不同等級城市下地震災害損失分析

唐華都　武亦彬　尚子鉑

摘 要：近些年來，隨著城市化的不斷發展，城市建筑質量明顯提升，但是地震對城市的破壞仍十分慘重。我國地震災害頻發，在地震作用下，不同等級的城市受到的破壞程度差別較大，為了研究不同等級的城市與地震造成的破壞程度有怎樣的聯系，我們小組通過GIS平臺選擇地震造成的人員傷亡、經濟損失和房屋破壞程度為研究目標，收集了我國從1992年到2017年發生過地震的城市及其震后的人員傷亡、經濟損失和房屋破壞程度的數據，借鑒前人的數據和相關研究，對收集的數據進行數理統計，觀察數據之間的聯系，最后運用回歸曲線分析。結果顯示：一線城市極少發生地震;從二線到四線城市，地震損失隨著城市等級的降低而成指數增長;和四線城市相比，五線城市地震損失明顯下降。

關鍵詞：地震損失;城市等級;統計分析;城市演化

1 引言

中國地震活動頻度高、強度大、震源淺，分布廣，是一個震災嚴重的國家，地震多發于山區、火山、高原地區。地震的發生會帶來建筑物與構筑物破壞，人員傷亡等直接災害，還可能誘發火災、水災、有毒氣體泄露、海嘯、滑坡等次生災害，對人力財力的影響是毀滅性的。一線城市大部分位于平原且離山較遠的地方，避開地震帶，房屋安全性能較高，地震發生幾率相對較低，建筑物損毀相對較少。而二三四線城市為應對城市規劃中建筑用地較少的問題，高層建筑物密度增大，加之城市住房標準較低，房屋抗震性能較差，地震所帶來的災害程度較大，因此本文重點為地震對二三四線城市破壞程度的探究。

王立功（1985）[1]根據徐州市城市未來的震害分布與地震易損性指標相結合，得到城市震害預測圖，反映了震害分布規律。張景發等（2018）[2]結合唐山震后的航空照片，再根據選取樣本的變化檢測結果，判定唐山地震的地震烈度等震區。武艷強等（2016）[3]基于唐山地震同震的水平位移分布和震源區現今GPS速度結果，增強對唐山地震前后地殼形變特征的認識。周月玲等（2017）[4]對張家口市尚義MS 4.0地震震害特征與烈度分布分析，揭示地震的孕震構造環境及發震斷層。時立榮等（2019）[5]針對汶川地震，結合近十年來國內社會科學對自然災害治理的研究，總結災害治理經驗，把握災害治理的動態和趨勢。潘岳怡等（2017）[6]通過統計算法對烈度評定值與衰減關系計算值的殘差進行檢驗分析，以此檢驗烈度評定值隨時間的變化趨勢。張方浩等（2016）[7]利用云南地區豐富的烈度等震線資料，采用分區的思想，進一步研究云南地區地震烈度衰減關系，并建立一套符合云南地區的地震烈度應急評估模型。

上述研究只針對某一特定的二、三、四線城市，進行專項研究，本文通過GIS結合數理統計，并通過回歸曲線表達的方式對二三四五線城市綜合深入研究，多方位比較地震危害程度與城市等級之間的關系，從而加強地震對不同城市破壞程度的認識并在城市目前抗震防災設施基礎上提出一些新型抗震措施。

2 數據處理方法

本文利用GIS平臺[8]將以下收集處理過的1992年以來中國大陸地震震害損失與地理信息相結合，得到城市的等級?；贕IS平臺對歷史地震及破壞情況進行空間分析，并結合數理統計方法，對統計數據進行整理描述展示出統計數據的規律，得到均值、方差、變異系數等描述展示出統計數據的規律，且建立一個相關性較好的回歸方程，并加以外推，用于預測今后的因變量變化的曲線，最后得到中國大陸地震災害時間和空間損失分析。

3 數據處理

考慮到1992-2017年所記錄到成災地震（指有經濟損失、人員傷亡或建筑破壞的地震）的最小地震是3.4級，所以本文自《中國大陸地震災害損失評估匯編》[9-15]搜集了1992年到2017年二、三、四、五線城市的地震數據信息，二線城市7個樣例，三線城市19個樣例，四線城市30個樣例，五線城市146個樣例，總共202個樣例，針對這些樣本進行了以下的討論與分析。

表1給出不同等級城市下的房屋破壞程度統計，我們對搜集到的關于房屋破壞程度的數據進行整理，分析得到關于嚴重、中等、輕微三種程度的最大值、最小值、平均數、均方差、變異系數。三種不同房屋破壞程度的統計數據隨著不同等級城市的變化基本一致。

通過數理統計方法，我們對搜集到的關于傷亡人數和直接經濟損失的數據進行整理，得到以上表格的最大值、最小值、平均數、均方差、變異系數。最大值隨著城市等級的提高，先增大后減小，最小值規律性不明顯，均方差和變差系數數值過大，無法很好的反映數據的分布情況，而平均數直觀的反映數據的基本特征，也可以用它進行不同組數據的比較，以看出組與組之間的差別，更利于我們以下的數據分析，所以我們采用平均數處理數據。

圖1給出1992-2017年不同城市下的受傷和死亡人數變化圖，發現隨著城市等級的降低，人口受傷人數和死亡人數先增大后降低，峰值出現在四線城市。二、三、五線城市人口傷亡人數較少，三線到四線城市人口傷亡數目顯著增加，即在二線城市到四線城市之間，人口傷亡數隨城市等級增加呈指數增加，但在五線城市中傷亡數下降。在二、三、五線城市中，死亡人數相較于受傷人數相差不大，但是在四線城市中，受傷人數遠遠多于死亡人數。

