《不同等级城市下地震灾害损失分析》
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摘 要：近些年来,随着城市化的不断发展,城市建筑质量明显提升,但是地震对城市的破坏仍十分惨重.我国地震灾害频发,在地震作用下,不同等级的城市受到的破坏程度差别较大,为了研究不同等级的城市与地震造成的破坏程度有怎样的联系,我们小组通过GIS平台选择地震造成的人员伤亡、经济损失和房屋破坏程度为研究目标,收集了我国从1992年到2017年发生过地震的城市及其震后的人员伤亡、经济损失和房屋破坏程度的数据,借鉴前人的数据和相关研究,对收集的数据进行数理统计,观察数据之间的联系,最后运用回归曲线分析.结果显示：一线城市极少发生地震;从二线到四线城市,地震损失随着城市等级的降低而成指数增长;和四线城市相比,五线城市地震损失明显下降.
关键词：地震损失;城市等级;统计分析;城市演化
1 引言
中国地震活动频度高、强度大、震源浅,分布广,是一个震灾严重的国家,地震多发于山区、火山、高原地区.地震的发生会带来建筑物与构筑物破坏,人员伤亡等直接灾害,还可能诱发火灾、水灾、有毒氣体泄露、海啸、滑坡等次生灾害,对人力财力的影响是毁灭性的.一线城市大部分位于平原且离山较远的地方,避开地震带,房屋安全性能较高,地震发生几率相对较低,建筑物损毁相对较少.而二三四线城市为应对城市规划中建筑用地较少的问题,高层建筑物密度增大,加之城市住房标准较低,房屋抗震性能较差,地震所带来的灾害程度较大,因此本文重点为地震对二三四线城市破坏程度的探究.
王立功（1985）[1]根据徐州市城市未来的震害分布与地震易损性指标相结合,得到城市震害预测图,反映了震害分布规律.张景发等（2018）[2]结合唐山震后的航空照片,再根据选取样本的变化检测结果,判定唐山地震的地震烈度等震区.武艳强等（2016）[3]基于唐山地震同震的水平位移分布和震源区现今GPS速度结果,增强对唐山地震前后地壳形变特征的认识.周月玲等（2017）[4]对张家口市尚义MS 4.0地震震害特征与烈度分布分析,揭示地震的孕震构造环境及发震断层.时立荣等（2019）[5]针对,结合近十年来国内社会科学对自然灾害治理的研究,总结灾害治理经验,把握灾害治理的动态和趋势.潘岳怡等（2017）[6]通过统计算法对烈度评定值与衰减关系计算值的残差进行检验分析,以此检验烈度评定值随时间的变化趋势.张方浩等（2016）[7]利用云南地区丰富的烈度等震线资料,采用分区的思想,进一步研究云南地区地震烈度衰减关系,并建立一套符合云南地区的地震烈度应急评估模型.
上述研究只针对某一特定的二、三、四线城市,进行专项研究,本文通过GIS结合数理统计,并通过回归曲线表达的方式对二三四五线城市综合深入研究,多方位比较地震危害程度与城市等级之间的关系,从而加强地震对不同城市破坏程度的认识并在城市目前抗震防灾设施基础上提出一些新型抗震措施.
2 数据处理方法
本文利用GIS平台[8]将以下收集处理过的1992年以来中国大陆地震震害损失与地理信息相结合,得到城市的等级.基于GIS平台对历史地震及破坏情况进行空间分析,并结合数理统计方法,对统计数据进行整理描述展示出统计数据的规律,得到均值、方差、变异系数等描述展示出统计数据的规律,且建立一个相关性较好的回归方程,并加以外推,用于预测今后的因变量变化的曲线,最后得到中国大陆地震灾害时间和空间损失分析.
3 数据处理
考虑到1992-2017年所记录到成灾地震（指有经济损失、人员伤亡或建筑破坏的地震）的最小地震是3.4级,所以本文自《中国大陆地震灾害损失评估汇编》[9-15]搜集了1992年到2017年二、三、四、五线城市的地震数据信息,二线城市7个样例,三线城市19个样例,四线城市30个样例,五线城市146个样例,总共202个样例,针对这些样本进行了以下的讨论与分析.
表1给出不同等级城市下的房屋破坏程度统计,我们对搜集到的关于房屋破坏程度的数据进行整理,分析得到关于严重、中等、轻微三种程度的最大值、最小值、平均数、均方差、变异系数.三种不同房屋破坏程度的统计数据随着不同等级城市的变化基本一致.
通过数理统计方法,我们对搜集到的关于伤亡人数和直接经济损失的数据进行整理,得到以上表格的最大值、最小值、平均数、均方差、变异系数.最大值随着城市等级的提高,先增大后减小,最小值规律性不明显,均方差和变差系数数值过大,无法很好的反映数据的分布情况,而平均数直观的反映数据的基本特征,也可以用它进行不同组数据的比较,以看出组与组之间的差别,更利于我们以下的数据分析,所以我们采用平均数处理数据.
图1给出1992-2017年不同城市下的受伤和死亡人数变化图,发现随着城市等级的降低,人口受伤人数和死亡人数先增大后降低,峰值出现在四线城市.二、三、五线城市人口伤亡人数较少,三线到四线城市人口伤亡数目显著增加,即在二线城市到四线城市之间,人口伤亡数随城市等级增加呈指数增加,但在五线城市中伤亡数下降.在二、三、五线城市中,死亡人数相较于受伤人数相差不大,但是在四线城市中,受伤人数远远多于死亡人数.
图2给出1992-2017年不同城市下的直接经济损失变化图,随着城市等级的降低,直接经济损失先增加后降低,峰值在城市等级为四线左右的城市,峰值大部分由2008年5月汶川8.0级地震贡献的.二线到四线城市经济损失先呈指数变化,其中,在三线到四线城市之间有一个迅速增长的趋势,但是,从四线城市到五线城市呈下降趋势.
图3给出1992-2017年不同城市下的房屋破坏程度变化图,轻微程度下随着城市等级降低,房屋破坏面积增大;中等程度下二三四线城市破坏严重程度不高,但是在五线城市发生突变,房屋破坏面积显著增加;严重程度下随着城市等级提高,房屋破坏面积先增大后降低.轻微和中等房屋破坏面积,在二线到五线城市之间呈指数增加,严重房屋破坏面积,在二线到四线城市缓慢增加,四线到五线减少.
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