姜 慧 郭恩棟 林旭川 劉 智，盧邦華 劉愛文 張 移

1） 中國廣東深圳 518003 深圳防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)研究院

2） 中國廣州 510070 廣東省地震局

3） 中國哈爾濱 150090 中國地震局工程力學(xué)研究所

4） 中國哈爾濱 150090 地震災(zāi)害防治應(yīng)急管理部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

5） 中國北京 100081 中國地震局地球物理研究所

引言

城市群也稱超級(jí)城市、巨城，是由幾個(gè)城市構(gòu)成的一個(gè)龐大的城市化區(qū)域.2018年11月18日發(fā)布的 《中共中央國務(wù)院關(guān)于建立更加有效的區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展新機(jī)制的意見》 明確指出： “以京津冀城市群、長三角城市群、粵港澳大灣區(qū)、成渝城市群、長江中游城市群、中原城市群、關(guān)中平原城市群等城市群推動(dòng)國家重大區(qū)域戰(zhàn)略融合發(fā)展，建立以中心城市引領(lǐng)城市群發(fā)展、城市群帶動(dòng)區(qū)域發(fā)展新模式，推動(dòng)區(qū)域板塊之間融合互動(dòng)發(fā)展.”在提及的這些城市群中，京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)等城市群的規(guī)模較大，面臨小震重災(zāi)、中震大災(zāi)、強(qiáng)震巨災(zāi)的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)（聶高眾等，2002；高孟潭，2014；高孟潭等，2014），而其中的粵港澳大灣區(qū)位于我國東南沿海地震帶核心部位，人口密度最大，人均GDP最高.灣區(qū)5.6萬 km2面積上聚集了約7 000萬人口，2021年GDP總值超過11.7萬億元，是世界上最具發(fā)展?jié)摿Φ膮^(qū)域之一，其經(jīng)濟(jì)與戰(zhàn)略地位都很重要.灣區(qū)位于地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)，區(qū)內(nèi)11個(gè)城市中有9個(gè)處于地震烈度Ⅶ度區(qū).另外，由于灣區(qū)高層、大跨、不規(guī)則建筑林立，生命線工程密布，灣區(qū)以外的遠(yuǎn)震也可能造成大灣區(qū)一定程度的災(zāi)害和損失.

在聯(lián)合國教科文組織1984年的研究計(jì)劃中Varnes提出了自然災(zāi)害及風(fēng)險(xiǎn)的術(shù)語定義，該定義得到了國內(nèi)外自然災(zāi)害研究領(lǐng)域?qū)＜业钠毡檎J(rèn)同，地震（災(zāi)害）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本模式也符合這一定義.目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的概念有多種不同的定義，常用的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是指未來地震在一定的時(shí)間限度內(nèi)對(duì)特定地區(qū)建（構(gòu)）筑物或生命線工程造成破壞損失的可能性，以及對(duì)生命財(cái)產(chǎn)、國民經(jīng)濟(jì)等造成損失的可能性，可表示為

將場(chǎng)地條件的影響考慮進(jìn)去，式（1）可進(jìn)一步表示為

式中：R為地震（災(zāi)害）風(fēng)險(xiǎn)，指未來地震可能造成的損失；H為地震的危險(xiǎn)性，指在一定地區(qū)范圍內(nèi)，未來地震在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生的概率；E為承災(zāi)體或社會(huì)財(cái)富的價(jià)值，指給定區(qū)域內(nèi)受地震威脅的承災(zāi)體（包括建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施/生命線工程、人口、財(cái)產(chǎn)等）暴露度；V為承災(zāi)體在地震作用下的易損性，或不同地震強(qiáng)度下承載體的損失率，可用0—1之間的數(shù)字來表示（0表示無損失，1表示完全損失）；S為場(chǎng)地影響系數(shù).

