以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元評(píng)估云南省建水縣地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)

張方浩 杜浩國(guó) 鄧樹榮 盧永坤 張?jiān)T 呂佳麗 和仕芳

摘要：基于云南省建水縣的建筑物、人口數(shù)量、生命線工程、地形地貌等數(shù)據(jù)，選取地震災(zāi)害損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估因子，利用評(píng)估模型對(duì)設(shè)定烈度下可能造成的人員死亡、房屋破壞、滑坡密度等進(jìn)行計(jì)算，給出地震災(zāi)害損失定量評(píng)估結(jié)果。在傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法基礎(chǔ)上，對(duì)無法建立災(zāi)害損失關(guān)系的承災(zāi)體用風(fēng)險(xiǎn)暴露量來代替災(zāi)害損失量進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。最后應(yīng)用極差變換法對(duì)地震災(zāi)害損失的不同因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，通過綜合賦權(quán)劃分地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。結(jié)果表明：建水縣地震災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有5個(gè)，主要分布在建水北部的曲江，南部的南莊、西莊、臨安、官?gòu)d一帶;中風(fēng)險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)有6個(gè)，低風(fēng)險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)有3個(gè)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;地震災(zāi)害;鄉(xiāng)鎮(zhèn)單元;建水縣

中圖分類號(hào)：P315.941 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-0666（2022）01-0109-09doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2022.0012

0 引言

我國(guó)是世界上受自然災(zāi)害影響最嚴(yán)重的國(guó)家之一，災(zāi)害種類多，發(fā)生頻率高，造成損失重。全國(guó)各省市均不同程度受到自然災(zāi)害影響，有70%以上的城市、50%以上的人口分布在氣象、地震、地質(zhì)、海洋等自然災(zāi)害嚴(yán)重的地區(qū)（全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查技術(shù)總體組，2020）。云南省因地理位置特殊、地形地貌復(fù)雜、氣候類型多樣、區(qū)域環(huán)境差異大，氣象災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，地震災(zāi)害及其它自然災(zāi)害不斷發(fā)生（聶選華，2017）。隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，頻繁的地震災(zāi)害對(duì)云南社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響會(huì)越來越大，區(qū)域人口的生存與發(fā)展面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，對(duì)云南地區(qū)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效評(píng)估是很有必要的。

災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是指發(fā)生某種程度災(zāi)害的可能性與其造成后果的乘積，它與災(zāi)害本身的危險(xiǎn)性、承災(zāi)體的暴露性及易損性有關(guān)（Dilley，Mundial，2005）。地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析是對(duì)遭受不同強(qiáng)度地震災(zāi)害的可能性及其可能造成的后果進(jìn)行的定量分析和評(píng)估（姚清林，黃崇福，2002）。通過對(duì)地震災(zāi)害范圍、特性等的研究，將風(fēng)險(xiǎn)量化并評(píng)價(jià)是進(jìn)行地震風(fēng)險(xiǎn)管理和決策的依據(jù)（向喜瓊，黃潤(rùn)秋，2000）。以往對(duì)于地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的研究，大多是在構(gòu)建致災(zāi)因子危險(xiǎn)性指數(shù)、承災(zāi)體易損性指數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)概念模型公式，即風(fēng)險(xiǎn)度=危險(xiǎn)度×易損度或風(fēng)險(xiǎn)矩陣的分析方法來實(shí)現(xiàn)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估（徐偉等，2004）。而為了實(shí)現(xiàn)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)建模與評(píng)價(jià)，首先要確定影響地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的要素。影響地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的因素有很多，因此不同學(xué)者從不同側(cè)重點(diǎn)出發(fā)，建立了反映地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估要素及水平的指標(biāo)體系，有的指標(biāo)體系偏向于宏觀，有的注重細(xì)節(jié)（唐麗華等，2016）。在評(píng)價(jià)的空間尺度上，有分別基于省級(jí)、市級(jí)和縣級(jí)行政單元的，但對(duì)于鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)行政單元的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。

