Analytical study on vulnerability functions for casualty estimation in the collapse of adobe buildings induced by earthquake

Collapse of adobe buildings during an earthquakes with various earthquake intensities is analyzed using the 3-dimensional distinct element method code developed by the first author. Firstly, we evaluate structural damage with damage index, interior-space damage with w score, and human casualties in the collapsing buildings with three casualty criteria. Secondly, we investigate relationships between the earthquake intensity, the structural damage, the interior-space damage, and the casualties. It is found that the casualties have stronger correlation with the interior-space damage than the structural damage, and three vulnerability functions, namely, structural, interior-space and casualty vulnerability functions, are proposed. Effects of reinforcing methods on these functions are also examined. Finally, a series of analytical procedures to develop vulnerability functions and to estimate casualties using the functions are described.     

地震人员伤亡评估理论及应用研究

地震是造成我国巨大人员伤亡的主要灾害之一,震后人员伤亡的快速评估对于应急抗震救援工作具有重要指导意义。通过分析影响地震灾害人员伤亡的主要因素,调查统计不同使用功能建筑物中人员密度、不同时间段人员在室率及不同结构破坏状态下的伤亡率,建立地震人员伤亡计算模型。基于实验数据所得的地震易损性曲线数据库对建筑物进行结构易损性分析,用研发的中国地震灾害损失评估系统软件（CEDLAS）,对西安市灞桥区进行震后人员伤亡评估,并与汶川地震实际震害数据和其他经验模型对比,验证了该理论方法的可行性及合理性,为震后政府启动地震应急预案和组织开展抗震救灾工作提供参考。     

Empirical seismic vulnerability assessment of Icelandic buildings affected by the 2000 sequence of earthquakes

In June 2000, two Mw6.5 earthquakes occurred within a 4-day interval in the largest agricultural region of Iceland causing substantial damage and no loss of life. The distance between the earthquake epicentres and the fault rupture was approximately 15 km. Nearly 5000 low-rise residential buildings were affected, some of which were located between the faults and exposed to strong ground motion from both events. The post-earthquakes damage and repair costs for every residential building in the epicentral region were assessed for insurance purposes. The database is detailed and complete for the whole region and represents one of the best quality post-earthquake vulnerability datasets used for seismic loss estimation. Nonetheless, the construction of vulnerability curves from this database is hampered by the fact that the loss values represent the cumulative damage from two sequential earthquakes in some areas, and single earthquakes in others. A novel methodology based on beta regression is proposed here in order to define the geographical limits on areas where buildings sustained cumulative damage and predict the seismic losses for future sequence of events in each area. The results show that the average building loss in areas affected by a single event is below 10% of the building replacement value, whilst this increases to an average of 25% in areas affected by the two earthquakes. The proposed methodology can be used to empirically assess the vulnerability in other areas which experienced sequence of events such as Emilia-Romagna (Italy) in 2012.     

2021年、2022年中国大陆地震灾害损失述评

基于2021年、2022年中国5.0级及以上地震目录,结合应急管理部、有关省(自治区、直辖市)地震局的地震灾害评估报告和相关资料,对中国大陆地震灾害情况、主要地震灾害事件及其特点进行了总结和分析。此外,按省份总结了各省地震灾害事件及地震灾害特点。其中,云南省中强震多、强震少,震区房屋抗震能力较高,人员伤亡较小; 四川省中强震少、强震多,次生灾害较为发育,造成严重人员伤亡; 青海省虽然震级高、破坏性强、致灾范围广,但震区地广人稀,房屋抗震设防等级较高,人员伤亡少。最后,结合历史震害统计数据,分析对比近2年中国大陆地震灾害致灾特点。     

