鄧樹(shù)榮 張方浩 余慶坤 和仕芳 杜浩國(guó) 曹彥波
一種地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定方法1
鄧樹(shù)榮 張方浩 余慶坤 和仕芳 杜浩國(guó) 曹彥波
(云南省地震局,昆明 650224)
破壞性地震發(fā)生后,相關(guān)部門根據(jù)地震應(yīng)急預(yù)案啟動(dòng)地震應(yīng)急響應(yīng),由于難以在第一時(shí)間得到準(zhǔn)確和全面的災(zāi)情信息,因此支撐地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的判定因素有限。本文通過(guò)專家調(diào)查法,梳理出影響地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定的關(guān)鍵因子,并對(duì)其賦予一定的權(quán)值,得到地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的閥值。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生后,采用專家打分的形式計(jì)算出1個(gè)地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的判定值,通過(guò)判定值和閥值區(qū)間的關(guān)系,判定地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別。最后,抽取了2011年以來(lái)云南境內(nèi)發(fā)生的10次破壞性地震作為檢驗(yàn)樣本,結(jié)果證明該方法對(duì)應(yīng)率較高,具有一定的適用性。
地震應(yīng)急 響應(yīng)級(jí)別 影響因子 判定方法
地震應(yīng)急是指破壞性地震發(fā)生前所做的各種應(yīng)急準(zhǔn)備以及地震發(fā)生后采取的緊急搶險(xiǎn)救災(zāi)行動(dòng)。地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定是地震發(fā)生后采取的緊急搶險(xiǎn)救災(zāi)行動(dòng)之一。在地震應(yīng)急預(yù)案中,響應(yīng)級(jí)別的劃分是關(guān)鍵內(nèi)容,分級(jí)響應(yīng)則是中國(guó)地震應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制的重要特點(diǎn)(劉在濤等,2010)。在2008年四川汶川8.0級(jí)地震的應(yīng)急處置工作中,分級(jí)響應(yīng)機(jī)制起到了關(guān)鍵的作用,獲得了地震應(yīng)急處置方面的寶貴經(jīng)驗(yàn)。隨后,各級(jí)地方政府加強(qiáng)了防震減災(zāi)能力建設(shè),逐步對(duì)地震應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行了修訂和完善。汶川8.0級(jí)地震的應(yīng)急處置工作為全面提升我國(guó)防震減災(zāi)能力打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在2010年青海玉樹(shù)7.1級(jí)、2013年四川蘆山7.0級(jí)和2014年云南魯?shù)?.5級(jí)地震應(yīng)急處置中,分級(jí)響應(yīng)的機(jī)制同樣發(fā)揮了重要作用。隨著地震應(yīng)急處置經(jīng)驗(yàn)的不斷積累,分級(jí)響應(yīng)機(jī)制不斷完善,其科學(xué)性在歷次地震應(yīng)急處置中得到了驗(yàn)證和體現(xiàn)。
汶川特大地震的應(yīng)急救援和抗震救災(zāi)實(shí)踐表明,我國(guó)應(yīng)對(duì)巨大地震災(zāi)害的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作仍有許多薄弱環(huán)節(jié)亟待加強(qiáng)。在震后初期,表現(xiàn)出了較為無(wú)序、救援場(chǎng)面混亂的現(xiàn)象,救援指揮工作缺乏統(tǒng)一部署和有效的部門間協(xié)調(diào)(姜立新等,2012)。破壞性地震是1種突發(fā)的自然災(zāi)害,響應(yīng)級(jí)別判定的科學(xué)性關(guān)系到地震應(yīng)急行動(dòng)方案的制定、救援力量的調(diào)配、救援物資的配置等一系列相關(guān)工作,也影響地震應(yīng)急處置工作整體的效果。破壞性地震影響范圍大,災(zāi)害的發(fā)展和演變機(jī)理不易掌控,加之災(zāi)情信息在第一時(shí)間難以獲取,可供決策者利用的有效信息有限,使得準(zhǔn)確判定應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別難度較大。據(jù)統(tǒng)計(jì),云南自2011年進(jìn)入新一輪強(qiáng)震活躍期以來(lái)(皇甫崗等,2014),共發(fā)生5.0級(jí)以上破壞性地震21次,按照地震應(yīng)急預(yù)案規(guī)定正常啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)17次,提高響應(yīng)級(jí)別2次,降低響應(yīng)級(jí)別2次。在其它地區(qū)的地震應(yīng)急響應(yīng)中,同樣出現(xiàn)提高和降低應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的情況,特別是針對(duì)一些特殊地區(qū)的地震,其響應(yīng)級(jí)別會(huì)隨著震情的發(fā)展進(jìn)行調(diào)整。為了使響應(yīng)級(jí)別與應(yīng)急處置需求盡可能相符,劉在濤(2011)采用貝葉斯方法對(duì)地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的判定進(jìn)行了分析,蔡駿(2011)對(duì)中國(guó)破壞性地震的震后應(yīng)急響應(yīng)進(jìn)行了研究,這些研究成果為地震應(yīng)急處置決策提供了一定參考。