近年來，國(guó)家提出要加強(qiáng)基層政府和基層組織的應(yīng)急能力建設(shè)，探索基層社會(huì)應(yīng)急管理治理新模式，把更多應(yīng)急資源和應(yīng)急功能下沉到基層，這將是國(guó)際和國(guó)內(nèi)應(yīng)急管理發(fā)展的共識(shí)和趨勢(shì)。鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為我國(guó)最基層的行政單元，是落實(shí)防震減災(zāi)救災(zāi)工作的重要一環(huán)。作為地震應(yīng)急準(zhǔn)備和災(zāi)害處置的重要抓手，基層政府需要在震前充分認(rèn)知區(qū)域地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)背景、特征和等級(jí)程度，有針對(duì)性地做好應(yīng)對(duì)機(jī)制和對(duì)策，以便在地震來臨時(shí)做到臨震不慌、科學(xué)應(yīng)對(duì)。

因此，本文以云南省建水縣為例，獲取研究區(qū)建筑物、人口分布、生命線工程、地形地貌等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)行政單元，利用改進(jìn)的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，結(jié)合承災(zāi)體和孕災(zāi)環(huán)境的耦合性，開展地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。選取地震災(zāi)害損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估因子，利用評(píng)估模型進(jìn)行地震災(zāi)害損失定量評(píng)估。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)抽樣調(diào)查的情況，對(duì)于部分承災(zāi)體，由災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)暴露量代替損失量進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。最后根據(jù)評(píng)估結(jié)果開展地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分及特征分析，為地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患排查和治理提供參考依據(jù)。

1 評(píng)估方法

地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是指地震作用所引起的房屋損壞或生命損失等危害后果發(fā)生的可能性（Reiter，1990），它與致災(zāi)因子危險(xiǎn)性與承災(zāi)體脆弱性密切相關(guān)。很多學(xué)者都對(duì)致災(zāi)因子危險(xiǎn)性與承災(zāi)體脆弱性進(jìn)行過分等定級(jí)，然后通過構(gòu)建評(píng)估矩陣等方法對(duì)區(qū)域地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估（孫柏濤，張桂欣，2017;唐麗華等，2016;李波等，2019）。一般采用的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型為：

R=H×V（1）

式中：R表示地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn);H表示（地震）危險(xiǎn)性;V表示（承災(zāi)體）脆弱性。其中的危險(xiǎn)性包括地震的強(qiáng)度和發(fā)生的可能性兩個(gè)因素。

新時(shí)代防震減災(zāi)工作迫切要求風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果具有確定的定量風(fēng)險(xiǎn)值。隨著地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估向定量化、區(qū)域綜合化的方向發(fā)展，采用災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估不能定量表現(xiàn)各等級(jí)之間的具體差別，已不能滿足災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理的要求。由于地震預(yù)報(bào)的復(fù)雜性，地震發(fā)生機(jī)理尚未完全明了，短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)地震時(shí)空尺度上的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估除了地震的發(fā)生之外，更重要的是其造成的損失。鑒于新時(shí)期防震減災(zāi)工作的要求，不僅要在區(qū)域地震活動(dòng)規(guī)律和趨勢(shì)方面下功夫，也要摸清地震災(zāi)害可能造成的損失。在綜合對(duì)比前人的研究方法的基礎(chǔ)上，本文采用劉毅等（2011）提出的改進(jìn)的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型：

R=（D×E）×P（2）

式中：D表示致災(zāi)因子破壞力，指地震災(zāi)害的對(duì)承災(zāi)體（包括建構(gòu)筑物、人員生命、生態(tài)環(huán)境等）造成損毀的標(biāo)準(zhǔn);E表示承災(zāi)體的暴露量，指評(píng)估區(qū)域內(nèi)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人口數(shù)量、資源環(huán)境狀況等承災(zāi)體的總量;P表示災(zāi)害發(fā)生的可能性或孕災(zāi)環(huán)境參數(shù)，指發(fā)生某種程度災(zāi)害的概率。

1.1 地震破壞力

地震破壞力，即地震活動(dòng)對(duì)承災(zāi)體的物理損毀標(biāo)準(zhǔn)（劉毅等，2011）。自從現(xiàn)代地震學(xué)形成以來，人們一直沿用地震烈度來度量地震的破壞后果和破壞程度（郝敏等，2005）。因此，可以采用地震烈度作為地震破壞強(qiáng)度的表征指標(biāo)，利用歷史震害資料，針對(duì)不同承災(zāi)體的特征，根據(jù)定性描述和定量指標(biāo)相統(tǒng)一的原則，建立不同烈度地震災(zāi)害與各類承災(zāi)體損失率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于統(tǒng)計(jì)樣本所覆蓋的時(shí)間長(zhǎng)度被限制在100 a左右，強(qiáng)震樣本涵蓋的數(shù)量少，高烈度區(qū)（X度及以上）樣本數(shù)量少，無法建立統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)關(guān)系，本文僅考慮Ⅵ～Ⅸ度4個(gè)烈度區(qū)。

