引言

地震应急是指破坏性地震发生前所做的各种应急准备以及地震发生后采取的紧急抢险救灾行动。地震应急响应级别判定是地震发生后采取的紧急抢险救灾行动之一。在地震应急预案中,响应级别的划分是关键内容,分级响应则是中国地震应急响应机制的重要特点(刘在涛等,2010)。在2008年四川汶川8.0级地震的应急处置工作中,分级响应机制起到了关键的作用,获得了地震应急处置方面的宝贵经验。随后,各级地方政府加强了防震减灾能力建设,逐步对地震应急预案进行了修订和完善。汶川8.0级地震的应急处置工作为全面提升我国防震减灾能力打下了坚实的基础。在2010年青海玉树7.1级、2013年四川芦山7.0级和2014年云南鲁甸6.5级地震应急处置中,分级响应的机制同样发挥了重要作用。随着地震应急处置经验的不断积累,分级响应机制不断完善,其科学性在历次地震应急处置中得到了验证和体现。

汶川特大地震的应急救援和抗震救灾实践表明,我国应对巨大地震灾害的各项准备工作仍有许多薄弱环节亟待加强。在震后初期,表现出了较为无序、救援场面混乱的现象,救援指挥工作缺乏统一部署和有效的部门间协调(姜立新等,2012)。破坏性地震是1种突发的自然灾害,响应级别判定的科学性关系到地震应急行动方案的制定、救援力量的调配、救援物资的配置等一系列相关工作,也影响地震应急处置工作整体的效果。破坏性地震影响范围大,灾害的发展和演变机理不易掌控,加之灾情信息在第一时间难以获取,可供决策者利用的有效信息有限,使得准确判定应急响应级别难度较大。据统计,云南自2011年进入新一轮强震活跃期以来(皇甫岗等,2014),共发生5.0级以上破坏性地震21次,按照地震应急预案规定正常启动应急响应17次,提高响应级别2次,降低响应级别2次。在其它地区的地震应急响应中,同样出现提高和降低应急响应级别的情况,特别是针对一些特殊地区的地震,其响应级别会随着震情的发展进行调整。为了使响应级别与应急处置需求尽可能相符,刘在涛(2011)采用贝叶斯方法对地震应急响应级别的判定进行了分析,蔡骏(2011)对中国破坏性地震的震后应急响应进行了研究,这些研究成果为地震应急处置决策提供了一定参考。

本文结合多次地震应急响应和处置工作,对地震应急过程中启动应急响应需要考虑的因素进行分析研究。

1 应急响应级别的判定方法

从汶川8.0级、玉树7.1级、芦山7.0级和鲁甸6.5级地震的应急处置情况看,4次地震属于不同能量级的地震,但都启动了Ⅰ级响应。2014年,云南境内相继发生了盈江6.1级、鲁甸6.5级和景谷6.6级地震,其中鲁甸地震启动了Ⅰ级响应,盈江地震和景谷地震启动了Ⅱ级响应。同1个区域内发生的同能量级地震,启动的响应级别却不同,由此引发了广泛的关注和讨论,洪海春等(2015)张彦琪等(2017)分别对这3次地震进行了对比研究。由此可见,震级并非地震应急响应级别的唯一判定因子。为了更科学地考虑影响地震应急响应级别的因子,本文采用德尔菲法(Delphi Method,也称专家调查法),通过邀请在地震应急领域有着丰富经验的专家进行问卷调查,梳理出影响地震应急响应级别判定的关键因子。

针对地震应急响应级别判定影响因子这一特定问题,进行3轮问卷调查。第1轮,向专家征询影响地震应急响应级别的判定因子,在征得大量的专家意见后,进行整理和归纳;第2轮,将归纳和整理好的意见再匿名反馈给各专家,由专家给出各因子对地震应急响应级别判断的重要程度,整理出比较重要的几个因子;第3轮,通过查找大量的佐证材料,对各因子进行分级,将重要影响因子问卷调查表发放给各专家,对各因子的分级情况征求专家意见,最后归纳整理得到一致的专家意见。通过3轮的专家意见征询和反馈,专家意见逐步趋于集中,最后可获得准确率较高的集体判断结果(徐国祥,2008),从中筛选出地震应急响应级别判定的主要影响因子和分级标准,构建模型指标体系。

2 应急响应级别判定的重要因子

在地震应急工作中,需根据国家法律法规和地震应急预案确定级别并启动地震应急。初判的应急响应级别通常都是制度性和经验性的,随着地震事件的发展演变,灾情也会逐步明晰,往往需要根据实际情况调整响应级别,特别是遇到小震大灾、中震巨灾的情况,则需要进一步提高应急响应级别。在2010年青海玉树7.1级地震中,随着地震灾情的进一步明朗,中国地震局的地震应急响应级别由Ⅱ级调整为Ⅰ级;2013年四川芦山7.0级地震启动了Ⅰ级地震灾害应急响应,在基本确定地震伤亡人数超过50人但不会达到300人后,地震应急响应级别降为Ⅱ级;2014年云南鲁甸6.5级地震初定实施Ⅱ级响应,但随着死亡人数超过了300人,且红石岩堰塞湖随时有可能垮塌引发严重次生灾害,遂将地震应急响应级别提升为Ⅰ级。由此可见,中强以上地震往往灾情变化较大,地震应急响应级别的实时调整是正常和必要的,体现了合理、有效实施地震灾害应急救援的科学理念。

