人员伤亡是地震灾害中最受关注的内容,一般分为死亡、重伤和轻伤,地震死亡人员是指地震导致的直接死亡或致伤过重在7天内死亡的人员。1900年以来昭通地区不同震级人员死亡人数见表1,在统计时去除了前震和余震,群震事件则选取震级最大者,只选取地震死亡人数而没有选取重伤和轻伤人数进行震级与人员死亡特征进行分析,其原因为死亡人数的记录客观、全面、可信,同时又能兼顾数据一致性,更能反映昭通地震震级—人员死亡的普遍特征; 地震死亡人数也是国家启动地震应急响应等级的重要指标。考虑昭通地区内部社会经济和自然地理特征总体相似(除昭鲁盆地外),笔者建立了震级与人员死亡的数理统计模型,并选取相

关性最高的指数模型(图1),其关系表达式如下:

N_d=10^-8e^3.7611M(R²=0.9072).(1)

式中,M为地震震级,N_d为相应的地震死亡人数,R²为决定系数。

图1 震级与人员死亡关系
Fig.1 Relation between earthquake magnitude and death number

表1 昭通地区震级—人员死亡一览表(1900～2012年)
Tab.1 Magnitudes and the related death number of the earthquakes in Zhaotong from 1900 to 2012

表2 昭通地区震级—人员死亡计算结果
Tab.2 Calculation results of death number corresponding to different magnitudes in Zhaotong

地震灾区范围内的人口称为受灾人口,通常意义下,地震灾区是指有社会经济破坏的区域(一般选取烈度≥Ⅵ度的区域)。影响地震灾区范围的因素较多,其中震级大小、震源深度以及社会经济发展状况是主要因素,云南地区(包括昭通地区)大部分地震的震源深度都在10～20 km,属浅源地震,震级大小在很大程度上决定了灾区范围的大小,因此社会经济发展状况和人口密度成为影响受灾人口数量的重要因素。选取1992年以来昭通地区震级和受灾人口数据,建立震级与受灾人口的数理统计模型,并选取相关性最高的指数模型(图2),其关系表达式如下

N_p=632.43e^1.1758M(R²=0.8862).(2)

式中,M为地震震级,N_p为相应的受灾人口数,R²为决定系数。

地震经济损失包括直接经济损失、间接经济损失和抗震救灾直接投入3部分。直接经济损失由房屋建筑、室外财产、生命线工程及其他工程结构、重大工程设施、大型企业等的直接经济损失组成 国家地震局.1997.地震灾害损失评估规定(试行). 国家地震局.1999.地震灾害损失评估补充规定.。对间接经济损失当前还没有统一算法。每次政府的抗震救灾直接投入会根据当时情况进行安排。因此本文研究经济损失选取房屋破坏面积和直接经济损失两个指标。

地震对房屋的破坏程度一般分为毁坏、严重破坏、中等破坏、轻微破坏。为了数据获取的一致性,采用房屋破坏总面积和震级来分析两者的关系。建立1992年以来昭通地区震级与房屋破坏总面积的数理统计模型,并选取相关性最高的指数模型(图3),其关系表达式为:

N_h=30.62e^2.1567M(R²=0.9224).(3)

式中,M为地震震级,N_h为相应的房屋破坏面积,R²为决定系数。

对震级与直接经济损失关系的研究,通常是建立震级与直接经济损失总量的数学模型,推算区域

图2 震级与受灾人口的关系
Fig.2 Relation between the earthquake magnitude and the affected population

图3 震级与房屋破坏面积的关系
Fig.3 Relation between the earthquake magnitude and the area of damaged buildings

N_e=0.0001e^3.6471M(R²=0.6927).(4)

式中,M为地震震级,N_e为相应的直接经济损失,R²为决定系数。

图4 震级与直接经济损失的关系
Fig.4 Relation between the earthquake magnitude and the economic losses

lgE=12.24+1.44M.(5)

式中,E为地震释放的能量(10^-7 J),M为相应的地震震级。相同地震能量条件下,昭通地区地震灾害损失随年份增长,与其他模型不同的是,单位地震能量的损失量与时间之间为线性关系,2002～2012年的拟合式(图5a)为

图5 昭通地区相同地震能量条件下地震灾害经济损失随时间的变化
Fig.5 Variation of earthquake direct economic losses caused by earthquakes with the time under the equal seismic energy in Zhaotong from 2002 to 2012 El=61.762T-123368(R2=0.839).