本文結(jié)合多次地震應(yīng)急響應(yīng)和處置工作,對(duì)地震應(yīng)急過(guò)程中啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)需要考慮的因素進(jìn)行分析研究。
從汶川8.0級(jí)、玉樹(shù)7.1級(jí)、蘆山7.0級(jí)和魯?shù)?.5級(jí)地震的應(yīng)急處置情況看,4次地震屬于不同能量級(jí)的地震,但都啟動(dòng)了Ⅰ級(jí)響應(yīng)。2014年,云南境內(nèi)相繼發(fā)生了盈江6.1級(jí)、魯?shù)?.5級(jí)和景谷6.6級(jí)地震,其中魯?shù)榈卣饐?dòng)了Ⅰ級(jí)響應(yīng),盈江地震和景谷地震啟動(dòng)了Ⅱ級(jí)響應(yīng)。同1個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)生的同能量級(jí)地震,啟動(dòng)的響應(yīng)級(jí)別卻不同,由此引發(fā)了廣泛的關(guān)注和討論,洪海春等(2015)和張彥琪等(2017)分別對(duì)這3次地震進(jìn)行了對(duì)比研究。由此可見(jiàn),震級(jí)并非地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的唯一判定因子。為了更科學(xué)地考慮影響地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的因子,本文采用德?tīng)柗品ǎ―elphi Method,也稱專家調(diào)查法),通過(guò)邀請(qǐng)?jiān)诘卣饝?yīng)急領(lǐng)域有著豐富經(jīng)驗(yàn)的專家進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查,梳理出影響地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定的關(guān)鍵因子。
針對(duì)地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定影響因子這一特定問(wèn)題,進(jìn)行3輪問(wèn)卷調(diào)查。第1輪,向?qū)<艺髟冇绊懙卣饝?yīng)急響應(yīng)級(jí)別的判定因子,在征得大量的專家意見(jiàn)后,進(jìn)行整理和歸納;第2輪,將歸納和整理好的意見(jiàn)再匿名反饋給各專家,由專家給出各因子對(duì)地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判斷的重要程度,整理出比較重要的幾個(gè)因子;第3輪,通過(guò)查找大量的佐證材料,對(duì)各因子進(jìn)行分級(jí),將重要影響因子問(wèn)卷調(diào)查表發(fā)放給各專家,對(duì)各因子的分級(jí)情況征求專家意見(jiàn),最后歸納整理得到一致的專家意見(jiàn)。通過(guò)3輪的專家意見(jiàn)征詢和反饋,專家意見(jiàn)逐步趨于集中,最后可獲得準(zhǔn)確率較高的集體判斷結(jié)果(徐國(guó)祥,2008),從中篩選出地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定的主要影響因子和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),構(gòu)建模型指標(biāo)體系。
在地震應(yīng)急工作中,需根據(jù)國(guó)家法律法規(guī)和地震應(yīng)急預(yù)案確定級(jí)別并啟動(dòng)地震應(yīng)急。初判的應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別通常都是制度性和經(jīng)驗(yàn)性的,隨著地震事件的發(fā)展演變,災(zāi)情也會(huì)逐步明晰,往往需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整響應(yīng)級(jí)別,特別是遇到小震大災(zāi)、中震巨災(zāi)的情況,則需要進(jìn)一步提高應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別。在2010年青海玉樹(shù)7.1級(jí)地震中,隨著地震災(zāi)情的進(jìn)一步明朗,中國(guó)地震局的地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別由Ⅱ級(jí)調(diào)整為Ⅰ級(jí);2013年四川蘆山7.0級(jí)地震啟動(dòng)了Ⅰ級(jí)地震災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng),在基本確定地震傷亡人數(shù)超過(guò)50人但不會(huì)達(dá)到300人后,地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別降為Ⅱ級(jí);2014年云南魯?shù)?.5級(jí)地震初定實(shí)施Ⅱ級(jí)響應(yīng),但隨著死亡人數(shù)超過(guò)了300人,且紅石巖堰塞湖隨時(shí)有可能垮塌引發(fā)嚴(yán)重次生災(zāi)害,遂將地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別提升為Ⅰ級(jí)。由此可見(jiàn),中強(qiáng)以上地震往往災(zāi)情變化較大,地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的實(shí)時(shí)調(diào)整是正常和必要的,體現(xiàn)了合理、有效實(shí)施地震災(zāi)害應(yīng)急救援的科學(xué)理念。
