年度洪涝灾害风险评估模型及其应用——以湖南为例

依据灾害概率风险评估理论,考虑汛期降水的可预报性,基于历史洪涝灾害事件,尝试性地构建了年度洪涝灾害风险评估模型,以湖南为例,对评估模型进行了检验与应用。结果表明:模型建立了前期海温和环流指数等因子与汛期区域降水时空分布的回归预报方程,应用概率风险分析得到年度不同降水下直接经济损失分布,结合蒙特卡洛仿真模拟求解损失的超越概率曲线,评估年度洪涝灾害单次最大可能损失、年度总损失以及年期望损失;模型集"未来年度汛期降水预测"、"降水与损失分布关系拟合"、"损失超越概率评估"于一体,是对全过程年度洪涝灾害风险评估方法的新探索;湖南年度洪涝灾害评估案例表明该模型可操作,结果与实际情况相符。研究可为完善灾害风险评估内容与技术方法提供新视角,亦可为开展业务实践提供方法借鉴。     

城市建筑物抗震能力评估方法

由于建筑物震害预测方法只能估计建筑物的破坏而不能评定建筑物的抗震能力,基于对城市建筑物潜在破坏的估计,提出了城市建筑物抗震能力的评估方法。影响城市建筑物抗震能力的因素包括城市所处的地震危险性环境和城市建筑物的易损性。为了考虑地震危险性因素,进行了以地面峰值加速度(PGA)为参数的地震危险性分析,提出了我国不同地震危险性特征分区的PGA概率密度函数;为了考虑建筑物的易损性因素,采用HAZUS-MH中的静力弹塑性分析(push-over anal-ysis)方法研究群体建筑物易损性。通过对这两个因素的研究,建立了城市建筑物抗震能力评估方法,提出的相对全概率抗震能力指数可以反映城市建筑物在其所在的地震危险性环境下所具有的抗震能力,而采用绝对全概率抗震能力指数能够比较不同建筑抗震能力的差异,再结合建筑物抗震能力评估标准,可确定抗震能力水平。以晋江市抽样建筑物抗震能力评估为例,结合震害经验,论证了该方法的有效性。     

基于可靠度和性能的结构整体地震易损性分析

地震风险分析包括地震危险性分析、地震易损性分析和地震灾害损失评估3个方面，其中，地震易损性分析可以预测结构在不同等级地震作用下发生各级破坏的概率，因此对结构的抗震设计、加固和维修决策具有重要的应用价值。传统的结构地震易损性分析主要采用经验方法或蒙特卡洛模拟法绘制地震易损性曲线。首先介绍地震风险分析的基本原理，然后提出结构整体地震易损性的概念，针对传统方法存在的问题，将结构的可靠度方法与基于性能的抗震设计理论结合起来，提出了基于可靠度和性能的结构整体地震易损性分析方法，并采用有限元可靠度方法进行了结构地震易损性的计算。以结构的最大层间相对变形作为整体性能指标，对某5层2跨钢框架结构进行了地震易损性分析，绘制了其在不同地震作用下对应不同性能水准要求的地震易损性曲线。     

考虑结构极限状态随机性的多维易损性分析

本文同时考虑结构在地震激励下响应的随机性和极限状态的随机性,将概率-凸集混合模型应用于结构的多维易损性分析。以最大层间位移、最大层加速度作为反映结构性能和非结构性能的两种工程需求参数,并视为符合对数正态分布的随机变量,两种需求参数的阈值被视为非概率凸集变量,分别建立阈值的椭球模型和区间模型,建立同时包含凸集变量和概率变量的二维联合性能极限状态方程;根据凸集模型和概率模型之间的相容性,提出一种混合模型下基于克里金模型的蒙特卡洛法用于求解超越概率的上、下界,得到反映超越概率区间的易损性曲线。研究表明:区间模型建立的易损性曲线较为保守;在罕遇地震作用下,不考虑阈值随机性会会低估结构的抗震能力。     

