基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型研究1

張 瑩 郭紅梅 尹文剛 申 源

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基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型研究1

張 瑩1）郭紅梅1）尹文剛2）申 源1）

1）四川省地震局，成都 610041 2）武警警官學(xué)院，成都 610213

針對(duì)目前常用的地震災(zāi)害中人員傷亡評(píng)估模型和方法評(píng)價(jià)指標(biāo)單一，難以有效體現(xiàn)不同因素對(duì)人員傷亡的影響等不足，根據(jù)地震造成人員傷亡的原因，對(duì)造成人員傷亡的主要因素進(jìn)行系統(tǒng)分析，在此基礎(chǔ)上，選取參與構(gòu)建地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型的因素。采用多元非線性回歸法建立了基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型，并考慮次生地質(zhì)災(zāi)害對(duì)評(píng)估結(jié)果的修正，提高了人員傷亡評(píng)估模型在四川地區(qū)的適用性及評(píng)估結(jié)果的可靠性。

地震災(zāi)害 人員傷亡 影響因素 評(píng)估模型

引言

通過對(duì)“5·12”汶川特大地震、“4·20”蘆山強(qiáng)烈地震的應(yīng)急工作進(jìn)行總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，可靠的人員傷亡等應(yīng)急快速評(píng)估結(jié)果是震后科學(xué)開展應(yīng)急處置工作的基礎(chǔ)和前提。目前常用的人員傷亡評(píng)估方法大致可分為兩類（李媛媛等，2014），一類是不考慮建筑破壞情況，通過回歸分析歷史震害數(shù)據(jù)得到的基于地震參數(shù)（主要是震級(jí)和烈度）的人員死亡數(shù)或死亡率的經(jīng)驗(yàn)公式；另一類是通過建筑易損性分析得到的基于建筑破壞率的人員死亡率模型。兩類模型在對(duì)人員傷亡進(jìn)行評(píng)估時(shí)，都未充分考慮除震級(jí)和烈度外的其他因素對(duì)人員傷亡的影響，評(píng)估指標(biāo)相對(duì)單一。而地震災(zāi)害中人員傷亡的應(yīng)急評(píng)估是一項(xiàng)應(yīng)考慮諸多影響因素的非線性復(fù)雜問題，除取決于地面震動(dòng)強(qiáng)度外，還與建筑物工程結(jié)構(gòu)特征和人口分布相關(guān)（FEMA，2005）。針對(duì)現(xiàn)有評(píng)估模型和方法的不足，目前日本、歐洲和美國已開展了較為深入的研究。日本在考慮人口分布的基礎(chǔ)上，建立了根據(jù)烈度、建筑物毀壞情況、人口密度推算人員傷亡的模型；歐洲基于第一代地震災(zāi)害損失評(píng)估模型，研究了考慮斷層性質(zhì)、場(chǎng)地各向異性及震源深度等因素在內(nèi)的人員傷亡評(píng)估模型；美國在構(gòu)建的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校揽拷ㄖ锴鍐?、不同結(jié)構(gòu)建筑物內(nèi)不同時(shí)間的人口數(shù)量、區(qū)域建筑物結(jié)構(gòu)易損性和已知建筑物倒塌下的死亡率對(duì)地震人員傷亡進(jìn)行預(yù)測(cè)（李永強(qiáng)，2009）。國內(nèi)的尹之潛、馬玉宏、劉金龍和施偉華等考慮了較多因素，構(gòu)建了人員傷亡評(píng)估模型。尹之潛考慮了房屋毀壞比、發(fā)震時(shí)間和人口密度等因素；馬玉宏考慮了震區(qū)房屋倒塌率、發(fā)震地區(qū)的人口密度及地震發(fā)生時(shí)間等；劉金龍等則考慮了震中烈度、震級(jí)和人口密度因素；施偉華將云南地區(qū)作為研究對(duì)象，考慮到各地區(qū)地理環(huán)境和經(jīng)濟(jì)水平的不同，將人口密度、地震發(fā)生時(shí)間、震中位置等作為輔助參數(shù)修正了原評(píng)估模型（陳堯，2015）。

