Earthquake Disaster Risk Assessment in Shenzhen and Related Discussion
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摘要: 以第一次全国自然灾害综合风险普查的总体要求为框架，结合深圳市特点，以深圳市（深汕特别合作区除外）单体调查房屋为评估数据基础，选择适合深圳市房屋特点的地震易损性矩阵，在开展单体房屋震害评估的基础上，进行人员死亡和经济损失评估。深圳市地震灾害风险评估考虑4个超越概率水平，即50年63%（常遇地震）、50年10%（设防地震）、50年2%（罕遇地震）、100年1%（极罕遇地震）的地震作用影响。文中讨论了100年1%（极罕遇地震）地震作用下深圳市建筑物破坏所导致的人员死亡风险和建筑物直接经济损失风险，并给出风险治理的参考建议。Abstract: This study utilizes the overall requirements of the first national comprehensive natural disaster risk survey as its framework and incorporates the specific characteristics of Shenzhen City. Using individual surveyed houses in Shenzhen City (excluding the Shenzhen-Shantou Special Cooperation Zone) as the basis for assessment data, it presents a seismic vulnerability matrix tailored to Shenzhen's housing characteristics. The study assesses personnel mortality and economic losses based on seismic damage evaluations of individual houses. The seismic disaster risk assessment in Shenzhen considers four exceedance probability levels: 63% in 50 years (common earthquakes), 10% in 50 years (design earthquakes), 2% in 50 years (rare earthquakes), and 1% in 100 years (extremely rare earthquakes). It discusses the risks of personnel mortality and direct economic losses to buildings from the 1% in 100 years (extremely rare earthquake) event and provides recommendations for risk management.
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Key words:
- Disaster risks /
- Earthquake disaster risk assessment /
- Shenzhen
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引言
从1979年建市，1980年成立深圳经济特区以来，深圳经历了从落后的边陲小镇发展成为一座现代化、国际化大都市的城市化高速发展进程。深圳致力于打造更具全球影响力的经济中心城市，建设全球领先的重要的先进制造业中心和具有全球重要影响力的科技创新中心、消费中心、物流中心、金融中心。目前，深圳市GDP经济总量位居全国第一，建筑物与人口高度密集，同时，深圳市在城市化高速发展进程中，留下了城乡二元化的大量产物，出现了大量城中村、自建房和老旧房屋，房屋的抗震能力较差。一旦遭遇地震，可能会出现小震成灾、大震巨灾的情况，所造成的损失和影响不可估量。因此，开展地震灾害风险评估，摸清地震灾害风险底数，为政府有效识别地震灾害风险，提高风险治理能力具有重要的科学支撑作用。
地震灾害风险是由地震危险性、承灾体脆弱性、承灾体暴露性相互作用所产生的风险结果。地震灾害风险评估方法主要包括指标评价法、情景模拟仿真法和风险概率法等。唐丽华等（2016）在分析评价不同学者的地震灾害风险评估指标体系的基础上，选取城市防震减灾能力法和地震灾害风险系数法对乌鲁木齐市各区县进行地震灾害风险评估，该方法侧重于通过一系列量化指标进行评估。马小平等（2023）利用无人机对玛曲县城区建筑物进行全覆盖、高精度航拍，建立三维模型，结合高分遥感影像对城区建筑物进行数字化处理，采用结构弹塑性时程分析方法构建城区建筑物在不同地震烈度下的震害情景，通过模拟场景来对其进行地震灾害风险评估。王东明等（2019）从概率分析方法出发，利用城市现有工程场地地震安全性评价数据，考虑地震动不确定性对建筑群地震易损性的影响，获得每一种结构基本类的地震经济损失风险曲线来进行地震风险评估。姜慧等（2022）通过分析粤港澳大湾区城市群地震环境和承灾体分布特点，提出考虑场地影响的建筑物和生命线工程灾害风险评估方法，该方法特别关注场地条件对地震灾害风险的影响。孙柏涛等在《2016—2025中国大陆地震危险区与地震灾害损失预测研究》（《2016—2025中国大陆地震危险区与地震灾害损失预测研究》项目组，2020）中提出了中国大陆分区分类生命和房屋建筑地震易损性评估方法，重点考虑我国大陆地区不同行政区划内人口密度、GDP、城镇建设用地和当地抗震设防烈度等影响因素，分析城市、乡镇和农村不同区域的相似性和差异性，研究给出建筑物抗震能力影响因子，根据抗震能力影响程度来划分不同区域，计算生命与房屋地震易损性，该方法可以通过区域划分和多因素分析，来提供更为细致的灾害风险评估。