E_l '=65.802T-131464(R²=0.6977).(7)

式中,E_l(E_l ')表示单位地震能量的经济损失,T表示时间(年),R²为决定系数。尽管昭通地区在2006年之后直到2012年才再度出现破坏性地震,但2002～2012年和2002～2006年的拟合式的参数比较接近,从趋势上看斜率也比较一致,可以初步判定昭通地区单位地震能量的经济损失与时间呈线性关系,(6)式反映了这种变化的总体规律。

对昭通地震震级与经济损失以及单位地震能量的经济损失随时间变化的数理特征认识对地震应急评估有重要参考意义。通过震级与经济损失的模型可以评估其他震级水平下可能的经济损失水平,通过单位地震能量的经济损失与时间的模型可以评估不同年份各震级水平下的经济损失; 不仅如此,当一个地震发生后,可以通过两个模型分别进行计算,在此基础上结合专家经验评估得出一个更合理的结果。若单看当前样本下的模型,单位能量的经济损失随时间变化的模型更能描述昭通地区震级与经济损失的特征。

昭通地区地震崩滑较为普遍,常造成新的人员伤亡、房屋破坏、交通中断。除了“9·7”彝良5.7、5.6级地震崩滑有相对详细的调查外,其余地震崩滑情况大多只是描述性记录。从现有资料看,高庆华等(2011)将地震滑坡的活动程度用“★”数量表示,记录相对详细。综合高庆华等(2011)的资料和相关地震灾害损失评估报告,1900年以来昭通地区22次地震中,有20次的地震崩滑记录,占总数的90.91%,无崩滑记录的2次地震是2003年11月26日鲁甸5.0级地震和2004年8月10日鲁甸5.6级地震,这两次地震发在昭鲁盆地,地形因素决定了不可能有规模性崩滑次生灾害。从造成危害看,有翔实记录的震例有3个,2006年“7·22”盐津5.1级地震因地震死亡22人,有明确死亡原因的20人中18人因地震崩滑致死,占死亡总数的81.82%,占明确死亡原因总数的90.00%; 2006年“8·25”盐津5.1级地震死亡2人,均系地震崩滑而死,占总数的100.00%; 2012年“9·7”彝良5.7、5.6级地震死亡81人,因地震崩滑死亡60人,占死亡总数的74.07%。考虑到样本的局限,难以对昭通地震崩滑进行数学建模分析。但从统计数据仍可以看出,昭通地区地震崩滑次生灾害现象普遍、灾害程度深、人员伤亡严重。

表3列出了1900年以来昭通地区地震人员死亡与云南省其他地区地震死亡人数统计结果。地震人员死亡的比较分析选取1900年以来的数据。

为了进一步认识昭通地震人员死亡的区域性,同时考虑到6.0级以上地震昭通只有3个,样本较少,因此按照0.5级一个档,将昭通地区5.0～5.9级地震与人员死亡和云南其他区域进行比较(图6),从表3可以看出:昭通地区地震人员死亡人数比云南其他地区多,伤亡更重,是典型的小震大灾; 地震崩滑次生灾害是造成昭通地震死亡人数较多的重要原因。

受灾人口、房屋破坏面积、直接经济损失等数据均选取1992年以后的地震灾害损失评估调查结果。考虑到数据的一致性仍然选取房屋破坏总面积,按照时间震级相对一致性的原则,选取8个地震数据分3组进行比较(表4)。第1组数据中鲁甸5.0级地震紧挨上一个5.1级地震,其经济损失和房屋破坏面积因前一个地震的掩盖而相应偏少; 隆阳区是保山市政府所在地,是保山最大城区和人口、经济、房屋最密集的地方,这一特征决定了这个地震的受灾人口和经济损失相对较高,因此第1组数据的对比性相对较弱。为了能充分认识昭通地区地震灾害特征的区域性,将各组数据进行归一化处理获取各组地震灾害的归一化指数

表3 1900年以来昭通与云南省其他地区地震死亡人数统计表
Tab.3 Statistic of death number caused by the earthquakes in Zhaotong and other regions of Yunnan Province from 1990

(图7)。从表4和图7可以看出,震级和年份相近的情况下,昭通地区的受灾人口、房屋破坏面积、直接经济损失比云南其他地区高; 这种差别有明显的规律性:昭通地震灾害程度比其他地区深,其中受灾人口和直接经济损失程度比其他地区更为严重; 昭通地区地震灾害损失可达其他地区的2～5倍。