根據(jù)《破壞性地震應(yīng)急條例》[1]和《國(guó)家地震應(yīng)急預(yù)案》[2]關(guān)于地震災(zāi)害的判定和應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的規(guī)定,震級(jí)、人員死亡、經(jīng)濟(jì)損失、人口密集程度是應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定指標(biāo)。在4個(gè)因子中,震級(jí)是震后第一時(shí)間唯一能確定的量化因子;對(duì)于人員死亡、經(jīng)濟(jì)損失2個(gè)因子,雖然明確規(guī)定了其指標(biāo)值,但震后短時(shí)間內(nèi)很難獲取到準(zhǔn)確數(shù)字;而人口密集程度指標(biāo)尺度太過(guò)宏觀,即使針對(duì)人口分布差異性較大的局部地區(qū)也不易把握。因此,一般首次發(fā)布地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別主要是基于震級(jí)和經(jīng)驗(yàn)。然而,從幾次中強(qiáng)以上地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的調(diào)整可以看出,地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的判定具有特殊性。在德?tīng)柗品ǖ慕y(tǒng)計(jì)結(jié)果中,專家給出了地震、災(zāi)情、社會(huì)和地理環(huán)境4個(gè)方面的重要因素,各因素又分不同的因子。根據(jù)各因子對(duì)應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的影響,分為初判因子和調(diào)整因子。其中,固定不變或第一時(shí)間就能很快掌握的因子可作為初判因子;動(dòng)態(tài)變化、第一時(shí)間很難掌握、隨著地震事件的發(fā)展而演變的因子可作為調(diào)整因子;部分因子在地震發(fā)生時(shí)能夠初步掌握,但由于地震災(zāi)害演變的不確定性,因子值處在動(dòng)態(tài)變化中,既可作為初判因子,也可作為調(diào)整因子(表1)。
表1 地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定的重要因子
續(xù)表
在地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的判定中,可將判定因子分為直接因子和間接因子。直接因子為地震應(yīng)急預(yù)案中規(guī)定的判定標(biāo)準(zhǔn),這些因子是地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定中最明確、最重要的指標(biāo),在地震應(yīng)急響應(yīng)工作中起到關(guān)鍵的作用。間接因子主要是對(duì)地震災(zāi)害具有一定影響程度的因子,特別是在一些特殊環(huán)境、特殊背景下,這些因子往往對(duì)地震災(zāi)情的影響很大。根據(jù)專家問(wèn)卷結(jié)果,分別對(duì)直接因子和間接因子做統(tǒng)計(jì),并將因子分為3個(gè)級(jí)別。一級(jí)指標(biāo)為影響地震應(yīng)急響應(yīng)的重要因素,二級(jí)指標(biāo)為其對(duì)應(yīng)的重要因子,三級(jí)指標(biāo)為各因子的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)應(yīng)的參考分值,統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2、表3所示。
表2 應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定的直接因子
表3 應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定的間接因子
續(xù)表
續(xù)表
在表2、表3中,影響地震應(yīng)急響應(yīng)的重要因素的權(quán)重表示為w,權(quán)重越高,表示對(duì)地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定的影響越大。相應(yīng)的重要因子的權(quán)重表示為w權(quán)重越高,表示對(duì)重要因素的影響越大。各重要因子分級(jí)的參考分值范圍表示為[f,f(k-1)](=Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ),fI、fⅡ、fⅢ分別表示啟動(dòng)Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)應(yīng)急響應(yīng)時(shí)各因子的閥值。各重要因子的分值表示為z,值越大,表示對(duì)地震災(zāi)害產(chǎn)生的影響越大。
為方便研究,規(guī)定0<w<1、0<w<1,即重要因素和對(duì)應(yīng)各因子的權(quán)重占比為0—100%;規(guī)定0≤z≤10,即各因子的分值為0—10;規(guī)定0<f<10,且fI>fⅡ>fⅢ,即各重要因子在參考分值范圍內(nèi)取值,且參考分值為0—10。
