2014年云南魯甸MS6.5地震災害區域等級劃分研究*

劉　軍，宋立軍，盧永坤，孫甲寧，張方浩，譚　明

(1.新疆維吾爾自治區地震局，新疆 烏魯木齊 830011；2.云南省地震局，云南 昆明 650224)

2014年云南魯甸MS6.5地震災害區域等級劃分研究*

劉軍1，宋立軍1，盧永坤2，孫甲寧1，張方浩2，譚明1

(1.新疆維吾爾自治區地震局，新疆 烏魯木齊 830011；2.云南省地震局，云南 昆明 650224)

摘要：對地震災害區域等級劃分模型進行了分析，并以2014年云南魯甸MS6.5地震為例，對此次地震的地震災害指數進行計算。討論不同震害特征地震如何選取相應震害因素，能夠充分的反映出災區區域災害等級差異。

關鍵詞：災害區域；等級劃分；災害指數；魯甸MS6.5地震

0前言

經歷汶川8.0級、玉樹7.1級和蘆山7.0級等破壞性地震后，地震科技工作人員認識到，災害影響范圍、救災重點區域及災害程度等信息逐漸成為應急救援和恢復重建工作關注的重要問題。如何以地震現場調查和災害損失評估資料為基礎，快速確定地震災害影響區域，并根據災情的嚴重程度開展地震災害等級劃分與嚴重程度排序等逐漸成為破壞性震后地震應急工作重要內容之一(曲國勝等，2007)。

地震災害區域等級劃分是以綜合災害指數作為指標，以縣級行政區劃為統計單元對災區進行的災害程度輕重排序工作，可為政府迅速開展抗震救災和恢復重建提供科學依據(胡偉華等，2010)。為滿足政府的需要，自20世紀90年代以來，地震工作者從不同角度和層面結合地震災害特點開展了大量地震災區不同區域的災害程度輕重研究工作(馮利華，2000；馮志鐸等，1994；于慶東，沈榮芳，1997)。

本文以2014年8月3日云南魯甸MS6.5地震作為算例進行地震災害區域等級劃分，并對工作中各震害因素的選取應用進行分析研究。數據取自云南魯甸MS6.5地震的云南、四川及貴州各災區的災害損失評估報告*云南省地震局.2014.2014年8月3日魯甸6.5級地震災害直接經濟損失評估報告.。

1地震災害區域等級劃分模型概述

《地震災害區域等級評估工作指南(2009)》*中國地震局.2009.地震災害區域等級評估工作指南(試行).中對于地震災害的劃分等級與國家地震應急預案中的地震災害事件分級相對應；《指南》中規定地震災害等級指災害區域內地震災害的輕重程度，由重至輕一般劃分為4級，即極重災區、嚴重災區、較重災區和一般災區(魏慶朝，張慶珩，1996；盧永坤等，2011)。根據地震災害的影響程度，以綜合災害指數作為劃分指標，以縣級行政區劃為統計單元對災區的縣進行地震災害等級劃分。綜合災害指數主要考慮5類因素：死亡和失蹤人數、房屋震害系數、烈度影響系數、經濟損失和地震地質災害危害程度。

1.1死亡和失蹤人數(DP1+MP)

可單獨考慮死亡和失蹤人數的絕對值(DP1+MP)或相對值(DP2)，也可同時參照死亡和失蹤人數的絕對值和相對值。相對值(DP2)采用統計單元內死亡和失蹤人數占統計單元內總人口數的比例作為受災的主要參數：

(1)

式中，DP1(i)為i統計單元內死亡人數；MP(i)為i統計單元內失蹤人數；P(i)為i統計單元內總人口數。

1.2房屋震害系數(DHI)

房屋震害系數是表征房屋破壞程度的指標，可通過現場抽樣調查得到：

(2)

式中，λS(i，j)為i統計單元某抽樣調查點S類房屋j破壞等級的破壞比； ηS(i，j)為i統計單元某抽樣調查點S類房屋j破壞等級的損失比； kHS(i)為i統計單元抽樣調查點內該類房屋在所有類型房屋中所占比例。

1.3烈度影響系數DPI

烈度影響系數是指統計單元內人口在不同烈度區影響下的加權平均值：

(3)

