2013年7月22日甘肃省岷县、漳县交界发生6.6级地震,造成95人死亡,其中定西市岷县死亡92人,定西市漳县、陇南市礼县、陇南市宕昌县各死亡1人。按烈度区划分,Ⅷ度区死亡82人,

图1 甘肃岷县漳县6.6级地震死亡人员分布图
Fig.1 Distribution of deaths of the Minxian-Zhangxian M6.6 earthquake in Gansu

其中房屋倒塌致死70人; Ⅶ度区死亡11人,其中房屋倒塌致死9人; Ⅵ度区及以外各死亡1人,均由房屋倒塌所致(石玉成等,2013; 张苏平等,2017),分布见图1。

本文基于GIS程序简化了评估算法,流程如图2所示。计算过程各个参数的取值说明如下。

依据《统计上划分城乡的规定》 http://www.stats.gov.cn/tjsj/tjbz/2006101t20061018-8666.html.对烈度区内各级行政区域进行单元划分,利用格网单元与乡镇行政区划面状数据(乡镇界)进行空间分析,将各个公里格网单元与3级行政区域的划分相互对应起来。分析得到,该发震区域内没有城市区域,但有县政府驻地。为了体现人员伤亡、压埋程度的差异性,将经济条件、建筑条件相对发达的所有县政府驻地所在地列为城市区域。

采用表1对公式(2)进行取值,其中A_Ijρ_Ij用人口公里格网数据N_i替换:

N_b=λ_srλ_B(∑⁸_I=6∑³_j=1λ_Iλ_I0N_iR_Ij)(4)

通过在人口公里格网人口属性表中增加压埋数值字段,根据属性选择和字段计算器功能对该字段表进行赋值操作,赋予各公里格网压埋人数,ArcMap中成图后按颜色梯度表示单元格网内可能压埋人员数量,压埋人员集中的区域,即为压埋重点区域。计算过程与结果如表2、图3所示。

图2 基于GIS的压埋人员分布评估程序流程图
Fig.2 Flow chart of the assessment of buried population distribution based on GIS

表2 原始参数计算岷县漳县地震各烈度区死亡、压埋人数
Tab.2 Death and buried tolls calculated by original parameters in different intensity areas of the Minxian-Zhangxian M6.6 earthquake

从图3可以较为明显地看出压埋人员重点分布在Ⅷ度区、Ⅶ度区及Ⅵ度区的部分区域。

通常通过自救互救而脱险的压埋人员,对应急救援需求的影响不大,因此暂不考虑这部分压埋人员,本文所研究的压埋人员指被救援队成功搜救出的人员。汶川地震和唐山地震中被成功救出的人数与实际死亡和失踪人数的比值为1.1,参考该比值且由于地震救援主要针对建筑破坏造成的压埋人员(余世舟等,2015,杨明儒,2014),故按照此方法,在岷县漳县地震中实际压埋人员分布为:Ⅷ度区77人,Ⅶ度区10人,Ⅵ度区及以外2人(压埋人数=房屋倒塌造成的死亡人数×搜救影响系数)。

通过与实际情况对比,发现该计算结果存在一定的不足,主要表现在:一是采用各个参数的原始取值的评估结果,虽然在总量上与实际结果接近,但在各个烈度区的分布与实际有较大的差异(图4),其中Ⅵ～Ⅶ度烈度区内的压埋人员实

图3 原始参数值计算的甘肃岷县漳县6.6级地震压埋人员分布评估图
Fig.3 Assessment map of the distribution of burial toll calculated by original parameter value in Minxian-Zhangxian M6.6 earthquake

际结果是Ⅵ度区1人、Ⅶ度区10人,占实际总压埋人数的12.4%。而使用原始参数值计算压埋人员结果是Ⅵ度区20人、Ⅶ度区27人,占计算总压埋人数的44.34%。这个评估结果很有可能会导致

图4 甘肃岷县漳县6.6级地震压埋人员原始参数值评估结果与实际值比较
Fig.4 Comparisons between the evaluation results and the actual values of burial toll calculated by original parameters in the Minxian Zhangxian M6.6 earthquake