1.2 承災(zāi)體暴露量

承災(zāi)體暴露量是指研究區(qū)域內(nèi)房屋建筑、居民人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生命線工程、危險(xiǎn)源、地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)等方面的數(shù)量分布狀況。這些數(shù)據(jù)可通過當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒和地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫獲取。

1.3 孕震環(huán)境參數(shù)

孕震環(huán)境參數(shù)是指研究區(qū)域未來發(fā)生地震災(zāi)害的可能性。地震災(zāi)害是突發(fā)性災(zāi)害，屬于難以預(yù)測(cè)的事件。目前，用來評(píng)估地震災(zāi)害的方法主要有3種：概率法、經(jīng)驗(yàn)法、指標(biāo)權(quán)重法。

概率法自Cornell（1968）提出后得到了廣泛的應(yīng)用，但是其應(yīng)用結(jié)果存在嚴(yán)重問題。例如在2008年汶川8.0級(jí)地震、2010年海地7.0級(jí)地震和2011年日本東海9.0級(jí)大地震中，通過概率法計(jì)算出的這些地震震中區(qū)的地震動(dòng)強(qiáng)度遠(yuǎn)低于真實(shí)地震所產(chǎn)生的地震動(dòng)強(qiáng)度。最近的研究表明，地震危險(xiǎn)性評(píng)定的概率法的原始公式存在科學(xué)缺陷，尤其是數(shù)學(xué)錯(cuò)誤，即把無量綱的年超越概率等同于有量綱的年超越頻率。因此，地震危險(xiǎn)性評(píng)定的概率方法變成了純粹的概率分析：一個(gè)缺少地震科學(xué)依據(jù)的數(shù)學(xué)模型（劉靜偉等，2014）。

經(jīng)驗(yàn)法是通過對(duì)歷史烈度觀測(cè)資料做直接的統(tǒng)計(jì)分析，建立地震烈度與其發(fā)生頻率（或重復(fù)周期）之間的關(guān)系。這需要各評(píng)估單元內(nèi)有豐富的歷史地震烈度資料，由于烈度統(tǒng)計(jì)樣本所覆蓋的時(shí)間長(zhǎng)度被限制在100 a左右，樣本涵蓋的數(shù)量少;同時(shí)本文評(píng)估單元為鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)，地域范圍較小，導(dǎo)致某些單元烈度樣本太少或者沒有樣本，無法建立統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)關(guān)系。

指標(biāo)權(quán)重法是對(duì)歷史上發(fā)生過地震的地方、活動(dòng)斷裂構(gòu)造發(fā)育的地方等未來發(fā)生地震災(zāi)害的可能認(rèn)知，一般選取評(píng)估單元內(nèi)歷史地震次數(shù)、歷史最大震級(jí)、活動(dòng)斷層總長(zhǎng)度、地震動(dòng)峰值加速度等指標(biāo)，通過專家經(jīng)驗(yàn)給每個(gè)指標(biāo)賦上權(quán)重值，計(jì)算出各評(píng)估單元的風(fēng)險(xiǎn)值，再進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)。由于地震災(zāi)害的機(jī)理尚未完全明了、不同孕災(zāi)環(huán)境的差異性以及專家的主觀意見和經(jīng)驗(yàn)，以上方法并不能完全體現(xiàn)評(píng)價(jià)的客觀性。綜上，考慮到本文研究區(qū)域限定在建水縣內(nèi)，區(qū)域內(nèi)孕震環(huán)境雖有差異，但從總體來看發(fā)震水平相似。因此，本文采用設(shè)定烈度的方式對(duì)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)開展評(píng)估。