式中，I(i)為i統計單元處于不同區的烈度值， m=6，7，8，9，10，11，12； P(i，m)為i統計單元處于烈度值m區內的人口數； P(i)為i統計單元內總人口數。

1.4地震造成經濟損失(DEL)

地震造成經濟損失可以以絕對值(DEL1)或相對值(DEL2)作為參考，也可同時考慮地震造成經濟損失的絕對值與相對值。相對值(DEL2)采用統計單元內經濟損失(DEL1)占GDP的比例作為災區統計單元受災的主要參數：

(4)

式中， DEL1(i)為i統計單元內經濟損失值；GDP(i)為i統計單元內上年度GDP。

1.5地震地質災害危害度(DGH)

地震地質災害指地震引發地面崩塌、滑坡、泥石流、地震斷層、砂土液化、地裂縫和地震塌陷等，地震地質災害發育程度可根據規模大小對各因子進行危害等級劃分，分為小、中、大3個級別，將災害危害度歸一化處理后采用分級加權的方法進行處理：

DGH(i,n)=

(5)

式中， DGHa(i，n)為i統計單元n因子大型危害處(所、座、公頃)；DGHb(i，n)為i統計單元n因子中型危害處(所、座、公頃)；DGHc(i，n)為i統計單元n因子小型危害處(所、座、公頃)；ka、kb、kc為大、中、小型危害處分配的權重，分別為0.6、0.3、0.1；RA(i)為i統計單元內國土面積；n為參與計算因子個數。各因子歸一化處理后進行等權加權平均，得到各統計單元地震地質災害危害度指標值

(6)

式中，DGH(i，n)′為i統計單元n因子歸一化處理的數據。

1.6綜合災害指數

綜合災害指數可根據震區震害特點和災害程度選擇死亡和失蹤人數、房屋震害系數和烈度影響系數3個參數，并賦于其不同權重進行加權平均給出，或增加經濟損失和地震地質災害危險度，分別采用4個或5個參數，并賦于其不同權重進行加權平均給出：

DAI(i)=k1×DP(i)′+k2×DHI(i)′+k3×DPI(i)′+k4×DEL(i)′+k5×DGH(i)′.

(7)

式中， DP(i)′、 DHI(i)′、 DPI(i)′、 DEL(i)′、 DGH(i)′分別是對DP(i)、 DHI(i)、 DPI(i)、 DEL(i)、 DGH(i)各自進行歸一化法處理的數據；k1、k2、k3、k4、k5分別為DP(i)、 DHI(i)、 DPI(i)、 DEL(i)、 DGH(i)所分配的權重；并且k1+k2+k3+k4+k5=1。

一般在重大地震災害或特別重大地震災害下可以選用5個參數，其中k1、k2、k3、k4、k5分別取0.30、0.25、0.20、0.05、0.2。為充分反映該地震事件災害的特點，可對各權重進行細微的調整。

2魯甸MS6.5地震震害及災害指數計算

2014年8月3日，云南省魯甸縣發生MS6.5地震，造成云南省、四川省及貴州省近10個縣，共55個鄉鎮遭受不同程度破壞(盧永坤等，2014)。

本次災害區域等級劃分工作選取死亡和失蹤人數相對值、房屋震害系數、烈度影響系數、地震造成的經濟損失因素和地震地質災害危害度5個參數作為評價指標，其中死亡、失蹤人數依照當地政府上報的統計數據，房屋震害系數、烈度影響系數加權值由GIS系統公里格網人口密度分布積分求得，地震地質災害數據主要通過震后航衛片解譯和現場調查求得，由云南省國土資源廳提供。

2.1死亡和失蹤人數

據官方統計，截至8月12日10時，本次地震已造成617人死亡(魯甸縣526人，巧家縣78人，昭陽區1人，會澤縣12人)，112人失蹤，3 143人受傷。依據式(1)所得計算結果見表1。