震后救援力量的部署安排不合理,影响及时有效的人员搜救。二是在Ⅷ度区内,城市区域的万人死亡数最高,达9.467人/万人,而Ⅷ度区内实际死亡人员均分布在乡镇及农村(岷县县政府驻地岷阳镇在Ⅷ度区无人员死亡),一般若不是城市直下型的地震,城市的人员死亡率相对于乡镇农村来说是较低的。因此,针对此类中强地震,采用原始参数取值计算而得到压埋评估结果存在一定的不合理性,需要考虑改进。

就本文算例引用的具体参数,行政区域调整系数(λ_j1,λ_j2)、人口密度ρ_Ij、建筑系数λ_B、抗震设防影级λ_I0参数对计算结果均有影响且影响作用各不同,故可根据区域的实际状况对这几个参数做本地化的改进与调整。

①人口密度ρ_Ij调整。甘肃地区人口密度地域分布差异明显,如图5所示:从河西走廊的不足1人/km²到中东部的1万人/km²以上,城市、乡镇、农村行政单元的人口密度也差别明显,因此,考虑本地区的人口密度特点进行取值,对于不同烈度区的各级行政区域的人口密度,本文采用了

图5 甘肃省乡镇人口密度分布图
Fig.5 Distribution of township population density in Gansu province

该级区域的人口密度均值代替原始取值ρ_Ij。

②行政区域系数(λ_j1,λ_j2)调整。这2个系数没有具体的物理含义,但从地震风险的3个方面(地震中人员的暴露程度、地震的危险性、承灾体脆弱性)来看,此系数可以在一定程度上体现不同行政区域地震危险性及承灾体脆弱性的程度; 从系数的原始取值上来看,也是旨在体现相同烈度区内,城市区域的破坏程度相对低、人员伤亡低于乡镇,即人员伤亡率低。通过分析该系数的变化与影响人员伤亡率的趋势,结合岷县漳县地震中不同烈度区的人员伤亡、死亡率的调研结果(石玉成等,2013; 张苏平等,2017),本文对这2个系数做了相应的调整,不同烈度区使用不同的行政区域系数,具体如表3所示。

表3 各级行政区域系数调整值(λj1,λj2)
Tab.3 Adjustment values of coefficient(λj1,λj2)of each administrative region

③建筑系数λ_B调整。依据对岷县漳县地震各个烈度区死亡人数和死亡原因的调查结果(张苏平等,2017),取λ_BⅧ=0.85,λ_BⅦ=0.82。

④抗震设防影响系数λ_I0调整。在式(2)中引入此参数的目的是体现抗震设防要求的区域差异,对式(1)的人员伤亡结果进行调整(余世舟等,2015)。笔者认为经过对行政区域系数(λ_J1,λ_J2)调整已经体现,故暂取值λ_I0=1。

经过对参数值的本地化改进,对评估结果重新计算,结果如图6所示。从图6a可以看出,不同烈度区的死亡率有较大差异,死亡率随烈度的衰减降低明显; 相同烈度区内乡镇区域的死亡率最高(Ⅷ度区除外),城市次之,农村最低,基本符合一般规律,与实际调查的结果也较为相符。

从图7可以看出,改进参数取值后的评估结果较原始参数取值在合理性上有了一定的提高:Ⅷ度区的压埋人员重点集中在梅川镇、茶埠镇、中寨镇、西江镇、禾驮乡; Ⅶ度区的压埋人员相对集中在蒲麻镇、闾井镇、西寨镇、中寨镇、十里镇、哈达铺镇、申都乡等; Ⅵ度区基本无压埋人员分布,这与实际情况基本吻合。

图6 甘肃岷县漳县6.6级地震人员死亡率及压埋人数(参数值本地化改进后计算结果)
Fig.6 Assessment of mortality,buried population calculated by modified parameter values in the Minxian-Zhangxian M6.6 earthquake

图7 改进参数值计算的甘肃岷县漳县6.6级地震人员压埋分布评估图
Fig.7 Assessment map of the distribution of burial toll calculated by modified parameter values in the Minxian-Zhangxian M6.6 earthquake