2014年云南鲁甸MS6.5地震灾害区域等级划分研究*

刘　军，宋立军，卢永坤，孙甲宁，张方浩，谭　明

(1.新疆维吾尔自治区地震局，新疆 乌鲁木齐 830011；2.云南省地震局，云南 昆明 650224)

2014年云南鲁甸MS6.5地震灾害区域等级划分研究*

刘军1，宋立军1，卢永坤2，孙甲宁1，张方浩2，谭明1

(1.新疆维吾尔自治区地震局，新疆 乌鲁木齐 830011；2.云南省地震局，云南 昆明 650224)

摘要：对地震灾害区域等级划分模型进行了分析，并以2014年云南鲁甸MS6.5地震为例，对此次地震的地震灾害指数进行计算。讨论不同震害特征地震如何选取相应震害因素，能够充分的反映出灾区区域灾害等级差异。

关键词：灾害区域；等级划分；灾害指数；鲁甸MS6.5地震

0前言

经历汶川8.0级、玉树7.1级和芦山7.0级等破坏性地震后，地震科技工作人员认识到，灾害影响范围、救灾重点区域及灾害程度等信息逐渐成为应急救援和恢复重建工作关注的重要问题。如何以地震现场调查和灾害损失评估资料为基础，快速确定地震灾害影响区域，并根据灾情的严重程度开展地震灾害等级划分与严重程度排序等逐渐成为破坏性震后地震应急工作重要内容之一(曲国胜等，2007)。

地震灾害区域等级划分是以综合灾害指数作为指标，以县级行政区划为统计单元对灾区进行的灾害程度轻重排序工作，可为政府迅速开展抗震救灾和恢复重建提供科学依据(胡伟华等，2010)。为满足政府的需要，自20世纪90年代以来，地震工作者从不同角度和层面结合地震灾害特点开展了大量地震灾区不同区域的灾害程度轻重研究工作(冯利华，2000；冯志铎等，1994；于庆东，沈荣芳，1997)。

本文以2014年8月3日云南鲁甸MS6.5地震作为算例进行地震灾害区域等级划分，并对工作中各震害因素的选取应用进行分析研究。数据取自云南鲁甸MS6.5地震的云南、四川及贵州各灾区的灾害损失评估报告*云南省地震局.2014.2014年8月3日鲁甸6.5级地震灾害直接经济损失评估报告.。

1地震灾害区域等级划分模型概述

《地震灾害区域等级评估工作指南(2009)》*中国地震局.2009.地震灾害区域等级评估工作指南(试行).中对于地震灾害的划分等级与国家地震应急预案中的地震灾害事件分级相对应；《指南》中规定地震灾害等级指灾害区域内地震灾害的轻重程度，由重至轻一般划分为4级，即极重灾区、严重灾区、较重灾区和一般灾区(魏庆朝，张庆珩，1996；卢永坤等，2011)。根据地震灾害的影响程度，以综合灾害指数作为划分指标，以县级行政区划为统计单元对灾区的县进行地震灾害等级划分。综合灾害指数主要考虑5类因素：死亡和失踪人数、房屋震害系数、烈度影响系数、经济损失和地震地质灾害危害程度。

1.1死亡和失踪人数(DP1+MP)

可单独考虑死亡和失踪人数的绝对值(DP1+MP)或相对值(DP2)，也可同时参照死亡和失踪人数的绝对值和相对值。相对值(DP2)采用统计单元内死亡和失踪人数占统计单元内总人口数的比例作为受灾的主要参数：

(1)

式中，DP1(i)为i统计单元内死亡人数；MP(i)为i统计单元内失踪人数；P(i)为i统计单元内总人口数。

1.2房屋震害系数(DHI)

房屋震害系数是表征房屋破坏程度的指标，可通过现场抽样调查得到：

(2)

式中，λS(i，j)为i统计单元某抽样调查点S类房屋j破坏等级的破坏比； ηS(i，j)为i统计单元某抽样调查点S类房屋j破坏等级的损失比； kHS(i)为i统计单元抽样调查点内该类房屋在所有类型房屋中所占比例。

