地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力災(zāi)害系數(shù)研究

高 娜 聶高眾 鄧 硯

(中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029)

0 引言

地震災(zāi)害是一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害，具有突發(fā)性、災(zāi)難性和不完全預(yù)測(cè)性等特性。地震災(zāi)害的發(fā)生不可避免地會(huì)造成危害和損失，強(qiáng)烈的地震常常由于其突發(fā)性和破壞性，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人類生存安全、社會(huì)穩(wěn)定以及社會(huì)功能帶來嚴(yán)重的危害。中國是地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一，20世紀(jì)全世界發(fā)生的7級(jí)以上的強(qiáng)震中，中國占35%，20世紀(jì)地震死亡人數(shù)中國列全球第一位，幾乎是其他所有國家地震死亡人數(shù)的總和(聶高眾等，2002;馬宗晉等，2010)。

世界各國為減輕地震災(zāi)害所采取的應(yīng)對(duì)措施主要有3類:1)加強(qiáng)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，力爭在地震發(fā)生前采取行動(dòng);2)加強(qiáng)工程建設(shè)質(zhì)量，提高各類建筑物的抗震能力，達(dá)到震時(shí)不倒的要求;3)加強(qiáng)震時(shí)的應(yīng)急指揮與救援工作，盡可能挽救一切生命財(cái)產(chǎn)。這也是中國地震工作經(jīng)過幾十年發(fā)展逐步形成的以“地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、地震災(zāi)害防御、地震緊急救援”為主要內(nèi)容的三大工作體系(中國地震局震災(zāi)應(yīng)急救援司，2004;安建等，2009)。依據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)水平，準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)地震非常困難，尤其是短期的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，因此，加強(qiáng)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)難度很大。加強(qiáng)工程建設(shè)質(zhì)量，需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，短時(shí)間內(nèi)難以完成。因此，加強(qiáng)震時(shí)的應(yīng)急指揮和救援工作顯得尤為重要。為了保障震時(shí)的應(yīng)急指揮和救援工作，需要大力加強(qiáng)震前的應(yīng)急準(zhǔn)備工作，比如建設(shè)應(yīng)急避難場(chǎng)所，加強(qiáng)地震演練培訓(xùn)，提高地震應(yīng)急預(yù)案的可操作性，加強(qiáng)地震應(yīng)急救援隊(duì)伍建設(shè)和救援物資儲(chǔ)備等，以此提升地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力。

地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力是應(yīng)對(duì)未來地震的能力，未來地震的危害程度決定了地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力的大小，因此，地震應(yīng)急準(zhǔn)備應(yīng)在地震災(zāi)害背景分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行。本文在論述地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力概念和分類的基礎(chǔ)上，提出用地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力災(zāi)害系數(shù)表示未來地震災(zāi)害損失情況，并根據(jù)未來20年地震災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，建立地震災(zāi)害量化模型，計(jì)算地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力災(zāi)害系數(shù)，為更確切地計(jì)算相對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力提供基礎(chǔ)。

1 地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力的概念

“應(yīng)急”現(xiàn)代漢語的意思是應(yīng)對(duì)緊急情況、應(yīng)付迫切需要。在1991年編制的《國內(nèi)破壞性地震應(yīng)急反應(yīng)預(yù)案》中，“地震應(yīng)急”的概念才被正式確立，地震應(yīng)急是指破壞性地震發(fā)生后的應(yīng)急反應(yīng)。1995年2月國務(wù)院發(fā)布的《破壞性地震應(yīng)急條例》中，“地震應(yīng)急”的含義描述為:采取的不同于正常工作程序的緊急防災(zāi)和搶險(xiǎn)行動(dòng)，把臨震應(yīng)急反應(yīng)納入地震應(yīng)急的內(nèi)涵。王公學(xué)等(2002)對(duì)地震應(yīng)急做了這樣的描述:地震應(yīng)急是指對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)有重大影響的突發(fā)性地震事件發(fā)生后一定時(shí)間內(nèi)采取的緊急行動(dòng)。地震應(yīng)急則可理解為應(yīng)對(duì)地震的緊急情況、應(yīng)付地震的迫切需要。

