5.18云南巧家5.0級地震RED-ACT分析結(jié)果與實際震害對比

聲明：

感謝中國地震臺網(wǎng)中心為本研究提供數(shù)據(jù)支持，感謝葉燎原教授提供的指導。本分析僅供科研使用，具體災情和災損分析應根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況確定。

一、地震情況簡介

2020年5月18日21時47分在云南昭通市巧家縣發(fā)生5.0級地震，震源深度8千米。地震發(fā)生后，RED-ACT系統(tǒng)很快給出了破壞力評估報告：RED-ACT: 5月18日云南昭通市巧家縣5.0級地震破壞力分析。

二、震級 vs 儀器烈度

這次地震的震級雖然只有5.0級，尚未達到經(jīng)驗里“破壞性地震一般大于5級”的標準，但是實際上還是造成了一定的破壞（圖1）。據(jù)云南網(wǎng)報道（2020a, b），本次地震震中巧家縣小河鎮(zhèn)埡口村有一棟房屋倒塌，有2人被困。此外，巧家縣小河鎮(zhèn)有多處居民房屋遭到較為嚴重的破壞，例如屋頂瓦片大面積脫落，墻體開裂明顯、甚至垮塌，門窗損壞嚴重，街邊水管震裂，落石堵塞道路等，如圖1所示。

圖1 災區(qū)實際震害(云南省地震局a，2020)

而強震觀測利用儀器來觀測地震時強地面運動記錄，能為震害的分析與評估提供定量的數(shù)據(jù)。由于地震記錄是一個隨著時間不斷變化結(jié)果，所以，目前大多采用地震記錄的峰值來表征一個地震的強弱。比如，現(xiàn)在地震記錄中最常用的峰值就是峰值加速度PGA或者峰值速度PGV。我國也給出了根據(jù)峰值數(shù)據(jù)確定儀器烈度的方法。

中國地震臺網(wǎng)在震后快速給出了本次地震的儀器烈度分布圖，如圖2所示。這里對本次云南地震四個典型臺站記錄進行了對比分析，臺站PGA及儀器烈度如表1所示。本次地震ZT59、ZT39臺站的儀器烈度達到七度，說明本次地震會對這些臺站周邊建筑造成一定的破壞。因此，相較于根據(jù)震級的地震破壞力的判定方法，儀器烈度能夠較好地反映本次地震的破壞力，為應急救援提供參考。

圖2 地震儀器烈度圖（中國地震臺網(wǎng)中心，2020）

表1 典型臺站信息

所以，通過震級大小來估計地震損失，其準確性有較大的不確定性。在具備了密集臺網(wǎng)監(jiān)測條件的今天，其局限性已經(jīng)越來越明顯。隨著傳感器價格的下降和通訊技術(shù)的提升，發(fā)展基于密集強震臺網(wǎng)的震害評估手段顯然是未來的發(fā)展趨勢。

三、儀器烈度 vs 抗震彈塑性分析

實測的儀器烈度雖然比通過震級來估算地面運動強度進步了不少，但是它畢竟把一個復雜的地面運動過程簡化成了一個峰值。因此，在某些情況下峰值可能就不能很好的反映世界的真實情況。而彈塑性時程分析把完整的時程記錄輸入到對象結(jié)構(gòu)中，可以更好的考慮地震動的時域、頻域各特性。

利用密布強震臺網(wǎng)在震后獲取的實時地震動信息，再結(jié)合城市抗震彈塑性分析，就可以得到地震發(fā)生后不同地點的建筑破壞情況。云南地震局給出了本次地震的地震烈度分布圖如圖3所示。通過對比實際調(diào)查地震烈度（圖3）和RED-ACT分析結(jié)果（圖4）可以看到，RED-ACT分析結(jié)果與地震烈度分布規(guī)律基本一致。

圖3 518云南巧家5.0級地震烈度分布圖（云南省地震局b，2020）

圖4 RED-ACT系統(tǒng)評估518云南巧家5.0級地震破壞力分布圖

典型臺站地震動作用下建筑的破壞比例如表2所示，其中嚴重破壞的建筑主要為土木結(jié)構(gòu)。需要說明的是，由于缺少當?shù)亟ㄖ敿毥y(tǒng)計信息，RED-ACT通過人口普查數(shù)據(jù)建立了當?shù)亟ㄖ傩詳?shù)據(jù)庫，其中土木結(jié)構(gòu)占比達到52%，這也解釋了為何ZT59臺站處建筑嚴重破壞比例高。如果能提供當?shù)卦敿毜慕ㄖy(tǒng)計信息，RED-ACT將能給出更為精確的震損分析結(jié)果。

表2 不同臺站破壞比例與儀器烈度對比

進一步對比儀器烈度和RED-ACT分析結(jié)果可知，總體上儀器烈度大的臺站處建筑破壞更為嚴重，但也存在個別異常情況。如表2中，ZT39臺站儀器烈度更大，但是破壞卻不及ZT59臺站，說明儀器烈度并不能全面反映地震對區(qū)域建筑的破壞。而RED-ACT系統(tǒng)則基于城市抗震彈塑性分析，可以充分利用密布強震臺站得到的全部地震記錄信息（幅值、頻譜、持時等），從而可以有效提高地震評估結(jié)果的可靠性。例如，RED-ACT系統(tǒng)就可以很清楚的區(qū)分出ZT59臺站和ZT39臺站的破壞力差別。

四、地震滑坡情況比較

RED-ACT給出的震中附近地震滑坡分析結(jié)果如圖5所示（當天天氣多云，取滑坡體水飽和比例為0）。從圖5可知，ZT59臺站處計算得到的發(fā)生滑坡的臨界坡度為54度，圖5中藍色框內(nèi)部存在較多坡度大于54度的地方，這些地方均為滑坡發(fā)生的高風險區(qū)。結(jié)合圖6所示的震中附近路網(wǎng)，可以為災區(qū)的救援提供一定參考。而震后調(diào)查表明，在趕往震中附近埡口村沿途的道路上有多處發(fā)生不同程度滑坡（中國經(jīng)濟網(wǎng)，2020），震中山區(qū)多處出現(xiàn)山石滾落、堵塞道路的現(xiàn)象，如圖7所示（云南省地震局a，2020）。

圖5 RED-ACT地震滑坡

計算結(jié)果

圖6 震中附近路網(wǎng)

（白線）

圖7 災區(qū)地質(zhì)災害（云南省地震局a，2020）

五、結(jié)論