設(shè)定地震下重慶榮昌地區(qū)的震害預(yù)評(píng)估結(jié)果探討及應(yīng)急處置建議

秦 娟,王贊軍,董 娣,王宏超,鐘德燕,向世川

(重慶市地震局，重慶 401147)

地震發(fā)生后，政府迫切需要知道震級(jí)多大、震中位置在哪、人口的傷亡情況、房屋倒塌數(shù)量、受災(zāi)面積以及需要派遣多少救援力量等。因此非常有必要總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)分析各種計(jì)算結(jié)果的合理性，以便在發(fā)生地震時(shí)，能夠給出更合理的數(shù)據(jù)。榮昌及周邊是重慶地震較活躍的地區(qū)，總體地震活動(dòng)水平高于重慶其它地區(qū)。重慶地區(qū)自1854年以來4.7級(jí)以上地震14次。榮昌地區(qū)4.7級(jí)以上地震8次，約占重慶地區(qū)的57%。因此對(duì)榮昌地區(qū)及周邊地區(qū)進(jìn)行地震災(zāi)害預(yù)評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)防控非常重要。本文通過設(shè)定地震，對(duì)榮昌地區(qū)的震害預(yù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行探討并給出相應(yīng)的應(yīng)急處置建議。

1 設(shè)定地震的確定

1.1 榮昌地區(qū)歷史地震

榮昌是重慶市地震最為活躍的地區(qū)。榮昌地區(qū)最早地震記錄是宋真宗大中祥符四年六月(1011年7月4日至8月1日間)昌、眉州并地震(見《四川地震全紀(jì)錄》)(孫成民，2009)，最大地震是1997年8月13日的5.2級(jí)地震。根據(jù)歷史地震記載，自公元前26年以來，榮昌及其周邊(105.2°～105.8°E，29.2°～29.8°N)范圍共發(fā)生ML2.0級(jí)以上地震1241次，ML3.0級(jí)以上地震136次，ML4.0級(jí)以上地震27次。這些地震空間上主要分布在昌元、廣順、安富與仁義間，震源深度絕大多數(shù)分布在地表下30 km以內(nèi)，為淺源地震。1997年8月13日發(fā)生的5.2級(jí)地震造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6387.8萬元(丁仁杰等，2004)。2016年12月27日重慶榮昌發(fā)生的4.8級(jí)地震造成2人受傷，倒塌房屋18間，直接經(jīng)濟(jì)損失4810萬元[注]重慶市地震局地震現(xiàn)場工作隊(duì).地震災(zāi)害損失評(píng)估報(bào)告. 2010-2017.。表1匯總了歷年來進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查的地震基本情況及直接經(jīng)濟(jì)損失。

1.2 榮昌地區(qū)斷裂分布

圖1給出了榮昌及周邊斷層。其中與榮昌地區(qū)地震密切相關(guān)的主要是華鎣山基底斷裂(沿地表，華鎣山斷裂帶南段包含了圖1中的所有斷層)、褶斷帶、背斜底腹斷層這些活動(dòng)構(gòu)造。榮昌區(qū)境內(nèi)華鎣山基底斷裂北起達(dá)州北，向南西經(jīng)大竹、鄰水、合川、銅梁、大足、榮昌至宜賓西南，全長約460 km，為川中臺(tái)拱與川東陷褶束兩個(gè)三級(jí)大地構(gòu)造單元的邊界斷裂。斷裂走向北45°東，斷面總體傾向南東，傾角30°～70°，具右行逆沖性質(zhì)。重力、磁力資料表明， 沿?cái)嗔褞橹亓痛帕Ξ惓＾D(zhuǎn)換帶和梯級(jí)帶。在地表，系列背斜軸部延伸、斷續(xù)出露而規(guī)模不大的壓性或壓扭性斷層，長度多在幾千米至幾十千米，規(guī)模最大的地表斷裂在華鎣山天池、寶頂一帶，連續(xù)出露長度在50 km以上。根據(jù)沿?cái)嗔训臏厝植己偷卣鸹顒?dòng)強(qiáng)度，華鎣山基底斷裂的南段宜賓南—大足南一帶地震活動(dòng)強(qiáng)度大于北段。