世界地震灾害风险评价

以灾害系统理论为基础对世界地震灾害风险进行了评估,包括人口死亡风险和经济—社会财富损失风险。以50a超越概率为10%的地震动峰值加速度作为世界致灾因子强度的指标,利用各个国家的地震灾害建筑物易损性和建筑倒塌造成人口死亡的可能性,构建了各个国家的地震灾害人口死亡易损性表,并以人口密度作为承灾体暴露度,进行人口死亡的风险评估。将GDP数据通过投资率转化为社会财富,以此代替GDP作为社会经济承灾体,计算不同致灾因子强度下的经济损失率,进行地震灾害经济—社会财富损失评估。评估结果显示,世界地震灾害人口死亡和经济—社会财富损失风险的分布总体格局与致灾因子的空间分布一致,但局部与承灾体的总量分布及其易损性有关。     

洪水冲刷和地震联合作用下砌体结构的失效风险评估∗

基于风险理论,提出一种用概率方法来考虑洪水和地震作用下砌体结构的失效风险评估方法。根据村镇建筑结构在灾害作用下的性能要求,量化结构的性能指标,分析村镇建筑结构在洪水冲刷和地震联合作用下的易损性,综合考虑洪水冲刷、地震的灾害危险性和结构易损性,通过易损性函数与联合灾害概率密度函数在灾害域上积分,获得结构在不同破坏状态下的超越概率,引入损失比和结构累计失效概率,进而获得全性能状态下的可靠度指标,并与目标可靠度指标对比,进行结构性能评估。算例展示了本文方法的建立过程,结果表明：冲刷对结构轻微破坏和中度破坏的易损性影响较小,对严重破坏和倒塌状态的易损性影响较大;洪水冲刷对结构抗震性能具有较大的影响,相比于仅考虑地震作用下,同时考虑洪水冲刷和地震联合作用时,结构各种破坏状态下的失效概率均有所增加,且随着破坏程度的加剧,冲刷对结构失效概率的影响越来越大。     

事件树分析法评估建筑物地震灾害风险

建筑物地震事件树分析图的绘制，通常以场地地震最大加速度为条件，建筑物场地的地震动为初始事件，以无震害、场地破坏、震动震害、火灾及其蔓延等损失震害形态为环节事件，并按照震害发生与波及的顺序排列环节事件。示例研究表明，随着场地地震动强度的增大，环节事件的震害程度增大，地震灾害风险变大，增大无震害的概率，减小有震害环节事件的概率是城市建筑物地震风险评估的重要研究方向。利用事件树分析法探讨了设定工厂仓库的地震震害模型、损失程度评价、地震损伤度曲线图和地震灾害风险评估。分析表明，产生仓库地震灾害风险的主要因素是支架翻倒和仓库建筑物倒塌，为此提出了相应的改进措施。     

基于WEBGIS的城市建筑物震害评估方法研究

城市是人口高度密集且财富集中的地区,一旦发生地震,城市遭受的破坏和打击是巨大的。由于地震造成损失的主要原因是建筑物的倒塌及破坏,因此通过开发基于WEBGIS的城市建筑物震害预测信息系统,对城市建筑物震害的损失估计有着十分重大的意义。利用WEBGIS网络化空间分析技术,结合城市区域特征分区易损性模型,同时采用综合系数评价方法,对震时城市内的钢混、砖混、砖木、石砌、土木等五类结构进行了易损性计算,最后得出了各类建筑物破坏的严重程度以及由此造成的损失,为震后应急指挥管理提供了指导意见。最后结合在福建省地震局地震灾情快速评估系统中的实际应用,说明该方法的实用性和有效性。     