1.3烈度影响系数DPI

烈度影响系数是指统计单元内人口在不同烈度区影响下的加权平均值：

(3)

式中，I(i)为i统计单元处于不同区的烈度值， m=6，7，8，9，10，11，12； P(i，m)为i统计单元处于烈度值m区内的人口数； P(i)为i统计单元内总人口数。

1.4地震造成经济损失(DEL)

地震造成经济损失可以以绝对值(DEL1)或相对值(DEL2)作为参考，也可同时考虑地震造成经济损失的绝对值与相对值。相对值(DEL2)采用统计单元内经济损失(DEL1)占GDP的比例作为灾区统计单元受灾的主要参数：

(4)

式中， DEL1(i)为i统计单元内经济损失值；GDP(i)为i统计单元内上年度GDP。

1.5地震地质灾害危害度(DGH)

地震地质灾害指地震引发地面崩塌、滑坡、泥石流、地震断层、砂土液化、地裂缝和地震塌陷等，地震地质灾害发育程度可根据规模大小对各因子进行危害等级划分，分为小、中、大3个级别，将灾害危害度归一化处理后采用分级加权的方法进行处理：

DGH(i,n)=

(5)

式中， DGHa(i，n)为i统计单元n因子大型危害处(所、座、公顷)；DGHb(i，n)为i统计单元n因子中型危害处(所、座、公顷)；DGHc(i，n)为i统计单元n因子小型危害处(所、座、公顷)；ka、kb、kc为大、中、小型危害处分配的权重，分别为0.6、0.3、0.1；RA(i)为i统计单元内国土面积；n为参与计算因子个数。各因子归一化处理后进行等权加权平均，得到各统计单元地震地质灾害危害度指标值

(6)

式中，DGH(i，n)′为i统计单元n因子归一化处理的数据。

1.6综合灾害指数

综合灾害指数可根据震区震害特点和灾害程度选择死亡和失踪人数、房屋震害系数和烈度影响系数3个参数，并赋于其不同权重进行加权平均给出，或增加经济损失和地震地质灾害危险度，分别采用4个或5个参数，并赋于其不同权重进行加权平均给出：

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)′分别是对DP(i)、 DHI(i)、 DPI(i)、 DEL(i)、 DGH(i)各自进行归一化法处理的数据；k1、k2、k3、k4、k5分别为DP(i)、 DHI(i)、 DPI(i)、 DEL(i)、 DGH(i)所分配的权重；并且k1+k2+k3+k4+k5=1。

一般在重大地震灾害或特别重大地震灾害下可以选用5个参数，其中k1、k2、k3、k4、k5分别取0.30、0.25、0.20、0.05、0.2。为充分反映该地震事件灾害的特点，可对各权重进行细微的调整。

2鲁甸MS6.5地震震害及灾害指数计算

2014年8月3日，云南省鲁甸县发生MS6.5地震，造成云南省、四川省及贵州省近10个县，共55个乡镇遭受不同程度破坏(卢永坤等，2014)。

本次灾害区域等级划分工作选取死亡和失踪人数相对值、房屋震害系数、烈度影响系数、地震造成的经济损失因素和地震地质灾害危害度5个参数作为评价指标，其中死亡、失踪人数依照当地政府上报的统计数据，房屋震害系数、烈度影响系数加权值由GIS系统公里格网人口密度分布积分求得，地震地质灾害数据主要通过震后航卫片解译和现场调查求得，由云南省国土资源厅提供。

2.1死亡和失踪人数

据官方统计，截至8月12日10时，本次地震已造成617人死亡(鲁甸县526人，巧家县78人，昭阳区1人，会泽县12人)，112人失踪，3 143人受伤。依据式(1)所得计算结果见表1。

