率分布。黑色粗實(shí)線表示基于經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)方法，最初被開發(fā)為破壞等級(jí)對(duì)于宏觀地震烈度的經(jīng)驗(yàn)函數(shù)，以離散的破壞概率矩陣的形式表示，并被應(yīng)用在當(dāng)前的地震災(zāi)害損失評(píng)估工作中。之后，基于震害資料的連續(xù)易損性函數(shù)被引入以克服宏觀地震烈度不是連續(xù)變量的問題。另一種經(jīng)驗(yàn)的脆弱性函數(shù)也被提出并用于產(chǎn)生易損性曲線，他們使用關(guān)于振動(dòng)基本彈性周期的譜加速度或譜位移值來表征地面運(yùn)動(dòng)，通常具有正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)分布。這是一個(gè)重要的發(fā)展，因?yàn)樗紤]了地震動(dòng)三要素中頻譜的作用，顯著改善了地面運(yùn)動(dòng)輸入與破壞之間的相關(guān)性?；掖謱?shí)線表示基于建模計(jì)算的分析方法，其中基于能力譜和基于增量動(dòng)力分析的兩種方法影響最大。基于能力譜的方法由美國(guó)聯(lián)邦應(yīng)急管理局（FEMA）與國(guó)家建筑科學(xué)研究所（NIBS）開發(fā)，并形成了具有廣泛影響力的成果——HAZUS。HAZUS 方法最初被推導(dǎo)作為估計(jì)單個(gè)地震情景影響的工具，它隨后被改編（FEMA，2000）到完全損失評(píng)估方法，其中來自所有可能地震的危險(xiǎn)性被考慮。該方法已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用，并在本文中被擴(kuò)展構(gòu)成了地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃模型的框架基礎(chǔ)[2]。近二十年來，基于增量動(dòng)力分析的方法即IDA 方法逐漸成為結(jié)構(gòu)易損性分析研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)[3-6]，該方法以動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析為基礎(chǔ)，計(jì)算結(jié)構(gòu)在不同地震動(dòng)強(qiáng)度作用下的響應(yīng)，能夠反映結(jié)構(gòu)體系隨地震動(dòng)強(qiáng)度的變化，經(jīng)歷彈性、彈塑性直至倒塌的全過程性能并提供結(jié)構(gòu)地震易損性分析所需的數(shù)據(jù)。本文將IDA 方法納入到地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃模型中，并推薦對(duì)于較為重要的建筑優(yōu)先使用。

經(jīng)驗(yàn)方法和分析方法各有優(yōu)劣。一般來說，經(jīng)驗(yàn)方法基于震害統(tǒng)計(jì)并被開發(fā)為地震烈度的函數(shù)。由于地震烈度具有多指標(biāo)綜合性、分等級(jí)宏觀性和以后果表示原因的間接性，所以它只能是粗略的、綜合的宏觀描述，而不能理解為或用作細(xì)致的、定量的物理量。并且，經(jīng)驗(yàn)方法依賴于震后建筑物損傷統(tǒng)計(jì)，因此對(duì)于一個(gè)廣泛的地震動(dòng)范圍通常意味著需要多個(gè)地震事件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的結(jié)合。由于積累的震害數(shù)據(jù)有限和大震級(jí)地震在人口密集地區(qū)相對(duì)較少發(fā)生，因此對(duì)于很多區(qū)域可用的數(shù)據(jù)趨于聚集在低損傷/地面運(yùn)動(dòng)端，從而限制了在高損傷/地面運(yùn)動(dòng)端的統(tǒng)計(jì)有效性。分析方法具有更詳細(xì)和透明的算法，它允許更詳細(xì)的敏感性研究和對(duì)不同地震危險(xiǎn)性特征以及建筑存量特征的明確校準(zhǔn)。由于該方法常需要進(jìn)行大量的非線性計(jì)算，分析方法的主要缺點(diǎn)是計(jì)算成本和時(shí)間成本高昂。因此，分析方法常被用來支持而非取代經(jīng)驗(yàn)方法，兩種方法的混合使用和相互校正即形成了混合方法，在結(jié)構(gòu)易損性模塊中用黑細(xì)虛線表示。

建筑財(cái)富存量調(diào)查的目的是查清承災(zāi)體存量特征，是地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基礎(chǔ)性工作。肖遙等[7]介紹了一種空天地一體的建筑財(cái)富存量調(diào)查解譯方法，基于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研對(duì)目標(biāo)地區(qū)建筑進(jìn)行類型學(xué)劃分，結(jié)合航片和衛(wèi)片確定解譯參數(shù)，最后利用航片和衛(wèi)片資料綜合判定建筑存量的數(shù)量和類型。該方法能夠有效降低調(diào)查成本，可以被用于地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃工作。