表4 昭通和云南其他地区近似地震人员伤亡和经济损失
Tab.4 Casualties and the direct economic losses caused by the approximate earthquakes in Zhaotong and other regions of Yunnan Province

图6 震级和死亡人数分布图(昭通和其他地区)
Fig.6 Relation between the death number and the magnitude in Zhaotong and other areas of Yunnan

图7 昭通与其他地区地震灾害归一化指数
Fig.7 Normalized earthquake disaster indexes in Zhaotong and other regions of Yunnan Province

云南地区地震次生灾害以滑坡和崩塌为主,可以将两者统称为地震崩滑次生灾害。根据史料记载,云南区域发生7.0级以上地震都会伴随大规模的地震崩滑,昭通地区5.0级以上地震都会发生较大规模的崩滑次生灾害,且往往造成严重人畜伤亡。参考高庆华等(2011)对云南历史上发生的地震次生灾害规模和伤亡情况进行统计(表5),从表5可以看出,昭通是地震导致崩滑次生地质灾害严重区域,5.1级地震即可导致中等到严重程度的崩滑次生地质灾害,一个 5.1级地震崩滑次生灾害的程度(如2006年昭通盐津地震)可达到其他地区7.0级地震的灾害程度(如1941年耿马地震)。昭通地震崩滑次生地质灾害往往造成严重的人员伤亡,如2006年盐津5.1级地震崩滑次生地质灾害造成18人死亡,占地震死亡总数的81.82%,2012年彝良5.7级地震崩滑次生地质灾害造成60人死亡,占地震死亡总数的74.07%。横向比较可以看出,昭通地震易发生规模比其他地区更大的崩滑次生地质灾害,并因此造成较为严重的人员死亡。当昭通地震发生后对其进行人员伤亡应急评估时,不仅要考虑震级、建筑物、人口等常规因素,还必须考虑可能的崩滑次生灾害和由此造成的人员伤亡,这样才能为指挥长提供更准确的评估结果,以便即时启动恰当的响应等级。

表5 云南地震崩滑次生灾害统计表
Tab.5 Statistics of earthquake-caused secondary disasters:collapse and landslide

从统计结果看:(1)昭通地震人员死亡、受灾人口、房屋破坏总面积、直接经济损失与震级

图 10 昭通断裂分布和地形阴影图
Fig.10 Distribution of the faults and terrain shadow map in Zhaotong

图 11 昭通典型破碎地质照片
Fig.11 Typical broken rocks in Zhaotong

从横向对比看:(1)同等条件下,昭通地震人员伤亡、房屋破坏、直接经济损失比云南其他地区重,其灾害程度达到其他地区的2～5倍,可以初步判断,同等条件下昭通是云南地震灾害损失最严重的地区。(2)昭通具有典型的小震大灾特征,仅从人员死亡数看,昭通5.0级水平的地震造成的人员死亡是其他地区的数倍,死亡数量可达到其他区域6.0级或更高水平的地震造成的结果。(3)同等条件下,昭通地区的地震多诱发严重滑坡次生灾害,并因此造成大量人员伤亡。

小震大灾特征的原因分析:(1)人口基数大、人口密度高、经济总量大而社会经济发展水平低和房屋结构抗震性能弱使得昭通地震人员死亡数目大、受灾人口多、房屋破坏总面积和直接经济损失大。(2)地表岩石破碎、地形起伏大的地貌特征使得昭通地震崩滑次生灾害普遍,规模较大,常造成新的人员死亡和加重地震灾害损失。

(1)昭通地区地震灾害特征及原因有其明显的区域性,对云南区域的总体认识不能推广到昭通地区。对地震应急而言,若昭通再次发生地震灾害,需要针对昭通的区域性选取符合昭通区域的评估模型进行评估并提出针对昭通区域特征的针对性对策建议,使得评估结果更科学、对策建议更合理。

(2)通过对昭通地震灾害区域性特征和原因的分析,面向云南这样地域差异显著的地区,省域尺度的研究可能过于宽泛,值得进一步细化研究。从长远考虑,应该开展地震灾害特征和应急对策的区划研究,但从发生在昭鲁盆地2个地震造成的结果与昭通其他地区的地震差别较大的情况看,在进行地震灾害特征和应急对策区划研究中可能不能简单地按照行政区划展开而应从地理环境的综合特征着手。同时必须尊重地震影响范围相对宽广的事实,对地震灾害特征和应急对策区划研究必须注意区划等级,并非越细越好。