The Extraction Method of Swath Topographic Profile in Spherical Coordinate SystemA Study from the Himalayan Arc orogenic Belt
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摘要: 带状地形剖面是以高程为纵向参考,以距剖面起始端点的距离为横向参考进行制图表达。由于其可真实地反映地表形态,是新构造和活动构造地貌研究中的基本参考和研究对象。随着数字化基础地理信息成果的普及,很多GIS软件可实现地形剖面的自动化提取。但以往方法的位置信息均是建立在剖面投影平面的基础上,当研究区域范围过大,会引入非构造变形,为消除该影响,提出基于球面坐标系统的带状地形剖面图制作方法。该方法不仅适用于小型地质构造,也适用于喜马拉雅弧形造山带等大型地质构造,可提取出更接近真实地形的地形剖面。Abstract: The swath topographic profile is represented by elevation as the vertical axis and the distance from the beginning end of the profile as the horizontal axis. Because it can truly reflect geomorphological features, it is a basic reference and research object in the study of neotectonics and active tectonics. With the popularization of basic digital geographic information, many GIS software can realize the automatic extraction of topographic profile. However, the generation of topographic profile is almost based on projection.Therefore, no matter what kind of map projection is chosen, non-structural deformation will be introduced when the study area is too large. In order to eliminate this artificial distortion, a new method of making swath topographic profiles based on spherical coordinate system is proposed in this paper. It is not only suitable for small geological structures, but also for huge crust-scale structures, such as the Himalayan orogenic belt. The extracted topographic profiles could be much closer to the real terrain.
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引言
《中华人民共和国防震减灾法》(以下简称“《防震减灾法》”)(全国人大常委会,2008)规定,地震区划图和审定的地震安全性评价(以下简称“安评”)结果是建设工程抗震设防的依据,安评在保障重大建设工程地震安全中发挥了重要作用。在深化“放管服”改革过程中,安评制度面临着一系列前所未有的变革。2018年,作为改革举措之一的区域性地震安全性评价(以下简称“区域安评”)应声落地。近3年来,区域安评在制度建设和业务开展等方面取得了一定进展,但也遇到了一系列现实问题,在一定程度上制约了业务开展和成果应用,基于此,本文梳理分析区域安评推进过程中存在的问题及其背后的基本原因,提出了区域安评的属性定位设计和在抗震设防要求管理体系中的位置,以期为深化改革和加快制度建设提供参考。
1. 区域安评的提出