由于城市群的人口集聚、財(cái)富高度集中，受地震威脅的承災(zāi)體（包括建筑物、生命線工程、人口、財(cái)產(chǎn)等）數(shù)量大、暴露度高，即E值高于一般城市，更高于市縣；同等地震作用下，城市群地震災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)也高于一般城市，更高于市縣.1976年7月28日唐山MS7.8大地震發(fā)生在唐山市，造成24萬2 769人死亡；而2001年11月14日昆侖山口西MS8.1強(qiáng)烈地震發(fā)生在無人區(qū)，未造成人員傷亡.這是區(qū)域地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)對(duì)承災(zāi)體敏感性的最好說明.另外，由于場(chǎng)地條件所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)震害放大效應(yīng)也已得到國內(nèi)外學(xué)者的普遍認(rèn)可（溫增平等，2002，2006，2009；楊偉林等，2009；方小丹等，2014；陶磊，張俊發(fā)，2014）.

對(duì)于像粵港澳大灣區(qū)這樣的城市群，其承災(zāi)體分布范圍廣，地震環(huán)境、場(chǎng)地條件和建（構(gòu)）筑物類型復(fù)雜，如何從復(fù)雜的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)影響因素中抓住關(guān)鍵影響因素，并考慮周全灣區(qū)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源、隱患點(diǎn)的分布和致災(zāi)特點(diǎn)，準(zhǔn)確把握災(zāi)害的類型、分布特點(diǎn)和成因，是能否對(duì)粵港澳大灣區(qū)的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行客觀評(píng)估的關(guān)鍵.鑒于此，本文擬以粵港澳大灣區(qū)為研究對(duì)象，從城市基礎(chǔ)資料選取、地震輸入的確定方法、建筑物和生命線工程的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法和成果表達(dá)等方面探討城市群地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)工作的適用方法，探尋城市群地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作的關(guān)鍵技術(shù)和亟需重點(diǎn)解決的問題，通過對(duì)大灣區(qū)地震環(huán)境、承災(zāi)體類型及分布、場(chǎng)地特點(diǎn)等影響因素的研究，采取了適合城市群建筑物及生命線工程的彈塑性地震響應(yīng)分析方法，開展大灣區(qū)城市群典型區(qū)域承災(zāi)體地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了設(shè)定地震作用下城市群致災(zāi)全過程情景構(gòu)建.

1 大灣區(qū)代表性城市選取及其承災(zāi)體資料概述

粵港澳大灣區(qū)（Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area，縮寫為 GBA）包括廣東省廣州市、深圳市、珠海市、佛山市、惠州市、東莞市、中山市、江門市、肇慶市（以下稱珠三角九市）和香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)，總面積為5.6萬km2，是中國開放程度最高、經(jīng)濟(jì)活力最強(qiáng)的區(qū)域之一（圖1）.綜合考慮大灣區(qū)的地震環(huán)境、場(chǎng)地條件和資料狀況，本研究選取廣州、深圳、香港等國際都市和珠海、澳門等沿?；驆u內(nèi)厚覆蓋層城市或填海場(chǎng)地城市作為代表性城市.

圖1 粵港澳大灣區(qū)城市群分布圖Fig.1 Distribution of urban agglomerations in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

搜集和整理了珠三角深圳、廣州、珠海等城市約1 790 km2研究區(qū)的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)，外加香港、澳門48 km2研究區(qū)的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)，下面分述之.

1.1 建筑物基礎(chǔ)數(shù)據(jù)概況

1） 深圳、廣州和珠海.收集和整理了79萬棟建筑物的單體普查及詳查數(shù)據(jù)包括區(qū)劃、街道、建筑名稱、結(jié)構(gòu)類型、建筑年代以及建筑類型、層數(shù)、高度、結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀、設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、面積等，其中，深圳市、廣州市、珠海市分別搜集和整理了67萬、14萬和8萬多棟建筑，深圳和珠海的建筑物空間分布如圖2所示.