青海省共和地区农村民居特征与抗震性能分析

青海省共和地区位于柴达木—阿尔金地震带内,具备发生中强地震的构造背景,近年来该地区地震活动频繁,农村地区受经济和技术等条件的限制,造成了巨大的人员伤亡和经济损失。为深入了解共和地区农村民居结构特征与抗震性能现状,开展实地调查,基于历史震害资料,总结区域内典型农村民居震害特点,并进行震害预测,得到不同地震烈度下农村民居不同的破坏结果。结果表明:青海省共和地区农村民居中的砖混结构和砖木结构房屋数量约占48%、47%,其中约68%砖混结构房屋未设置构造柱和圈梁等抗震设防措施;该地区主要农村民居基本达到Ⅶ度抗震设防要求,仅部分建造年代久的土木结构房屋破坏严重;地震烈度为Ⅷ度时,大部分房屋以中等破坏和严重破坏为主;地震烈度为Ⅸ、Ⅹ度时,农村民居将发生大范围严重破坏,甚至毁坏。     

青海玉树7.1级地震房屋建筑震害调查和分析

2010年4月14日青海玉树7.1级地震灾害严重,给当地居民造成了巨大的损失。房屋破坏是造成人员伤亡和巨大财产损失的主要因素,通过现场调查给出房屋建筑震害情况,分析了房屋建筑的震害特征,提出了地震灾区恢复重建建议。     

四川荣县MS4.7、MS4.3、MS4.9地震房屋震害特征和人员伤亡分析

根据四川荣县M_S4.7、M_S4.3、M_S4.9地震现场灾害调查资料,分析房屋震害特征和人员伤亡情况,结果表明震区房屋破坏类型主要为砖混结构、砖木结构和土木结构,其中砖木结构和土木结构受损比较严重,人员伤亡主要由房屋损坏导致;造成此现象的原因主要是该地区房屋建造年代久远,房屋结构不合理、抗震性能差,短时间地震频发造成震害累积,再加上民众防震减灾意识薄弱等。     

青海东南部农村民居结构特点及抗震能力分析

我国农村民居的抗震能力具有显著的地域特点。本文基于现场调研结果总结了青海东南部黄河流域农村民居的结构特点,并对其抗震能力进行了评估。庄廓院是调研区内的典型农村民居,本文对调研区内庄廓院的木构架房屋进行研究,提出庄廓土墙围护木构架房屋的震害等级分类标准,根据实际震害资料和类比的方法确定了当地土墙围护木构架结构的震害矩阵和震害指数与峰值加速度的关系曲线。与云南鲁甸农村的土木结构房屋比较,青海庄廓院民居具有更高的抗震能力;与未设防的砖混结构比较,这种土墙围护的木构架结构在高烈度区造成人员伤亡的风险更低。     

汶川地震都江堰市人员伤亡研究

都江堰市在汶川地震中人员伤亡严重,文中主要研究了该市所辖地区人员伤亡的时空分布特征及影响人员伤亡数的各种因素,希望对城市防震减灾具有参考意义。根据都江堰地区各乡镇的烈度及人员伤亡数据,分析了地震烈度及人口密度对人员死亡率的影响,并给出了死亡率与烈度及人口密度的经验关系式,结果表明死亡率与烈度具有较明显的正相关性。研究了死亡率随断层距的变化规律,分析表明死亡率与断层距的相关性比与烈度的相关性更明显。采用断层距估计人口死亡率在一定程度上减小了烈度评定中人为等因素带来的不确定性,因而更具客观性。定量分析了报道死亡人数随时间的变化规律,定性讨论了救援效率与报道死亡人数的关系,报道死亡人数占总死亡人数的比例与救援效率成正比。总结了造成人员伤亡的几种因素,认为房屋破坏和倒塌是造成人员伤亡的主要原因,而且不同结构类型房屋破坏造成的人员伤亡率相差甚大,这是在人员伤亡评估中需要注意的问题。     

地震人员伤亡快速评估

根据2000~2004年发生在中国大陆地区典型成灾性地震,统计实际人员伤亡数据与地震灾害损失快速评估数据的关系。结果表明,评估结果与实际数据之间误差很大。针对这一情况,笔者从建筑物易损性矩阵的地区差异性以及人口数据动态变化的角度,对当前地震人员伤亡快速评估模型进行修正。结果表明,修正后的评估结果更加接近于实际死亡人数。     