根据《破坏性地震应急条例》1和《国家地震应急预案》2关于地震灾害的判定和应急响应级别的规定,震级、人员死亡、经济损失、人口密集程度是应急响应级别判定指标。在4个因子中,震级是震后第一时间唯一能确定的量化因子;对于人员死亡、经济损失2个因子,虽然明确规定了其指标值,但震后短时间内很难获取到准确数字;而人口密集程度指标尺度太过宏观,即使针对人口分布差异性较大的局部地区也不易把握。因此,一般首次发布地震应急响应级别主要是基于震级和经验。然而,从几次中强以上地震应急响应级别的调整可以看出,地震应急响应级别的判定具有特殊性。在德尔菲法的统计结果中,专家给出了地震、灾情、社会和地理环境4个方面的重要因素,各因素又分不同的因子。根据各因子对应急响应级别的影响,分为初判因子和调整因子。其中,固定不变或第一时间就能很快掌握的因子可作为初判因子;动态变化、第一时间很难掌握、随着地震事件的发展而演变的因子可作为调整因子;部分因子在地震发生时能够初步掌握,但由于地震灾害演变的不确定性,因子值处在动态变化中,既可作为初判因子,也可作为调整因子(表 1)。

表 1 地震应急响应级别判定的重要因子 Table 1 Important factors in determining the level of earthquake emergency response

1 国务院,2011.破坏性地震应急条例(2011年1月8日修正).

2 国务院,2012.国家地震应急预案(2012年8月28日修订).

3 应急响应级别判定因子的分级和量化

在地震应急响应级别的判定中,可将判定因子分为直接因子和间接因子。直接因子为地震应急预案中规定的判定标准,这些因子是地震应急响应级别判定中最明确、最重要的指标,在地震应急响应工作中起到关键的作用。间接因子主要是对地震灾害具有一定影响程度的因子,特别是在一些特殊环境、特殊背景下,这些因子往往对地震灾情的影响很大。根据专家问卷结果,分别对直接因子和间接因子做统计,并将因子分为3个级别。一级指标为影响地震应急响应的重要因素,二级指标为其对应的重要因子,三级指标为各因子的分级标准和对应的参考分值,统计结果如表 2表 3所示。

表 2 应急响应级别判定的直接因子 Table 2 Direct factors for the determination of the emergency-response level
表 3 应急响应级别判定的间接因子 Table 3 Indirect factors for the determination of the emergency-response level

1 国务院,2014.关于调整城市规模划分标准的通知.

4 应急响应级别的判定
4.1 各因子的权重和阀值

表 2表 3中,影响地震应急响应的重要因素的权重表示为wi,权重越高,表示对地震应急响应级别判定的影响越大。相应的重要因子的权重表示为wij,权重越高,表示对重要因素的影响越大。各重要因子分级的参考分值范围表示为[fijkfijk-1)](k=Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ),fijIfijfij分别表示启动Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级应急响应时各因子的阀值。各重要因子的分值表示为zij,值越大,表示对地震灾害产生的影响越大。

为方便研究,规定0<wi<1、0<wij<1,即重要因素和对应各因子的权重占比为0—100%;规定0≤zij≤10,即各因子的分值为0—10;规定0<fijk<10,且fijIfijfij,即各重要因子在参考分值范围内取值,且参考分值为0—10。

通过咨询地震应急领域的资深专家和管理人员,确定各因子的权重和单个因子的阀值,也可采用专家问卷的方式通过求其平均值确定。确定单个因子的阀值后,按照式(1)计算出各应急响应级别启动的阀值。

$ {F_k} = \sum\limits_{i = {\rm{1}}}^m {\sum\limits_{j = 1}^n {{w_i} \times {w_{ij}} \times {f_{ijk}}} }, k = Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ $ (1)
4.2 响应级别的判定

当发生破坏性地震后,第一时间向地震应急领域的资深专家和管理者发放应急响应级别判定专家咨询表,咨询表参照表 2表 3设计。专家对该地震做出经验性的判断,并参照表中的分值范围进行打分,最后对打分结果按照以下步骤进行加权:

(1)计算单个专家的打分权重。对每位专家的打分表,按照式(2)分别进行加权计算。

$ W = \sum\limits_{i = {\rm{1}}}^m {\sum\limits_{j = 1}^n {{w_i} \times {w_{ij}} \times {z_{ij}}} } $ (2)

