收稿日期:2012-03-24
基金项目:中国地震局地球物理研究所基本科研业务专项“玉溪盆地震后人员伤亡快速评估研究(DQJB11C27)”资助.
基金项目:中国地震局地球物理研究所基本科研业务专项“玉溪盆地震后人员伤亡快速评估研究(DQJB11C27)”资助.
地震灾区区域搜救优先级判定方法研究及应用*
(1.中国地震局地球物理研究所,北京 100081; 2.四川省地震局,四川 成都610041)
Research on Judgment Methods for Regional Search and Rescue Priority in Earthquake Disaster Areas and its Application——Taking Wenchuan M8.0 Earthquake as an Example
WU Xin-yan1, CHEN Wei-feng2, GUO Hong-mei2
(1. Institute of Geophysics, CEA, Beijing 100081, China)(2.Earthquake Administration of Sichuan Province, Chengdu 610041, Sichuan, China)
earthquake disaster area; search and rescue; priority; Wenchuan M8.0 earthquake
备注
摘要
全文
图/表
参考文献
针对震后快速反应与应急救援辅助决策的需要,综合考虑灾区人口数量、人口密度、地形、交通、天气、烈度等因素,建立了地震灾区区域搜救目标优先级的评判模型,并以汶川地震为例进行了搜救目标优先级的划分,结果表明该方法可以满足大灾区的区域搜救优先级评定需求。
To meet the demand of fast response and emergency assistant decision making, considering population quantity, population density, terrain, traffic, weather, intensity and other factors in earthquake disaster area, we build the judgment model of regional search and rescue target priority in earthquake disaster areas. Then taking Wenchuan M8.0 earthquake as an example, we give the priority classification of search and rescue target. The result shows that this method could meet judgment need of regional search and rescue target priority in the large disaster area.
引言
国内外历次地震的救援行动案例表明,对压埋人员抢救越快速及时,救活的可能性越大。据汶川地震某部门救援统计(安建等,2009),20分钟内挖出的人员存活率为98%,30分钟内是90%,1小时内为63%,48小时内为36%。地震造成的压埋人员存活除受伤程度外还取决于挖出的时间,挖出的时间越早,人们生存的希望就越大。因此,在救援时间极其有限的情况下,合理地分析各个救援区域的优先级具有重要作用。自20世纪90年代起,许多专家学者在地震灾害搜索救援的理论和方法上开展了相关探索和研究工作,顾建华等(2003)对地震灾害现场的搜索策略和搜索方法等有关问题进行了讨论,并就搜索分队的部署等提出了建议; 肖松雷(2006)以数学表达形式对地震灾害现场搜索与救援的优先级和指挥部署模型做了初步研究; 翟浩和曹泽文(2010)以概率的形式给出了建筑物搜索优先值; 郭红梅等(2008)设计开发了城市地震现场搜救指挥辅助决策系统; 雷秋霞等(2011)运用地理信息系统、全球定位系统技术和智能空间决策技术,结合震害预测、地震灾情快速获取技术等,建立了地震现场搜救力量部署辅助决策系统; 胡伟华等(2010)探讨了地震灾区分级和灾害程度排序的方法; 卢永坤等(2011)利用云南省的3次震例计算了每个震例的受灾程度影响因子及综合灾害指数。本文主要考虑影响搜救优先级的因素,建立区域搜救优先级评判模型,进而确定区域现场搜救的优先级。
1 区域的定义
在本文中,“区域”指较大范围,比如:某个区县行政区、大型城镇等。在一次大规模地震救援行动中,可以将整个灾区看成是若干个区域的组合,在进行分区的基础上,再划分若干个局部(图1)。无论是区域还是局部,搜救目标优先级都是根据评判法则的计算结果而来的,如果将搜救目标级别分成三个等级的话,将“一级”定义为分数最高的级别,即搜救优先级别最高的等级。
图1 大规模地震灾区分区示意图
Fig.1 Division schematic diagram in a large earthquake disaster area2 区域搜救目标分级
3 应用实例
3.1 汶川地震部分灾区(县市)受灾信息2008年5月12日14时28分,四川省汶川县发生8.0级地震,地震灾区涉及四川、甘肃、陕西、重庆、云南、宁夏6个省(市、自治区),近30个省有震感,据民政部报告,截至2008年9月25日12时,四川汶川地震已确认69 227人遇难,374 643人受伤,失踪17 923人(国务院新闻办公室,2008)。其中四川省造成遇难62 161人,受伤347 401人,灾区主要涉及阿坝、绵阳、德阳、成都、广元等20个州(市),140个县(市、区)。表3给出了汶川地震中部分灾区影响因素搜救目标优先级的因素。