圖2 深圳市（左）和珠海市（右）的建（構(gòu)）筑物空間分布示意圖Fig.2 Schematic diagram of the spatial distribution of buildings in Shenzhen （left） and Zhuhai （right）

2） 香港.收集整理了14萬棟建筑的普查數(shù)據(jù)，包括建筑面積和建筑高度等屬性.

3） 澳門.收集整理了200棟建筑的結(jié)構(gòu)屬性數(shù)據(jù)，包括區(qū)劃、街道、建筑名稱、結(jié)構(gòu)類型、建筑年代以及建筑類型、層數(shù)、高度、結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀、設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)和面積等屬性.

1.2 城市生命線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)概況

1） 深圳市.供水管網(wǎng)數(shù)據(jù) 7 000 多條，總長度為 2 820 km；燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù) 4 000 多條，總長度為320 km；主干道路數(shù)據(jù)970條，總長度為1 700 km；橋梁數(shù)據(jù)320條.

2） 廣州市.供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)270條，總長度為143 km；燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)769條，總長度為330 km；典型區(qū)域的主干道路數(shù)據(jù)885條，總長度為198 km，包括道路名稱、長度等屬性（圖3a）；橋梁數(shù)據(jù)320條，包括橋梁名稱、所在道路、建成時(shí)間、結(jié)構(gòu)類型、長度、高度等屬性.

3） 珠海市.供水管網(wǎng)數(shù)據(jù) 3 868 條，總長度為 710 km （圖3b）；燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù) 1 512 條，總長度為248 km；主干道路數(shù)據(jù)472條，總長度為932 km；橋梁數(shù)據(jù)20條.

圖3 廣州道路（a）和珠海市供水管網(wǎng)（b）的空間分布示意圖Fig.3 Spatial distribution of Guangzhou roads （a） and Zhuhai water supply pipe networks （b）

4） 香港.道路數(shù)據(jù)1 564條，總長度為197 km，包括道路名稱、長度等屬性.

5） 澳門.道路數(shù)據(jù)885條，總長度為41 km，包括道路名稱、長度等屬性.

2 大灣區(qū)場(chǎng)地特點(diǎn)和地震環(huán)境

大灣區(qū)主要包括四個(gè)工程地質(zhì)分區(qū)（圖4），河流兩岸區(qū)域受西江、北江、東江及珠江三角洲諸河等四大水系所組成的珠江流域控制，主要分布C類場(chǎng)地（覆蓋層厚度介于15—80 m、等效剪切波速vSe≤180 m/s軟弱土場(chǎng)地，以及覆蓋層厚度大于 80 m、vSe＝180—210 m/s之間中軟-軟弱土層場(chǎng)地，近似對(duì)應(yīng)Ⅲ類建筑場(chǎng)地）和D類場(chǎng)地（覆蓋層大于80 m且vSe≤180 m/s的軟弱土場(chǎng)地，近似對(duì)應(yīng)Ⅳ類建筑場(chǎng)地）.由于該區(qū)域的場(chǎng)地條件較差，區(qū)內(nèi)的高柔建筑在遠(yuǎn)場(chǎng)大震作用下都可能產(chǎn)生震害（胡聿賢，1988；陶磊，張俊發(fā)，2014）.其它區(qū)域主要為工程地質(zhì)分區(qū)A類（基巖場(chǎng)地，對(duì)應(yīng) Ⅰ 類建筑場(chǎng)地）和B類場(chǎng)地（A，C，D工程地質(zhì)分區(qū)以外的場(chǎng)地，近似Ⅱ類建筑場(chǎng)地）.