本文采用风险概率和确定性评估相结合的方式开展了深圳市地震灾害风险评估，介绍了地震灾害风险评估的方法、数据、评估过程和评估结果。考虑了50年63%（常遇地震）、50年10%（设防地震）、50年2%（罕遇地震）、100年1%（极罕遇地震）的地震作用影响，将地震动峰值加速度（PGA）转化为地震烈度并作为灾害风险评估的地震作用输入，以深圳市（深汕特别合作区（以下简称“深汕”）除外）单体房屋为评估数据基础，在开展房屋震害评估的基础上，进行人员死亡和经济损失评估，给出深圳市地震灾害风险等级。该风险等级代表了由于房屋破坏所导致的人员死亡和直接经济损失所带来的风险，不能全面反映地震灾害给深圳市可能带来的风险，但反映了该地区可能存在的部分薄弱环节。深圳市地处我国重点监视防御区，地震基本烈度为7度，随着经济水平提高、社会进步、重大工程抗震设计发展，以及人类对于地震风险认识水平的不断提高，政府和社会对于地震危险性评估工作提出更高的要求。近年来，我国遭遇极端灾害的情况屡次出现，对于防灾减灾工作提出巨大的挑战。本文从防大灾、抗大灾、救大灾的角度出发，考虑遭遇极端罕见地震灾害风险，给出深圳市在100年超越概率1%的地震作用下，所造成的地震灾害风险评估情况。
1. 基础数据与数据处理
1.1 房屋数据分析与处理
本文采用的房屋数据为深圳市第一次全国自然灾害综合风险普查中住建部门提供的房屋调查数据。房屋调查数据按照国务院普查办发布的FXPC/ZJ G-02《城镇房屋建筑调查技术导则》将结构分为钢结构、钢筋混凝土结构、砌体结构、木结构和其他5类 。其他包括10个子类，分别为钢混+钢结构、砖木结构、土（石）木结构、砌体+钢架结构、简易结构、混合结构、组合结构、其他住宅、其他非住宅、无。
在房屋震害评估中，最重要的是确定房屋震害易损性矩阵。依照结构形式和建筑材料，尹之潜等（2004）将我国现有房屋分为21大类128 小类，不同类别房屋抗震性能存在明显的差别。深圳市木结构房屋主要为旅游景点房屋，建筑年代为1979年建市之前，抗震性能较差；其他类别中涉及房屋结构种类繁杂，子类描述与现行结构分类不一致，很难确定可以参照的类似结构的震害易损性矩阵。为科学评价房屋抗震性能，本文根据房屋的结构大类、结构子类描述、层数、建筑年代等推测其主要承重构件，按照房屋震害易损性相似性，简化房屋结构的分类表达，参照GB/T 18208.4—2011《地震现场工作 第4部分：灾害直接损失评估》房屋结构分类，将其分别归类为钢结构、钢筋混凝土结构、砌体结构以及砖（土、石）木、木、简易结构4类。首先对房屋调查数据进行清洗，剔除设备设施专用建筑、集装箱、待拆迁建筑、废弃建筑、垃圾箱、凉亭、厕所等无人居留的建筑，然后对房屋进行归类，具体归类方法如表1所示，最后形成深圳市地震灾害风险评估单体房屋数据集，不同结构类型的房屋数量统计如表2所示。深圳市房屋结构类型占比最大的是钢筋混凝土结构，其次为砌体结构，少量为钢结构和砖（土、石）木、木、简易结构。
表 1 深圳市（不含深汕）单体房屋结构类型归并对应表Table 1. Reclassification for single building structure types in Shenzhen （Excluding SSCZ）调查结构类型 归并后结构类型 钢结构 钢结构 钢筋混凝土结构 钢筋混凝土结构 砌体结构 砌体结构 木结构 砖（土、石）木、木、简易结构 其他 子类钢混+钢结构 钢结构 子类砖木 砖（土、石）木、木、简易结构 子类土、石木结构 砖（土、石）木、木、简易结构 子类砌体+钢架 钢结构 子类简易结构 砖（土、石）木、木、简易结构 子类混合结构 8层及以上的非住宅钢混+钢结构 钢筋混凝土结构 7层及以下的住宅砌体+其他结构 砌体结构 非住宅钢混+钢结构 钢筋混凝土结构 子类组合结构 钢混+钢结构 钢结构 砌体+其他结构 砌体结构 子类其他住宅 1~2层 砖（土、石）木、木、简易结构 3~8层 砌体结构 8层以上 钢筋混凝土结构 子类其他非住宅 1~2层 砖（土、石）木、木、简易结构 3~8层 砌体结构 8层以上 钢筋混凝土结构 子类无 8层及以上（非住宅） 钢筋混凝土结构 7层及以下（住宅和非住宅） 砌体结构 表 2 深圳市（不含深汕）单体房屋栋数分区统计表Table 2. Statistical results of single building structure types in each district of Shenzhen （Excluding SSCZ）区划名称 房屋数量/栋 钢筋混凝土结构 钢结构 砌体结构 砖（土、石）木、木、简易结构 合计 大鹏新区 5023 1332 18968 166 25489 盐田区 3228 96 1661 7 4992 坪山区 31092 1469 8925 14 41500 光明区 26756 1500 19650 41 47947 罗湖区 15243 628 1634 23 17528 福田区 25606 876 4060 44 30586 南山区 23622 1675 5944 148 31389 龙华区 50675 2508 17477 76 70736 龙岗区 113887 5372 35962 4918 160139 宝安区 102287 3894 45550 77 151808 合计/栋 397419 19350 159831 5514 582114 对深圳市各区不同结构类型的房屋数量进行对比（图1），可以发现龙岗区、宝安区房屋存量最多，龙岗区砖（土、石）木、木、简易结构房屋存量远大于其他区，宝安区和龙岗区砌体结构房屋在同区占比较其他区偏大。
图 1 各区各类结构单体房屋分区数量对比（不含深汕）Figure 1. Comparison among different structure types for single building in each district of Shenzhen （Excluding SSCZ）1.2 人口和GDP数据分析与处理
本文采用国家统计局发布的第七次人口普查数据作为计算依据。深圳市常住人口为