表1　魯甸地震死亡和失蹤人數統計及相對值

2.2房屋震害系數

根據《云南魯甸6.5級地震現場評估報告》*云南省地震局.2014.2014年8月3日魯甸6.5級地震災害直接經濟損失評估報告.，以Ⅵ度區作為外邊界，破壞連續分布的區域作為計算經濟損失的評估區，魯甸縣城與巧家縣城作為城市評估區單獨進行評估。將云南省內災區劃分為5個評估區，貴州省內劃分為1個災區，Ⅸ度區與Ⅷ度區為評估區一，Ⅶ度區為評估區二，Ⅵ度區為評估區三，魯甸縣城為評估區四，巧家縣城為評估區五。其中，災評工作組調查了云南省內482個居民點，從中選取64個抽樣點，貴州震區的31個居民點。本次調查過程中，將魯甸縣城劃分為4個調查子區、巧家縣城分為2個調查子區，調查房屋建筑總面積分別為439 610m2和440 920m2，符合規范要求。各行政區內各類結構房屋面積將民房、教育系統、衛生系統、公用房屋等匯總所得，破壞比、損失比及房屋結構比例均取自魯甸6.5級地震災害損失評估報告①，房屋震害系數如表2所示。

表2　魯甸MS6.5地震房屋震害系數

2.3烈度影響系數

(1) 模型尺寸的確定。本文利用ABAQUS軟件對整個基礎進行建模，模型相關尺寸，通過參考基礎相關設計及施工資料進行確定。根據風機基礎設計資料，外部及風機自身荷載直接作用于基礎頂面T型法蘭中心位置，風機錨桿基礎結構參數如表3所示。

本文在計算烈度影響系數時，采用中科院地理所提供的公里格網的人口數據，由于公里格網人口數據模型是嚴格建立在區域人口統計、土地利用指數、平均坡度和居民點指數上更為科學的非均勻密度模型，相對于平均面積模型，其在震害損失評估中應用更為合理、準確，地震烈度影響系數如表3所示。

表3　魯甸MS6.5地震烈度影響系數

2.4地震造成經濟損失

云南魯甸MS6.5地震災害直接經濟總損失2 357 810萬元，其中，魯甸縣1 190 070萬元，巧家縣584 170萬元，昭陽區202 260萬元，永善縣

23 670萬元，會澤縣357 640萬元(表4)，經濟損失數據取自魯甸地震災害損失評估報告*云南省地震局.2014.2014年8月3日魯甸6.5級地震災害直接經濟損失評估報告.。

2.5地質災害危害度

本次地震的地質災害主要分布在魯甸縣、會澤縣、巧家縣、永善縣及昭陽區，災害類型主要包括崩塌、地面塌陷、滑坡、地裂縫、泥石流等。魯甸地震地質災害因子統計及危險度計算結果如表5所示。

2.6綜合災害指數計算

根據魯甸地震現場災害調查結果，人員傷亡情況較為嚴重，地震地質災害和基礎設施破壞較為顯著，魯甸地震災害較為嚴重，因此，從魯甸地震的綜合災害指數參數評價選取5個參數進行計算。本文在計算綜合災害指數時，k1、k2、k3、k4、k5分別取0.30、0.25、0.20、0.05、0.2，魯甸地震綜合震害指數結果如表6所示。

3總結與討論

(1)死亡和失蹤人數是地震災害輕重最重要的判斷因素(馬宗晉等，1994)，對于重大地震災害，地震斷層破裂尺度相比特別重大地震破裂尺度較小，極震區范圍也相對較小，死亡人數比較集中。魯甸MS6.5地震死亡人數617人，魯甸縣526人，巧家縣78人，會澤縣12人，昭陽區1人。可見，死亡和失蹤人口也直接決定了區域災

表4　魯甸MS6.5地震造成的經濟損失

表5　魯甸MS6.5地震災區地質危險度

表6　魯甸MS6.5地震災區綜合震害指數

害等級中極災區的分布，對于重大地震災害能夠迅速掌握死亡人數的分布也就基本確定了極震區的分布。

(2)房屋震害系數表征房屋破壞程度，統計單元的烈度分布和房屋各結構類型比例是房屋震害系數的兩個影響因素。統計單元涉及地震災害烈度范圍決定破壞比的統計選取，魯甸6.5級地震中魯甸縣位于高烈度區，在同等抗震性能情況下毀壞房屋多；房屋破壞程度一定程度上受統計單元的經濟狀況影響，經濟社會發達地區具有抗震性能的房屋面積的比例往往越高，統計單元的經濟狀況對該統計單元的房屋各結構類型比例具有一定影響。