本文在上述研究的基礎(chǔ)上，對(duì)影響人員傷亡的主要因素進(jìn)行系統(tǒng)分析，選取構(gòu)建地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型的因素，提出多因素下的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型框架，將從四川歷史典型破壞性地震案例中整理出的實(shí)際地震死亡人數(shù)代入模型框架進(jìn)行統(tǒng)計(jì)回歸，得出基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型，并考慮次生地質(zhì)災(zāi)害對(duì)評(píng)估結(jié)果的修正，提高了人員傷亡評(píng)估模型在四川地區(qū)的適用性及評(píng)估結(jié)果的可靠性。可更好地滿足政府及防震減災(zāi)部門開展地震應(yīng)急工作的需求，為其科學(xué)、合理地進(jìn)行應(yīng)急處置提供有效的信息支撐。

1 地震災(zāi)害人員傷亡影響因素分析與模型構(gòu)建多因素選取

1.1 地震災(zāi)害人員傷亡影響因素分析

有專家學(xué)者以致死性地震為研究對(duì)象，對(duì)地震造成人員傷亡的原因進(jìn)行了分析，認(rèn)為主要原因有房屋等建筑物的破壞和倒塌、地震引發(fā)的次生災(zāi)害、社會(huì)環(huán)境的破壞3類，其中75%的人員死亡是由于建筑物的破壞和倒塌（田麗莉，2012）。本文將影響地震災(zāi)害人員傷亡的主要因素歸納為地震震情、次生災(zāi)害、自然環(huán)境及經(jīng)濟(jì)社會(huì)因素。

地震震情因素包括震級(jí)、烈度、震源深度及震中距、發(fā)震時(shí)間、斷層破裂長(zhǎng)度及方向等。震級(jí)越大，烈度越高，破壞性就越大，造成的人員傷亡越多。震級(jí)相近的地震，震源深，震中距大，則能量的耗損和衰減越多，破壞性越弱，人員傷亡就越小。發(fā)震時(shí)間在很大程度上決定了人員的行動(dòng)能力和在室率，通常地震發(fā)生在夜晚比白天造成的人員傷亡大。而斷層破裂長(zhǎng)度及方向?qū)φ饏^(qū)的受災(zāi)程度及范圍均有一定影響，若發(fā)震斷層通過人口密集區(qū)等地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)較高的區(qū)域破裂，則可能造成更多的人員傷亡。

地震次生災(zāi)害是強(qiáng)烈震動(dòng)后，以工程結(jié)構(gòu)和自然環(huán)境破壞為導(dǎo)因而引起的一系列其它災(zāi)害，如火災(zāi)、爆炸、泥石流、滑坡等（吳微微，2013）。因此，在破壞性地震的作用下，除造成建、構(gòu)筑物的倒塌和破壞直接導(dǎo)致人員傷亡外，還經(jīng)常伴隨次生災(zāi)害的發(fā)生而造成人員傷亡。

自然環(huán)境因素包括地形地貌、天氣、場(chǎng)地條件。位于高原、山地等高山深谷的地區(qū)相比平原地區(qū)在震后易發(fā)生次生地質(zhì)災(zāi)害，可能出現(xiàn)更多的人員傷亡。震后的氣溫、降雨等也會(huì)影響被壓埋人員的存活率。而場(chǎng)地條件對(duì)地震動(dòng)和地面破壞有重要影響，還可能為滑坡、液化等次生災(zāi)害提供條件，造成人員傷亡。

經(jīng)濟(jì)社會(huì)因素包括人口密度、建筑物易損性、區(qū)域救援能力、公眾自救互救能力等。在其它條件相同的情況下，震區(qū)人口密度越高，人員傷亡越大。建筑物易損性為在不同強(qiáng)度地震作用下工程結(jié)構(gòu)發(fā)生各種破壞狀態(tài)的條件概率，其從宏觀的角度描述了地震動(dòng)強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)破壞程度之間的關(guān)系，震后房屋倒塌和破壞數(shù)量越少，人員傷亡越小。區(qū)域救援能力及公眾自救互救能力越強(qiáng)，被困人員及傷員及時(shí)獲救的概率越高，傷亡數(shù)也會(huì)減少。