2 評(píng)估區(qū)概況及資料來源

建水縣總面積為3 789 km2，轄6鄉(xiāng)8鎮(zhèn)，137個(gè)村委會(huì)、16個(gè)社區(qū)、1 561個(gè)村民小組，常駐人口55.31萬（建水縣地方志編纂委員會(huì)辦公室，2018）。建水縣地處滇東高原南緣，地勢(shì)南高北低，地質(zhì)地貌類型復(fù)雜。建水地處滇東南加里東褶皺帶西部，區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，境內(nèi)有7條斷裂，其中紅河斷裂、曲江斷裂、石屏—建水?dāng)嗔丫哂?.0級(jí)歷史地震背景。自有歷史地震記載以來建水縣共發(fā)生5.0級(jí)以上破壞性地震12次。1588年8月9日建水曲溪發(fā)生7.0級(jí)地震，最高烈度大于Ⅸ度，死亡人數(shù)甚眾。1970年通海發(fā)生7.8級(jí)大地震，震中位于通海縣高大鄉(xiāng)、峨山縣小街鎮(zhèn)和建水縣曲江鎮(zhèn)之間（曲江斷裂帶附近），造成15 621人死亡，其中建水縣曲江鎮(zhèn)死亡7 479人，占死亡總?cè)藬?shù)的48%。

通過實(shí)地抽樣調(diào)查對(duì)建水縣各部門、行業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)填報(bào)匯總的主要承災(zāi)體暴露量進(jìn)行匯總，結(jié)果見表1。

3 地震災(zāi)害損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

地震災(zāi)害損失包括地震對(duì)人造成的傷害以及對(duì)人類生存的自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境的破壞。地震對(duì)人造成的傷害是死亡和受傷，對(duì)人類生存的社會(huì)環(huán)境的主要破壞包括房屋和生命線工程損壞，自然環(huán)境主要破壞包括滑坡、崩塌、滾石、地裂縫、堰塞湖等。考慮到數(shù)據(jù)的可獲取性和建模的可行性，本文選取房屋破壞損失、人員死亡、滑坡3類主要災(zāi)害損失進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》（GB 18306—2015），建水縣境內(nèi)地震動(dòng)峰值加速度為0.15～0.3 g。本文按《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306—2015）規(guī)定的Ⅱ類場(chǎng)地地震動(dòng)峰值加速度與地震烈度對(duì)照表（表2），來確定地震動(dòng)峰值加速度與烈度之間的轉(zhuǎn)換分界值，可知建水縣烈度區(qū)劃最高為Ⅷ度。因此，本文假設(shè)未來建水縣遭遇Ⅷ度破壞下，計(jì)算各鄉(xiāng)鎮(zhèn)可能造成的房屋破壞損失、人員死亡和滑坡密度。

3.1 房屋破壞損失

根據(jù)《地震現(xiàn)場(chǎng)工作第4部分：災(zāi)害直接損失評(píng)估》（GB/T 18208.4—2011），將房屋按結(jié)構(gòu)類型分為框架、磚混、磚木、土木4類;框架結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)房屋破壞等級(jí)分為毀壞、嚴(yán)重破壞、中等破壞、輕微破壞、基本完好5個(gè)等級(jí);磚木結(jié)構(gòu)和土木結(jié)構(gòu)房屋破壞等級(jí)分為毀壞、中等破壞、基本完好3個(gè)等級(jí)。房屋建筑的破壞比矩陣可以通過歷史震害統(tǒng)計(jì)法和理論計(jì)算法分析統(tǒng)計(jì)獲得。歷史震害統(tǒng)計(jì)法主要依據(jù)歷次地震所造成的房屋震害的歷史資料，通過統(tǒng)計(jì)得出不同結(jié)構(gòu)類型在不同地震烈度下的破壞比。該方法數(shù)據(jù)可靠，資料詳實(shí)，但受震例限制，高烈度區(qū)震例較少，不能全面反映高烈度區(qū)的震害。因此，本文通過歷史震害統(tǒng)計(jì)低烈度區(qū)數(shù)據(jù)，用理論輔助計(jì)算高烈度區(qū)數(shù)據(jù)，綜合得出云南省房屋建筑破壞比矩陣。根據(jù)云南歷史地震災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估報(bào)告統(tǒng)計(jì)得出房屋破壞損失比矩陣。房屋破壞損失率算法如下：

Lb=∑ni=1（Rb×Db）（3）

式中：Lb表示某類房屋損失率;Rb表示同類房屋某種破壞等級(jí)的破壞比，見表3;Db表示同類房屋某種破壞等級(jí)的損失比，見表4;n為房屋破壞等級(jí)。本文計(jì)算得到云南地區(qū)歷史地震房屋破壞損失率，見表5。