圖2給出1992-2017年不同城市下的直接經濟損失變化圖，隨著城市等級的降低，直接經濟損失先增加后降低，峰值在城市等級為四線左右的城市，峰值大部分由2008年5月汶川8.0級地震貢獻的。二線到四線城市經濟損失先呈指數變化，其中，在三線到四線城市之間有一個迅速增長的趨勢，但是，從四線城市到五線城市呈下降趨勢。

圖3給出1992-2017年不同城市下的房屋破壞程度變化圖，輕微程度下隨著城市等級降低，房屋破壞面積增大;中等程度下二三四線城市破壞嚴重程度不高，但是在五線城市發生突變，房屋破壞面積顯著增加;嚴重程度下隨著城市等級提高，房屋破壞面積先增大后降低。輕微和中等房屋破壞面積，在二線到五線城市之間呈指數增加，嚴重房屋破壞面積，在二線到四線城市緩慢增加，四線到五線減少。

4 數據分析

本文通過對中國大陸1992-2017年不同等級城市下地震災害損失分析，基于GIS平臺，在空間和時間上對不同等級城市帶來人口、房屋建筑、直接經濟損失差異情況的分析上，我們在地震震級、城市選址、建筑物抗震等級、居民防災意識、預災方式、搜救速度等方面展開更深入的研究。

4.1 各線城市的地震災害特點

二線城市震級較低，發生的頻率也低，平均震級在4.8左右，地震造成的人員死亡量基本較少，損失比較低。地震多發生在三四線城市，三線城市震級集中在5.0左右，四線城市平均震級在5.5左右，發生頻率高，危害程度大，因此地震對建筑物帶來的損毀程度較高，人員傷亡量大。

4.2 城市選址與地震頻率

城市的選址與地震帶有關，越高等級城市離地震帶越遠，板塊穩定，擠壓較少，具有得天獨厚的地理位置，地震災害發生頻率較低。二線相對遠離地震帶，三四線靠近地震帶，因此出現人口傷亡、房屋破壞、直接經濟損失的差異。

4.3 城市居民防震意識

城市等級高的地區的居民，知識水平較高，在教育中重視對自然災害急救措施的傳播，對地震具有較好的防范意識，在地震發生之時能更準確找尋牢固安全的地方作為避身場所，而三四線城市的居民缺乏對逃生措施的認識和學習，難以及時找到安全地點。

4.4 城市抗震措施

城市等級越高，科技水平越高，預警措施越到位，預防方式也多樣。利用科學技術提前發覺地震的到來，為居民帶來更多的躲避時間，而經濟相對落后的小城市、山區，很難得到準確及時的地震信息，反應時間短，難以迅速找到合適的地方躲避。

4.5 市級路網建設程度

高等級城市的道路數量多，道路安全，道路選擇方案也多，救援人員到達的速度要比到達低等級城市快的多，可以在短時間內展開救援，可以救出更多的受困者，減少傷亡。

4.6 四線城市大規模破壞的原因

隨著城市等級的提高，房屋抗震等級也逐漸增高。二三線城市經濟較為發達，在房屋建設中，對其穩固程度，抗震等級等作出要求，建筑物穩固程度較好，建筑物抗震等級高，防震措施到位，因此地震對建筑物帶來的損毀程度較低，人員傷亡量少，經濟損失少。四線城市的房屋整體質量沒有二三線城市質量好，尤其是偏遠農村地區自建房屋抗震性能差，這使得地震時房屋坍塌造成了很大的人員傷亡和經濟損失，如上文提到的2008年的四川汶川8.0級地震。

4.7 五線城市災害分析

由于五線城市比較特殊，平均震級較大，平均震級在5.6左右，發生頻率高，但五線人口數量少，房屋不密集，造成的損失也少。而且因為如果發生強等級地震，造成巨大損失的話，那么城市對人口的黏度和人們對城市的歸屬感會降低，再加上五線城市地理位置、經濟發展等一些方面不具有優勢，導致這個五線城市會逐漸失去人口，乃至最終消亡，所以五線城市相對于四線城市在各方面的地震損害才會有所減小。

5 總結

根據GIS平臺，在空間和時間上對不同等級城市帶來人口、房屋建筑、直接經濟損失差異情況的分析上，我們可以得出以下結論：從二線城市到四線城市，隨著城市等級的降低，地震造成的損失成指數增長，與我們預期猜測大致相符;五線城市與四線城市相比，地震造成的損失呈下降趨勢。造成從二線城市到四線城市地震損失增長如此之快的原因可能是：

①二線城市震級較低，發生的頻率也低，地震多發生在三四五線城市，頻率高，危害程度大，因此地震對建筑物帶來的損毀程度較高，人員傷亡量大。

②城市的選址及其留存與歷史上發生的地震的頻率有關，經過長時間的演化，高等級城市一般會建立在板塊穩定、擠壓少、地理位置好，地震發生頻率低的區域。

③不同等級城市的房屋抗震等級也不同，高等級城市在房屋建設中對其穩固程度和抗震等級要求更高。

④高等級城市有專屬的避難區域和較高的防震意識，而低等級城市則缺乏相關的建設;從四線城市到五線城市地震造成的損失反而下降的原因可能是五線城市人口數量少，房屋分散，人們對城市的歸屬感低，考慮地震影響，人們會選擇離開。

此外，為了減少地震造成的損失，我們建議：提高低等級城市房屋建設的抗震能力，采用新型抗震材料;加強居民的防震教育，提高震后逃生能力，訓練被困后的自救能力。

參考文獻

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