除以上因素外，影響地震災(zāi)害人員傷亡的因素還有建筑物結(jié)構(gòu)構(gòu)件和內(nèi)部設(shè)施情況、余震、震后人員被困環(huán)境（馬玉宏等，2000）等。

1.2 地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型構(gòu)建多因素選取

通過上述分析，可以看出影響地震災(zāi)害人員傷亡的因素眾多，在選取用于評(píng)估模型構(gòu)建的關(guān)鍵影響因素時(shí)，應(yīng)充分考慮多因素信息冗余對(duì)人員傷亡評(píng)估模型統(tǒng)計(jì)回歸的影響及選取的因素要便于進(jìn)行定量分析等問題（聶高眾等，2011）。

在地震震情因素中，地震烈度作為地震破壞強(qiáng)度的綜合度量，與震級(jí)、震源深度及震中距等密切相關(guān)，存在多因素信息冗余的問題，且烈度與震級(jí)之間線性相關(guān)，在后續(xù)采用統(tǒng)計(jì)回歸方法構(gòu)建人員傷亡評(píng)估模型時(shí)，不能同時(shí)作為自變量進(jìn)行回歸，否則將增大誤差的累積（王蕊等，2010）。而地震實(shí)際造成的人員傷亡大多集中在極震區(qū)內(nèi)，因此選取震中烈度作為影響因素參與人員傷亡評(píng)估模型的構(gòu)建。斷層破裂長(zhǎng)度及方向在用于地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型的統(tǒng)計(jì)回歸時(shí)存在難以量化的問題，考慮斷層破裂長(zhǎng)度及方向?qū)κ転?zāi)范圍的影響，以震區(qū)面積（Ⅷ度及以上）作為影響因素參與人員傷亡評(píng)估模型的構(gòu)建。發(fā)震時(shí)間作為一個(gè)影響因素，用于人員傷亡評(píng)估模型的構(gòu)建。

在自然環(huán)境因素中，天氣對(duì)人員傷亡的影響有持續(xù)性，震后不會(huì)立即體現(xiàn)，且難以快速獲取其影響程度，而用于地震應(yīng)急處置的人員傷亡評(píng)估著重解決的是震后快速評(píng)估問題，故暫不考慮天氣的影響。地形地貌及場(chǎng)地條件對(duì)人員傷亡的影響實(shí)際主要體現(xiàn)在對(duì)次生地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)方面，結(jié)合在次生災(zāi)害因素中，次生地質(zhì)災(zāi)害是最主要的地震次生災(zāi)害，常造成嚴(yán)重的人員傷亡，在進(jìn)行人員傷亡評(píng)估時(shí)有必要加以考慮。但在歷史地震中，單獨(dú)統(tǒng)計(jì)次生地質(zhì)災(zāi)害造成人員傷亡的震例匱乏，不便于選取定量因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)回歸，在此基于有限震例，將次生災(zāi)害的影響作為對(duì)評(píng)估結(jié)果的修正加以討論。

在經(jīng)濟(jì)社會(huì)因素中，除人口密度為可定量的因素用來構(gòu)建人員傷亡評(píng)估模型外，區(qū)域救援能力、公眾自救互救能力均難以直接進(jìn)行定量分析，其中，區(qū)域救援能力與天氣情況類似，對(duì)人員傷亡具有較長(zhǎng)時(shí)間且相對(duì)復(fù)雜的影響，公眾自救互救能力的強(qiáng)弱與震區(qū)平時(shí)組織的防震減災(zāi)科普宣傳教育和應(yīng)急演練次數(shù)及參與人數(shù)等相關(guān)，理論上可以此作為量化因素參與人員傷亡評(píng)估模型的構(gòu)建，但實(shí)際卻面臨數(shù)據(jù)難以收集和獲取的困難。而根據(jù)建筑物易損性矩陣、地震烈度等可根據(jù)式（1）、（2）快速計(jì)算出震后的建筑物破壞率這一量化因素，用于人員傷亡評(píng)估模型的構(gòu)建。