1756.0061 万人（含深汕），常住人口平均年龄32.5岁，户籍人口中大专以上学历人口超过40%，年轻化程度在国内一线城市中较为明显。深汕特别合作区相关内容在本文中不做论述。表3为深圳市各区人口基本情况，可以看出龙岗区面积最大，福田区面积最小；宝安区人口总数最多，大鹏新区人口总数最少；大鹏新区人口密度最小，福田区人口密度最大，各区人口密度相差较大。人口数据与建筑物数据的关联，以街道为单元，按照街道区域内建筑物单体面积平均分配人口数据。表 3 深圳市（不含深汕）各区人口表Table 3. Population in each district of Shenzhen (Excluding SSCZ)区划名称 人数/人 面积/km2 密度/(人·km-2） 大鹏新区 156236 295.31 529 盐田区 214225 77.89 2750 坪山区 551333 163.83 3365 光明区 1095289 155.22 7056 罗湖区 1143801 78.98 14482 福田区 1553225 73.50 21134 南山区 1795826 178.09 10084 龙华区 2528872 175.74 14390 龙岗区 3979037 387.92 10257 宝安区 4476554 384.09 11655 合计 17494398 1970.57 8778 GDP数据来源于深圳市2020年国民经济和社会发展统计公报。2020年深圳市实现地区生产总值（GDP）
27670.24 亿元，较上年增长3.1%。其中，第一产业增加值为25.79亿元，下降3.1%；第二产业增加值为10454.01 亿元，增长1.9%；第三产业增加值为17190.44 亿元，增长3.9%。第一、二、三产业增加值占全市地区生产总值的比重分别为0.1%、37.8%、62.1%。全年全部工业增加值9528.12 亿元，社会消费品零售总额8664.83 亿元，居民人均可支配收入64878 元，各区经济情况如图2所示。1.3 地震构造背景
深圳市位于珠江三角洲东南侧，大地构造上属于紫金-惠阳凹褶断束的组成部分，是加里东褶皱基底上发育而成的晚古生代凹陷。其后被中、新生代构造叠加、改造，发生过多期次断裂和岩浆活动。新生代以来，构造活动呈现由西北向东南逐渐增强的趋势，以差异性断块运动和断裂的继承性活动为主。市区内主要断裂是深圳断裂带和北西向断裂束。深圳断裂主要由横岗断裂、莲塘断裂、盐田断裂和九尾岭断裂等组成，均属于五华-深圳断裂的南西段，该断裂南西段自惠阳淡水进入深圳后呈散开态势，从而分为４条断裂，其中横岗断裂是主干断裂，西侧是九尾岭断裂，东侧是莲塘断裂和盐田断裂（陈伟光等，2001）。
深圳及邻区位于中国东南沿海地震带上，处于欧亚大陆板块内，紧邻南海洋壳，受菲律宾板块和印度板块挤压作用的影响，北东向和北西向断裂交汇处微震活动较为频繁。根据区域地震目录记载（1970年—2022年5月）深圳及周边珠江口地区没有发生6级以上地震，深圳市最大地震为1999年9月30日发生在大鹏的3.9级地震。深圳市已探明断裂带共6条，分别为横岗-罗湖断裂、莲塘断裂、温塘-观澜断裂、九尾岭断裂、盐田断裂、狮子洋断裂带南段，晚第四纪以来处于相对稳定的状态（徐俊等，2012）。
2. 评估方法
2.1 地震灾害风险评估总体技术路线
图3为地震灾害风险评估总体技术路线。首先对研究区进行地震灾害致灾因子分析（地震危险性分析），其次确定不同类型的房屋易损性矩阵，开展房屋震害评估，计算房屋破坏面积；然后将不同破坏状态的房屋与人口数据进行空间叠加，计算建筑物破坏导致的人员死亡，根据房屋破坏状态和重置单价计算建筑物导致的直接经济损失；最后根据建筑物导致的人员死亡和直接经济损失判定地震灾害风险等级。
图 3 地震灾害风险评估总体技术路线Figure 3. The overall technical flowchart for earthquake disaster risk assessment2.2 地震危险性分析计算
本文研究区域内潜在震源区的划分方案采用普查推荐的方案，该方案是依照GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》（以下简称“区划图”）潜在震源区划分结果进行一定调整后的划分方案。本文采用区划图中的东部活跃区基岩地震动衰减关系。基岩地震动衰减关系模型为：
$$\left\{\begin{split} &\mathrm{l}\mathrm{g}Y\left(M,R\right)={A}_{1}+{B}_{1}M-C\times \mathrm{l}\mathrm{g}\{R+D[\mathrm{e}\mathrm{x}\mathrm{p}(E\times M)\left]\right\} \text{，}M < 6.5 \\ &\mathrm{l}\mathrm{g}Y\left(M,R\right)={A}_{2}+{B}_{2}M-C\times \mathrm{l}\mathrm{g}\{R+D[\mathrm{e}\mathrm{x}\mathrm{p}(E\times M)\left]\right\} \text{，}M \geqslant 6.5 \end{split}\right.$$ (1) 式中，Y为峰值加速度，单位为Gal；M为面波震级；R为震中距；A1、A2、B1、B2、C、D、E为模型系数。基岩地震动衰减关系模型系数如表4所示。
表 4 基岩地震动衰减关系模型系数Table 4. Coefficients of attenuation relation model of bedrock ground motion反应谱周期T/s 方向 A1 B1 A2 B2 C D E 标准差S PGA 长轴 2.024 0.673 3.565 0.435 2.329 2.088 0.399 0.245 短轴 1.204 0.664 2.789 0.420 2.016 0.944 0.447 0.245 0.20 长轴 2.558 0.643 3.680 0.470 2.309 2.088 0.399 0.261 短轴 1.779 0.628 2.918 0.454 1.999 0.994 0.447 0.261 1.00 长轴 0.226 0.895 2.409 0.559 2.157 2.088 0.399 0.300 短轴 −0.599 0.895 1.644 0.550 1.873 0.994 0.447 0.300 2.00 长轴 −0.666 0.936 1.247 0.641 2.047 2.088 0.399 0.342 短轴 −1.449 0.934 0.516 0.632 1.779 0.994 0.447 0.342 6.00 长轴 −1.432 0.859 −1.432 0.859 1.857 2.088 0.399 0.333 短轴 −2.041 0.841 −2.041 0.841 1.617 0.994 0.447 0.333 2.3 房屋易损性评估