表1　鲁甸地震死亡和失踪人数统计及相对值

2.2房屋震害系数

根据《云南鲁甸6.5级地震现场评估报告》*云南省地震局.2014.2014年8月3日鲁甸6.5级地震灾害直接经济损失评估报告.，以Ⅵ度区作为外边界，破坏连续分布的区域作为计算经济损失的评估区，鲁甸县城与巧家县城作为城市评估区单独进行评估。将云南省内灾区划分为5个评估区，贵州省内划分为1个灾区，Ⅸ度区与Ⅷ度区为评估区一，Ⅶ度区为评估区二，Ⅵ度区为评估区三，鲁甸县城为评估区四，巧家县城为评估区五。其中，灾评工作组调查了云南省内482个居民点，从中选取64个抽样点，贵州震区的31个居民点。本次调查过程中，将鲁甸县城划分为4个调查子区、巧家县城分为2个调查子区，调查房屋建筑总面积分别为439 610m2和440 920m2，符合规范要求。各行政区内各类结构房屋面积将民房、教育系统、卫生系统、公用房屋等汇总所得，破坏比、损失比及房屋结构比例均取自鲁甸6.5级地震灾害损失评估报告①，房屋震害系数如表2所示。

表2　鲁甸MS6.5地震房屋震害系数

2.3烈度影响系数

(1) 模型尺寸的确定。本文利用ABAQUS软件对整个基础进行建模，模型相关尺寸，通过参考基础相关设计及施工资料进行确定。根据风机基础设计资料，外部及风机自身荷载直接作用于基础顶面T型法兰中心位置，风机锚杆基础结构参数如表3所示。

本文在计算烈度影响系数时，采用中科院地理所提供的公里格网的人口数据，由于公里格网人口数据模型是严格建立在区域人口统计、土地利用指数、平均坡度和居民点指数上更为科学的非均匀密度模型，相对于平均面积模型，其在震害损失评估中应用更为合理、准确，地震烈度影响系数如表3所示。

表3　鲁甸MS6.5地震烈度影响系数

2.4地震造成经济损失

云南鲁甸MS6.5地震灾害直接经济总损失2 357 810万元，其中，鲁甸县1 190 070万元，巧家县584 170万元，昭阳区202 260万元，永善县

23 670万元，会泽县357 640万元(表4)，经济损失数据取自鲁甸地震灾害损失评估报告*云南省地震局.2014.2014年8月3日鲁甸6.5级地震灾害直接经济损失评估报告.。

2.5地质灾害危害度

本次地震的地质灾害主要分布在鲁甸县、会泽县、巧家县、永善县及昭阳区，灾害类型主要包括崩塌、地面塌陷、滑坡、地裂缝、泥石流等。鲁甸地震地质灾害因子统计及危险度计算结果如表5所示。

2.6综合灾害指数计算

根据鲁甸地震现场灾害调查结果，人员伤亡情况较为严重，地震地质灾害和基础设施破坏较为显著，鲁甸地震灾害较为严重，因此，从鲁甸地震的综合灾害指数参数评价选取5个参数进行计算。本文在计算综合灾害指数时，k1、k2、k3、k4、k5分别取0.30、0.25、0.20、0.05、0.2，鲁甸地震综合震害指数结果如表6所示。

3总结与讨论

(1)死亡和失踪人数是地震灾害轻重最重要的判断因素(马宗晋等，1994)，对于重大地震灾害，地震断层破裂尺度相比特别重大地震破裂尺度较小，极震区范围也相对较小，死亡人数比较集中。鲁甸MS6.5地震死亡人数617人，鲁甸县526人，巧家县78人，会泽县12人，昭阳区1人。可见，死亡和失踪人口也直接决定了区域灾

表4　鲁甸MS6.5地震造成的经济损失

表5　鲁甸MS6.5地震灾区地质危险度

表6　鲁甸MS6.5地震灾区综合震害指数

害等级中极灾区的分布，对于重大地震灾害能够迅速掌握死亡人数的分布也就基本确定了极震区的分布。

(2)房屋震害系数表征房屋破坏程度，统计单元的烈度分布和房屋各结构类型比例是房屋震害系数的两个影响因素。统计单元涉及地震灾害烈度范围决定破坏比的统计选取，鲁甸6.5级地震中鲁甸县位于高烈度区，在同等抗震性能情况下毁坏房屋多；房屋破坏程度一定程度上受统计单元的经济状况影响，经济社会发达地区具有抗震性能的房屋面积的比例往往越高，统计单元的经济状况对该统计单元的房屋各结构类型比例具有一定影响。