式中為地震烈度，為建筑物破壞等級(jí)（包括基本完好、輕微破壞、中等破壞、嚴(yán)重破壞和毀壞），為建筑物類型，S為行政區(qū)在烈度下破壞等級(jí)的建筑物面積，S為行政區(qū)度區(qū)面積與行政區(qū)總面積的比值，S為行政區(qū)各類建筑物面積，L為建筑物易損性矩陣，為評(píng)估調(diào)整參數(shù)。S為行政區(qū)在烈度下毀壞的建筑物面積，S為行政區(qū)在烈度下嚴(yán)重破壞的建筑物面積，P為行政區(qū)在烈度下的建筑物破壞率。

綜上，選取震中烈度、震區(qū)面積（Ⅷ度及以上）、發(fā)震時(shí)間、人口密度、建筑物破壞率作為主要因素，構(gòu)建基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型，考慮次生地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人員傷亡情況的影響并對(duì)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行修正。

2 基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型構(gòu)建

2.1 人員傷亡統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的整理與分析

本文詳細(xì)收集整理了四川地區(qū)1923—2015年間發(fā)生的109次5級(jí)以上破壞性地震人員傷亡統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（中國地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司，2001；中國地震局震災(zāi)應(yīng)急救援司，2010；孫成民，2010），部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1所示。

表1 1923—2015年四川破壞性地震人員傷亡統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)震級(jí)和震中烈度的不同分別對(duì)樣本進(jìn)行分類，如圖1。

圖1 根據(jù)震級(jí)及震中烈度對(duì)樣本分類圖

在這109次破壞性地震中，5.0—6.0級(jí)地震有77例，占樣本總數(shù)的70%；6.0—7.0級(jí)地震有24例，占樣本總數(shù)的22%；7.0—8.0級(jí)地震有7例，占樣本總數(shù)的7%；8.0級(jí)及以上地震只有1例，僅占樣本的1%。5.0—7.0級(jí)地震占樣本總數(shù)的比例高達(dá)92%，8.0級(jí)以上的特大地震樣本數(shù)據(jù)偏少，可能對(duì)后續(xù)評(píng)估模型中特大地震人員傷亡評(píng)估造成不利影響。

震中烈度為Ⅵ度的地震47例，占樣本總量的43%；震中烈度為Ⅶ度的地震31例，占樣本總數(shù)的28%；震中烈度為Ⅷ度的地震15例，占樣本總數(shù)的15%；震中烈度為Ⅸ度的地震10例，占樣本總數(shù)的9%；而震中烈度為Ⅹ度和Ⅺ度的地震分別有5例和1例，分別占樣本總數(shù)的4%和1%。樣本數(shù)據(jù)中主要以震中烈度為Ⅵ度和Ⅶ度等低烈度的地震為主，兩者共占樣本總數(shù)的71%，可能對(duì)評(píng)估高烈度地震的人員傷亡情況存在不利影響。

此外，回歸模型的樣本數(shù)量要足夠多，必須要有足夠長(zhǎng)時(shí)間的震例積累。然而，在足夠長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，統(tǒng)一、完整、持續(xù)的與人員傷亡相關(guān)的多因素信息記錄目前還相對(duì)缺乏，也可能影響模型的回歸。

2.2 基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型

基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型是一個(gè)多元回歸問題，為確定死亡人數(shù)與震中烈度、震區(qū)面積（Ⅷ度及以上）、發(fā)震時(shí)間、人口密度、建筑物破壞率等主要影響因素的關(guān)系，選擇合適的回歸模型，分別對(duì)其進(jìn)行定量分析。

圖2、3所示的分析結(jié)果顯示，死亡人數(shù)與震中烈度之間存在較為清晰映射關(guān)系，烈度增大，死亡人數(shù)隨之明顯增加。死亡人數(shù)與震區(qū)面積之間的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系則較模糊，但在整體趨勢(shì)上震區(qū)面積越大，死亡人數(shù)越多。