其中,W表示某位专家打分表中指标的加权值。

(2)计算应急响应级别的判定值。对所有专家的分数,按照式(3)求平均值,得到本次地震应急响应级别的判定值。

$ \overline W = \frac{{\sum\limits_{l = 1}^h {{w_l}} }}{h} $ (3)

其中,W表示h个专家打分权重的平均值,wl表示第l位专家的打分权重。

(3)判定应急向应级别。将判定值与应急响应级别启动的阀值进行比较,当W=[FFmax)时,启动Ⅰ级响应;当W=[FF)时,启动Ⅱ级响应;当W=[FⅡⅠF)时,启动Ⅲ级响应;当W=[FminF)时,启动Ⅳ级响应。其中,FFFⅡⅠ分别为Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级地震应急响应启动的阀值,FmaxFmin分别为阀值的最大值和最小值。

5 实例分析

参照表 2表 3制作问卷调查表,通过咨询云南地震应急领域的多位资深专家,得到了云南地区应急响应级别判定重要因子的分级和量化值。利用式(1)计算得到云南地区的地震应急响应级别启动阀值,分别为F=14.3201,F=8.9768,F=3.7078。假设云南地区发生地震,只要给出地震应急响应级别启动的判定值W,则当W=[14.3201,20]时,启动Ⅰ级响应;当W=[8.9768,14.3201)时,启动Ⅱ级响应;当W=[3.7078,8.9768)时,启动Ⅲ级响应;当W=[0,3.7078)时,启动Ⅳ级响应。

自2011年以来,云南地区进入新一轮强震活跃期(皇甫岗等,2014)。云南地震发生的频度较高,因此地震应急处置工作任务较多,积累了丰富的地震应急处置经验,资料也比较完备。选取2011年以来云南境内10次5.0级以上破坏性地震1为样本,对每次地震进行专家打分,再利用式(2)、式(3)计算出每次地震应急响应启动的判定值,结果如表 4所示。

表 4 地震应急响应启动级别的判定值和阀值对照表 Table 4 Comparison of emergency response levels of 10 earthquake events determined by theory and in practice

1 云南省地震局,2011—2017. 5.0级以上破坏性地震灾害损失评估报告.

将本文的判定方法所得的判定值与云南地区地震应急响应级别启动阀值区间进行比较,在10个样本地震中,应启动级别和实际响应级别对应的有7个,不对应的有3个,对应率为70%。

2011年腾冲县5.2级地震的判定值显示应启动Ⅲ级响应,但在实际地震应急处置过程中,由于当地属于历史地震频发地区,当地政府重视防震减灾工作,群众抗震意识强,加之腾冲经济条件较好、抗震设防能力较高,因此在了解了当地的地震灾情后,启动了Ⅳ级响应,同时鉴于2012年新修订的国家地震应急预案,因此,判定值和实际启动级别有差异。2012年彝良5.7级、5.6级地震的判定值显示应启动Ⅲ级响应,但有Ⅲ级强的趋势;在实际地震应急处置过程中,仅隔1小时又发生了5.6级地震,势必加重了灾情,因此,启动了Ⅱ级响应。2014年鲁甸6.5级地震的判定值显示应启动Ⅱ级响应,但有Ⅱ级强的趋势;考虑到以下因素:①灾区人口密度大,鲁甸县人口密度265人/km2,约为全省平均值的2倍,为人口稠密地区;②当地经济水平不高,属国家级贫困县,农村房屋以砖混合土木结构为主,普遍未经抗震设防,部分房屋以夯土墙承重且老旧,抗震性能差;③地震震源浅,灾区地形地势险峻、地质构造复杂、岩土破碎,且人员死亡和灾害损失具有快速上升的趋势。因此,鲁甸6.5级地震启动了Ⅰ级响应。

6 结语

中国经济社会发展已迈入新时代,人口分布、人均GDP、经济总量等均处于快速发展和动态变化的时期,因此,地震应急响应级别判定重要因子的分级也需要根据实际情况进行相应的调整。地震是综合性的自然灾害事件,影响地震应急规模、级别和特点的因素是多方面的,其中部分因素具有明显的区域性差异,主要体现在地震活动区域、自然地理环境和社会经济条件等方面(范开红等,2017)。针对不同地区、不同时期的地震应急处置工作,可增加诸如地震活动性、气象因素、防震减灾能力等因素进行判定。不同地区的地震应急响应级别的阀值有所差异,因此需要大量的地震应急案例进行验证,并根据实际情况取值。表 2表 3中的各指标也需要根据各地区的特点进行取舍和偏重。

需要指出的是,地震应急处置工作需要快速启动应急响应,但本文的地震应急响应级别判定方法采用了大量的专家论证和调查,得出科学合理的阀值和判定值需要一定的时间。此外,本文将云南地区作为1个整体进行研究,地域尺度较大,其它某些特殊地区应用该判定方法时,可能存在误判,因此需要进一步探索以州市、县区或其它地域分区为单元的判定值和阀值矩阵。

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