不同于傳統(tǒng)區(qū)劃中采用的程度指數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，本文在輸出端使用年均潛在地震損失和年均損失比兩個(gè)相關(guān)的參數(shù)來表達(dá)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。年均潛在地震損失（Annualized Potential Earthquake Loss，簡(jiǎn)稱APEL）是在指定的地理區(qū)域（如省、市、區(qū)縣）中，在考慮概率水平地震作用下建筑存量受到可能的潛在經(jīng)濟(jì)損失的年平均值。年均潛在地震損失比（Annualized Potential Earthquake Loss Ratio， 簡(jiǎn)稱APELR）則表示估計(jì)的年均潛在地震損失值與對(duì)應(yīng)的建筑存量財(cái)富（重置）值之間的比值。年均損失的意義在于用簡(jiǎn)明的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)衡量當(dāng)前建筑環(huán)境所面臨的地震風(fēng)險(xiǎn)，該指標(biāo)易于被理解，有利于將多災(zāi)種風(fēng)險(xiǎn)合并，形成自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)一張圖，避免以往指數(shù)評(píng)估造成的各災(zāi)種不相容，并且對(duì)于每年的減災(zāi)投資規(guī)劃和地震保險(xiǎn)中的費(fèi)率厘定具有重要價(jià)值。而損失比的意義在于提供一種無量綱化的比較，如營(yíng)口和大連相比，相同的年均損失值下營(yíng)口的損失比顯然更高，意味著營(yíng)口具有更高的地震風(fēng)險(xiǎn)。

2 區(qū)劃模型的概率基礎(chǔ)

本節(jié)的目標(biāo)是展示如何由基本概率理論求取區(qū)劃評(píng)估參數(shù)，即年均潛在地震損失。風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃模型輸入端中的三個(gè)模塊：地震危險(xiǎn)性、結(jié)構(gòu)易損性和建筑存量被基本的概率理論聯(lián)系在一起，這種聯(lián)系通過逐步分解的幾個(gè)步驟來進(jìn)行。

第一步，年均潛在地震損失（APEL）可以通過累計(jì)所有地震動(dòng)水平可能條件下的直接經(jīng)濟(jì)損失來獲得，全概率定理將被使用以獲取易于理解的離散形式（式1），而易于計(jì)算的連續(xù)積分形式隨后會(huì)被給出。

圖2 地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的基本要素Fig.2 The basic elements of seismic disaster risk assessment

R[DSi]為目標(biāo)結(jié)構(gòu)在破壞狀態(tài)為DSi時(shí)的損失比。表1 為GB/T18209.4-2011《地震現(xiàn)場(chǎng)工作第4 部分：災(zāi)害直接損失評(píng)估》中建議的各類房屋在不同破壞等級(jí)下的損失比[8]。

表1 GB/T18209.4-2011建議的房屋損失比

暴露存量財(cái)富ESW （Exposure of Stock Wealth），是指在工作區(qū)內(nèi)目標(biāo)結(jié)構(gòu)存量所對(duì)應(yīng)的財(cái)富聚集值，建議采用重置值而非建造時(shí)的成本值來定義。

第二個(gè)因子P[Sa=xi]，為目標(biāo)地點(diǎn)出現(xiàn)地震動(dòng)水平Sa=xi的可能性。需要注意的是，由于地震動(dòng)的連續(xù)性，P[Sa=xi是難以直接計(jì)算的，它可以被理解為數(shù)軸中一個(gè)接近無窮小的點(diǎn)。幸運(yùn)的是，它的累積形式即給定地震動(dòng)水平的超越概率H(Sa=xi)能夠被計(jì)算。潘華等[9]給出了場(chǎng)點(diǎn)地震動(dòng)參數(shù)A 超過給定值a 的年超越概率的計(jì)算公式如式（3）所示（式中參數(shù)的詳細(xì)含義請(qǐng)參看潘華等的文獻(xiàn)）：

則P[Sa=xi]=|dH(x)|=|H(Sa=xi+Δ)-H(Sa=xi)|，其中Δ →0，采用絕對(duì)值的原因是高地震動(dòng)參數(shù)對(duì)應(yīng)較低的超越概率值。