在相同或相近震級(jí)（在此將樣本按5—6級(jí)、6—7級(jí)、7—8級(jí)進(jìn)行分段）下，按照不同的發(fā)震時(shí)間段及人口密度對(duì)死亡人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過分析可知，在相同或相近震級(jí)下，死亡人數(shù)與發(fā)震時(shí)間及人口密度之間均沒有較明顯的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。繼續(xù)對(duì)死亡人數(shù)與建筑物破壞率的關(guān)系進(jìn)行分析可知，兩者之間存在一定的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，在整體趨勢(shì)上建筑物破壞率越高死亡人數(shù)越多，但總體離散性較大。

圖2 死亡人數(shù)與震中烈度關(guān)系散點(diǎn)圖

圖3 死亡人數(shù)與震區(qū)面積關(guān)系散點(diǎn)圖

根據(jù)上述分析，主要影響因素與死亡人數(shù)間的關(guān)系普遍是非線性的，基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型是一個(gè)多元非線性回歸問題。在非線性回歸模型的構(gòu)建中，針對(duì)具體的觀測(cè)數(shù)據(jù)選擇合適的模型函數(shù)和參數(shù)初估值是提高收斂速度和避免模型失擬的重要前提。

圖4 死亡人數(shù)與發(fā)震時(shí)間關(guān)系散點(diǎn)圖

圖5 死亡人數(shù)與人口密度關(guān)系散點(diǎn)圖

圖6 死亡人數(shù)與建筑物破壞率關(guān)系散點(diǎn)圖

目前直接建立多元非線性回歸模型的方法還較少，但非線性回歸是線性回歸的擴(kuò)展，因此可先建立因變量與各自變量的最佳一元非線性回歸模型，再通過人工合成多元非線性回歸模型，如果能通過有關(guān)檢驗(yàn)，則模型可用于預(yù)測(cè)（王蕊等，2010）?；诙嘁蛩氐牡卣馂?zāi)害人員傷亡評(píng)估模型變量設(shè)定如表2所示。

表2 基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型變量設(shè)定表

為建立各自變量與因變量死亡人數(shù)間的最佳一元非線性回歸模型，采用探索性的方法，分別以表3所示的對(duì)數(shù)曲線方程、倒數(shù)曲線方程、二次曲線方程、三次曲線方程、復(fù)合曲線方程、冪函數(shù)曲線方程、S形曲線方程、增長(zhǎng)曲線方程、指數(shù)曲線方程等主要的一元非線性回歸模型作為模型框架，通過比較回歸結(jié)果的判定系數(shù)、顯著性（有效性）水平等，從中選擇出最佳回歸模型。

表3 各類回歸方程式

模型構(gòu)建過程如圖7所示。以震中烈度為例，回歸計(jì)算過程中各模型的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表4。

表4 震中烈度回歸計(jì)算過程中各模型匯總和參數(shù)估計(jì)值

續(xù)表

注：2為判定系數(shù)；為模型的檢驗(yàn)值；1、2為自由度；Sig.為回歸系數(shù)顯著性水平；0、1、2、3為參數(shù)估計(jì)值。

圖7 模型構(gòu)建過程

用同樣方法，回歸計(jì)算并匯總震區(qū)面積（Ⅷ度及以上）、發(fā)震時(shí)間、人口密度、建筑物破壞率及其與死亡人數(shù)關(guān)系的各模型參數(shù)估計(jì)值。其中，由于發(fā)震時(shí)間中的時(shí)刻不是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值型數(shù)據(jù)，不便于進(jìn)行回歸分析，在此將其作為虛擬變量進(jìn)行處理（虛擬變量是量化了的自變量，通常取值為0或1）（李永強(qiáng)，2009），根據(jù)中西部地區(qū)的人員在室率區(qū)劃相關(guān)研究結(jié)果（肖東升等，2009），將發(fā)震時(shí)間按時(shí)間分段取值，［6:00，18:00］2取值為0，［18:00，6:00］取值為1后回歸。