(3)烈度影響系數表征了統計單元人口在不同烈度影響下的綜合權重，統計單域內人口分布于高烈度區的比例越高，烈度影響系數就高，從魯甸MS6.5地震可以看出，魯甸、巧家兩縣行政區國土面積基本全部位于烈度區內，且極震區僅涉及到兩縣，其相應烈度影響系數歸一后分別為1.0和0.93，明顯高于災區內其他縣的烈度影響系數，第三位昭陽區烈度影響系數為0.403。

(4)從魯甸MS6.5地震可以看出，地震造成經濟損失的絕對值和相對值都表征統計單元之間地震經濟損失值和經濟恢復能力的高低，絕對值反映經濟損失的大小，相對值反映經濟損失占社會經濟發展水平的比例多少，間接反映統計單元的社會經濟恢復能力。

(5)《地震災害區域等級評估工作指南(2009)》*中國地震局.2009.地震災害區域等級評估工作指南(試行)中對地震地質災害包含的斷層錯動、崩塌、滑坡、泥石流、砂土液化、地裂縫和震陷等要求要明確其規模大小，在對各種生命線工程的危害數量所有信息提取后，單獨求出各種類型地震地質災害對各種類型生命線工程影響系數，再相加后求平均值。在魯甸6.5級地震災區分級中的實際操作相對繁瑣，并且在地震后也很難迅速獲得如此完整的地震地質災害信息，因此，實際操作中直接按地震地質災害總量與規模的權重求和后除以統計單元國土面積，作為地震災害危害度。

4結語

地震災害區域等級劃分工作是在地震發生后為政府迅速開展救災工作的重要依據，是地震部門將地震災區各行政單元的災害程度通過獲取的眾多地震震害數據綜合分析后，以科學直觀的方法表示出來，快速準確、方便使用。《地震災害區域等級評估工作指南(2009)》①中強調，地震災害區域等級劃分的首要任務是盡快圈定極災區和災區影響范圍，極震區的快速判定關系著生命救援，地震微觀定位、宏觀震中判定、發震斷層的破裂機制等信息的科學準確是判定極災區的基礎，加強上述技術力量整合是災害區域等級劃分工作的重要支撐。

參考文獻：

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馮志鐸，胡政，何鈞.1994.地震災害損失評估及災害等級劃分[J].災害學，9(1)：13-16.

胡偉華，宋立軍，苗崇剛，等.2010.地震災區分級和災害程度排序研究[J].災害學，25(2)：30-35.

盧永坤，代博洋，龐衛東，等.2011.基于云南3次震例對地震災害區域等級評估方法的探討[J].地震研究，34(2)：214-221.

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魏慶朝，張慶珩.1996.災害損失及災害等級的確定[J].災害學，11(1)：1-5.

于慶東，沈榮芳.1997.自然災害綜合災情分級模型及應用[J].災害學，12(3)：12-17.

Firstly，weanalyzedtheclassificationdivisionmodelinearthquakedisasterarea.Secondly，takingtheYunnanLudianMS6.5earthquakein2014asanexample，wecalculatedtheseismicdisasterindexesoftheearthquake.Finally，wediscussedhowtoselectthecorrespondingdamagefactorstotheearthquakeindifferentseismicdamagecharacteristics，whichcouldfullyreflectdisastergradedifferencesinthedisasterarea.

Keywords：disasterarea；classificationdivision；disasterindex；LudianMS6.5earthquake

*收稿日期：2015-01-20. 基金項目：新疆地震科學基金項目(201511)和地震科技星火計劃項目(XH15044Y)聯合資助.

中圖分類號：P315.94

文獻標識碼：A

文章編號：1000-0666(2015)03-0426-06

ResearchonClassificationDivisioninDisasterAreaofLudianMS6.5Earthquakein2014

LIUJun1，SONGLi-jun1，LUYong-kun2，SUNJia-ning1，ZHANGFang-hao2，TANMing1

(1.SeismologicalBureauofXinjiangUygurAutonomousRegion，Urumqi830011，Xinjiang，China) (2.EarthquakeAdministrationofYunnanProvince，Kunming650224，Yunnan，China)

Abstract