斷裂帶表現(xiàn)為沿一

榮昌除有華鎣山基底斷裂還有其他構(gòu)造：(1)螺觀山褶斷帶。螺觀山褶斷帶由螺觀山背斜和發(fā)育在背斜上的斷層組成。羅觀山背斜位于榮昌境內(nèi)，呈北東走向，軸部為三疊系粉沙巖或頁巖(T3xj)，北西翼最大傾角20°，南東翼最大傾角70°。軸部出露第四紀(jì)活動(dòng)斷層——燕子崖斷層。推測核部存在底腹斷層。燕子崖斷層位于螺觀山背斜近核部。北起榮昌半邊街，向南經(jīng)燕子崖至油房溝消失，長10 km。斷于須家河組內(nèi)部，斷層走向北60°東，傾向南東，傾角26°～57°，斷距75～125 m。為壓性逆斷層。(2)背斜底腹斷層：榮昌螺觀山背斜的廣順南北各分布一條底腹斷層，北部底腹斷層走向約45°，傾北西，傾角不詳，逆斷層埋深 1 500 m；南部底腹斷層走向約45°，傾向南東，逆斷層，埋深 1 700 m。這種地表與底腹斷裂往往不連通，而沿背斜軸部斷續(xù)延伸，似乎是斷層發(fā)展中的一種模式，即現(xiàn)在背斜軸部底腹斷裂的發(fā)展，最終破裂出露而與地表斷層貫通的階段性構(gòu)造模式。因此，底腹斷層的活動(dòng)時(shí)期應(yīng)跟地表斷層活動(dòng)時(shí)期相當(dāng)或更早。從本地區(qū)大量的隔擋式褶皺軸部或翼部的地表斷層絕對(duì)年齡測定資料中證實(shí)，這些底腹斷層主要活動(dòng)時(shí)期為中更新世。

圖1 榮昌及周邊斷層分布圖

1.3 設(shè)定地震確定

榮昌地區(qū)最大歷史地震震級(jí)為5.2級(jí)，四川盆地東部榮昌所處的華鎣山斷裂帶南段中小地震相對(duì)活躍，五代區(qū)劃圖中，將重慶榮昌及周邊地區(qū)潛源的震級(jí)上限定為6.5級(jí)。歷史地震多分布在螺觀山褶斷帶燕子崖斷層附近和廣順街道附近，考慮斷層和歷史地震集中處，將位置設(shè)在29.41°N，105.55°E。設(shè)定地震震級(jí)為5.5級(jí)、6.0級(jí)和6.5級(jí)，設(shè)定地震震中及等震線分別見圖2、圖3和圖4。當(dāng)設(shè)定地震為5.5級(jí)時(shí)，震中烈度為Ⅶ度，極震區(qū)面積763 km2，Ⅵ度區(qū)面積47 km2。當(dāng)設(shè)定地震為6.0級(jí)時(shí)，震中烈度為Ⅶ度，極震區(qū)面積 2 380 km2，Ⅵ度區(qū)面積520 km2。當(dāng)設(shè)定地震為6.5級(jí)時(shí)，震中烈度為Ⅷ度，極震區(qū)面積262 km2，Ⅶ度區(qū)面積 2 032 km2,Ⅵ度區(qū)面積6 606 km2。

圖2 榮昌區(qū)設(shè)定地震(5.5級(jí))震中及等震線圖

圖3 榮昌區(qū)設(shè)定地震(6.0級(jí))震中及等震線圖

圖4 榮昌區(qū)設(shè)定地震(6.5級(jí))震中及等震線圖

2 基于設(shè)定地震的地震災(zāi)害損失預(yù)評(píng)估

2.1 評(píng)估思路

首先在收集相關(guān)區(qū)縣基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用地震應(yīng)急災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)計(jì)算可能的地震損失、救援需求、安置需求和應(yīng)對(duì)措施。再按照重慶地區(qū)災(zāi)害損失回歸經(jīng)驗(yàn)曲線估算受災(zāi)面積、死亡人口、傷亡人口、倒塌房屋數(shù)量和直接經(jīng)濟(jì)損失。然后綜合考慮周邊大震對(duì)榮昌地區(qū)的影響，對(duì)結(jié)果進(jìn)行人工修正，作為預(yù)評(píng)估最后結(jié)果。

2.2 評(píng)估方法

本次工作主要采用兩種方法進(jìn)行評(píng)估，分別是地震應(yīng)急災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)計(jì)算和重慶地區(qū)災(zāi)害損失震害回歸經(jīng)驗(yàn)曲線估算法(秦娟等，2018)。地震應(yīng)急災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)是根據(jù)地震影響場模型的配置，計(jì)算地震烈度分布范圍。再依據(jù)地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的人口、經(jīng)濟(jì)、建筑類型的分布等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合本地區(qū)的房屋破壞矩陣，計(jì)算地震造成的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失等情況，并預(yù)估需要的救災(zāi)物資。重慶地區(qū)災(zāi)害損失震害回歸經(jīng)驗(yàn)曲線估算法是根據(jù)以往地震現(xiàn)場災(zāi)害調(diào)查獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到的關(guān)系式，給定設(shè)定地震，帶入后，得到震中烈度、受災(zāi)面積、死亡人數(shù)、受傷人數(shù)、房屋倒塌數(shù)量和直接經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 評(píng)估結(jié)果