国内外通过经验分析和理论分析将概率方法、模糊数学、震害因子等方法引入震害预测中，形成了一系列结构易损性和建筑物震害易损性研究方法（傅征祥等，1993），这些成果在震害预测中得到了广泛的应用，形成了丰富的结构易损性方法和大量的震害矩阵数据（姚新强等，2016）。基于地震科研工作者对建筑结构抗震性能的研究结果，不同结构的建筑抗震能力区别比较大，本文按照钢结构、钢筋混凝土结构、砌体结构以及砖（土、石）木、木、简易结构4种结构类型，给出不同结构类型的建筑物在不同地震烈度下的易损性矩阵（表5～表8）。其中，钢结构和钢筋混凝土结构参考深圳市“十二五”期间开展的“深圳市震害预测与防御对策系统二期建设项目”给出的结果，震害矩阵采用三维空间有限元分析方法，通过对结构进行弹性地震反应分析计算给出。砖砌体房屋是我国量大面广的结构形式，也是抗震性能较差的结构体系之一， 在历次地震中震害都比较严重，造成了大量的人员伤亡（张令心等，2015）。由于近年来广东省没有破坏性地震发生，缺乏历史震害资料，无法以当地震害资料统计震害矩阵，因此，本文采用类比方法和专家经验法给出砌体结构和砖（土、石）木、木、简易结构的震害矩阵。近年来，云南省发生破坏性地震频繁，震害资料丰富，房屋易损性矩阵研究深入（周光全等，2007；曹彦波等，2017），深圳市砌体房屋主要为1～8层砖混结构，部分到9层，上世纪80年代以后建造抗震设防标准不一，部分按 7 度设防，部分按 6 度设防，还有部分未设防，个别为底层框架或者混合结构房屋，墙体厚度24 cm居多，与云南省近年来统计的砌体结构形式较为相似；深圳市砖木、土木结构房屋与云南地区砖木、土木结构相比基本类似，少量房屋是解放前的文物保护老屋，现状修缮较好，其余房屋建造年代多数为70年代，另外还有少量临时搭建的简易结构，其使用现状和抗震性能差，因此，上述2类结构的易损性矩阵参考云南地区的房屋震害统计资料，根据本次普查工作中现场抽样调查房屋的实际情况进行了适当调整。4种结构类型的房屋如图4～图7所示。
表 5 钢结构房屋易损性矩阵Table 5. Vulnerability matrix of steel structure house烈度 基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 毁坏 Ⅵ 100% 0 0 0 0 Ⅶ 96.72% 3.03% 0.25% 0 0 Ⅷ 50.76% 45.96% 3.03% 0.25% 0 表 6 钢筋混凝土结构房屋易损性矩阵Table 6. Vulnerability matrix of reinforced concrete house烈度 基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 毁坏 Ⅵ 99.75% 0.25% 0 0 0 Ⅶ 88.18% 11.82% 0 0 0 Ⅷ 49.00% 38.10% 12.07% 0.83% 0 表 7 砌体结构房屋易损性矩阵Table 7. Vulnerability matrix of masonry house烈度 基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 毁坏 Ⅵ 76.46% 20.19% 2.95% 0.40% 0 Ⅶ 48.48% 31.36% 15.32% 4.46% 0.38% Ⅷ 16.01% 31.85% 35.23% 14.61% 2.30% 表 8 砖（土、石）木、木、简易结构房屋易损性矩阵Table 8. Vulnerability matrix of brick （raw-soil, stone）with timber, timber, and simple structure houses烈度 基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 毁坏 Ⅵ 45% 36% 13% 6% 0 Ⅶ 16% 28% 30% 16% 10% Ⅷ 7% 12% 29% 27% 25% 
图 4 深圳市光明区钢结构房屋Figure 4. Steel structure concrete house in Guangming district, Shenzhen房屋的震害矩阵可用于某次地震影响的震害评估，也可为该地区的震害预测和城市抗震防灾或震害防御体系建设提供科学依据（胡少卿等，2017）。根据地震作用下对房屋破坏程度的不同，按照GB/T 24335—2009《建（构）筑物地震破坏等级划分》将房屋破坏程度分为基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和毁坏5个等级。建筑破坏面积可以表示为结构易损性的函数（Sun 等，2018）。
$$ {D}_{\mathrm{A}}=\sum _{s=1}^{4}\sum _{i=6}^{10}\sum _{j=1}^{5}{P}_{s}\left[{D}_{j}\right|I]\times {A}_{s} $$ (2) 式中，
$ D_{\mathrm{A\mathrm{ }}} $ 为建筑破坏面积；$ s $ 为结构类型，共4种结构类型；$ I $ 为地震烈度；$ j $ 为破坏等级；$ {P}_{s}\left[{D}_{j}\right|I] $ 为烈度$ I $ 作用下$ s $ 结构类型发生$ j $ 破坏等级的比例（结构破坏比）；$ {A}_{s} $ 为第$ s $ 类建筑结构的总面积。2.4 人员死亡评估
Sun等（2018）基于历史震害统计数据，分析影响伤亡的关键因素，主要考虑建筑破坏区域分级、地区人口分布等，建立人员死亡空间分布模型（式（3））。