安评制度的历史沿革可追溯到中华人民共和国成立之初(黎益仕等,2021a)。随着地震工程学理论的发展和建设工程抗震管理体系的不断完善,我国基本建立了以区划图和安评结果为基础的确定建设工程抗震设防要求的制度。1997年颁布的《防震减灾法》规定,新扩改建工程必须达到抗震设防要求,重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程必须根据安评结果确定的抗震设防要求进行抗震设防,一般建设工程按照区划图规定的抗震设防要求进行抗震设防。2008年修订后的《防震减灾法》保持了原规定,但强调应按国务院有关规定进行安评,并按经审定的安评报告确定的抗震设防要求进行抗震设防,增加了学校、医院等人员密集场所的建设工程应高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计和施工的规定。
安评实行国家和省级管理、审定的监管制度,在实践中出现了重大建设工程安评范围各省规定不统一和不科学的情况(钱淮云,2015;白顶有等,2018),目前还存在有关建设工程强制性标准与抗震设防要求衔接不顺畅的情况,由此带来部分重大建设工程安评“应评未评”和“评而未用”的问题(黎益仕等,2021b)。为深化“放管服”改革和优化营商环境,国务院先后取消了安评职业资格许可和单位资质认定,将安评由市场化的技术服务改为行政审批中介服务事项,后又提出将安评改为“涉及安全的强制性评估”(国务院,2013,2015,2016a,2016b,2017)。
2018年,国务院办公厅在开展工程建设项目审批制度改革试点中,推行由政府统一组织对安评施行区域评估(国务院办公厅,2018)。2019年,在试点的基础上,全面推广在各类开发区、工业园区、新区和其他有条件的区域由政府委托开展区域评估,安评不再作为项目审批或核准条件(国务院办公厅,2019)。为落实改革部署,中国地震局自2018年开始推进区域评估制度建设,开展相关工作,提出以“区域性地震安全性评价”作为施行“区域评估”的具体措施。
2. 区域安评制度建设现状
2.1 制度建设进展
中国地震局2019年印发了区域安评的工作大纲(中国地震局震害防御司,2019),2020年对加强业务工作管理提出要求(中国地震局震害防御司,2020)。在此前后,各省、自治区、直辖市按照国务院改革精神和中国地震局的行动部署,推进区域安评的管理制度建设和技术准备。至2021年底,全国共有23个省份制定了管理制度、14个省份出台了工作大纲、3个省份颁布了地方标准,规定了辖区内开展区域安评的从业条件、工作流程、技术指标、报告审查和结果应用等。
在发文主体上,江西省以省防震减灾工作领导小组的名义发文,河北省由省地震局与省政务服务管理办公室、住房与城乡建设厅、自然资源厅、应急管理厅联合发文,其他21个省份则由省地震局发布管理办法。
部分省份在加强省级制度建设的同时,积极推进市县结合地方特色建立管理制度和开展示范试点工作,如江苏省大力推进市县区域安评管理办法制定,南京市将区域安评工作纳入政府对基层部门的考核内容,苏州市积极探索将区域安评置于土地拍卖前的管理机制。
2.2 管理规定
综合中国地震局及各省、自治区、直辖市的规定,对区域安评制度相关情况进行总结,归纳如下:
(1)在从业条件方面,中国地震局及各省、自治区、直辖市规定承担区域安评任务的从业单位应配备具有地质学、地球物理学、地震工程学专业领域的专职技术人员,各地更明确要求每专业领域拥有不少于2名副高级以上技术职称人员。
(2)在报告审查方面,中国地震局规定由所在地省级地震局组织实施,并要求各地建立技术审查专家库,每个项目应专门组成不少于9人的技术审查专家组,其中地质学、地球物理学、地震工程学专业领域专家各不少于2名(中国地震局震害防御司,2020)。28个省份均对组织技术审查进行了规定,明确审查专家组应至少包括地质学、地球物理学、地震工程学专业领域高级技术职称专家各2名,总人数须达6人或9人以上。
(3)在结果应用方面,部分省份对区域安评结果应用时效性进行了规定,如长期有效、有效期10年、有效期5年等;部分省份还规定了区域安评结果的效用范围,如规定可直接用于重大建设工程抗震设防。
2.3 技术要求