(1)利用地震應(yīng)急災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)評(píng)估確定 。利用收集到受災(zāi)范圍內(nèi)的不同類別建筑比例和建筑總量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)地調(diào)研核實(shí)。利用地震應(yīng)急災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)計(jì)算可能的地震損失，如表2所示。(2)利用重慶地區(qū)震害經(jīng)驗(yàn)回歸曲線確定。利用擬合出的重慶地區(qū)震害經(jīng)驗(yàn)回歸曲線(秦娟，2018)，將設(shè)定地震的不同震級(jí)代入，得到震中烈度、死亡人數(shù)、受傷人數(shù)、倒塌房屋數(shù)量、受災(zāi)面積、直接經(jīng)濟(jì)損失，結(jié)果見表3。

表2 地震應(yīng)急災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)評(píng)估結(jié)果

表3 震害經(jīng)驗(yàn)回歸曲線法評(píng)估結(jié)果

2.4 受周邊大震影響結(jié)果

(1)中國西部地區(qū)地震烈度長短軸衰減關(guān)系(汪素云等，2000)。為了彌補(bǔ)地震等震線確定時(shí)的資料不全的影響，本次工作利用地震烈度衰減關(guān)系估算了它們的影響烈度值。這里采用的是中國西部地區(qū)地震烈度長短軸衰減關(guān)系，長軸：I=5.253+1.398M-1.808ln(R+26) б=0.632，短軸：I=2.019+1.398M-1.2796ln(R+8)，б=0.632，式中R為震中距，單位為km，M為震級(jí)。由于地震烈度是地震影響程度的分級(jí)，其數(shù)值應(yīng)歸為整數(shù)。(2)已發(fā)生歷史大震對(duì)榮昌地區(qū)的影響。以汶川、蘆山、九寨溝地震為例，分析重慶周邊大震對(duì)重慶地區(qū)的影響。2008年5月12日汶川發(fā)生8.0級(jí)地震，震中烈度達(dá)Ⅺ度，汶川地震在重慶地區(qū)Ⅵ度區(qū)主要分布在渝西的潼南縣、銅梁區(qū)、大足區(qū)、榮昌區(qū)和合川區(qū)等13個(gè)區(qū)縣，面積 8 509 km2。榮昌區(qū)的全區(qū)范圍在Ⅵ度區(qū)內(nèi)，受災(zāi)面積達(dá) 1 079 km2，由地震造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 60 283.7萬元。2013年4月20日，四川省雅安市蘆山縣發(fā)生7.0級(jí)強(qiáng)烈地震，此次地震的最大烈度為Ⅸ度，等震線長軸呈北東走向分布，Ⅵ度區(qū)及以上總面積為 18 682 km2。四川及周邊的重慶、甘肅、陜西、貴州、云南等省市都有明顯震感。按照中國西部地區(qū)地震烈度長短軸衰減關(guān)系，得到對(duì)榮昌的影響烈度為Ⅳ～Ⅴ度。2017年8月8日，四川省北部阿壩州九寨溝縣發(fā)生7.0級(jí)地震，此次地震的最大烈度為Ⅸ度，等震線長軸總體呈北北西走向，Ⅵ度區(qū)及以上總面積為 18 295 km2，共造成四川省、甘肅省8個(gè)縣受災(zāi)。按照中國西部地區(qū)地震烈度長短軸衰減關(guān)系，得到對(duì)榮昌的影響烈度為Ⅳ度?？梢娭苓呉寻l(fā)生大震對(duì)榮昌地區(qū)的影響烈度最大為Ⅵ度，受災(zāi)面積為 1 079 km2。

2.5 不同結(jié)果的分析及人為調(diào)整

若發(fā)生境外的遠(yuǎn)震，對(duì)超高層、高層、大橋等的柔性結(jié)構(gòu)影響較大，由上面分析可知，境外大震對(duì)榮昌地區(qū)的最大影響烈度為Ⅵ度，包含榮昌區(qū)全區(qū)范圍，受災(zāi)面積為1 079 km2，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6億元。榮昌地區(qū)如果發(fā)生境內(nèi)近震，對(duì)剛性的低矮建筑物影響相對(duì)較大。設(shè)定在榮昌地區(qū)發(fā)生了5.5級(jí)、6.0級(jí)和6.5級(jí)地震，綜合考慮榮昌地區(qū)地震災(zāi)害實(shí)際情況和地震災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)的預(yù)評(píng)估結(jié)果，對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正，修正結(jié)果見表4。

