云南地震災害人員傷亡預測方法研究*

施偉華，陳坤華，謝英情，李 西，龐衛東，代博洋

(云南省地震局，云南昆明650224)

云南地震災害人員傷亡預測方法研究*

施偉華，陳坤華，謝英情，李 西，龐衛東，代博洋

(云南省地震局，云南昆明650224)

以1992～2010年云南地區的破壞性地震的傷亡人數資料為主，將其分別與地震震級和烈度統計擬合，得到云南地區震級和烈度與死亡人數的關系曲線及表達式。根據云南各地的自然環境和社會發展的差異，確定了各種條件下的地震災害人員死亡影響因子加權系數的取值，對兩個擬合關系表達式進行校正。采用該方法計算了已發生的12個地震的死亡人數，并與實際的地震災害死亡人數作了對比及討論。

破壞性地震;地震災害;人員傷亡;云南地區

0 前言

破壞性地震發生后，對傷亡人員進行救治與處理是地震救災最為緊要及主要的任務。救災力量投入的大小與人員傷亡數量密切相關。了解災區的現狀、決策救災的規模、派遣合適的救災人員與設備，是決策人員面對的首要問題，因此有必要尋求一種較好的預測方法，在地震發生后的數小時內，對該次地震的人員傷亡情況進行預先評估，及時布署抗震救災工作。

國內地震人員傷亡預測方法主要有:房屋毀壞率法 (譚承業，1989;尹之潛，1991;晏鳳桐，2003)、動態評估法 (周素琴，2004)、災情擬合法 (施偉華等，2005)等。這些方法以地震災害調查統計資料為基礎，多數以房屋破壞狀況為造成人員傷亡的主要因素，以發震時間、人口密度等作為影響因子，從而得到人員傷亡快速預測公式。

本文結合云南的歷次地震人員傷亡統計資料、將地震動強度作為造成人員傷亡的主要因素，以社會發展和自然環境等作為影響因子，對云南破壞性地震后的傷亡人數快速預測方法進行研究，以尋求一種簡便、快捷而又具有一定實用性的預測地震災害人員傷亡的方法。

1 資料選取與方法概述

1.1 資料選取

云南地區自1992年進行地震災害損失評估以來，積累了豐富的地震災害人員傷亡資料。本文以1992～2010年云南地區歷次地震的震級和烈度與死亡人數的資料為主，由于在這期間云南的大地震數量少，為了減小統計擬合的離散和誤差，增加了1970年通海7.8級、1974年永善—大關7.1級、1976年龍陵7.4級和1988年瀾滄—耿馬7.6級4個大地震，及對自然環境和社會發展影響相似的2008年四川汶川8.0級、2010年青海玉樹7.1級2個大地震。

地震人員傷亡資料主要來源于云南地區歷次地震災害損失評估報告，本文只選取災區 (烈度Ⅵ度及其以上)全部在云南境內的地震，這樣比較合理。1992～2010年，云南境內共發生49次破壞性地震，加上上述的6個地震，本文共使用55個地震 (表1)。文中涉及的云南省和各縣的人口密度來源于云南統計年鑒或相關資料。

1.2 方法概述

由表1統計擬合得到云南震級和烈度分別與死亡人數的擬合曲線及關系式，用這兩個擬合關系式可以計算出在不同震級和烈度下的地震傷亡人數。

表1 歷次地震傷亡人數統計表Tab.1 Statistics of the number of earthquake casualty

地震傷亡人數主要取決于地震能量 (震級或烈度)的大小，并與災區的人口密度以及發震時間相關，還受震區的地形與天氣、震中位置和有無顯著前震的影響。云南各地的自然環境和社會發展的差異大，對于某一地區來說，應該用人口密度加權系數 (某震區的人口密度與云南省的人口密度之比)、發震時間加權系數、地形天氣加權系數、震中位置加權系數和顯著前震加權系數來對擬合計算得到的地震災害死亡人數D'進行校正。