通過分別比較各自變量幾個(gè)曲線回歸模型的判定系數(shù)2及回歸系數(shù)顯著性水平Sig.，按照2值最大且Sig.小于0.05的對(duì)應(yīng)的參數(shù)估計(jì)值為最佳一元非線性回歸模型的原則，提取出各自變量與死亡人數(shù)對(duì)應(yīng)的一元非線性回歸模型后將其進(jìn)行疊加，結(jié)果如下：

＝exp(－19.819＋2.8610＋0.002＋0.064＋0.013＋0.125) （3）

根據(jù)疊加結(jié)果構(gòu)建出如下基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型框架：

＝exp(＋0＋＋＋＋） （4）

將樣本值代入，對(duì)模型框架中的參數(shù)、、、、、再次進(jìn)行估算，得到基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型如下：

＝exp(－20.973＋2.780＋0.0003＋0.071＋0.002＋0.104) （5）

2.3 次生地質(zhì)災(zāi)害修正系數(shù)

最后，考慮次生地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人員傷亡評(píng)估結(jié)果的修正。由于低烈度的地震不易引發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害，且在統(tǒng)計(jì)死亡人數(shù)過程中單獨(dú)統(tǒng)計(jì)次生地質(zhì)災(zāi)害等其他原因造成人員傷亡數(shù)量的震例較少，在上述收集的109例破壞性震例樣本中，根據(jù)現(xiàn)有資料，有單獨(dú)統(tǒng)計(jì)次生地質(zhì)災(zāi)害造成人員傷亡的僅有3例，震中烈度均為Ⅸ度及以上，如表5所示。

表5 1923—2015年四川地震次生地質(zhì)災(zāi)害人員傷亡統(tǒng)計(jì)表

為分析得出次生地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人員傷亡評(píng)估結(jié)果的修正系數(shù)，以上述3次典型的地震為例進(jìn)行研究。在震中烈度為Ⅸ度的松潘平武地震中，由次生地質(zhì)災(zāi)害造成的死亡人數(shù)占死亡總?cè)藬?shù)的76.3%；震中烈度為Ⅹ度的茂縣疊溪地震中，由次生地質(zhì)災(zāi)害造成的死亡人數(shù)占死亡總?cè)藬?shù)的36.4%；震中烈度為Ⅺ度的汶川地震中，由次生地質(zhì)災(zāi)害造成的死亡人數(shù)占死亡總?cè)藬?shù)的14.4%。引入次生地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人員傷亡評(píng)估結(jié)果的修正系數(shù)，根據(jù)3次典型地震引發(fā)的次生地質(zhì)災(zāi)害造成的死亡人數(shù)百分比可大致預(yù)估，在震中烈度為Ⅸ度及以上的高烈度地震中，若震區(qū)地形地貌以高原山地為主，需考慮次生地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人員傷亡的影響時(shí)，可在評(píng)估值的基礎(chǔ)上提高14%—76%。

3 模型檢驗(yàn)及評(píng)估結(jié)果分析

在基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型構(gòu)建完成后，給定置信水平=0.05，對(duì)其進(jìn)行回歸顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果如表6所示。

表6 回歸公式方差分析表

根據(jù)表6中的回歸及合計(jì)自由度在分布表查得0.05(10,27)＝2.2，表中為29.12大于2.2，且顯著性水平＝0.02小于0.05，表明回歸得到的模型具有顯著性，此外，根據(jù)回歸平方和與合計(jì)平方和計(jì)算得到判定系數(shù)2約為76%，與1較為接近，表明模型總體擬合效果良好。

將上述樣本中收集的數(shù)據(jù)分別代入本文構(gòu)建的基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型、考慮建筑物易損性和不考慮建筑物易損性的區(qū)域地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)評(píng)估模型（十五項(xiàng)目）中，計(jì)算對(duì)應(yīng)的地震死亡人數(shù)，不同模型的評(píng)估結(jié)果與實(shí)際死亡人數(shù)對(duì)比折線圖如圖8所示。

圖8 模型評(píng)估結(jié)果對(duì)比折線圖

按震中烈度和震級(jí)分類，將本文構(gòu)建的基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型與其他兩種模型的評(píng)估結(jié)果與實(shí)際死亡人數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如表7所示。