應(yīng)急準(zhǔn)備是指為有效應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，提高應(yīng)急管理能力而采取的各種措施與行動(dòng)的總稱，包括意識(shí)、組織、機(jī)制、預(yù)案、隊(duì)伍、資源、培訓(xùn)演練等各種準(zhǔn)備(江田漢，2011)。吳新燕(2006)將地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力理解為，為了使未來的破壞性地震發(fā)生后能夠高效有序地開展應(yīng)急行動(dòng)，減輕地震災(zāi)害給人們?cè)斐傻膫龊徒?jīng)濟(jì)損失，而在組織體制、應(yīng)急預(yù)案、災(zāi)情速報(bào)、指揮技術(shù)、資源保障、社會(huì)動(dòng)員等方面所做的各種準(zhǔn)備工作的綜合體現(xiàn)。鄧硯(2011)認(rèn)為，區(qū)域地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力指在某一區(qū)域內(nèi)，以減輕地震造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失為目的，在地震發(fā)生前后在自然條件、人力、物力、財(cái)力、管理等硬件和軟件方面所具備的某種程度的水平。綜上所述，地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力的概念可以概括為，為了應(yīng)對(duì)未來的破壞性地震而具備的一種減災(zāi)功能的程度和水平。

2 地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力的分類

評(píng)價(jià)一個(gè)地區(qū)的地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力，通常是通過建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系來考核，根據(jù)評(píng)價(jià)目標(biāo)的不同，地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力分為絕對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力和相對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力。絕對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力表示某個(gè)地區(qū)在地震發(fā)生前所具備的各種減災(zāi)功能的程度和水平。它包括多個(gè)因素，例如救災(zāi)物資儲(chǔ)備情況、演練培訓(xùn)、應(yīng)急避難場(chǎng)所建設(shè)、地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)、應(yīng)急志愿者隊(duì)伍建設(shè)、應(yīng)急預(yù)案的可操作性、地震監(jiān)測(cè)能力等。在這方面最具有代表性的是鄧硯(2011)的研究成果，從縣(市)絕對(duì)地震應(yīng)急能力的內(nèi)涵分析出發(fā)，構(gòu)建了縣(市)絕對(duì)地震應(yīng)急能力的指標(biāo)體系，采用主成分分析和多指標(biāo)綜合法建立了四川省縣(市)絕對(duì)地震應(yīng)急能力的評(píng)估模型。該研究未考慮地震災(zāi)害背景，由于四川省地震災(zāi)害分布不均，如果能夠考慮未來地震災(zāi)害損失水平，加強(qiáng)薄弱地區(qū)的地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力投入，對(duì)提升該地區(qū)的地震應(yīng)急工作極為重要。

相對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力是建立在未來地震災(zāi)害損失評(píng)估基礎(chǔ)之上的，它是反映一個(gè)區(qū)域或城市在應(yīng)對(duì)未來地震發(fā)生時(shí)處置能力和水平的一個(gè)相對(duì)性指標(biāo)考核能力。未來地震可以是與烈度區(qū)劃圖中基本烈度相當(dāng)?shù)牡卣?，也可以是未?0～50a地震中長期預(yù)測(cè)中所指出的地震。相對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力和絕對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力的差別在于是否估算未來地震災(zāi)害損失，未來地震災(zāi)害損失情況用地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力災(zāi)害系數(shù)表示。例如，有A、B兩個(gè)城市，假設(shè)各方面的準(zhǔn)備工作差不多，即絕對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力相同，但其中A城市未來地震可能的死亡人數(shù)是100人，B城市未來的死亡人數(shù)是1 000人，那么A城市的相對(duì)地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力大于B城市。圖1給出了地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力關(guān)系圖，從圖1中看出，在計(jì)算地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力過程中，如果估算了地震災(zāi)害系數(shù)，則就是相對(duì)地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力，反之則是絕對(duì)地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力。

圖1 地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力關(guān)系圖Fig.1 Earthquake emergency preparedness capability diagram.