地震災害死亡人數的預測函數為

式中，D為預測計算死亡人數;D'為擬合計算死亡人數;R為影響因子加權系數組，由一系列加權系數組成:人口密度加權系數ρ;發震時間加權系數T;地形天氣加權系數G;震中位置加權系數P;顯著前震加權系數W。

則地震災害死亡人數的預測函數展開式為

2 地震災害死亡人數的統計擬合

2.1 震級與死亡人數的擬合

用表1中的不同震級與死亡人數，統計擬合得到云南震級與死亡人數的關系曲線 (圖1)，其關系式為

式中，D'為擬合計算死亡人數;M為震級。

圖1 云南地區震級與死亡人數的關系Fig.1 The relationship between magnitude and the number of deaths in Yunnan

2.2 烈度與死亡人數的擬合

用表1中的不同烈度與死亡人數，統計擬合得到云南烈度與死亡人數的關系曲線 (圖2)，其關系式為

式中，D'為擬合計算死亡人數;I為烈度。

圖2 云南地區烈度與死亡人數的關系Fig.2 The relationship between intensity and the number of deaths in Yunnan

3 影響因子加權系數的確定

3.1 ρ的確定

震區的人口密度對人員傷亡有很大的關系。人口密度每年都有變化，所以ρ(某震區的人口密度與云南省的人口密度之比)的取值應在地震發生后查閱發震時的云南省與發震地的上年統計年鑒計算得到，或者由數年前的云南省與發震地的人口密度乘以年增長率得到。

3.2 T的確定

發震時間對人員傷亡有較大的影響。王景來和楊子漢 (1998)通過大量的調查，根據云南地區 (特別是農村)居民的生活、生產習慣，給出了云南地區各時段的人員戶外率，筆者根據各時段的人員戶外率，給各時段賦予一個人員發震時間加權系數 (表2)，T的取值見表2。

表2 云南各時段人員戶外率及發震時間加權系數TTab.2 Ratio of staff in outdoor in every time period and weighting coefficients occurrence time T of earthquake in Yunnan

3.3 G的確定

震區的地形與天氣對人員的傷亡有影響。由表1可知，云南發生同樣烈度的地震，其傷亡人數有幾倍乃至幾十倍的差別，原因諸多，其中有地形與天氣的影響。差別最大的是Ⅵ度地震，最少死亡0人，最多死亡22人。2006年鹽津5.1級地震死亡人數22人，其中18人為滾石和崩塌體致死，創造了云南地震史上的死亡之最。其主要原因是震區地形陡峭、山體破碎，又正值雨季，加重了塌方和滾石。2008年四川汶川8.0級地震由于地形引起滑坡、塌方和滾石，造成過多的傷亡。2010年青海玉樹7.1級地震的災害偏重，除了房屋抗震力弱外，也有這方面的原因。此外軟弱松散、抗震力弱的場地也會加重人員傷亡。本文G的取值見表3。

表3 云南地形天氣加權系數GTab.3 Terrain and weather weighting coefficient G in Yunnan

3.4 P的確定

城鎮與農村的人員活動范圍不同，前者主要是室內活動，后者主要是室外活動。另外，城鎮是整個地震災區的人口密集之地，其人口密度高于整個地震災區的人口密度。基于這兩個原因，震中離城鎮的距離對傷亡人數的影響較大，是地震人員傷亡預測的因素之一。以云南盈江2008年8月21日5.9級和2011年3月10日5.8級兩次地震作對比。盈江5.9級地震發生于盈江縣北部山地的勐弄鄉左家坡—中山村—勐弄村一帶，離盈江縣城41 km。盈江5.8級地震發生于盈江盆地的縣城至盈江農場一帶，離盈江縣城2 km。兩次地震的傷亡人數見表4。盈江縣的基本抗震設防烈度為Ⅶ度。