上述方法計(jì)算出的是各烈度下不同房屋結(jié)構(gòu)的損失面積，為了掌握房屋整體的破壞情況，需要將房屋損失轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的量綱。一般是采用重置單價(jià)來計(jì)算房屋總的損失，重置單價(jià)指基于當(dāng)前價(jià)格，修復(fù)被破壞房屋，恢復(fù)到震前同樣規(guī)模和標(biāo)準(zhǔn)所需的單位建筑價(jià)格。經(jīng)調(diào)查建水縣的市場(chǎng)水平，當(dāng)?shù)胤课莸闹刂脝蝺r(jià)：框架結(jié)構(gòu)2 100元/m2、磚混結(jié)構(gòu)1 400元/m2、磚木結(jié)構(gòu)900元/m2、土木結(jié)構(gòu)700元/m2。計(jì)算得到建水縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭遇Ⅷ度破壞下房屋損失見表6。

3.2 人員死亡

國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者在區(qū)域震亡特征研究的基礎(chǔ)上開展震亡預(yù)測(cè)評(píng)估方法的研究，本文選擇尹之潛（1991）的基于房屋破壞的震亡模型：

Lg D=12.479A0.1-13.3（4）

式中：D表示人員死亡比（死亡人數(shù)與本地區(qū)總?cè)藬?shù)之比）;A表示房屋毀壞比。

房屋毀壞比采用表3的結(jié)果，根據(jù)死亡比和評(píng)估單元內(nèi)的人口總數(shù)，即可計(jì)算出建水縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭遇Ⅷ度破壞下人員死亡情況，見表6。

3.3 滑坡密度

本文采用白仙富等（2015）基于對(duì)汶川地震滑坡數(shù)據(jù)影響因子的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，按照科學(xué)、實(shí)用和簡(jiǎn)潔的建模原則，選取坡度和烈度因子進(jìn)行地震滑坡密度建模。基于中國(guó)90 m的DEM數(shù)據(jù)，采用分段的方式進(jìn)行建模，也就是針對(duì)不同的坡度段給出滑坡密度數(shù)學(xué)公式。為了充分反映地震滑坡密度與地震烈度和坡度之間的關(guān)系以更精細(xì)地刻畫地震滑坡的本質(zhì)，對(duì)10°以后的坡度采用5°為步長(zhǎng)的等距，即將坡度分為：≤1°、1°～3°、3°～7°、7°～10°、10°～15°、15°～20°、20°～25°、25°～30°、30°～35°、35°～40°、40°～45°、45°～50°、>50°共13個(gè)等級(jí)，建立了各坡度段內(nèi)地震滑坡密度與烈度的邏輯斯蒂模型，見表7。根據(jù)表7的分段模型，可計(jì)算出遭遇Ⅷ度破壞下建水縣90 m柵格單元的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)地震滑坡平均密度，見表6。

3.4 地震災(zāi)害損失分級(jí)

在計(jì)算了房屋損失、人員死亡、地震滑坡可能造成的損失結(jié)果后，為了在研究區(qū)域（建水縣）鄉(xiāng)鎮(zhèn)層面上分出不同的等級(jí)，需要對(duì)地震災(zāi)害可能損失的不同因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。具體的方法是，將各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的各個(gè)損失項(xiàng)分別計(jì)算各自標(biāo)準(zhǔn)差，某項(xiàng)損失標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算公式為：

Si=∑nj=1（Xj-X）2n-1（5）

式中：Si為某項(xiàng)損失標(biāo)準(zhǔn)差;Xj為第j個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的損失數(shù);X為研究區(qū)域內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)損失平均數(shù);n為研究區(qū)域中鄉(xiāng)鎮(zhèn)的總數(shù)。

某個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)某項(xiàng)損失“距標(biāo)準(zhǔn)差”值的計(jì)算公式為：