圖4 粵港澳大灣區(qū)（近似于紅框內(nèi)）場(chǎng)地工程地質(zhì)分區(qū)概要圖Fig.4 Outline map of engineering geological zoning of sites in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area （approximately denoted by the red box）

除了以上A，B，C，D四個(gè)工程地質(zhì)分區(qū)以外，大灣區(qū)還有一類獨(dú)立的場(chǎng)地類型-填海場(chǎng)地，這類場(chǎng)地也屬于不利場(chǎng)地，對(duì)高層建筑物有較大的地震放大效應(yīng)（周大鵬等，2017）.這類場(chǎng)地在大灣區(qū)的澳門、香港和深圳普遍存在，其中：澳門的填海場(chǎng)地占比最高，接近澳門總面積的三分之二，1912年澳門的總面積為11.6 km2，截至2021年，澳門經(jīng)過多年的填海造陸，總面積已達(dá)到33 km2，陸域面積共增加了21.4 km2，較原來的面積增加了近兩倍；深圳填海場(chǎng)地占比次之，截至2021年，深圳城市總面積1997.47 km2中的10%以上為填海場(chǎng)地；香港填海場(chǎng)地占比略低于深圳，截至2021年，香港填海場(chǎng)地已達(dá)70.27 km2，占香港陸地面積的6.7%，接近兩個(gè)澳門的大小，養(yǎng)活了香港近三分之一的總?cè)丝诩s200萬人口.填海場(chǎng)地通常是填石覆蓋于軟泥和砂土層上，無地震時(shí)是地面沉降災(zāi)害的多發(fā)區(qū)域，而地震發(fā)生時(shí)，建（構(gòu)）筑物晃動(dòng)幅度大，即使遠(yuǎn)場(chǎng)地震，區(qū)內(nèi)的高層建筑也明顯有感.

廣東省地處東南沿海地震帶，斷裂縱橫交錯(cuò)，東部有河源—邵武斷裂帶和蓮花山斷裂帶，西北部有吳川—四會(huì)斷裂，中部有廣從斷裂、西江斷裂、白泥—沙灣斷裂帶等，南部有濱海斷裂帶（圖5a）.二十世紀(jì)以來，全省發(fā)生M7.3地震1次，M6以上地震11次.全省31%的陸地面積（約5.6萬 km2）被劃定為全國地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū).影響粵港澳大灣區(qū)安全的主要斷裂構(gòu)造有穿越深圳的蓮花山南緣斷裂帶、大灣區(qū)南緣的濱海斷裂帶、廣從斷裂、穿越多個(gè)灣區(qū)中部城市的西江斷裂、白泥—沙灣斷裂帶等.大灣區(qū)11個(gè)城市中除東莞、惠州以外，其余9個(gè)城市均處于地震烈度Ⅶ度以上地區(qū).依據(jù)五代區(qū)劃圖研究成果（國家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局，2015），灣區(qū)內(nèi)有3個(gè)M6.5地震潛源（圖5b中的No.5，6，10），3個(gè)M7以上地震潛源（圖5b中的No.17，18，10），這些潛源都可能會(huì)對(duì)灣區(qū)產(chǎn)生遠(yuǎn)場(chǎng)大震影響.

3 建筑物和生命線工程的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

3.1 設(shè)定地震動(dòng)影響場(chǎng)