根據(jù)地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力的概念，給出地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力表達(dá)式:

上式中:N為相對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力，f(x)為絕對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力，A為應(yīng)急準(zhǔn)備能力災(zāi)害系數(shù)，X為所有影響地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力的因素，ai為第i個(gè)影響因素經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后的得分值，wi為第i個(gè)影響因素的權(quán)重。

3 地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力災(zāi)害系數(shù)的確定

災(zāi)害損失的衡量或?yàn)?zāi)害等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)一直是災(zāi)害研究領(lǐng)域中的重要課題。自20世紀(jì)80年代后期以來，災(zāi)害等級(jí)研究經(jīng)歷了從定性表示到定量計(jì)算2個(gè)階段。在表示災(zāi)害等級(jí)的術(shù)語中，最常見的術(shù)語是災(zāi)度和災(zāi)級(jí)。災(zāi)度是馬宗晉等于1988年提出來的，由地震烈度引申而來，用以劃分災(zāi)情的大小(Ma et al.，1988)。表示災(zāi)害等級(jí)的術(shù)語還有災(zāi)損率、成災(zāi)度、災(zāi)度指數(shù)、被災(zāi)指數(shù)、災(zāi)害指數(shù)、災(zāi)害綜合指數(shù)等(馮利華，2000)。本文用地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力災(zāi)害系數(shù)表示未來地震災(zāi)害等級(jí)，該系數(shù)一方面反映未來地震災(zāi)害損失大小，另一方面是絕對(duì)能力和相對(duì)能力相互轉(zhuǎn)換的因子。在國內(nèi)常用地震以后造成的人員傷亡和社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失雙因子作為判別地震災(zāi)害大小的標(biāo)準(zhǔn)(趙阿興，1993;馮利華，2000)，本文參考該標(biāo)準(zhǔn)采用對(duì)數(shù)模型計(jì)算地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力災(zāi)害系數(shù)。

3.1 數(shù)據(jù)來源及分析處理

數(shù)據(jù)來源于課題《重大地震災(zāi)害及其災(zāi)害鏈綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)》的研究成果，該成果所采用的數(shù)據(jù)是基于概率的方法，即0.1°×0.1°分辨率的未來20a的人員傷亡預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和未來20a的經(jīng)濟(jì)損失預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。其基本思路是:以0.1°×0.1°的Ⅵ～Ⅹ度烈度發(fā)生概率分布數(shù)據(jù)、0.1°×0.1°建筑物易損性分類數(shù)據(jù)和分區(qū)震害矩陣、0.1°×0.1°人口分布數(shù)據(jù)等為基礎(chǔ)，分別計(jì)算Ⅵ～Ⅹ度的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，之后再以概率為權(quán)重，算出損失期望作為人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失的預(yù)測(cè)值。由于該數(shù)據(jù)是0.1°×0.1°的格網(wǎng)數(shù)據(jù)，為了進(jìn)行分縣統(tǒng)計(jì)，在ARCGIS軟件中，以縣為單位分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)縣未來20a的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失預(yù)測(cè)值。

3.2 地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力災(zāi)害系數(shù)模型

選擇未來地震造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失2個(gè)指標(biāo)作為衡量未來地震災(zāi)害損失的因素，為了將地震災(zāi)害的大小量化成一個(gè)具體系數(shù)，構(gòu)建如下的反映未來地震災(zāi)害大小的模型。