近海高速铁路桥梁时变地震易损性分析∗

为研究近海环境下耐久性损伤对高速铁路桥梁地震易损性的影响,通过建立高速铁路多跨刚构桥 OpenS? EES 非线性有限元模型,考虑近海环境下高速铁路桥梁服役年限内钢筋锈蚀及其与混凝土黏结滑移性能退化,基于 IDA 方法进行非线性时程分析,确定桥梁各构件损伤指标并建立其时变地震易损性曲线;基于二阶界限法,考虑各构件相关性,进行高速铁路桥梁系统时变地震易损性分析。结果表明：全寿命周期内,近海高速铁路桥梁系统时变地震易损性随服役年限延长而增大,轻微损伤的超越概率随服役时间变化明显;随着损伤加剧,各状态的超越概率随服役时间延长变化减小;以服役 100 年为例,高速铁路桥梁系统在 8 度罕遇地震作用下发生轻微损伤、中等损伤 、严重损伤及完全破坏的超越概率分别为 97.5%、91.6%、21.5%、1.4%,分别比新建时增大了 5.3%、15.1%、 11.1%、1%。     

非规则大跨刚构-连续组合桥地震易损性分析

以某西部山区薄壁大跨刚构-连续组合桥梁为研究对象,分析了非规则大跨刚构-连续组合桥梁纵、横向地震易损性。基于OpenSees平台,建立了其非线性纤维有限元模型。采用曲率作为墩柱损伤指标,位移作为活动盆式支座损伤指标,基于IDA方法分析了该桥在不同地震动下的动态响应,得到桥墩纵、横向地震动作用下的曲率包络图,分析了不同桥墩构造的破坏情况,建立了墩柱以及支座的易损性曲线,讨论了不同墩高对桥墩地震易损性的影响。结果表明:桥墩的纵向地震损伤概率大于横向损伤概率,且墩高越高损伤概率越小;支座横向地震损伤概率大于纵向损伤概率。其研究结果可为非规则刚构-连续组合桥梁的抗震设计提供参考和依据。     

美国地震风险评估中灾害模型的探讨

介绍了以美国地震灾害模型为例的地震风险评估在金融保险业和土木工程两大领域的应用,回顾了地震灾害风险评估发展的历史背景,其中,金融保险业的模型更测重于对历史理赔数据的分析,土木工程业的模型则注重于对工程结构的分析。着重探讨了评估模型中地震灾害部分的建立,其中包括致灾因子模块及孕灾环境模块。针对建模中致灾因子、孕灾环境等的关键要素,如地震源及震级、地震衰减方式、场地土壤土质条件、地震复发率等,作了分析及归纳总结,并系统地介绍了所涉及要素的数据信息获取过程及对应的建模方法,进一步探讨了相应的风险量化的步骤和方法。     

框架结构房屋地震灾害风险评估

如何预测地震作用下建筑物的损伤风险,一直是地震工程和生命线工程领域的一个关键而不易解决的问题.利用大型有限元分析软件对上海浦东某医院框架结构进行了多地震非线性动力时程分析;针对延性破坏指标和强度破坏指标,计算了不同地震烈度下建筑物震害的严重程度,及5种破坏状态的发生概率,给出了震害率曲线.通过曲线,预测了类似建筑的震害,为城市抗震防灾政策的制定提供了依据.     

基于GIS的城镇建筑物易损性分析与应用研究

利用城镇地籍数据信息,基于GIS软件进行建筑物易损性和居民安全风险分析与应用研究。通过对某县城中最具代表性的一个街坊建筑物的易损性分析和居民安全风险分析实例应用研究,重点讨论并实现了利用现有数字化地籍图、城镇地籍数据库及土地调查记录等信息;并结合建筑物震害损失评估模型和人员伤亡预测方法,完成不同结构类型的建筑物在不同地震烈度条件下的破坏造成的经济损失评估和人员伤亡程度的预测,对城市防灾减灾进行辅助决策支持与评估。     

基于RS与GIS功能互补性的震害评估方法浅析

震害评估是震后对建筑物和生命线工程等易损性,以及对人员伤亡和直接经济损失进行统计评估,实时有效的震灾评估是减少震灾损失的有力途径,意义重大。随着空间遥感技术以及计算机技术和图像处理技术的不断发展,基于数字图像处理的震害评估越来越得到广泛应用。在对RS和GIS技术的介绍的基础上,探讨了二者在震灾评估功能上的互补性,并以特定的方式相结合,建立了由四模块组成的基于RS和GIS的建筑物震害评估系统,得出基于震害提取的损失评估方法。基于震害指数的粗略评估和基于RS图像分类的精细评估方法结合运用,可以实时地、较准确地对建筑物震害损失进行评价。     

