Study of Multiple Factors-based Earthquake Disaster Casualties Evaluation Model
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摘要: 针对目前常用的地震灾害中人员伤亡评估模型和方法评价指标单一，难以有效体现不同因素对人员伤亡的影响等不足，根据地震造成人员伤亡的原因，对造成人员伤亡的主要因素进行系统分析，在此基础上，选取参与构建地震灾害人员伤亡评估模型的因素。采用多元非线性回归法建立了基于多因素的地震灾害人员伤亡评估模型，并考虑次生地质灾害对评估结果的修正，提高了人员伤亡评估模型在四川地区的适用性及评估结果的可靠性。Abstract: The currently used earthquake casualties evaluation model and method commonly conside a single factor, that is difficult to reflect the influence of different factors effectively on the casualties. After summarizing historical earthquake cases in the cause of casualties, extracting the main factors of affecting the earthquake casualties for system, we selected the factors involving in construction of earthquake casualty assessment model. Using the multivariate nonlinear regression method we established the earthquake casualty evaluation model based on multiple factors with the consideration of the correction to assessment result from secondary geological disaster. This model improves the applicability and the reliability of assessment result in the Sichuan area.
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Key words:
- Earthquake disaster /
- Casualties /
- Influence factor /
- Evaluation model
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图 1 根据震级及震中烈度对样本分类图
Figure 1. Sample classification based on magnitude and epicenter intensity
图 8 模型评估结果对比折线图
Figure 8. Comparison of the results from the model evaluation to the survey in the field
表 1 1923—2015年四川破坏性地震人员伤亡统计表
Table 1. Statistics of the casualties by destructive earthquakes of Sichuan in 1923—2015
发震时间 地点 震级 震中烈度 震区面积(Ⅷ度及以上) 人口密度 建筑物破坏率 死亡人数 年月日 时刻 1923-03-24 20:40 炉霍、道孚 7.25 Ⅹ 575 3000 1933-08-25 15:50 茂汶县迭溪 7.5 Ⅹ 3380 6865 …… 2008-05-12 14:28 四川汶川 8.0 Ⅺ 5563 0.901 69227 2008-08-30 16:30 仁和会理交界 6.1 Ⅷ 638 71 0.573 41 2013-04-20 8:02 芦山县 7.0 Ⅸ 1626 87.9 0.716 196 2014-11-22 16:55 康定 6.3 Ⅷ 540 11.1 5 2015-01-14 13:21 乐山金口河 5.0 Ⅵ 161 0 
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表 2 基于多因素的地震灾害人员伤亡评估模型变量设定表
Table 2. The earthquake casualties evaluation model based on multiple factors variables
自变量 因变量 震中烈度 震区面积 人口密度 建筑物破坏率 发震时间 死亡人数 I0 S ρ B T D
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表 3 各类回归方程式
Table 3. Various regression equations
模型名称 回归方程式 对数曲线方程 Y=b0+b1ln(t) 倒数曲线方程 Y=b0+b1/t 二次曲线方程 Y=b0+b1t+b2t2 三次曲线方程 Y=b0+b1t+b2t2+b3t3 复合曲线方程 Y=b0(b1t) 幂函数曲线方程 Y=b0(tb1) S形曲线方程 Y=eb0+b1/t 增长曲线方程 Y=eb0+b1t 指数曲线方程 Y=b0eb1t
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表 4 震中烈度回归计算过程中各模型汇总和参数估计值
Table 4. The parameter estimates from epicenter intensity regression calculation
因变量：死亡人数 方程 模型统计参数 参数估计值 R2 F df1 df2 Sig. b0 b1 b2 b3 对数曲线 0.102 11.793 1 104 0.001 －24835.359 13211.725 倒数曲线 0.080 9.045 1 104 0.003 13352.305 －86288.898 方程 模型汇总 参数估计值 R2 F df1 df2 Sig. b0 b1 b2 b3 二次曲线 0.425 38.066 2 103 0 115520.905 －32393.145 2219.461 三次曲线 0.494 50.335 2 103 0 37190.208 0 －2152.629 192.146 复合曲线 0.681 221.849 1 104 0 7.279×10－7 7.787 幂曲线 0.654 196.369 1 104 0 2.187×10－13 15.206 S曲线 0.621 170.252 1 104 0 16.236 －109.183 增长曲线 0.681 221.849 1 104 0 －14.133 2.052 指数曲线 0.901 11.849 1 104 0 7.279×10－7 2.052 注：R2为判定系数；F为模型的F检验值；df1、df2为自由度；Sig.为回归系数显著性水平；b0、b1、b2、b3为参数估计值。
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表 5 1923—2015年四川地震次生地质灾害人员伤亡统计表
Table 5. Statistics of the casualties by secondary geological disasters of Sichuan in 1923—2015
震中位置 震级 震中烈度 死亡人数 因次生地质灾害死亡人数 震区地形地貌 茂县叠溪 7.5 Ⅹ 6865 2500 东部为中山地带，地貌以高山峡谷为主，地势由西北向东南倾斜 松潘、平武间 7.2 Ⅸ 38 29 地貌东西差异明显，以中山为主，地形起伏显著，相对高差较大 汶川 8.0 Ⅺ 69227 10000 地势南低北高，河谷山岭相对高差悬殊，地形复杂，属典型的高山峡谷地形
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表 6 回归公式方差分析表
Table 6. Analysis of variance regression formula
源 平方和 自由度 均方和 F P 回归 9.9127 10 4.2654 29.12 0.02 残差 3.1091 17 0.1392 合计 13.0218 27 4.4046
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表 7 不同震中烈度与震级下模型评估结果与实际死亡人数对比
Table 7. Comparision of model evaluation results with the actual death toll under different epicenter intensity and magnitude
震中烈度 Ⅵ—Ⅶ度 Ⅷ度 Ⅸ度 Ⅹ度 Ⅺ度 震级 5.0—5.8级 5.8—6.7级 6.8—7.2级 7.25—7.6级 8级 样本数 76 13 10 9 1 考虑易损性模型评估结果 92 471 2372 13813 45190 考虑易损性模型评估结果与实际死亡人数比值 0.643 0.672 1.218 1.071 0.652 不考虑易损性模型评估结果 222 196 1181 7746 15679 不考虑易损性模型评估结果与实际死亡人数比值 1.55 0.513 0.606 0.601 0.226 本文模型评估结果 94 257 1770 11200 86647 本文模型评估结果与实际死亡人数比值 0.657 1.232 0.909 0.868 1.251 实际死亡人数 143 382 1947 12889 69227
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