通過(guò)咨詢地震應(yīng)急領(lǐng)域的資深專家和管理人員,確定各因子的權(quán)重和單個(gè)因子的閥值,也可采用專家問(wèn)卷的方式通過(guò)求其平均值確定。確定單個(gè)因子的閥值后,按照式(1)計(jì)算出各應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別啟動(dòng)的閥值。
當(dāng)發(fā)生破壞性地震后,第一時(shí)間向地震應(yīng)急領(lǐng)域的資深專家和管理者發(fā)放應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定專家咨詢表,咨詢表參照表2、表3設(shè)計(jì)。專家對(duì)該地震做出經(jīng)驗(yàn)性的判斷,并參照表中的分值范圍進(jìn)行打分,最后對(duì)打分結(jié)果按照以下步驟進(jìn)行加權(quán):
(1)計(jì)算單個(gè)專家的打分權(quán)重。對(duì)每位專家的打分表,按照式(2)分別進(jìn)行加權(quán)計(jì)算。
其中,表示某位專家打分表中指標(biāo)的加權(quán)值。
(2)計(jì)算應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的判定值。對(duì)所有專家的分?jǐn)?shù),按照式(3)求平均值,得到本次地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的判定值。
自2011年以來(lái),云南地區(qū)進(jìn)入新一輪強(qiáng)震活躍期(皇甫崗等,2014)。云南地震發(fā)生的頻度較高,因此地震應(yīng)急處置工作任務(wù)較多,積累了豐富的地震應(yīng)急處置經(jīng)驗(yàn),資料也比較完備。選取2011年以來(lái)云南境內(nèi)10次5.0級(jí)以上破壞性地震[4]為樣本,對(duì)每次地震進(jìn)行專家打分,再利用式(2)、式(3)計(jì)算出每次地震應(yīng)急響應(yīng)啟動(dòng)的判定值,結(jié)果如表4所示。
表4 地震應(yīng)急響應(yīng)啟動(dòng)級(jí)別的判定值和閥值對(duì)照表
將本文的判定方法所得的判定值與云南地區(qū)地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別啟動(dòng)閥值區(qū)間進(jìn)行比較,在10個(gè)樣本地震中,應(yīng)啟動(dòng)級(jí)別和實(shí)際響應(yīng)級(jí)別對(duì)應(yīng)的有7個(gè),不對(duì)應(yīng)的有3個(gè),對(duì)應(yīng)率為70%。
2011年騰沖縣5.2級(jí)地震的判定值顯示應(yīng)啟動(dòng)Ⅲ級(jí)響應(yīng),但在實(shí)際地震應(yīng)急處置過(guò)程中,由于當(dāng)?shù)貙儆跉v史地震頻發(fā)地區(qū),當(dāng)?shù)卣匾暦勒饻p災(zāi)工作,群眾抗震意識(shí)強(qiáng),加之騰沖經(jīng)濟(jì)條件較好、抗震設(shè)防能力較高,因此在了解了當(dāng)?shù)氐牡卣馂?zāi)情后,啟動(dòng)了Ⅳ級(jí)響應(yīng),同時(shí)鑒于2012年新修訂的國(guó)家地震應(yīng)急預(yù)案,因此,判定值和實(shí)際啟動(dòng)級(jí)別有差異。2012年彝良5.7級(jí)、5.6級(jí)地震的判定值顯示應(yīng)啟動(dòng)Ⅲ級(jí)響應(yīng),但有Ⅲ級(jí)強(qiáng)的趨勢(shì);在實(shí)際地震應(yīng)急處置過(guò)程中,僅隔1小時(shí)又發(fā)生了5.6級(jí)地震,勢(shì)必加重了災(zāi)情,因此,啟動(dòng)了Ⅱ級(jí)響應(yīng)。2014年魯?shù)?.5級(jí)地震的判定值顯示應(yīng)啟動(dòng)Ⅱ級(jí)響應(yīng),但有Ⅱ級(jí)強(qiáng)的趨勢(shì);考慮到以下因素:①災(zāi)區(qū)人口密度大,魯?shù)榭h人口密度265人/km2,約為全省平均值的2倍,為人口稠密地區(qū);②當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平不高,屬國(guó)家級(jí)貧困縣,農(nóng)村房屋以磚混合土木結(jié)構(gòu)為主,普遍未經(jīng)抗震設(shè)防,部分房屋以夯土墻承重且老舊,抗震性能差;③地震震源淺,災(zāi)區(qū)地形地勢(shì)險(xiǎn)峻、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖土破碎,且人員死亡和災(zāi)害損失具有快速上升的趨勢(shì)。因此,魯?shù)?.5級(jí)地震啟動(dòng)了Ⅰ級(jí)響應(yīng)。
中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展已邁入新時(shí)代,人口分布、人均GDP、經(jīng)濟(jì)總量等均處于快速發(fā)展和動(dòng)態(tài)變化的時(shí)期,因此,地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定重要因子的分級(jí)也需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。地震是綜合性的自然災(zāi)害事件,影響地震應(yīng)急規(guī)模、級(jí)別和特點(diǎn)的因素是多方面的,其中部分因素具有明顯的區(qū)域性差異,主要體現(xiàn)在地震活動(dòng)區(qū)域、自然地理環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件等方面(范開(kāi)紅等,2017)。針對(duì)不同地區(qū)、不同時(shí)期的地震應(yīng)急處置工作,可增加諸如地震活動(dòng)性、氣象因素、防震減災(zāi)能力等因素進(jìn)行判定。不同地區(qū)的地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的閥值有所差異,因此需要大量的地震應(yīng)急案例進(jìn)行驗(yàn)證,并根據(jù)實(shí)際情況取值。表2、表3中的各指標(biāo)也需要根據(jù)各地區(qū)的特點(diǎn)進(jìn)行取舍和偏重。