過去，地震安全性評(píng)價(jià)與結(jié)構(gòu)易損性分析兩方面的工作相對(duì)獨(dú)立，獲得與地震動(dòng)強(qiáng)度水平和年超越概率的對(duì)應(yīng)關(guān)系是地震危險(xiǎn)性分析的工作范疇，而獲得與地震動(dòng)強(qiáng)度水平相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)破壞狀態(tài)則歸屬于土木工程領(lǐng)域。如圖2 所示，將地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中這兩個(gè)基本要素關(guān)聯(lián)在一起，通過地震危險(xiǎn)性分析可以獲得地表峰值加速度的年超越概率曲線（圖2 右側(cè)），如前文所述，區(qū)劃工作中它可以被簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)換為反應(yīng)譜或用于選取對(duì)應(yīng)的時(shí)程；遼寧省老震區(qū)的磚木結(jié)構(gòu)農(nóng)居易損性曲線被用作示例，不同地震動(dòng)水平作用下的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài)分布概率可以被簡(jiǎn)單地獲?。▓D2 左側(cè)）。通過結(jié)合可以將目標(biāo)結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài)分布概率與地震危險(xiǎn)性的年超越概率聯(lián)系起來，聯(lián)合表1 中建議的損失比與建筑存量財(cái)富調(diào)查結(jié)果，就能夠計(jì)算各個(gè)年超越概率的建筑直接地震損失。

式（1）中，P[Sa= xi]難于計(jì)算的離散形式通過便于計(jì)算的積分形式表達(dá)為：

如圖3 所示，年均潛在地震損失通過對(duì)全部年超越概率的損失進(jìn)行積分計(jì)算得出，它被用來代表地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。在計(jì)算過程中將2500年復(fù)發(fā)周期的地震動(dòng)造成的損失設(shè)定為損失上限，將50 年復(fù)發(fā)周期的地震動(dòng)造成的損失設(shè)定為損失下限。這是根據(jù)我國(guó)建筑抗震規(guī)范中“大震不倒”和“小震不壞”的理念設(shè)定的，這兩個(gè)設(shè)防水平對(duì)應(yīng)的超越概率通常為50 年2%和50 年63%，即復(fù)發(fā)周期分別為2475 年和50年。換而言之，對(duì)于滿足抗震設(shè)防要求的建筑，認(rèn)為復(fù)發(fā)周期2500 年的地震動(dòng)已經(jīng)造成了倒塌情況，因此被設(shè)置為損失計(jì)算的上限；復(fù)發(fā)周期50 年的地震動(dòng)則不會(huì)造成損失，但結(jié)合我國(guó)國(guó)情，未按規(guī)范設(shè)防的農(nóng)村農(nóng)居量大面廣，復(fù)發(fā)周期50 年的地震造成的損失不應(yīng)被忽略，因此將其設(shè)置為損失計(jì)算的下限。需要特別指出的是這種設(shè)定被用于在區(qū)劃中估計(jì)建筑物的直接經(jīng)濟(jì)損失，其他類型結(jié)構(gòu)（如一些構(gòu)筑物和生命線工程）的損失，非結(jié)構(gòu)損失以及間接經(jīng)濟(jì)損失沒有被考慮。

圖3 通過不同超越概率損失值計(jì)算年均潛在地震損失（遼寧省老震區(qū)項(xiàng)目）Fig.3 APEL calculated by loss values at different exceeding probability（LNOEA program）

3 實(shí)踐案例

利用本文提出的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃模型與概率基礎(chǔ)，對(duì)遼寧省老震區(qū)（盤錦、海城和營(yíng)口地區(qū)）農(nóng)村的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)開展區(qū)劃，展示概率性地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的基本方法和工作流程。農(nóng)村地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源被簡(jiǎn)化為農(nóng)居在地震中的直接經(jīng)濟(jì)損失，生命線等其他設(shè)施的損失和間接經(jīng)濟(jì)損失被忽略。地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃按照以下步驟進(jìn)行：

3.1 地震危險(xiǎn)性概率分析

在地震危險(xiǎn)性分析中利用了肖遙等[1]的研究成果，對(duì)目標(biāo)區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格化，采用5 公里網(wǎng)格精度生成了1050 個(gè)網(wǎng)格，對(duì)于每個(gè)網(wǎng)格計(jì)算9 個(gè)年超越概率（對(duì)應(yīng)復(fù)發(fā)周期50、100、250、500、750、1000、1500、2000、2500 年）的地表地震動(dòng)參數(shù)，包括地表峰值加速度和反應(yīng)譜。圖4展示了對(duì)于一個(gè)單一復(fù)發(fā)周期為475年（50年超越概率10%）的遼寧省老震區(qū)地震危險(xiǎn)性圖，并在右上角展示了新版中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖GB18306-2015 的結(jié)果，可以看出兩者大致相近，不同之處來自場(chǎng)地類型的影響。值得一提的是新版區(qū)劃圖GB18306-2015 中的圖件是依據(jù)典型Ⅱ類平均場(chǎng)地給出的，對(duì)于其他類型場(chǎng)地在GB18306-2015 中給出了地震動(dòng)參數(shù)調(diào)整系數(shù)，結(jié)構(gòu)工程師常常忽視這一點(diǎn)，而在地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃工作中，來自場(chǎng)地類型的影響必須得到重視。