2008年汶川MS8.0地震和2011年3月11日東日本MS9.0大地震打破了我們?cè)葘?duì)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí).由于地震的發(fā)生在時(shí)、空、強(qiáng)上都具有很大的不確定性，過去基于概率地震危險(xiǎn)性分析的設(shè)定地震，遠(yuǎn)不能反映極端情況下的地震危險(xiǎn)性.為了充分考慮大灣區(qū)的地震危險(xiǎn)性，本研究提出兩種設(shè)定地震原則：第一種為潛在震源區(qū)設(shè)定地震原則，即根據(jù)潛在震源區(qū)（位置）及震級(jí)上限（大?。┰O(shè)定，地震發(fā)生概率由潛在震源上限震級(jí)檔的空間分布函數(shù)估計(jì)而得①②姜慧，丁世倩，張移.2018.概率設(shè)定地震研究報(bào)告： “深圳震害預(yù)測(cè)與防御對(duì)策系統(tǒng)建設(shè)”二期項(xiàng)目匯編材料之二.廣州：廣東省地震局：1-24.；第二種為最大風(fēng)險(xiǎn)設(shè)定地震原則，根據(jù)潛在震源區(qū)震級(jí)上限和斷裂規(guī)模及發(fā)震能力共同確定.以穿越深圳市的蓮花山南緣斷裂為例，所在潛在震源區(qū)（圖5b中No.12）的震級(jí)上限為M6，若按斷裂長度與震級(jí)的關(guān)系（董瑞樹等，1993），蓮花山南緣斷裂從香港到淡水，長度約47 km，可能發(fā)生地震的最大震級(jí)可達(dá)M7，因此取二者大者（M7）作為設(shè)定地震震級(jí).設(shè)定地震位置可考慮距離城市群最近、最不利位置.考慮最大風(fēng)險(xiǎn)震級(jí)、最不利位置的設(shè)定地震原則，即為最大風(fēng)險(xiǎn)設(shè)定地震原則，由此設(shè)定的地震可稱之為“最大風(fēng)險(xiǎn)地震”.本研究擬采用同位網(wǎng)格有限差分法模擬三維地震動(dòng)影響場(chǎng)（Zhanget al，2012；Sunet al，2016，2018），不僅可以將近地表淺層及低速沉積層的放大效應(yīng)考慮在內(nèi)（Wanget al，2019；楊振濤，2019），也可以給出斷裂在地表的錯(cuò)動(dòng)量.近地表淺層及低速沉積層的放大效應(yīng)包含在模型的上部速度結(jié)構(gòu)中，其影響自動(dòng)考慮，但應(yīng)專門考慮通過城區(qū)的斷裂位錯(cuò)引起的建筑物和生命線工程震害加重（劉愛文等，2008；王龍等，2022）.綜合考慮兩種設(shè)定地震的原則，通過確定斷層面形態(tài)、起始破裂點(diǎn)、位錯(cuò)量、時(shí)間函數(shù)以及深部、近地表淺層與低速沉積層的速度結(jié)構(gòu)等，獲得地震動(dòng)影響場(chǎng).該方法不僅滿足了當(dāng)下對(duì)地震危險(xiǎn)性的認(rèn)識(shí)水平，也著重考慮了城市群的最大地震風(fēng)險(xiǎn).

圖5 粵港澳大灣區(qū)地震構(gòu)造圖（a）和周邊高震級(jí)潛在震源區(qū)分布圖（b）F1：吳川—四會(huì)斷裂；F2：白泥—沙灣斷裂帶；F3：廣從斷裂；F4：河源—邵武斷裂帶；F5：蓮花山斷裂帶；F6：西江斷裂；F7：濱海斷裂帶Fig.5 Seismic tectonic settings of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area （a） and distribution of its surrounding potential earthquake source areas with high magnitude （b）F1：Wuchuan-Sihui fault；F2：Baini-Shawan fault zone；F3：Guangcong fault；F4：Heyuan-Shaowu fault zone；F5：Lianhuashan fault zone；F6：Xijiang fault；F7：Binhai fault zone

3.2 建筑物災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

傳統(tǒng)的建筑物災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法是在地震區(qū)劃或者小區(qū)劃的基礎(chǔ)上，采用概率地震危險(xiǎn)性分析確定期望地震，之后由地震動(dòng)衰減關(guān)系生成地震烈度或加速度影響場(chǎng)；同時(shí)，采用半經(jīng)驗(yàn)半理論方法確定城市建筑物和生命線工程的易損性矩陣或易損性曲線，得到相應(yīng)的震害預(yù)測(cè)結(jié)果，即未來某一時(shí)段（如10年或50年）發(fā)生期望地震可能造成建（構(gòu)）筑物及生命線工程破壞分布以及人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失的估計(jì)（崔玉紅等，2001；孫柏濤，孫得璋，2008；胡少卿等，2010；吳兆旗等，2013）.也有個(gè)別研究者簡單地用場(chǎng)地因子來分析場(chǎng)地對(duì)震害的放大效應(yīng)（吳兆旗等，2013），這種情況由于未考慮場(chǎng)地與建筑物的組合關(guān)系，會(huì)產(chǎn)生不合理的預(yù)測(cè)結(jié)果，如Ⅳ類場(chǎng)地上的低層剛性建筑結(jié)構(gòu)，屬于有利組合，震害并不一定放大，甚至可能減小.