中国地震局及15个省份通过发布工作大纲(部分省份称为技术大纲、技术细则、技术指南、技术导则等)和地方标准,提出了区域安评的目标区、近场区及地震活动背景区的划分原则,规定了近场区及地震活动背景区地震活动性和地震构造评价方法,并参照《工程场地地震安全性评价》(GB 17741—2005)对场地的评价要求,给出了目标区断层探测和活动性鉴定、地震工程地质条件勘察、土层模型建立、地震反应分析与地震动参数确定、地震地质灾害评价等工作的技术要求。12个省份对区域安评结果应用的技术服务系统建设进行了规定,9个省份还对项目实施方案编制提出了具体要求。
3. 区域安评存在的主要问题
3.1 属性定位不明确
区域安评的提出是应深化“放管服”改革和优化营商环境之需,是由政府出资并组织开展的区域评估,完成于土地出让或划拨前,以服务于集中连片的开发区、工业园区等区域内房屋建筑和城市基础设施等工程的抗震设防为目的,并不包括特殊工程和交通、水利、能源等领域的重大建设工程(国务院办公厅,2019)。但在实施过程中,区域安评定位不明确,各地制度规定差异显著,如关于结果应用范围,部分省份未规定(如广西省),部分省份规定适用于所有工程(如江苏省、浙江省等),部分省份规定适用于所有工程,但增加了如需单独出具安评报告可在补充开展工作后给出的规定(如河北省、福建省、天津市等),部分省份规定的适用范围为除一般建设工程和特殊重大建设工程以外的重大建设工程或重要建设工程(如重庆市),多数省份规定区域安评结果适用于需专门开展安评之外的所有建设工程。然而对需专门开展安评的工程范围的规定较多样化,包括笼统表述为需开展安评的特殊工程、需国家审批的工程、法律法规规定的范围、国家规定的需开展安评的工程等,也包括具体给出需开展安评的工程范围明细清单。
由此可见,各地对区域安评属性定位的认识不一致。对于区域安评适用范围,一直存在不同观点:一种观点认为区域安评仅适用于一般房屋建筑和城市基础设施,不包括特殊工程和交通、水利、能源等领域的重大建设工程;一种观点认为区域安评适用于所有工程,完全取代区划图和安评;还有一种观点处于居中状态,认为区域安评主要用于一般房屋建筑和城市基础设施,但兼顾部分重大建设工程,或主要用于部分重大建设工程但兼顾一般房屋建筑和城市基础设施。为便于界定范围,部分省份提出了“重要工程”“特殊重大工程”和“特殊设防类建设工程”等概念。
3.2 推进力度不均衡
目前全国仅有9个省份区域安评管理制度和细化技术要求俱全,尚有8个省份未出台管理制度,16个省份未提出在辖区内开展业务的细化技术要求,3个省份尚未出台任何相关规定。全国各地在技术审查监管和推进结果应用方面存在较大差异,在28个对技术审查进行规定的省份中,仅有半数规定了应批复审查结果或出具审定意见。全国各地在落实区域安评项目的力度上明显不均,部分省份已覆盖各级开发区的近半数,但仍有7个省份尚未实施区域安评项目。
3.3 技术要求不统一
中国地震局的工作大纲要求区评安评结果应给出50年超越概率63%、10%和2%的地震动参数,但未规定结果的有效期。在15个省级工作大纲或地方标准中,部分技术指标的差异性明显,如关于目标区开展地震工程地质条件勘察的钻孔间距有500 、564 、700 、1 000 m等多种规定,且对每个地质单元的钻孔数量要求也不同;对于超越概率水准,全国各地有3、4、6、7、11、14个共6种情况,要求的反应谱周期上限值有6 s和10 s两种情况。多数地区未规定结果的有效期,甘肃省和宁夏回族自治区规定区域安评结果长期有效,上海市、广西壮族自治区和青海省规定区域安评结果有效期为10年,重庆市规定区域安评结果有效期为5年。
3.4 监管力度有待加强
深化“放管服”改革后,安评制度处于破旧立新状态,各地对抗震设防要求执行的事中、事后监管存在观望情况,区域安评业务监管制度尚处于建立和完善中,对从业人员和单位监管力度弱化,相关技术体系、质量要求、服务系统建设有待明确(黎益仕等,2021b)。此外,建设工程的抗震设防要求是由地震部门确定的,但如何通过设计、施工等达到抗震设防要求则是由住建等行业部门监管确定的,从而造成了区域安评结果使用情况监督检查困难。监管体系不健全还包括部分地区已成型的工程建设项目审批管理系统中未纳入区域安评相关内容。进一步建立健全有效的监管机制,明确事中、事后监管措施,实现监管信息共享,是当前推进区域安评工作的迫切需求。
4. 区域安评在抗震设防要求管理体系中的位置
区域安评是安评制度改革的产物,发展中存在的前述问题,根本原因在于其属性定位不明确,从而带来了管理规定和技术要求的不平衡与不一致,形成了事实上的监管薄弱。为此,在改革过程中,清晰界定区域安评在抗震设防要求管理体系中的位置,是推进区域安评健康有序发展的关键。