(3)烈度影响系数表征了统计单元人口在不同烈度影响下的综合权重，统计单域内人口分布于高烈度区的比例越高，烈度影响系数就高，从鲁甸MS6.5地震可以看出，鲁甸、巧家两县行政区国土面积基本全部位于烈度区内，且极震区仅涉及到两县，其相应烈度影响系数归一后分别为1.0和0.93，明显高于灾区内其他县的烈度影响系数，第三位昭阳区烈度影响系数为0.403。

(4)从鲁甸MS6.5地震可以看出，地震造成经济损失的绝对值和相对值都表征统计单元之间地震经济损失值和经济恢复能力的高低，绝对值反映经济损失的大小，相对值反映经济损失占社会经济发展水平的比例多少，间接反映统计单元的社会经济恢复能力。

(5)《地震灾害区域等级评估工作指南(2009)》*中国地震局.2009.地震灾害区域等级评估工作指南(试行)中对地震地质灾害包含的断层错动、崩塌、滑坡、泥石流、砂土液化、地裂缝和震陷等要求要明确其规模大小，在对各种生命线工程的危害数量所有信息提取后，单独求出各种类型地震地质灾害对各种类型生命线工程影响系数，再相加后求平均值。在鲁甸6.5级地震灾区分级中的实际操作相对繁琐，并且在地震后也很难迅速获得如此完整的地震地质灾害信息，因此，实际操作中直接按地震地质灾害总量与规模的权重求和后除以统计单元国土面积，作为地震灾害危害度。

4结语

地震灾害区域等级划分工作是在地震发生后为政府迅速开展救灾工作的重要依据，是地震部门将地震灾区各行政单元的灾害程度通过获取的众多地震震害数据综合分析后，以科学直观的方法表示出来，快速准确、方便使用。《地震灾害区域等级评估工作指南(2009)》①中强调，地震灾害区域等级划分的首要任务是尽快圈定极灾区和灾区影响范围，极震区的快速判定关系着生命救援，地震微观定位、宏观震中判定、发震断层的破裂机制等信息的科学准确是判定极灾区的基础，加强上述技术力量整合是灾害区域等级划分工作的重要支撑。

参考文献：

冯利华.2000.灾害等级研究进展[J].灾害学，15(3)：72-76.

冯志铎，胡政，何钧.1994.地震灾害损失评估及灾害等级划分[J].灾害学，9(1)：13-16.

胡伟华，宋立军，苗崇刚，等.2010.地震灾区分级和灾害程度排序研究[J].灾害学，25(2)：30-35.

卢永坤，代博洋，庞卫东，等.2011.基于云南3次震例对地震灾害区域等级评估方法的探讨[J].地震研究，34(2)：214-221.

卢永坤，张建国，宋立军，等.2014.2014年云南鲁甸6.5级地震烈度分布与房屋震害特征[J].地震研究，37(4)：116-122.

马宗晋，杨华庭，高建国，等.1994.我国自然灾害的经济特征与社会发展[J].科学导报，26(7)：61-64.

曲国胜，赵凤新，黄建发，等.2007.印度尼西亚日惹地震灾害及其特征[J].震灾防御技术，36(2)：112-119.

魏庆朝，张庆珩.1996.灾害损失及灾害等级的确定[J].灾害学，11(1)：1-5.

于庆东，沈荣芳.1997.自然灾害综合灾情分级模型及应用[J].灾害学，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. 基金项目：新疆地震科学基金项目(201511)和地震科技星火计划项目(XH15044Y)联合资助.

中图分类号：P315.94

文献标识码：A

文章编号：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