表3 汶川地震部分灾区搜救目标优先级影响因素
Tab.3 Influencing factors of search and rescue target priority in partial disaster areas of Wenchuan M8.0 earthquake3.2 模型与实际结果的比较表4分别显示了根据模型得到的部分灾区搜救目标优先级别划分与灾害损失评估报告中的分区,结果显示模型基本能够反映受灾程度,并结合了当地的交通、天气、地形等因素,指挥部可参考此模型给出相应的力量派遣优先级别。
表4 汶川地震部分灾区搜救目标优先级别与灾评结果比较
Tab.4 The comparison between judgment result of search and rescue target priority and disaster assessment results in partial disaster areas of Wenchuan M8.0 earthquake4 结论
笔者用定量的方式确定了地震救援优先级,并以汶川地震为例,进行了实例计算,结果表明,该评判模型可以给出比较科学的优先级判定依据,从而能为更加救援力量部署提供参考,对地震现场救援具有实际意义。
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区域搜救目标优先级是以区域作为搜救目标,研究区域之间的搜救优先级关系,也就是确定出哪个区域应该优先进行搜救工作。
2.1 影响因素的确定影响区域搜救的因素很多(邓砚等,2005; 苗崇刚,聂高众,2004),主要有两大方面,即:压埋人数与救援难度,而救援难度主要由地形、交通和天气三个方面影响。
2.1.1 压埋人数压埋人数既是决定地震灾害损失大小的关键因素之一,也是灾区救助对象、保护对象、需要救灾人力物力数量等的决定因素,因此也是决定某次地震救援行动指挥与控制的基本影响因素之一。
2.1.2 地形灾区地形影响着救援队伍行进方式、抵达灾区快捷顺利程度,地形不同也会产生不同的次生灾害。地形平坦的地区相对于地形复杂、山高沟深的地区,地震救援难度较低且能比较顺利进行。在考虑救援效率的前提下,本着先易后难的原则,在使用同等交通工具条件下,地形简单的地区应该优先救援。
2.1.3 交通交通也是影响地震救援的又一关键因素。有的地区交通阻断,进而延迟了救援进度。所以,为了提高救援效率,同等条件下,交通好的地区可优先救援。
2.1.4 天气在天气恶劣的情况下,救援难度增大。因此,同等条件下,天气好的地区可优先救援。
2.2 评判模型2.2.1 数学模型的建立通过以上各影响因素的分析,得到评判模型:
W=Pd×∑(A×Ym).(1)
其中:W为区域搜救目标得分; Pd为搜救成功概率; Ym为压埋率估计; A为各烈度区人口总数。
2.2.2 模型参数的确定(1)搜救成功概率Pd
假设在时间一定的前提下,救援队伍对于某个区域执行任务的成功概率为Pd。则Pd为搜救难度d的函数,并在0～1的范围内变化,在搜救难度逐渐增大时,Pd会逐渐变小,因此,我们利用函数Pd=1-e-1/d来描述成功执行任务的概率,搜救难度d由地形、交通、天气加权确定,在因素得分方面,地形为高原、交通完全阻断、雷雨天气的得分为最高(最难),地形为平原、交通通畅、天气晴朗的得分最低(最容易),三种因素的权重由专家来打分,公式(1)也可记为
W=(1-e-1/d)×∑(A×Ym).(2)
注:表中括号内数字为赋值.
表1 搜救难度影响因素的赋值
Tab.1 Valuation on influencing factors of search and rescue difficulty(2)Ym的确定
理论上的压埋率应该包括死亡率、受伤率和被压埋但未受伤率三部分。但根据以往地震救援经验,被压埋但未受伤的人员大多数都被周围居民通过自救互救的方式解救出来,专业救援队所营救受困者几乎都是伤员或罹难者,因此被压埋但未受伤的比例应当很小,暂时不作考虑,则压埋率即为伤亡率。可根据国家地震局震害防御司未来地震灾害损失预测研究组(1990)研究的地震伤亡率和烈度的关系,粗略给出伤亡率结果。
震后初期暂时无法得到地震动分布图时,式(2)中的烈度I由烈度衰减模型来确定(汪素云等,2000),其中,中国东部的烈度衰减关系为
表2 我国城乡地震伤亡率和烈度的关系(10-4)
Tab.2 The relationship between earthquake casualty rate and intensity in urban and rural in China(10-4){Ia=5.019+1.446M-4.136lg(R+24)
Ib=2.240+1.446M-3.070lg(R+9)σ=0.517.(3)
中国西部的烈度衰减关系为
{Ia=5.253+1.398M-4.164lg(R+26)
Ib=2.019+1.398M-2.943lg(R+8)σ=0.632.(4)
其中,Ia和Ib分别是长、短轴方向的烈度,M是震级,R为距离,单位是km,σ是标准差。得到地震动分布图后,可及时修正烈度分布,并据此重新计算搜救目标优先级。
2.3 搜救目标分级归一化是一种简化计算的方式,也就是将有量纲的表达式经过变换,化为无量纲的表达式,成为纯量。归一化方法有很多种,这里采用如下方法:
X'i=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)×100 i=1,2,…n.(5)
当30<X'i≤100时,设定搜救目标优先级为一级; 当10<X'i≤30时,设定搜救目标优先级为二级; 当X'i≤10时,设定搜救目标优先级为三级。