表4 修正結(jié)果

3 歷史地震對(duì)當(dāng)?shù)亟ㄖ挠绊?/h2>

將榮昌歷史上所有進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查并做出等震線的地震影響場放在一起，把遠(yuǎn)場大震影響(Ⅵ度及以上)也包含在內(nèi)，做出綜合等震線圖(見圖5)。從圖中可以看到，4級(jí)以上地震主要集中在榮昌地區(qū)的東南部，廣順、昌元鎮(zhèn)和安富鎮(zhèn)；歷史上最大宏觀烈度為Ⅶ度，最外圈為Ⅵ度區(qū)，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生在這個(gè)Ⅵ度圈內(nèi)，時(shí)間靠近的兩次地震要考慮地震的破壞疊加效應(yīng)并注意震后房屋建筑的加固和修復(fù)。

圖5 榮昌地區(qū)歷史地震綜合等震線圖

2016年6月1日之前榮昌城區(qū)設(shè)防烈度為Ⅵ度，極少部分區(qū)域設(shè)防烈度為Ⅶ度；2016年6月1日之后，榮昌有8個(gè)鎮(zhèn)街(昌元街道、廣順街道、昌州街道、安富街道、雙河街道、清江鎮(zhèn)、清升鎮(zhèn)、榮隆鎮(zhèn))的設(shè)防烈度為Ⅶ度，建筑抗震能力普遍增強(qiáng)。

4 應(yīng)急處置建議

當(dāng)發(fā)生5.5～6.5級(jí)地震時(shí)，首先應(yīng)成立指揮部，應(yīng)急聯(lián)動(dòng)成員單位負(fù)責(zé)人到崗，確定相應(yīng)應(yīng)急級(jí)別，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。區(qū)委、區(qū)政府領(lǐng)導(dǎo)或地震工作管理部門領(lǐng)導(dǎo)帶隊(duì)，根據(jù)震中線索核實(shí)宏觀震中位置，指揮相關(guān)部門立即核查受災(zāi)區(qū)重要地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的穩(wěn)定狀態(tài)，緊急轉(zhuǎn)移受災(zāi)群眾和受威脅群眾到避難場所。一旦發(fā)生地震，極可能造成通信不暢，對(duì)災(zāi)情的收集和傳輸、指揮決策會(huì)造成一定影響。建議配備衛(wèi)星電話、移動(dòng)電臺(tái)等專用通信設(shè)施，保障應(yīng)急處置指揮協(xié)調(diào)，同時(shí)要及時(shí)恢復(fù)災(zāi)區(qū)內(nèi)公共通信。當(dāng)發(fā)生5.5級(jí)以上地震或者地震烈度達(dá)到Ⅶ度時(shí)，交管部門對(duì)通往災(zāi)區(qū)的主干道限定車流量，對(duì)通往重災(zāi)區(qū)道路進(jìn)行交通管制。當(dāng)?shù)卣鹆叶冗_(dá)到Ⅶ度或Ⅷ度時(shí)，可能部分路段出現(xiàn)滑坡、滾石，造成道路中斷，必要時(shí)組織大型設(shè)備搶通。同時(shí)應(yīng)組織相關(guān)部門對(duì)?；菲髽I(yè)和倉庫核查處置，對(duì)水壩、電力樞紐安全核查處置，對(duì)可能形成的堰塞湖進(jìn)行疏通。當(dāng)?shù)卣鹆叶冗_(dá)到Ⅶ度或Ⅷ度時(shí)，必有人員傷亡，應(yīng)對(duì)救援力量指定任務(wù)區(qū)，進(jìn)行倒塌房屋救援，滑坡壓埋救援，堰塞湖疏通處置，組織專家對(duì)災(zāi)區(qū)房屋進(jìn)行安全鑒定，涂畫或張貼安全等級(jí)標(biāo)志。根據(jù)受災(zāi)嚴(yán)重程度和本地物資儲(chǔ)備，向相關(guān)部門提出物資調(diào)度需求，組織調(diào)運(yùn)，有序發(fā)放。應(yīng)組織專家隊(duì)伍進(jìn)行地震災(zāi)害調(diào)查，快速調(diào)查勾畫地震烈度圖，指導(dǎo)救援和災(zāi)后規(guī)劃重建。

通過開展地震災(zāi)害損失預(yù)評(píng)估工作可以讓各級(jí)政府了解轄區(qū)內(nèi)的地震風(fēng)險(xiǎn)水平、可能造成的災(zāi)害損失和應(yīng)采取的應(yīng)急處置，有針對(duì)性地提升防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)能力，為震后快速處置決策提供參考。使指揮機(jī)構(gòu)在震后短時(shí)間內(nèi)能夠以最快速度估計(jì)災(zāi)害后果和提出最急需的處置措施。