本研究采用考慮任意水平雙方向輸入的多質(zhì)點(diǎn)彈簧層剪切模型開展了大灣區(qū)建筑物地震災(zāi)害評(píng)估的相關(guān)工作（林旭川等，2009，2010，2014；林旭川，葉列平，2012；Linet al，2018，2019；Baiet al，2019）.圖6 為城市A在一致激勵(lì)下設(shè)定極罕遇地震作用下的建筑群損傷估計(jì)，這相當(dāng)于對(duì)該城市進(jìn)行一個(gè)整體振動(dòng)臺(tái)輸入下的模擬預(yù)測(cè)，反映了該城市建筑物的易損特征，但未能反映建筑物隨地震震中距的衰減特性.圖7為城市B基于衰減關(guān)系的非一致激勵(lì)地震（時(shí)程）作用下的建筑群震害預(yù)測(cè)，反映了該城市在設(shè)定地震作用下的建筑物震害分布特性.為了更準(zhǔn)確地評(píng)估大灣區(qū)的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，還需要對(duì)現(xiàn)有的建筑物災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法予以改進(jìn).參考近些年建筑群地震災(zāi)害場(chǎng)景仿真研究成果（熊琛，2016；熊琛等，2016a，b，c；張令心等，2016，2020，2021；程慶樂等，2017；陸新征等，2020），考慮場(chǎng)地和建筑物的不利組合引起震害放大效應(yīng)，如在建筑物基礎(chǔ)單元加彈簧和阻尼器，考慮厚軟土層和填海場(chǎng)地對(duì)高柔建筑物的震害放大效應(yīng)，進(jìn)一步細(xì)化不同類型建筑物破壞等級(jí)（指數(shù)）與損失率的關(guān)系，更準(zhǔn)確地評(píng)估大灣區(qū)典型城市的地震災(zāi)害和損失風(fēng)險(xiǎn)，這將另文介紹.

圖6 城市 A 設(shè)定極罕遇地震作用（一致激勵(lì)）下的建筑群損傷示意圖Fig.6 Schematic diagram of building damage under the extremely rare seismic effect（consistent excitation） of city A

圖7 城市B基于衰減關(guān)系的地震動(dòng)影響場(chǎng)（a）及非一致地震激勵(lì)下的建筑群損傷（b）示意圖Fig.7 Schematic diagrams of the seismic influence field of the city B based on the attenuation relationship （a） and building group damage under non-uniform earthquake excitation （b）

3.3 生命線工程的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

對(duì)于大跨度生命線工程的震害模擬，應(yīng)考慮基于三維地震動(dòng)影響場(chǎng)的行波效應(yīng)；對(duì)于管網(wǎng)工程，則采用基于網(wǎng)格化及管線控制點(diǎn)時(shí)程作用下的震害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)評(píng)估技術(shù).供水、供氣、供電的管網(wǎng)工程，是與城市群人民生活息息相關(guān)的生命線工程，由于用途不同，管道材料、連接方式及抗震性能也有差別，震害分析方法也各不相同，如連續(xù)焊接管道與埋地接口式管道，二者的破壞狀況和判斷標(biāo)準(zhǔn)各不相同.過去多采用基于地震烈度和加速度峰值的震害分析方法（劉愛文，2007；郭恩棟等，2009，2012，2018；郭恩棟，景立平，2013），依據(jù)地震作用下管道的應(yīng)力或應(yīng)變狀態(tài)來判定損傷等級(jí).基于時(shí)程輸入的管道工程震害分析尚處于探索階段.