基于深度学习神经网络方法的中国大陆地震伤亡预测模型

对地震伤亡人口的预测需要同时考虑地震破裂特征本身、灾区人口及其生活环境等特征,其是一个典型的复杂预测系统。本文基于深度学习神经网络方法和1976—2020年间78次地震伤亡事件,构建了中国大陆地震伤亡预测模型,综合使用发震年代、发震时刻、发震季节、Ⅵ度及以上区域受灾面积、Ⅵ度及以上区域受灾人口数、震源深度、极震区烈度和震源机制类型等8个参数,对包括2008年汶川8.0级和2010年玉树7.1级地震在内的9次地震事件进行了预测检验。结果显示,该预测模型能够较好地反映出中小地震的伤亡人口特征,除汶川地震和玉树地震外的7次地震伤亡事件预测值与实际值误差均在一个数量级上,对于2008年汶川8.0级和2010年玉树7.1级地震,预测值明显小于实际伤亡人口;其中玉树地震发震断层位于玉树州府结古镇之下,造成了相对较多的人口伤亡数量;汶川地震的伤亡人口数量不仅由地震直接导致,还包括了地震滑坡等次生灾害引起的伤亡数量。     

四川省地震灾害预测与评估系统设计及实现功能

在充分利用和开发先进的地理信息系统技术(GIS)的基础之上,融合近些年工程地震和震害预测研究成果。建立了四川省地震灾害预测与评估系统。该系统可对发生在四川省境内的破坏性地震所造成的建筑物破坏、人员伤亡和灾民安置人数及经济损失,快速高效地做出科学意义的预测与评估,其结果可作为各级政府和相关部门部署紧急救灾工作和灾区恢复重建的重要依据。     

东部地区地震人员伤亡评估方法研究

我国是地震多发的国家之一,其中破坏性地震的发生频率也相对较高。伴随着我国经济的高速发展与城市化进程的加快,地震风险意识的提高以及国家对地震应急救援能力的更高要求都促进了对地震灾害评估方法的研究。其中地震人员伤亡评估方法更是灾情预测的重中之重,然而我国大部分历史地震都发生在西部,已有的地震人员伤亡评估方法也是基于西部历史地震资料统计分析得出的。人口密度更高和经济更为发达的东部地区,一旦遭遇破坏性地震,其灾害程度将远超西部,因此现有方法已不能很好地满足东部地区的地震预防和应急救援决策需求。需要结合东部地区的特点修正适用于东部地区的地震人员伤亡评估方法。本文初步分析了东西部影响地震人员伤亡的影响因素,对比主要区域差异,指出东西部地区建筑的抗震性能差异主要体现在城市自建房屋的比例和农村主要结构类型占比上。给出了东部地区地震人员伤亡评估的修正系数,并通过算例分析了其适用性。     

云南M≥7．6级地震伤亡因素的探讨

通过云南M≥7．6级地震震亡分布的统计,研究大地震的伤亡分布规律,寻找影响伤亡的主要原因。结果表明,震亡人数主要分布在Ⅷ度以上烈度区,这一区域的震亡人数占震亡总数的94％以上,其中极震区占到70％以上。调查分析认为：在震级相近的情况下,震区地质构造、地形地貌是影响地震烈度的因素;房屋、人口密度、发震时间是震亡人数的重要影响因素;在未来的大地震中,人口密度大的断裂带及其附近是应急救援和医疗救护的重点区域,在断裂带及其附近盆地内的震亡人数比非盆地震亡人数多,要投入更多的救援和医疗救护力量。     

汶川地震农居震害特征及其成因分析与恢复重建建议

本文总结了汶川地震中农居倒塌、严重破坏与中等破坏的特点,并分析了破坏程度与地震动、地震地表破裂、滑坡、滚石和房屋质量等因素的关系。为了减轻未来地震造成的震害,城镇选址应避开危险地段和抗震不利地段,且农居设计与施工应严格遵循抗震设计规范中的相关条款。同时,本文也强调了当地政府在灾区重建中的重要作用。     

Ring structures of seismicity in central Tien Shan and Dzungaria: Possible precursory processes of large earthquakes