按照改革部署,区域安评是地震部门落实工程建设项目审批制度改革、施行区域评估的具体措施,其初始定位是为各类开发区、工业园区、新区和其他有条件的区域内房屋建筑和城市基础设施等工程提供抗震设防要求的技术手段,适用范围不宜包括特殊工程和交通、水利、能源等领域的重大建设工程。因此区域安评是与重大建设工程场地安评、地震区划和地震小区划共同组成了确定抗震设防要求的系列技术手段之一,区域安评的属性定位应从改革初衷和现实应用的角度予以界定。
首先,区域安评及重大建设工程场地安评、地震区划和地震小区划的共同点是基于地震危险性分析结果给出一定超越概率水准的地震动参数,但基于技术过程、指标体系和针对场地地质条件勘察程度的不同,区划图适用于一般建设工程,场地安评适用于重大建设工程(胡聿贤,1999),地震小区划除可供一般建设工程抗震设防需要外,还适用于城市防灾规划和震害预测(郭增建等,1991;高孟潭,2015;薄景山等,2019)。
区域安评因深化“放管服”改革和优化营商环境而生,以适用于各类开发区、工业园区、新区和其他有条件的区域内建设工程抗震设防为目的,既要满足社会对地震安全的需要,又要达到减少社会成本、提升管理效益的目标,必然要在技术和管理上区别于前者的要求。
此外,区域安评完成于土地出让或划拨前,通常无法预知工程建设项目的情况,现实中也极少出现各类重大建设工程集中连片的情况。因此区域安评结果适用范围不包括重大建设工程是科学合理的。
其次,重大建设工程须经工程场地安评确定抗震设防要求,区域安评无法确保满足所有需求,如满足所有重大建设工程的需求,则在资金投入上不具有经济合理性。
根据我国现行各类建设工程抗震设防强制性标准的规定,各级地震动参数的超越概率水准总共有11个,分别为1×10−4(100年1%)、2×10−4(100年2%)、3×10−4(100年3%)、4×10−4(50年2%)、5×10−4(100年5%或50年2.5%)、1×10−3(50年5%或100年10%)、2×10−3(50年10%)、1×10−2(100年63.2%)、1.38×10−2(50年50%)、2×10−2(50年63.2%)和4×10−2(50年87%)。
归纳《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)和《建筑与市政工程抗震通用规范》(GB 55002—2021)的规定,可将各类建筑与市政工程抗震设防目标相应的多遇地震动、设防地震动和罕遇地震动对应的超越概率水准分为2组,分别为50年63.2%、50年10%、50年2%及100年63.2%、100年10%、100年2%。《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015)提供了50年超越概率10%的Ⅱ类场地地震动参数,并给出了多遇地震动(50年63.2%)、罕遇地震动(50年2%)及不同类型场地地震动参数的换算和调整方法,可适用于一般建设工程,但不满足城市地下综合管廊等工程的需要。
因此,区域安评需满足房屋建筑和城市基础设施等工程的抗震设防需要,应给出目标区域内2×10−4(100年2%)、4×10−4(50年2%)、1×10−3(100年10%)、2×10−3(50年10%)、1×10−2(100年63.2%)和2×10−2(50年63.2%)6个超越概率水准的地震动参数。区域安评的结果可替代区划图适用于一般建设工程,并同时满足城市地下综合管廊等工程的需要。
5. 总结与建议
本文在梳理区域安评提出背景和全国制度建设现状的基础上,分析了当前推进区域安评制度建设和业务开展中存在的主要问题,并对区域安评在抗震设防要求管理体系中的位置进行了分析。当前,为适应“放管服”改革的要求,建设工程抗震管理体系在持续调整完善,建议有关部门在厘清区域安评定位的基础上,构建包括工程场地安评、区域安评、地震区划和地震小区划在内的建设工程抗震设防要求监管制度,并将之纳入相关法律法规,同时进一步完善区域安评相关的技术标准和规范,确保其发挥应有的减灾效用。
致谢 本文在撰写过程中,得到了中国地震灾害防御中心田学民研究员、王笃国正高级工程师、易佳高级工程师和中国地震局震害防御司高亦飞、王龙的支持与帮助,在此表示衷心感谢!
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