圖8為基于一致加速度時(shí)程激勵(lì)下某城市供水管道（圖8a）和燃?xì)夤艿溃▓D8b）震害分布示意圖.由于基于非一致時(shí)程輸入下管網(wǎng)工程的震害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估尚處于探索階段，這里主要考慮兩種地震輸入形式，一種是給出管網(wǎng)工程及周圍范圍內(nèi)等間距網(wǎng)格中點(diǎn)的地震動(dòng)時(shí)程，另一種是給出模擬管線工程上控制節(jié)點(diǎn)的地震動(dòng)時(shí)程，基于管線工程上控制節(jié)點(diǎn)的地震動(dòng)時(shí)程分析，也可以考慮行波效應(yīng).總之，對(duì)于三維地震時(shí)程作用下的生命線工程災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，應(yīng)盡量考慮非一致激勵(lì)的影響.

圖8 某城市供水管道（a）和燃?xì)夤艿溃╞）震害分布示意圖Fig.8 Schematic diagram of earthquake damage distributions of water supply pipelines （a）and gas pipelines （b） in a city

生命線工程震害等級(jí)過去一般分為三個(gè)等級(jí)：基本完好、中等破壞和毀壞，這種分級(jí)很難準(zhǔn)確地反映未來地震時(shí)管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)損失.因?yàn)楣芫W(wǎng)的地震損失不僅僅指管網(wǎng)本身的損失，還包括破壞后造成的泄露損失、修復(fù)時(shí)的開挖成本等.管網(wǎng)工程的地震損失估計(jì)是城市群地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要環(huán)節(jié)，需要認(rèn)真研究三維地震動(dòng)時(shí)程輸入的震害評(píng)估方法，細(xì)化震害等級(jí)，準(zhǔn)確客觀地評(píng)估管網(wǎng)工程的地震災(zāi)害和損失風(fēng)險(xiǎn).

4 討論與結(jié)論

城市群的經(jīng)濟(jì)與戰(zhàn)略地位突出，采用本文提出的兩種設(shè)定地震原則（潛在震源區(qū)設(shè)定地震原則和最大風(fēng)險(xiǎn)設(shè)定地震原則）確定地震輸入，既考慮現(xiàn)有認(rèn)識(shí)水平的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，也考慮最大地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于城市群地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果會(huì)更保守安全，依此作出的應(yīng)急響應(yīng)準(zhǔn)備會(huì)更充分.對(duì)粵港澳大灣區(qū)的地震輸入分別采用了上述兩種設(shè)定地震原則，且考慮了近地表淺層及低速沉積層的放大效應(yīng)，對(duì)位于盆地中的城市群，還需要考慮三維盆地效應(yīng).

目前的三維地震時(shí)程作用下的建筑物地震響應(yīng)分析，關(guān)于厚軟土和填海場(chǎng)地對(duì)高柔建筑物的不利影響考慮不足，在后續(xù)的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法中需要加強(qiáng)；三維地震時(shí)程作用下的生命線工程災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，對(duì)于軟土場(chǎng)地中的柔性管網(wǎng)工程，應(yīng)考慮非一致激勵(lì)的位移場(chǎng)引起管道局部大變形所造成的震害.

另外，城市群的承災(zāi)體數(shù)量大、建（構(gòu)）筑物類型多，必須有好的城市群地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)，方可實(shí)現(xiàn)建筑物和生命線工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的三維可視化展示，提供非一致地震動(dòng)時(shí)程輸入，模擬建筑物及生命線工程非一致激勵(lì)下地震災(zāi)害全過程.依此管理大灣區(qū)典型城區(qū)地震災(zāi)害基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、評(píng)估地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，為灣區(qū)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控提供決策依據(jù)，為其它城市群的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控提供借鑒.