$$ P_{\mathrm{L}}=\sum _{r=1}^{6}\sum _{s=1}^{4}\sum _{j=1}^{5}{D}_{j}\times {C}_{r}\times {B}_{s}\times ({P}_{s}\left[{D}_{j}|I\right]\times {A}_{s})\times \left(\rho \frac{{M}_{r}}{{A}_{r}}\right) $$ (3) 式中，
$ P_{\mathrm{L}} $ 为地震致死人员数量；$ r $ 为不同分级区域；$ {D}_{j} $ 为建筑结构在破坏等级$ j $ 下的人员死亡率；$ {C}_{r} $ 为区域$ r $ 分级修正系数；Bs为第$ s $ 类建筑结构的修正系数；$ \rho $ 为不同时段室内人员的影响系数，本次评估采用的人口数据精确到街道，室内人口采用街道人口与单体建筑面积进行平均分配。由于深圳市建筑物密集，高楼林立，商用和住宅共用情况较多，难以准确区分建筑物用途，且人口密度大，人员24小时内平均在室率高，因此，暂不考虑不同时段室内人员的影响系数；$ {M}_{r} $ 为该区域的总人口数；$ {A}_{r} $ 为该区域的总建筑面积。孙柏涛等在《2016—2025年中国大陆地震危险区与地震灾害损失预测研究》（《2016—2025中国大陆地震危险区与地震灾害损失预测研究》项目组，2020）中的研究成果表明，区域的建筑物结构抗震能力主要与人口、GDP、城镇建设用地、设防烈度和行政区划归属密切相关，根据我国大陆1990—2013年历史地震人员死亡信息统计，得出我国大陆不同分区分类的修正系数（表9），一类地区一般是省会级市辖区，二类地区一般是地级市辖区。深圳市属于副省级城市，其建设初期发展很快，存在大量自建房和城中村，部分房屋建筑物存在设防烈度低或者不设防情况，同时由于地域狭小，建筑物和人口高度密集，人口分布相对均匀，全市地震基本烈度为7度，因此，在计算中，区域
$ r $ 分级修正系数在全市统一采用二类分区修正系数，不再区分不同区域。同时，地震烈度相同的情况下，房屋结构类型不同，地震力导致的破坏形式不一样，造成的伤亡情况不同，通过统计历次地震不同结构类型破坏与人员死亡的关系，得到结构类型对人员死亡的影响系数。深圳市钢混结构和砌体结构的Bs取值为0.75，其余2类结构的Bs取值为1。表 9 不同分区分类的修正系数Table 9. Correction factors for different partition classification分区 一类地区 二类地区 三类地区 四类地区 五类地区 六类及以上地区 修正系数 0.6 0.76 0.85 0.9 0.95 1 2.5 直接经济损失评估
通过考虑各类房屋建筑不同破坏等级的破坏比、损失比和房屋重置单价的影响，将地震造成的建筑物直接经济损失表示为结构易损性、社会财富和损失比的函数，同时考虑分类评价的影响（张桂欣等，2017），具体如式（4）所示。
$$ B_{\mathrm{L}}=\sum _{s=1}^{5}\sum _{i=6}^{10}\sum _{j=1}^{4}{P}_{s}\left[{D}_{j}\right|I]\times {A}_{s}\times {R}_{sj}\times {C}_{s} $$ (4) 式中，
$ B_{\mathrm{L}} $ 为直接经济损失；Rsj为第$ s $ 类结构在j破坏等级时的损失比；$ C_s $ 为第$ s $ 类结构的重置单价。2.6 地震灾害风险等级判定
2.6.1 人员死亡风险分级判定
人员死亡风险等级依据建筑物在地震作用下造成的人口死亡数量进行分级判定。具体分级指标按照FXPC/DZP-02《地震灾害风险评估技术规范》中人员死亡地震灾害风险等级分级指标执行（表10）。
表 10 人员死亡地震灾害风险等级分级指标Table 10. Earthquake disaster risk grading index by fatality风险等级 分级指标/人 Ⅰ级 死亡人数≥300 Ⅱ级 300>死亡人数≥150 Ⅲ级 150>死亡人数≥50 Ⅳ级 50>死亡人数≥10 Ⅴ级 死亡人数<10 2.6.2 建筑物直接经济损失风险分级判定
建筑物直接经济损失风险分级依据建筑物在地震作用下造成的直接经济损失同当地GDP总值之比进行分级判定。具体分级指标按照FXPC/DZP-02《地震灾害风险评估技术规范》中建筑物直接经济损失地震灾害风险等级分级指标执行（表11）。
表 11 建筑物直接经济损失地震灾害风险等级分级指标Table 11. Earthquake disaster risk grading index by direct economic loss of buildings风险等级 分级指标 Ⅰ级 （直接经济损失/区域内上年度GDP）≥75% Ⅱ级 75%>（直接经济损失/区域内上年度GDP）≥45％ Ⅲ级 45%>（直接经济损失/区域内上年度GDP）≥25％ Ⅳ级 25%>（直接经济损失/区域内上年度GDP）≥15％ Ⅴ级 （直接经济损失/区域内上年度GDP）<15％ 3. 评估结果与分析
3.1 地震危险性评价结果
地震危险性分析计算程序采用工程场地地震安全性评价计算软件（SEC R2019）及第一次全国自然灾害综合风险普查潜源数据，以深圳市3″划分的网格中心为计算点，计算出所有网格100年超越概率1%水平的PGA地震危险性评价结果（图8），基于此结果开展地震灾害风险评估及讨论。
将深圳市基于场地修正的地震危险性评价PGA结果转化为地震烈度（表12），基于场地修正的地震危险性评价结果烈度分布如图9所示，深圳市在100年超越概率1%危险水平下的Ⅷ度区面积为
1608.93 km2，占比81%，Ⅶ度区面积为376.83 km2，占比19%。表 12 峰值加速度区间与烈度对照表Table 12. Relationship between seismic intensity and peak ground acceleration烈度 峰值加速度/Gal Ⅵ以下 PGA<50 Ⅵ 50≤PGA<100 Ⅶ 100≤PGA<200 Ⅷ 200≤PGA<400 Ⅸ PGA≥400 
图 9 深圳市地震危险性评价图（烈度）Figure 9. Map of seismic hazard assessment map in Shenzhen （Intensity）3.2 房屋震害评估结果与分析
