辽宁地区地震应急地区系数的初步研究

于 浩，于楮芃，王万宁，张文静，赵明朝

（辽宁省地震局，辽宁 沈阳 110034）

0 引言

强震发生后，采取必要的防震减灾措施，尽可能的减少地震造成的伤亡和损失是应急工作面临的一项艰巨的任务。第一时间开展地震应急工作对于减轻任何一个地区的地震灾害来说，都是十分重要的。但是，通过研究救灾案例的过程中发现，同等强度地震发生的不同地区，其地震应急工作的紧迫程度、规模和人力物力的投入都有很大的差别。而震后灾情往往处于黑箱期无法及时获取。只有通过收集整理，对地震资料进行分析提前制定救援需求等关系式，才能在震后对救援物资的实际需求做出预评估，进而通过合理调度救援物资、分配救援力量，顺利开展地震应急救援工作。

1 地震应急地区系数概念

同等强度地震发生的不同地区，救灾工作的开展会有很大差别，如何合理的分配人力、物力、财力，提高震后救灾效率，这就需要引入地区系数的概念［1］。

地震应急地区系数是描述各地区在遭受同等强度地震破坏时，所表现出来的应急紧迫程度、应急重要程度和应急救援强度的大小的指标。该指标大小取决于该受灾地区的社会属性特征，而与地震本身的强度或大小无关。

2 地区系数的影响因素

现用地区系数的影响因素为人口和财产密集程度、政治经济辐射中心、少数民族侨胞居住地、核心生命线工程和危险源密集区。但随着地震应急对策的不断深入，地区系数的影响因素可以进一步挖掘与更新，数据信息采集也存在老化过期，不适合当今的国情［2］。通过大量的数据收集与理论分析，现采用地震救援影响因素的指标体系中贡献率最高的六项指标作为制定地区系数表达式的数据来源进行分析。分别是建筑物抗震能力、危险源水平、疏散场地面积、公路密度、手机普及率、人口密度。

2.1 建筑物抗震能力

大量建筑物构成了一个城市的基本工程性设施。它作为影响震后人员伤亡和经济损失规模的主要承载体——建筑物的抗震能力是影响地区系数最重要的因素。

2.2 危险源水平

地震作为突发性的事件，一旦该地区受到地震打击，危险源可能会造成一系列的次生灾害或连锁反应，造成更大的人员伤亡与经济损失。所以一个地区危险源的建设水平对该地区的地震影响十分巨大。

2.3 疏散场地面积

疏散场地是市民避难行动和避难生活的空间，避难场地的面积、种类、设施是一个地区综合防灾能力、减灾资源的支持力度的最好表现，它在地震发生过程中以及灾后重建、城市复兴过程中都有着重要的作用。

2.4 公路密度

公路建设作为经济发展的血脉，是最能体现地区发展实力的重要指标。公路作为震后交通的基础保障有着不可或缺的作用，公路的辐射里程越大就越能提高地震应急的效率。

2.5 手机普及率

作为震后通讯广播基础设施，手机或固话是能够反映一个地区通讯保障能力的重要参数，也是反映地区经济水平的重要指标，通过数据分析获取手机覆盖范围可以有效的调动救援力量开展应急救援工作。

2.6 人口密度

地震应急工作的开展要建立在特定的自然环境与居民分布特征的基础上展开，人口密度可以反映一个地区的自然条件、社会条件。人口密度同时又与资源、经济紧密结合，具有较强的经济意义（表1）。

表1 各市影响因素数据

3 地区系数的算法研究

通过分析与实验，得出地震应急地区系数的计算函数为［3-5］：

f（wj）为基数，f（sj）为修正系数。以各因素的贡献率作为参考，将建筑物抗震能力、危险源控制水平、疏散场地面积作为基数参考数据，将公路密度、手机普及率、人口密度作为修正系数的参考值。地区系数的研究是以多指标进行综合评价为前提，所以本研究采用线性综合评价模型

xij为第i个评价对象的第j项指标值，ωi为评价指标xj的权重系数（ωi≥0，∑ωi=1），Yi为第i个被评价对象的综合评价值。从模型上看影响评价结果可靠性的因素有两点：无量纲化的方法和加权系数的选择。

3.1 无量纲化的方法选择

在多指标综合评价的过程中，各指标之间的单位和量级不同，所以要对评价对象原始指标数据做无量纲化处理来消除原始指标量纲影响。对同一个评价对象，各种无量纲化的方法得出的结论往往不一致，所以本研究采用了五种常用的线性无量纲化的方法对数据进行处理，利用斯皮尔曼等级相关系数法，来检验对同一对象的两种评估排序在统计学意义上是否一致，借此对无量纲化的方法进行比较和选优，这样可以很大程度上避免表面上的合理性掩盖着实际上的不合理性的现象。

斯皮尔曼系数

n为评价对象的总数，rs越大正相关程度越强，一致性越强，反之越差，rs等于1认为XY等级完全正相关。

表2 无量纲化筛选的“合理排序”结果

3.2 加权系数的选择

现有加权系数的选择是专家调查法，是通过专家对每一层次各因素的相对重要性给出判断，写出判断矩阵，通过矩阵最大特征根和特征向量判断矩阵一致性，获取加权系数。此方法受限于专家的选择、数量、权威程度、领域范围等因素的制约，影响计算结果。所以本研究暂采用客观赋权法中的标准差系数法来制定权重，其思路是直接将各评价指标的标准差系数向量进行归一化处理，结果即为信息量权数。某个指标的标准差越大，说明在同一指标内，各方案取值差距越大，在综合评价中所起的作用越大，其权重也越大；相反，某个指标的标准差越小，在综合评价中所起的作用越小，其权重也应越小（表3）。

表3 影响因素的权重分配

图1 辽宁省各市地区系数Fig.1 Coefficient of geshidi area of Liaoning province

4 结论

（1） 地区系数作为救灾需求模型的参数之一，该参数大小仅代表该受灾地区的社会属性特征，而与地震本身的强度或大小无关。地区系数选取的影响因素数据来源截止到2016年12月，影响因素的选择与计算方法的研究日后还将成为修正模型的主要研究方向。

（2） 选用不同的无量纲化的方法实际上会产生不同的评价值，从而得到相应的等级排序，根据序号总和理论，在逐步探索合理等级排序依据的前提下，可以根据无量纲化方法所做的等级排序与合理等级排序的等级相关系数来进行无量纲化方法的优选，在一定程度上具备应用价值和理论意义。

（3） 我省各地市地区系数差异还是较为明显，沈阳、大连作为我省主要经济发展城市地区系数值偏高，在今后地震应急救援强度分配上势必成为突出的救援地区。二级救援地区为朝阳、锦州、鞍山、丹东。三级救援地区为铁岭、抚顺、营口。四级救援地区为葫芦岛、阜新、盘锦、辽阳、本溪。

（4）东北地区分为山地和平原两大地貌区，属温带季风气候，四季分明。根据上述设计思路该地震应急地区系数关系式可以整体上应用于吉林、黑龙江等地势地貌相近的省市，也可使用在街道、小区中，并作为救援物资不均匀发放的依据。