圖4 復(fù)發(fā)周期475年的遼寧省老震區(qū)地震危險(xiǎn)性圖Fig.4 Seismic hazard map of LNOEA for 475-year return period

3.2 建筑財(cái)富存量調(diào)查

摸清建筑財(cái)富存量底數(shù)是地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)工作之一。在建筑存量底數(shù)調(diào)查中，基于遙感影像和經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的區(qū)域房屋存量與抗震能力調(diào)查方法被采用。利用這種方法查清了遼寧省盤錦、海城和營(yíng)口地區(qū)的農(nóng)居存量，整個(gè)工作區(qū)面積達(dá)1.22 萬平方公里，整體調(diào)查解譯比達(dá)9.6%。調(diào)查結(jié)果表明：區(qū)內(nèi)農(nóng)居總存量約6212萬平方米，其中80年代以前老舊土石木農(nóng)居1466萬平方米，80年代無抗震構(gòu)造措施的磚木農(nóng)居1315萬平方米，90年代僅設(shè)置圈梁的農(nóng)居1253 萬平方米，本世紀(jì)設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱的農(nóng)居2179 萬平方米。在實(shí)際計(jì)算中采用的是包含各類農(nóng)居比例的5 公里網(wǎng)格級(jí)分布數(shù)據(jù)，由于按照行政單位劃分有利于未來開展風(fēng)險(xiǎn)治理工作，在圖5 中展示的是鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)存量分布數(shù)據(jù)。

圖5 遼寧省老震區(qū)農(nóng)居存量分布Fig.5 Distribution of rural residence inventory in LNOEA

3.3 準(zhǔn)備結(jié)構(gòu)易損性數(shù)據(jù)

Barbata 等[10]建議了一種從能力譜法發(fā)展易損性曲線的簡(jiǎn)單方法，基于該方法開發(fā)了遼寧省老震區(qū)農(nóng)居結(jié)構(gòu)易損性曲線。在圖6 中，對(duì)比了開發(fā)的易損性曲線和已有文獻(xiàn)的研究結(jié)果[11-12]，以往研究中極限狀態(tài)超越概率通過基于烈度的震害矩陣換算得出。空心三角和空心圓分別表示尹之潛[11]和樸永軍[12]的研究結(jié)果，不同的填充用來表示不同的極限狀態(tài)。可以看出，項(xiàng)目開發(fā)的易損性曲線在Ⅶ度以下的低烈度/地震動(dòng)參數(shù)區(qū)與以往研究結(jié)果較為接近，但在高烈度/高地震動(dòng)參數(shù)區(qū)表現(xiàn)為對(duì)震害更重的估計(jì)。這種在高烈度/高地震動(dòng)參數(shù)區(qū)的差別可能主要來自方法差異。在易損性曲線中通過計(jì)算得到的極限狀態(tài)超越概率表現(xiàn)為隨地震動(dòng)參數(shù)變化的連續(xù)因變量，而震害矩陣中通過統(tǒng)計(jì)得到的極限狀態(tài)超越概率表現(xiàn)為隨離散烈度標(biāo)度變化的離散點(diǎn)，主要來自于震害調(diào)查的統(tǒng)計(jì)均值。圖6 也給出了烈度與地震動(dòng)參數(shù)的大致對(duì)應(yīng)范圍，可以看出：烈度是一個(gè)宏觀的、模糊的離散度量單位，一個(gè)烈度標(biāo)度往往跨越較大的地震動(dòng)參數(shù)區(qū)間，對(duì)于Ⅷ度及以上的高烈度更是如此。眾所周知，結(jié)構(gòu)的破壞對(duì)于地震動(dòng)參數(shù)是敏感的，而基于烈度的震害矩陣忽視了這種敏感性。另外，需要指出的是，過去利用震害資料統(tǒng)計(jì)獲得的震害矩陣可能存在低地震動(dòng)參數(shù)端的“稀釋作用”。由于地震的衰減特征，在同一烈度區(qū)內(nèi)，較低的地震動(dòng)參數(shù)會(huì)覆蓋更大的面積，且由于地震的孕育特征，震中位置常處在一些人口密度低的地區(qū)（如山區(qū)），震害統(tǒng)計(jì)樣本（居住點(diǎn)）可能向更遠(yuǎn)離震中的低地震動(dòng)參數(shù)端集中。換而言之，在震害調(diào)查中對(duì)一個(gè)烈度標(biāo)度進(jìn)行破壞統(tǒng)計(jì)時(shí)，低地震動(dòng)參數(shù)端可能被賦予了更高的權(quán)重。