采用本文的房屋震害评估模型，将深圳市单体建筑和基于场地修正的100年超越概率1%地震危险性评价结果进行空间叠加分析，评估给出基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、毁坏建筑面积占比分别为53.43%、34.48%、10.91%、1.1%、0.08%。不同破坏状态的建筑面积统计结果如表13所示。
表 13 100年超越概率1%地震作用下不同破坏状态建筑面积评估统计结果Table 13. Evaluation and statistical results of building area under different damage states with the 1% probability of exceedance in 100 years in Shenzhen烈度 建筑面积/m2 基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 毁坏 VIII 48556.40 ×10438477.72 ×10412708.26 ×1041255.31 ×10485.75×104 VII 14226.85 ×1042045.74 ×104117.42×104 34.20×104 3.35×104 总计 62783.25 ×10440523.46 ×10412825.68 ×1041289.50 ×10489.10×104 3.3 人员死亡评估结果与分析
根据建筑物评估结果、人口基础数据和基于场地修正的100年超越概率1%地震危险性评价结果，预测深圳市在地震作用下房屋破坏导致的人员死亡约为510人。深圳市在100年超越概率1%地震作用下人员死亡地震灾害风险等级为Ⅰ级。全市按照3″×3″格网估计死亡人员分布情况，死亡人口分布于龙岗区、福田区、罗湖区、南山区、宝安区、龙华区，其空间分布情况如图10所示。
图 10 深圳市100年超越概率1%地震作用下房屋破坏致死人口分布图Figure 10. The distribution of deaths due to destructed buildings with the 1% probability of exceedance in 100 years in Shenzhen从评估结果可以看出，造成人员死亡的建筑结构类型为砌体结构和砖（土、石）木、木、简易结构的房屋，死亡人数最多的区是龙岗区（238人），砌体结构房屋造成230人死亡，砖（土、石）木、木、简易结构房屋造成8人死亡。龙岗区建筑人口密度为0.15人/m2，以龙岗区局部区域为例，给出造成人员死亡的建筑物分布图（图11），由图可知，砖（土、石）木、木、简易结构的比例较大的网格存在人员死亡情况。
图 11 造成人员死亡的建筑物分布局部放大图Figure 11. Localized enlargement map of building distribution causing casualties3.4 经济损失评估结果与分析
在经济损失研究方法的基础上，根据建筑物、房屋重置单价等基础数据和基于场地修正的100年超越概率1%地震危险性评价结果，预测得到地震作用下房屋直接经济损失约为
29926 千万元，深圳市2020年GDP为276162.01 千万元，建筑物直接经济损失约占全市GDP的10.84%，深圳100年超越概率1%地震作用下建筑物直接经济损失风险等级为Ⅴ级。全市建筑物导致的直接经济损失按照3″×3″空间格网计算，100年超越概率1%地震作用下房屋直接经济损失如图12所示。
图 12 深圳市100年超越概率1%地震作用下房屋直接经济损失分布图Figure 12. The distribution of direct economic loss of buildings with the 1% probability of exceedance in 100 years in Shenzhen4. 结语
本文在深圳市地震灾害风险普查地震危险性分析结果的基础上，基于单体调查房屋数据和第七次人口普查数据开展，给出了深圳市3″×3″地震灾害风险结果。
（1）深圳市在极罕遇地震（100年超越概率1%）作用下，全市（不含深汕）81%的区域地震烈度达到Ⅷ度，19%的区域地震烈度为Ⅶ度，全市砌体结构和砖（土、石）木、木、简易结构房屋栋数合计占全市房屋总量的30.91%，这类房屋或位于城中村，或是早期自建房，在全市各区均有分布，房屋的抗震性能较差，且居住人群存在大量脆弱人群，在遭遇Ⅶ度及以上地震烈度时，易造成人员受伤，在遭遇Ⅷ度时极易造成人员死亡。因此，建议对此类房屋进行进一步详细排查，确认地震灾害隐患风险，根据实际情况及时采取隐患治理措施，对于没有使用价值或者历史文物保护价值的房屋应当拆除，对于不能拆除的房屋应当采用适当的抗震加固措施。
（2）本次地震风险评估结果仅考虑了由于建筑物破坏所导致的人员死亡和建筑物重置所造成的直接经济损失。对于深圳市这样的超大现代化城市，改革开放以来的飞速发展形成了极具特色的孕灾成灾环境，人口高度集中、建筑高耸密集，城中村基本不设防，地面立交桥和地下交通纵横交错、水电气生命线工程错综耦合、产业关联环环相扣，极易引发灾害的链式反应，并导致后果失控，灾难外溢。2011年日本3·11大地震对大城市造成的毁灭性破坏和持续性严重后果，对我国具有强烈的警示作用。因此，需要全面考虑特大城市的地震灾害风险评估与防范。
致谢 感谢深圳市第一次全国自然灾害综合风险普查办公室的大力支持与帮助。
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图 1 各区各类结构单体房屋分区数量对比（不含深汕）
Figure 1. Comparison among different structure types for single building in each district of Shenzhen （Excluding SSCZ）
图 3 地震灾害风险评估总体技术路线
Figure 3. The overall technical flowchart for earthquake disaster risk assessment
图 4 深圳市光明区钢结构房屋
Figure 4. Steel structure concrete house in Guangming district, Shenzhen