表4 盈江5.9級和5.8級地震的傷亡人數Tab.4 Earthquake casualties of Yingjiang M5.8 and M5.9 earthquakes

由表4可以看出，傷亡數量差別很大，盈江5.8級地震的死亡人數是5.9級地震的5倍之多。這主要由于震中離縣城近，而且地震造成的烈度達Ⅷ度，超過了盈江基本設防烈度，其次還有盈江盆地的場地土軟弱松散的影響。以盈江兩次地震的傷亡對比為依據，將傷亡人數與震中距的關系作一些前推和后延，筆者認為當地震造成的烈度超過當地的設防烈度Ⅰ度時，P值可以按表5取值，超過Ⅱ度時可以考慮將P值加倍。當地震造成的烈度小于或等于當地的設防烈度時，在預測計算時可以忽略震中位置加權系數。

表5 云南震中位置加權系數PTab.5 Epicenter location weighting coefficient P in Yunnan

3.5 W的確定

本文所指的顯著前震是主震前數天內發生、有強烈震感、沒有造成重大人員傷亡、對減少后續大震的人員傷亡有預警作用的地震。相近自然環境與社會環境下的相似地震的人員傷亡對比研究，對認識生命損失影響因數具有一定意義。李永強和王景來 (2007)揭示了1976年5月29日云南龍陵7.3級、7.6級與1988年11月6日瀾滄—耿馬7.4級、7.2級地震的顯著前震對人員傷亡的影響 (表6)。

表6 1976年龍陵、1988年讕滄—耿馬地震的主要參數Tab.6 Main parameters of Longling earthquake in 1976 and earthquake in 1988 Langcan-Gengma

從表6看出，同是云南西部瀾滄江以西的雙震型大震，震級、發震時間、人口密度相近，自然環境與社會環境相似，極震區烈度均為Ⅸ度，但人員死亡數量相差很大。據此，在有顯著前震的情況下，本文將W的取值定為0.2，如沒有顯著前震，W的取值為1.2(表7)。

表7 云南顯著前震加權系數WTab.7 Weighting coefficient W of notable foreshock in Yunnan

4 重傷、輕傷人數的估算

表8為筆者統計的1992～2010年云南地區各烈度地震傷亡人數及比率。

表8 地震烈度與人員死傷比的關系Tab.8 Relationship between intensity and ratio of deaths and casualty

王景來和楊子漢 (1998)通過對云南1950～1996年的54次震中烈度達到Ⅵ度以上的地震的人員死傷比進行研究，發現死傷比與烈度有很大的關系，烈度低的地震死傷比要小得多，隨著烈度的增加，死傷比越來越大，它們的關系見表9。以表8的統計計算結果為主，參考表9的結論，筆者給出云南死亡與重傷的比例、死亡與輕傷的比例 (表10)。

表9 地震烈度與人員死傷比的關系Tab.9 Relationship intensity and rutio of deaths and casualty

表10 云南死亡與重傷、死亡與輕傷的比例Tab.10 Ratios of deaths and serious injuries，deaths and minor injuries in Yunnan

5 預測實例與討論

5.1 預測實例

發生地震后，知道震級且取得該地震災區的人員傷亡影響因子加權系數，用震級與死亡人數的擬合關系式 (3)和死亡人數的預測函數展開式 (2)，可以預測計算出該地震的死亡人數 (簡稱震級法)。

已知地震的震級和震源深度，用震中烈度與震級的關系式I0=1.5M－1.2 lgh+0.75(胡聿賢，1988)求出該地震的震中烈度。取得震中烈度和該地震災區的人員傷亡影響因子加權系數，利用烈度與死亡人數的擬合關系式 (4)和死亡人數的預測函數展開式 (2)，可以預測出該地震的死亡人數 (簡稱烈度法)。

筆者選取了云南地區12個具有代表性的不同震級的地震，其中包含了2006年7月22日的鹽津5.1級地震，根據各地震發生地的實際情況，取得各個影響因子加權系數值，用上述兩種預測方法，計算預測了人員死亡數，并與實際死亡人數作對比，見表11。