計(jì)算模型為

式(3)中:A為地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力災(zāi)害系數(shù);P為傷亡人數(shù)(單位為:人);E為直接經(jīng)濟(jì)損失(單位:萬元)，W為權(quán)重值，取100，即傷亡1人視同經(jīng)濟(jì)損失100萬元，將人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失比值的權(quán)重?cái)M定為100︰1，這充分體現(xiàn)了人的生命價(jià)值的放大作用，救人是地震應(yīng)急救援第一要?jiǎng)?wù)的指導(dǎo)思想。采用對(duì)數(shù)函數(shù)是為了將地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力的災(zāi)害損失系數(shù)控制在10以內(nèi)，其中用P+10的原因一方面是為了消除在某一地區(qū)地震災(zāi)害傷亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失為0時(shí)對(duì)其取對(duì)數(shù)無意義的情況，另一方面是為了將實(shí)際的計(jì)算結(jié)果控制在1～10。因?yàn)樵谟?jì)算相對(duì)地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力時(shí)，地震災(zāi)害損失系數(shù)是被除數(shù)，只有將系數(shù)控制在1～10，才能使相對(duì)地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力的計(jì)算結(jié)果分布在一個(gè)較為合理的范圍內(nèi)，保證絕對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力大于或等于相對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力。災(zāi)害系數(shù)越小，絕對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力和相對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力越接近;災(zāi)害系數(shù)越大，二者差別越大。絕對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力大的地區(qū)，相對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力不一定大。相對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力的大小才能真正反映一個(gè)地區(qū)的地震應(yīng)急救援能力的強(qiáng)弱。

圖2 地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力災(zāi)害系數(shù)分布圖Fig.2 Disaster coefficient distribution of earthquake emergency preparedness capability.

采用本文提出的模型，計(jì)算得到全國分縣的一個(gè)地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力災(zāi)害系數(shù)，系數(shù)值分布在1～4之間，數(shù)值越大說明未來地震的危害性越大。將災(zāi)害系數(shù)由大到小分為5個(gè)等級(jí)，即高值區(qū)(3.01～4.0)、較高值區(qū)(2.51～3.00)、中值區(qū)(2.01～2.5)、較低(1.51～2.0)和低值區(qū)(1.0～1.5)。根據(jù)災(zāi)害系數(shù)等級(jí)制作了地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力災(zāi)害系數(shù)圖(圖2)，從圖2中可見，災(zāi)害系數(shù)高值區(qū)和較高值區(qū)集中分布在3個(gè)地方:1)南北地震帶，該區(qū)地震活動(dòng)十分頻繁而劇烈，雖然人均經(jīng)濟(jì)密度不高，但受大山大河的限制，經(jīng)濟(jì)分布主要集中在易發(fā)生地震的山間盆地和河谷平原，從而導(dǎo)致該區(qū)成為中國地震災(zāi)害最為嚴(yán)重的地區(qū)之一;2)華北地區(qū)，該區(qū)地震活動(dòng)強(qiáng)度大、頻度較高，人口、財(cái)產(chǎn)和城市密集，歷史震害嚴(yán)重，造成大面積地震破壞和嚴(yán)重人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失的可能性很大;3)新疆天山、喀什地區(qū)，該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地震活動(dòng)強(qiáng)烈，人員傷亡較重。

4 結(jié)語

中國是地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，中國逐步形成了以“地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、地震災(zāi)害防御、地震緊急救援”為主要內(nèi)容的三大工作體系。本文從地震緊急救援的角度分析了研究地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力的必要性，總結(jié)出地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力的概念并給出應(yīng)急準(zhǔn)備能力的分類及其計(jì)算公式。在此基礎(chǔ)上，討論了相對(duì)應(yīng)急準(zhǔn)備能力公式中災(zāi)害系數(shù)的計(jì)算過程，選擇人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失2個(gè)指標(biāo)構(gòu)建了地震災(zāi)害量化模型，并根據(jù)未來20a地震災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出了地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力的災(zāi)害系數(shù)。從地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力災(zāi)害系數(shù)圖可以看出，災(zāi)害系數(shù)高值區(qū)集中在3個(gè)地方，分別分布在南北地震帶、華北地區(qū)及新疆天山、喀什地區(qū)。該研究結(jié)果對(duì)做好當(dāng)前地震應(yīng)急準(zhǔn)備工作，規(guī)劃未來地震應(yīng)急發(fā)展的主要方向，提高應(yīng)急建設(shè)投資效益，提升應(yīng)急救援效能，最大限度減輕地震災(zāi)害損失，保障社會(huì)和諧穩(wěn)定發(fā)展具有重要的意義。

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