图 9 深圳市地震危险性评价图（烈度）
Figure 9. Map of seismic hazard assessment map in Shenzhen （Intensity）
图 10 深圳市100年超越概率1%地震作用下房屋破坏致死人口分布图
Figure 10. The distribution of deaths due to destructed buildings with the 1% probability of exceedance in 100 years in Shenzhen
图 11 造成人员死亡的建筑物分布局部放大图
Figure 11. Localized enlargement map of building distribution causing casualties
图 12 深圳市100年超越概率1%地震作用下房屋直接经济损失分布图
Figure 12. The distribution of direct economic loss of buildings with the 1% probability of exceedance in 100 years in Shenzhen
表 1 深圳市（不含深汕）单体房屋结构类型归并对应表
Table 1. Reclassification for single building structure types in Shenzhen （Excluding SSCZ）
调查结构类型 归并后结构类型 钢结构 钢结构 钢筋混凝土结构 钢筋混凝土结构 砌体结构 砌体结构 木结构 砖（土、石）木、木、简易结构 其他 子类钢混+钢结构 钢结构 子类砖木 砖（土、石）木、木、简易结构 子类土、石木结构 砖（土、石）木、木、简易结构 子类砌体+钢架 钢结构 子类简易结构 砖（土、石）木、木、简易结构 子类混合结构 8层及以上的非住宅钢混+钢结构 钢筋混凝土结构 7层及以下的住宅砌体+其他结构 砌体结构 非住宅钢混+钢结构 钢筋混凝土结构 子类组合结构 钢混+钢结构 钢结构 砌体+其他结构 砌体结构 子类其他住宅 1~2层 砖（土、石）木、木、简易结构 3~8层 砌体结构 8层以上 钢筋混凝土结构 子类其他非住宅 1~2层 砖（土、石）木、木、简易结构 3~8层 砌体结构 8层以上 钢筋混凝土结构 子类无 8层及以上（非住宅） 钢筋混凝土结构 7层及以下（住宅和非住宅） 砌体结构 
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表 2 深圳市（不含深汕）单体房屋栋数分区统计表
Table 2. Statistical results of single building structure types in each district of Shenzhen （Excluding SSCZ）
区划名称 房屋数量/栋 钢筋混凝土结构 钢结构 砌体结构 砖（土、石）木、木、简易结构 合计 大鹏新区 5023 1332 18968 166 25489 盐田区 3228 96 1661 7 4992 坪山区 31092 1469 8925 14 41500 光明区 26756 1500 19650 41 47947 罗湖区 15243 628 1634 23 17528 福田区 25606 876 4060 44 30586 南山区 23622 1675 5944 148 31389 龙华区 50675 2508 17477 76 70736 龙岗区 113887 5372 35962 4918 160139 宝安区 102287 3894 45550 77 151808 合计/栋 397419 19350 159831 5514 582114
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表 3 深圳市（不含深汕）各区人口表
Table 3. Population in each district of Shenzhen (Excluding SSCZ)
区划名称 人数/人 面积/km2 密度/(人·km-2） 大鹏新区 156236 295.31 529 盐田区 214225 77.89 2750 坪山区 551333 163.83 3365 光明区 1095289 155.22 7056 罗湖区 1143801 78.98 14482 福田区 1553225 73.50 21134 南山区 1795826 178.09 10084 龙华区 2528872 175.74 14390 龙岗区 3979037 387.92 10257 宝安区 4476554 384.09 11655 合计 17494398 1970.57 8778
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表 4 基岩地震动衰减关系模型系数
Table 4. Coefficients of attenuation relation model of bedrock ground motion
反应谱周期T/s 方向 A1 B1 A2 B2 C D E 标准差S PGA 长轴 2.024 0.673 3.565 0.435 2.329 2.088 0.399 0.245 短轴 1.204 0.664 2.789 0.420 2.016 0.944 0.447 0.245 0.20 长轴 2.558 0.643 3.680 0.470 2.309 2.088 0.399 0.261 短轴 1.779 0.628 2.918 0.454 1.999 0.994 0.447 0.261 1.00 长轴 0.226 0.895 2.409 0.559 2.157 2.088 0.399 0.300 短轴 −0.599 0.895 1.644 0.550 1.873 0.994 0.447 0.300 2.00 长轴 −0.666 0.936 1.247 0.641 2.047 2.088 0.399 0.342 短轴 −1.449 0.934 0.516 0.632 1.779 0.994 0.447 0.342 6.00 长轴 −1.432 0.859 −1.432 0.859 1.857 2.088 0.399 0.333 短轴 −2.041 0.841 −2.041 0.841 1.617 0.994 0.447 0.333