表11 兩種預測方法的結果與實際死亡人數的對比Tab.11 Number of deaths comparison between two prediction methods and in actural

5.2 討論

從表11可以看出，在烈度法中12個預測樣本有8個的預測結果非常接近實際的死亡人數，而且在8個預測結果中，Ⅷ、Ⅸ度的地震有4個。在震級法中12個預測樣本有4個地震的預測結果非常接近實際的死亡人數，但這4個都是Ⅵ、Ⅶ度的地震。兩種預測方法的相對可信度的差異，與兩種方法的擬合對象不同有關，震級法的擬合數據穩定性差、離散大，而烈度法則好一些。造成這種差別的原因主要是各地的情況差異很大，地震災害死亡人數受諸多因素的影響，造成同等震級或烈度的地震，其死亡人數有幾倍乃致十幾倍的差異 (表1)，數據波動大，且地震是小概率事件，統計擬合的樣本數偏少，特別是大地震和特大地震，所以造成了擬合的離散，產生了誤差。

兩種預測方法對鹽津5.1級地震死亡人數的預測結果與實際死亡人數的差別都很大，這說明鹽津地震的情況是個特例，在云南是罕見的。說明地震災害人員傷亡預測的難度大，影響因子加權系數的取值很重要，特別是在云南，各地的自然環境千差萬別，社會發展水平參差不齊，會有特殊情況發生，在預測傷亡人數時，需要熟悉云南的情況。

綜上所述，筆者認為兩種預測方法與實際死亡人數都存在誤差，但烈度法的預測結果比震級法更接近實際，特別是發生高烈度的地震時。影響因子加權系數的取值范圍的確定是難點，需要進行大量的調查考證工作，以對其考察、改進和完善。

發生地震后，用烈度法進行人員傷亡預測具有一定的參考價值。已知死亡人數，用表10的死亡與受傷的比例就可以預測受傷人數，由于篇幅的關系，本文省略。

胡聿賢.1988.地震工程學［M］.北京:地震出版社.

李永強，王景來.2007.云南地震災害與地震應急［M］.昆明:云南科技出版社.

施偉華，周光全，盧永坤.2005.云南地震人員災情預估方法初探［J］.地震研究，28(3):294 －297.

譚承業.1989.發布地震告警的一個判據——各類地震死亡人數預測［J］.中國地震，5(4):81－88.

王景來，楊子漢.1998.云南自然災害與減災研究［M］.昆明:云南大學出版社.

晏鳳桐.2003.地震災害的快速評估［J］.地震研究，24(4):382－387.

尹之潛.1991.地震災害預測與地震災害等級［J］.中國地震，7(1):9－19.

周素琴.2004.地震人員傷亡的動態評估［J］.華僑大學學報，32(1):16－21.

Prediction Method Research on Casualties Due to Earthquake Disaster in Yunnan

SHI Wei-hua，CHEN Kun-hua，XIE Ying-qing，LI Xi，PANG Wei-dong，DAI Bo-yang
(Earthquake Administration of Yunnan Province，Kunming 650224，Yunnan，China)

Using the data of the number of casualties due to destructive earthquake in Yunnan area from 1992 to 2010，we fitted curve and expressions between magnitude，intensity and deaths respectively.According to the difference of natural environment and social development among various places in Yunnan，we identified weighting coefficients values of casualty's impact factor in earthquake disaster under various conditions and used weighting coefficients to calibrate the two expressions of fitting relation.At last，we applied this method to estimate the death number of 12 earthquakes and compare with the actual number of death in actual earthquake disaster.

destructive earthquake;earthquake disaster;casualty;Yunnan area

P315.94

A

1000－0666(2012)03－0387－06

2012－04－05.

地震行業科研專項“寧洱6.4級地震現場綜合考察和研究 (200808061)”資助.