It is shown that episodes of comparative seismic quiescence that lasted about 20–25 years in the areas of study alternated with intervals of sharply increased seismicity as series of large (M ≥ 6.9) earthquakes occurred during two to three decades. Since no M ≥ 6.6 earthquake has occurred in the area for as long as 21 years after the 1992 Susamyr event, middle-term prediction would require identification of zones of imminent large earthquakes. More reliable identification of such zones rests on data relating to inhomogeneities in the field of S-wave attenuation in the lithosphere, as well as on the characteristics of ring structures of seismicity. Such structures are formed as zones of seismic quiescence that are bounded by M ? Mth earthquake epicenters, where Mth is the threshold magnitude value. Correlative relationships were previously derived, lgL(Mw) and Mth(Mw), for events with different focal mechanisms (L is the length of the longer axis of a seismicity ring and Mw is the magnitude of the associated large earthquake). These relationships were used to estimate the Mw of large events that can occur in these ring structures. The greatest earthquake with Mw ? 7.5 is probably about to occur in southern Tien Shan, east of the 1949 Khait earthquake rupture. A smaller event (Mw ～ 7.0) can occur in the Kyrgyz Range area. Still smaller earthquakes probably have their precursory areas north and east of Lake Issyk-Kul, as well as in Dzungaria.     

Using the damage from 2010 Haiti earthquake for calibrating vulnerability models of typical structures in Port-au-Prince (Haiti)

After the 2010 Haiti earthquake, that hits the city of Port-au-Prince, capital city of Haiti, a multidisciplinary working group of specialists (seismologist, geologists, engineers and architects) from different Spanish Universities and also from Haiti, joined effort under the SISMO-HAITI project (financed by the Universidad Politecnica de Madrid), with an objective: Evaluation of seismic hazard and risk in Haiti and its application to the seismic design, urban planning, emergency and resource management. In this paper, as a first step for a structural damage estimation of future earthquakes in the country, a calibration of damage functions has been carried out by means of a two-stage procedure. After compiling a database with observed damage in the city after the earthquake, the exposure model (building stock) has been classified and through an iteratively two-step calibration process, a specific set of damage functions for the country has been proposed. Additionally, Next Generation Attenuation Models (NGA) and \(\hbox {Vs}^{30}\) models have been analysed to choose the most appropriate for the seismic risk estimation in the city. Finally in a next paper, these functions will be used to estimate a seismic risk scenario for a future earthquake.     

2011年日本9.0级及7.5级地震震源破裂反投影初步结果

2011年3月日本仙台东部太平洋海域接连发生了Mw7.5和Mw9.0级地震.地震及引发的海啸给日本造成了严重的破坏.本文运用近年来国际上流行的研究大地震震源破裂过程的非反演方法,反投影远震P波,研究了这两次地震的震源破裂特征,得到了他们各自的破裂区域和破裂持续时间.     

集集地震人员死亡率研究

发生在台湾省车笼埔断层上的集集地震造成了大量人员伤亡。本文搜集了该地震高烈度区的村里级行政单元的死亡率数据,并分析了城市型、乡镇型和农村型居民地的死亡率与地震烈度的关系。表明城市型和乡镇型平均死亡率差别不大,农村型则明显较高。对死亡率与地表破裂带、高烈度分布区和局部场地条件的关系等进行了分析,在此基础上,显示了死亡率随距离分布在断层两侧的不对称性。上述结果加深了对集集地震死亡率分布及其成因的认识,对评估未来地震人员死亡有重要意义。     

贝叶斯模型在房屋震害预测中的应用

概率理论为大量工程应用中包含的不确定性分析及影响提供了数学依据。本讨论贝叶斯模型在房屋震害预测中的应用。贝叶斯模型假定分布参数为未知的随机变量，充分利用主观判断和观测数据通过贝叶斯公式得到房屋震害概率的合理估计，以地震考察取得的永恒破坏资料为基础，举例说明了贝叶斯模型的实际应用，内容涉及到概率平均分布函数，贝叶斯估计贝叶斯更新概率等重要概念，还讨论了1次地震事件及连发地震事件的影响所基于贝叶斯模型建立的永恒震害矩阵适用于成丛型地震的震害预测。