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表 5 钢结构房屋易损性矩阵
Table 5. Vulnerability matrix of steel structure house
烈度 基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 毁坏 Ⅵ 100% 0 0 0 0 Ⅶ 96.72% 3.03% 0.25% 0 0 Ⅷ 50.76% 45.96% 3.03% 0.25% 0
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表 6 钢筋混凝土结构房屋易损性矩阵
Table 6. Vulnerability matrix of reinforced concrete house
烈度 基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 毁坏 Ⅵ 99.75% 0.25% 0 0 0 Ⅶ 88.18% 11.82% 0 0 0 Ⅷ 49.00% 38.10% 12.07% 0.83% 0
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表 7 砌体结构房屋易损性矩阵
Table 7. Vulnerability matrix of masonry house
烈度 基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 毁坏 Ⅵ 76.46% 20.19% 2.95% 0.40% 0 Ⅶ 48.48% 31.36% 15.32% 4.46% 0.38% Ⅷ 16.01% 31.85% 35.23% 14.61% 2.30%
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表 8 砖（土、石）木、木、简易结构房屋易损性矩阵
Table 8. Vulnerability matrix of brick （raw-soil, stone）with timber, timber, and simple structure houses
烈度 基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 毁坏 Ⅵ 45% 36% 13% 6% 0 Ⅶ 16% 28% 30% 16% 10% Ⅷ 7% 12% 29% 27% 25%
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表 9 不同分区分类的修正系数
Table 9. Correction factors for different partition classification
分区 一类地区 二类地区 三类地区 四类地区 五类地区 六类及以上地区 修正系数 0.6 0.76 0.85 0.9 0.95 1
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表 10 人员死亡地震灾害风险等级分级指标
Table 10. Earthquake disaster risk grading index by fatality
风险等级 分级指标/人 Ⅰ级 死亡人数≥300 Ⅱ级 300>死亡人数≥150 Ⅲ级 150>死亡人数≥50 Ⅳ级 50>死亡人数≥10 Ⅴ级 死亡人数<10
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表 11 建筑物直接经济损失地震灾害风险等级分级指标
Table 11. Earthquake disaster risk grading index by direct economic loss of buildings
风险等级 分级指标 Ⅰ级 （直接经济损失/区域内上年度GDP）≥75% Ⅱ级 75%>（直接经济损失/区域内上年度GDP）≥45％ Ⅲ级 45%>（直接经济损失/区域内上年度GDP）≥25％ Ⅳ级 25%>（直接经济损失/区域内上年度GDP）≥15％ Ⅴ级 （直接经济损失/区域内上年度GDP）<15％
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表 12 峰值加速度区间与烈度对照表
Table 12. Relationship between seismic intensity and peak ground acceleration
烈度 峰值加速度/Gal Ⅵ以下 PGA<50 Ⅵ 50≤PGA<100 Ⅶ 100≤PGA<200 Ⅷ 200≤PGA<400 Ⅸ PGA≥400
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表 13 100年超越概率1%地震作用下不同破坏状态建筑面积评估统计结果
Table 13. Evaluation and statistical results of building area under different damage states with the 1% probability of exceedance in 100 years in Shenzhen
烈度 建筑面积/m2 基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 毁坏 VIII 48556.40 ×10438477.72 ×10412708.26 ×1041255.31 ×10485.75×104 VII 14226.85 ×1042045.74 ×104117.42×104 34.20×104 3.35×104 总计 62783.25 ×10440523.46 ×10412825.68 ×1041289.50 ×10489.10×104
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