表7 不同震中烈度與震級(jí)下模型評(píng)估結(jié)果與實(shí)際死亡人數(shù)對(duì)比

續(xù)表

通過對(duì)比，考慮建筑物易損性的模型評(píng)估結(jié)果在整體上比不考慮建筑物易損性的模型及本文構(gòu)建的模型評(píng)估結(jié)果偏大，不考慮建筑物易損性的模型評(píng)估結(jié)果與實(shí)際死亡人數(shù)的偏差較其他兩種模型大，本文構(gòu)建的模型對(duì)震中烈度為Ⅸ度及以上強(qiáng)震的評(píng)估結(jié)果較其他兩種模型有較明顯的改進(jìn)，總體上與實(shí)際死亡人數(shù)的擬合效果較好。

4 結(jié)論與建議

本文通過系統(tǒng)分析影響地震災(zāi)害人員傷亡的主要因素，從中選取震中烈度、震區(qū)面積（Ⅷ度及以上）、發(fā)震時(shí)間、人口密度、建筑物破壞率、次生災(zāi)害等因素參與地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型的構(gòu)建，根據(jù)四川地區(qū)1923—2015年間發(fā)生的109次5級(jí)以上破壞性地震人員傷亡統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，結(jié)合各因素的定量分析結(jié)果，運(yùn)用多元非線性回歸的方法建立了基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型，并考慮次生地質(zhì)災(zāi)害對(duì)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行了修正。通過模型檢驗(yàn)及評(píng)估結(jié)果分析表明模型具有一定的可靠性，在一定程度上彌補(bǔ)了目前常用的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型和方法評(píng)價(jià)指標(biāo)單一、難以有效體現(xiàn)不同因素對(duì)人員傷亡的影響等不足。為進(jìn)一步提高模型在四川地區(qū)的適用性及評(píng)估結(jié)果的可靠性，在今后的研究中將對(duì)除本文建模過程中選取的影響因素外的其他影響因素加以分析研究，考慮因素間的相互關(guān)系及疊加效應(yīng)。此外，雖然模型總體上與實(shí)際死亡人數(shù)的擬合效果較好，可用于地震人員傷亡的預(yù)測(cè)，但其本身存在的誤差對(duì)評(píng)估結(jié)果的可靠性仍存在不利影響，今后將嘗試應(yīng)用更多樣的建模方法改善模型本身存在的誤差，得到更加合理的人員傷亡評(píng)估模型。

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Study of Multiple Factors-based Earthquake Disaster Casualties Evaluation Model

Zhang Ying1), Guo Hongmei1), Yin Wengang2)and Shen Yuan1)

1) Earthquake Administration of Sichuan Province, Chengdu 610041, China 2) Officers College of PAP, Chengdu 610213, China

The currently used earthquake casualties evaluation model and method commonly conside a single factor, that is difficult to reflect the influence of different factors effectively on the casualties. After summarizing historical earthquake cases in the cause of casualties, extracting the main factors of affecting the earthquake casualties for system, we selected the factors involving in construction of earthquake casualty assessment model. Using the multivariate nonlinear regression method we established the earthquake casualty evaluation model based on multiple factors with the consideration of the correction to assessment result from secondary geological disaster. This model improves the applicability and the reliability of assessment result in the Sichuan area.

Earthquake disaster; Casualties; Influence factor; Evaluation model

10.11899/zzfy20170415

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目課題（2015BAK18B03）；地震應(yīng)急青年重點(diǎn)任務(wù)（CEA_EDEM-201614）；四川省地震局科技專項(xiàng)（LY1613）

2017-04-12

張瑩，女，生于1989年。助理工程師。主要從事市縣地震應(yīng)急和地震災(zāi)情信息處理研究。E-mail：179585473@qq.com

張瑩，郭紅梅，尹文剛，申源，2017．基于多因素的地震災(zāi)害人員傷亡評(píng)估模型研究．震災(zāi)防御技術(shù)，12（4）：870—881．