资本资产定价模型在工程地震保险费率厘定中的应用

作为国际金融市场的重要组成部分,保险市场在当下的全球经济复苏中发挥着重要作用。保险是地震灾害危机处理的一种重要方式。现有的工程地震保费厘定通常只着力于纯保费,对风险附加费的考量往往依经验,从而导致保费中无法体现对风险的补偿,成为工程地震险发展的瓶颈。本文通过将金融市场中的资本资产定价模型(CAPM)引入工程地震险的定价分析,从资本市场的角度探讨该模型在工程地震险定价中的应用,弥补了传统工程地震险保费厘定方法的固有缺陷,使得保费计算更为科学合理。最后,应用于一具体工程实例,验证了该模型的可行性和有效性。     

Earthquake insurance pricing: a risk‐based approach

Flat earthquake premiums are ‘uniformly’ set for a variety of buildings in many countries, neglecting the fact that the risk of damage to buildings by earthquakes is based on a wide range of factors. How these factors influence the insurance premiums is worth being studied further. Proposed herein is a risk‐based approach to estimate the earthquake insurance rates of buildings. Examples of application of the approach to buildings located in Taipei city of Taiwan were examined. Then, the earthquake insurance rates for the buildings investigated were calculated and tabulated. To fulfil insurance rating, the buildings were classified into 15 model building types according to their construction materials and building height. Seismic design levels were also considered in insurance rating in response to the effect of seismic zone and construction years of buildings. This paper may be of interest to insurers, actuaries, and private and public sectors of insurance.     

福州市区地震灾害损失预测研究

基于福州市区地震危险性分析、地震地质灾害区划、建筑物和生命线易损性分析及防震减灾信息管理系统,本文介绍了在设定地震、历史地震、盲估地震和实时地震等4种不同地震参数输入下福州市区可能遭遇的地震灾害损失预测成果,提出了依据地面数据精度和设施类型划分的大城市地震灾害损失预测城市核心区、城乡结合部和乡村三个层次方案,并在此基础上确定了地震灾害损失的预测评估单元,即在城市核心区,地震灾害的损失评估单元可以是建筑物、居委会或区;在城乡结合部,地震灾害的损失评估以居委会或区为单元;在乡村地震灾害损失评估以乡镇和自然村为单元。根据系统模块,本文预测了8度地震烈度下福州市区地震灾害的总损失及其空间分布,其中全市区人员死亡约123人,重伤约654人,无家可归者约417100人,直接经济损失156.1亿元,并分析了地震灾害损失空间分布不均匀性的主要原因。     

供水管网系统地震易损性风险评估

供水管网易损性风险评估就是通过识别和分析系统的易损性,找出管网中相对比较薄弱的部分,为确定安全策略和采取控制措施提供理论依据。借鉴网络脆弱性评估理论和方法,基于震后供水管网的连通性分析和水力分析结果,采用分层的分析方法,以管网的拓扑位置和节点服务特性作为影响管网易损性的因素,分配给各节点一定的权值,计算其易损性指标,采用定性与定量相结合的方法评判其易损性程度。对一实际管网进行地震易损性风险评估,说明了该方法的有效性与合理性。     

中国水灾社会脆弱性评估方法的改进与应用--以长沙地区为例

中国是洪水灾害发生频繁的国家之一,研究水灾脆弱性对中国的灾害风险管理有重要的意义.但是,合理评估脆弱性尤其是社会脆弱性却面临着极大的挑战.论文对评估社会脆弱性指数的研究现状进行了分析,指出了传统评估方法存在的问题,并尝试改进Hoovering评估模式.选择湘江流域的长沙地区为研究区,应用改进模型对研究区进行了社会脆弱性指数的评估.结果表明,长沙地区社会脆弱性从1980年至2000年基本处于下降趋势,但是在2002年和2003年增长迅速.2003年,长沙5区4县中社会脆弱性指数最大的是开福区,其次是长沙县,而宁乡县的社会脆弱性指数最低.