圖6 典型農(nóng)居的易損性曲線與以往研究結(jié)果對(duì)比Fig.6 Comparison of vulnerability curve of typical agricultural houses with previous research results

3.4 計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)

利用前面第2 節(jié)中的方法，計(jì)算年均潛在地震損失，并用它來評(píng)估遼寧省老震區(qū)農(nóng)村農(nóng)居面臨的地震風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明：整個(gè)盤海營(yíng)地區(qū)的年均潛在地震損失高達(dá)6758 萬元，較高的損失主要分布在海城市、大石橋市和蓋州市周邊的平原地區(qū)。網(wǎng)格級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)分布是重要的，計(jì)算顯示目標(biāo)區(qū)內(nèi)在面積上僅占總面積約4%的區(qū)域卻集中了近20%的年均潛在地震損失，這為風(fēng)險(xiǎn)治理的優(yōu)先級(jí)提供了參考（圖7）。減少遼寧省老震區(qū)農(nóng)村的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，既需要實(shí)施工程性措施（如改造和加固），也需要引導(dǎo)城市對(duì)周邊的重點(diǎn)地震風(fēng)險(xiǎn)區(qū)制定相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃。

圖7 遼寧省老震區(qū)農(nóng)村地震風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖Fig.7 Seismic risk zoning map of the LNOEA

4 討論和結(jié)論

本文采用了一種基于經(jīng)濟(jì)指標(biāo)定量評(píng)價(jià)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)劃模型，闡釋了其概率基礎(chǔ)，最后展示了該模型在農(nóng)村地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃中的應(yīng)用實(shí)踐。由于城市的建、構(gòu)筑物系統(tǒng)比農(nóng)村要復(fù)雜的多，項(xiàng)目選擇了農(nóng)村進(jìn)行實(shí)踐。但可以看出，在獲取城市財(cái)富分類存量數(shù)據(jù)和各類承災(zāi)體的易損性之后，利用本文的概率方法可以對(duì)城市的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行透明、定量的區(qū)劃評(píng)估[13]。

農(nóng)村地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃評(píng)估中通過引入概率性地震危險(xiǎn)性分析技術(shù)規(guī)避了結(jié)構(gòu)易損性分析中地震動(dòng)“需求”方面的不確定性，對(duì)于結(jié)構(gòu)“能力”并沒有考慮材料不確定的影響。這是因?yàn)閷?duì)不確定性的分析常需引入大量的非線性計(jì)算，其成本是高昂的，對(duì)于農(nóng)村地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，通過引入實(shí)際震害資料來考察分析結(jié)果的可靠性已經(jīng)足夠了。但需要特別強(qiáng)調(diào)的是，在地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，尤其是對(duì)重要目標(biāo)的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中必須考慮不確定性的影響，應(yīng)包括且不限于：（a）平均值和方差的估計(jì)；（b）模型對(duì)輸入變量的敏感性分析；（c）輸入變量分布函數(shù)的不確定性對(duì)輸出變量的影響。

盡管如此，基于本文中的概率性地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方法，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以用于對(duì)目標(biāo)區(qū)的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行透明的、可達(dá)成共識(shí)的量化，這種經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的量化對(duì)于估測(cè)減災(zāi)投資與評(píng)價(jià)減災(zāi)績(jī)效是具有重要意義的。模型明確地將地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)輸入端劃分為地震危險(xiǎn)性、結(jié)構(gòu)易損性和建筑存量情況三個(gè)組成部分，意味著研究更準(zhǔn)確的地震危險(xiǎn)性評(píng)估方法，開發(fā)各類建、構(gòu)筑物的易損性曲線與徹查建筑存量情況是掌握地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)底數(shù)的三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實(shí)踐表明：概率性地震災(zāi)害區(qū)劃方法可以用于農(nóng)村地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，在更多的結(jié)構(gòu)易損性函數(shù)和建筑存量數(shù)據(jù)的支持下該方法也可以在城市震害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃中得到應(yīng)用。