需要指出的是,地震應(yīng)急處置工作需要快速啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng),但本文的地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定方法采用了大量的專家論證和調(diào)查,得出科學(xué)合理的閥值和判定值需要一定的時(shí)間。此外,本文將云南地區(qū)作為1個(gè)整體進(jìn)行研究,地域尺度較大,其它某些特殊地區(qū)應(yīng)用該判定方法時(shí),可能存在誤判,因此需要進(jìn)一步探索以州市、縣區(qū)或其它地域分區(qū)為單元的判定值和閥值矩陣。
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A Method of Determining the Level of Earthquake Emergency Response
Deng Shurong, Zhang Fanghao, Yu Qingkun, He Shifang, Du Haoguo and Cao Yanbo
(Yunnan Earthquake Agency, Kunming 650224, China)
As soon as a destructive earthquake occurs, the earthquake emergency response needs to be taken by the government according to the emergency plan. Since it is very difficult for decision-makers to obtain accurate or overall disaster information in short time, it is not easy to determined the level of earthquake emergency response. To solve this problem, we use Delphi method to sort out some key factors which are important in determination of the emergency-response level, and then assign these factors with certain weights. In this study, we set up the threshold of each response level. When an earthquake occurs, we firstly calculate the evaluation values of the emergency-response level on the basis of judgement by experts. Then, after comparing the evaluation values with the threshold, we determine the response level. In verification of our method, we select 10 events of destructive earthquakes since 2011in Yunnan province, and use our method to obtain theoretical levels of emergency response of these events. The levels determined by our method are in good agreement with the levels which have been taken in practice.
Earthquake emergency; Emergency response level; Influencing factors; Judgment method
10.11899/zzfy20190213
國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“地震應(yīng)急全時(shí)程災(zāi)情匯聚與決策服務(wù)技術(shù)研究”(2018YFC1504500),地震科技星火計(jì)劃專項(xiàng)“云南省地震災(zāi)害區(qū)域特征研究”(XH17032)
2018-07-03
鄧樹(shù)榮,男,生于1987年。工程師。主要從事地震應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)通信保障工作和應(yīng)急救援理論研究。E-mail:604732139@qq.com
鄧樹(shù)榮,張方浩,余慶坤,和仕芳,杜浩國(guó),曹彥波,2019.一種地震應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別判定方法.震災(zāi)防御技術(shù),14(2):401—410.
[1] 國(guó)務(wù)院,2011.破壞性地震應(yīng)急條例(2011年1月8日修正).
[2] 國(guó)務(wù)院,2012.國(guó)家地震應(yīng)急預(yù)案(2012年8月28日修訂).
[3] 國(guó)務(wù)院,2014.關(guān)于調(diào)整城市規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn)的通知.
[4] 云南省地震局,2011—2017. 5.0級(jí)以上破壞性地震災(zāi)害損失評(píng)估報(bào)告.