Dij=Xj-XSi（6）

按上述方法分別計(jì)算建水縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)房屋損失、人員死亡、地震滑坡密度的“距標(biāo)準(zhǔn)差”值，結(jié)果如表6所示。然后對(duì)“距標(biāo)準(zhǔn)差”進(jìn)行分級(jí)賦值：Dij≤-1為微度、-11為重度，建水縣地震災(zāi)害損失分級(jí)結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，在設(shè)定未來建水縣遭遇Ⅷ度破壞下，利用評(píng)估模型計(jì)算，對(duì)并結(jié)果進(jìn)行分級(jí)，房屋損失為重度的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是臨安鎮(zhèn)、曲江鎮(zhèn)、南莊鎮(zhèn)，人員死亡為重度的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是曲江鎮(zhèn)、臨安鎮(zhèn)、西莊鎮(zhèn)，地震滑坡為重度的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是官?gòu)d鎮(zhèn)、坡頭鄉(xiāng)、利民鄉(xiāng)。

4 地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

除上述的人口、房屋、滑坡外，作為主要承災(zāi)體的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)：易燃易爆危險(xiǎn)源、水庫、橋梁、應(yīng)急避難場(chǎng)所全部暴露在地震風(fēng)險(xiǎn)中，在開展地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃時(shí)，需將這些承災(zāi)體的損失風(fēng)險(xiǎn)考慮在內(nèi)。由于震例和樣本較少，這幾種承災(zāi)體在不同地震破壞力下的損失率對(duì)應(yīng)關(guān)系無法建立，因此本文采用暴露量來代替損失量進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和等級(jí)劃分。

將建水縣以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分，為了在鄉(xiāng)鎮(zhèn)層面上分出不同的等級(jí)，必須對(duì)地震災(zāi)害可能損失的不同因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。本文用極差變換法（李美娟等，2004）對(duì)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。一般而言，評(píng)價(jià)指標(biāo)可分為正向指標(biāo)和逆向指標(biāo)，本文選取的應(yīng)急避難場(chǎng)所為逆向指標(biāo)，人均應(yīng)急避難場(chǎng)所面積越大，其震后應(yīng)急避難疏散的效率就越高，災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)就越低;其余為正向指標(biāo)，正向評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

Y =Xi-min（Xi）max（Xi）-min（Xi）（7）

逆向評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

Y =max（Xi）-Ximax（Xi）-min（Xi）（8）

式中：Xi表示評(píng)價(jià)指標(biāo)的某個(gè)單元值;（Xi）表示評(píng)價(jià)指標(biāo)的所有單元值。

為避免某個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)面積越大，其損失也越大，容易形成高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的現(xiàn)象，對(duì)每個(gè)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)均采用單位面積（每平方千米）均值或人均值進(jìn)行評(píng)價(jià)。按照標(biāo)準(zhǔn)化方法將各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)值進(jìn)行歸一化處理，如表8所示。根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)綜合得出各指標(biāo)權(quán)重如下：房屋損失為0.22、人員死亡為0.3、滑坡平均密度為0.16、地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)面積為0.09、易燃易爆危險(xiǎn)源為0.06、水庫容量為0.08、橋梁跨徑總長(zhǎng)為0.03、人均應(yīng)急避難場(chǎng)所面積為0.06。利用ArcGIS的空間分析功能，將標(biāo)準(zhǔn)化后的評(píng)價(jià)指標(biāo)值賦予各評(píng)價(jià)單元，并利用Weighted Sum函數(shù)，將各指標(biāo)按權(quán)重系數(shù)加權(quán)疊加分析后得到評(píng)價(jià)單元地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合值，見表8。

采用2倍等比的劃分尺度將建水縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合值從小到大劃分為[0～0.19]、（0.19～0.38]、>0.38共3類，分別代表低、中、高3個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，得到研究區(qū)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布，如圖2所示。由圖2可知，研究區(qū)內(nèi)地震災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是臨安鎮(zhèn)、曲江鎮(zhèn)、官?gòu)d鎮(zhèn)、南莊鎮(zhèn)、西莊鎮(zhèn)，地震災(zāi)害中風(fēng)險(xiǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是利民鄉(xiāng)、岔科鎮(zhèn)、面甸鎮(zhèn)、甸尾鄉(xiāng)、李浩寨鄉(xiāng)、坡頭鄉(xiāng)，地震災(zāi)害低風(fēng)險(xiǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是盤江鄉(xiāng)、普雄鄉(xiāng)、青龍鎮(zhèn)。

5 結(jié)論

本文利用云南省建水縣的地震孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體暴露量、致災(zāi)因子破壞力開展地震災(zāi)害損失定量評(píng)估。在傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的基礎(chǔ)上，對(duì)無法建立災(zāi)害損失關(guān)系的承災(zāi)體采用暴露量代替損失量來進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，應(yīng)用極差變換法對(duì)地震災(zāi)害損失的不同因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，通過綜合賦權(quán)劃分地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。以云南省建水縣為例，驗(yàn)證了上述方法，得出以下主要結(jié)論：

（1）在設(shè)定未來建水縣遭遇Ⅷ度破壞下，利用災(zāi)害損失評(píng)估模型計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果分級(jí)，從評(píng)估結(jié)果來看：房屋損失為重度的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有3個(gè)，分別是臨安鎮(zhèn)、曲江鎮(zhèn)、南莊鎮(zhèn)，中度1個(gè)，輕度10個(gè);人員死亡為重度的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有3個(gè)，分別是曲江鎮(zhèn)、臨安鎮(zhèn)、西莊鎮(zhèn)，中度2個(gè)，輕度7個(gè)，微度2個(gè);地震滑坡為重度鄉(xiāng)鎮(zhèn)有3個(gè)，分別是官?gòu)d鎮(zhèn)、坡頭鄉(xiāng)、利民鄉(xiāng)，中度2個(gè)，輕度7個(gè)，微度2個(gè)。

（2）從建水地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果來看，地震災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有5個(gè)，中風(fēng)險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)有6個(gè)，低風(fēng)險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)有3個(gè)。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域?yàn)榻ㄋ辈康那喜康哪锨f、西莊、臨安、官?gòu)d一帶。

歷史震例表明，抗震性能較差的簡(jiǎn)易房屋（生產(chǎn)用房、臨時(shí)搭建無梁柱結(jié)構(gòu)房屋等）是造成地震人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的主要風(fēng)險(xiǎn)源。此類房屋開展調(diào)查統(tǒng)計(jì)的難度較大，本文研究的案例中尚未找到詳實(shí)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，暫不能對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，但其仍是地震災(zāi)害中主要安全隱患。目前建立的各類承災(zāi)體地震災(zāi)害損失率與地震等級(jí)之間的關(guān)系是基于某個(gè)區(qū)域近百年有限的歷史震例資料統(tǒng)計(jì)所得，具有較大的離散性。相對(duì)于全國(guó)來說，云南是個(gè)小區(qū)域，但即使是在云南區(qū)域內(nèi)部各個(gè)地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、場(chǎng)地系數(shù)、承災(zāi)體類型和易損性，成災(zāi)機(jī)理和成災(zāi)過程也不盡相同，可見地震災(zāi)害損失標(biāo)準(zhǔn)的建立是復(fù)雜的系統(tǒng)性問題。本文僅是得到了初步的分析結(jié)果，還需要不斷積累更多的震例資料來進(jìn)行修正，使其更具有代表性。另外，隨著社會(huì)發(fā)展，各區(qū)域人口、經(jīng)濟(jì)、房屋結(jié)構(gòu)類型等承災(zāi)體均在發(fā)生變化，各地區(qū)的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)水平也會(huì)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程。

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Assessment of Earthquake-hazard Risk of Jianshui County， Yunnan Province Based on Township Units

ZHANG Fanghao，DU Haoguo，DENG Shurong，LU Yongkun，ZHANG Yuanshuo，LYU Jiali，HE Shifang

（Yunnan Earthquake Agency，Kunming 650224，Yunnan，China）

Abstract

We use the data of buildings，population，topography，lifeline engineering systems，etc in Jianshui County of Yunnan Province，and select suitable risk factors of earthquake disaster losses，to calculate the casualties，damage to buildings，and amount of landslides with the assessment model on condition of the given seismic intensity，and get quantitative results of earthquake disaster losses.As the classical risk-assessment methods fail to help establish disaster-loss relationships for the disaster-bearers，we assess the earthquake-hazard risk using the risk-exposure amount instead of loss amount.Finally，we use the range transformation method to standardize the factors of earthquake disaster losses，and grade the earthquake hazards by comprehensive weighting.The results show that in Jianshui County there are 5 high-risk villages and towns（Qujiang in the north，Nanzhuang，Xizhuang，Linan，and Guanting in the south），6 medium-risk ones，and 3 low-risk ones.

Keywords：risk assessment;earthquake disaster;township unit;Jianshui County