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川滇地区地震灾害时空结构及风险管理

万佳  
【摘要】:2020年《全球风险报告》中明确指出,“未来十年地球将面临着极端天气事件和重大自然灾害等带来的风险威胁;伴随城市化的快速发展,人口和经济快速向城市聚集,承灾体的脆弱性显著增强。一旦发生灾害,极易造成大量的人员伤亡和财产损失”。地震作为“群灾之首”,突发性强,破坏性大,次生灾害多,易对社会经济的可持续发展造成严重影响。川滇地区地质构造复杂,地震频发,是中国地震趋势判断研究的理想检验场,也是防震减灾重点的防控区域。因此,关注川滇地区地震灾害时空规律,判断未来发生趋势,评价不同区域地震灾害风险水平及其主控影响因子,整合区域防震、抗震、救灾资源,有效制定区域地震应急响应措施,对于提高区域地震灾害设防水平,实现区域可持续发展具有重要的现实意义。以区域灾害系统论和风险社会理论为基础,本研究完善自然灾害时空对称理论体系,辅以小波分析法、核密度估算法、共现分析法、可公度法、信息熵、综合指数法以及地理探测器等时空统计方法,对川滇地区地震灾害未来发生趋势进行判断,探讨太阳活动、地球自转速度变化与川滇地区地震活动的相关性;进而结合趋势判断结果,构建评价指标体系,对川滇地区州、市地震灾害风险等级进行研究,分析影响各区域地震灾害风险等级的主导因素,因地制宜提出相应的风险管理对策。主要研究内容及结论如下:(1)地震灾害时空统计规律明显。川滇地区历史地震发生频次、能量释放时间具有周期性,震中空间分布存在集聚性。在年尺度上,发震频次“活跃期”与“平静期”交替出现,能量释放周期以27a震荡最为强烈,且以1930年、1946年、2008年为节点呈现“缓慢增加—缓慢减少—快速增加—快速减少”的阶段性变化特征,地震高密度中心由西南向东北迁移,地震活跃性由全局活跃向局部活跃转变;在月尺度上,小震高频月强震发生概率较高,能量释放周期以26 m震荡最为强烈,且累计释放地震能量过程6、9月相对平稳,1、2、5、7、8、11、12月呈波动增加,3、4、10月呈波动减少的变化趋势,地震“高—低”密度中心在空间跳跃分布,且高密度中心呈现东北-西南向回旋迁移特征;在日尺度上,近120年不存在无震日,能量释放周期以40d震荡最为强烈,近365天地震高密度中心主要聚集在得雨错-饮马湖断裂带附近。(2)2022年、2026年和2029年地震灾害信号显著。川滇地区不同断裂带地震活动存在相关性,经降噪后的地震时间序列时间、空间对称性规律更为显著。其中,澜沧江断裂、小江断裂、鲜水河断裂是川滇地区断裂带关联度模型的核心节点。在地震未来趋势判断上,澜沧江—红河断裂2022年发生Ms≥5.9地震、小江断裂—得雨错—饮马湖断裂2029年发生Ms≥5.6地震、鲜水河断裂—丽江—小金河断裂2022年发生Ms≥5.3地震、龙门山断裂2026年发生Ms≥5.0地震信号强烈。在地震空间趋势判断上,澜沧江断裂—红河断裂地震呈空间三边形对称,经向以101.10°E、纬向以24.00°N和23.06°N为对称轴,呈“两同一异”空间迁移规律,判断下一次地震发生在对称轴西南区域;小江断裂—得雨错—饮马湖断裂地震纬向以27.65°N、经向以109.90°E为对称轴,分别呈“四同一异”、“三同一异”空间迁移规律,判断判断下一次地震向西迁移;鲜水河断裂—丽江—小金河断裂地震纬向以29.50°N、经向以101.05°E为对称轴,分别呈“三同一异”、呈“两同一异”的空间迁移规律;龙门山断裂地震呈空间三边形对称结构,经向以103.60°E为对称轴,呈“两西三东”分布规律,纬向以31.50°N为对称轴,每组均有一次震中落于对称轴之上,判断下一次地震发生对称轴以西区域。(3)经济发达区是地震灾害高风险区。川滇地区致灾因子危险性、孕灾环境稳定性与敏感性、承灾体脆弱性、地震灾害综合风险存在明显空间差异。其中,致灾因子高危险区主要分布在:横断山区和南北山系河谷区内;中危险区主要分布在:四川盆地西北缘;低危险区主要分布在四川盆地东部和云南高原区。孕灾环境高风险区分布在横断山区;中风险区在云南高原区,南北山系河谷区西部;低风险区在四川盆地;承灾体脆弱性高值区分布在:四川盆地中部、云南高原的昆明;中值区在四川盆地东和西部;低值区在四川盆地边缘、云南高原欠发达地区、南北山系河谷区和横断山区。承灾体脆弱性高值区分布在四川盆地中部及云南高原的昆明;中值区分布在四川盆地东、西部;低值区分布在四川盆地边缘、云南高原欠发达地区、南北山系河谷区和横断山区。地震灾害高风险区主要集中在四川盆地和云南高原发达地区;较高风险区集中在横断山区;中风险区集中在南北山系河谷区西部;较低风险区集中于四川盆地南、北缘以及云南高原东部;低风险区零星分布于川滇地区东部。(4)防震能力是影响地震风险等级的主导因素。川滇地区地震灾害风险主导因素存在差异。其中,道路密度、供水管道密度和供气管道密度是影响川滇地区地震灾害风险的首要因素;承灾体是四川盆地区、云南高原中部地震风险等级的主导因素;致灾因子是南北山系河谷区地震风险等级的主导因素。致灾因子和孕灾环境是影响横断山区地震灾害风险等级的主控因素;成都、自贡、泸州等19个城市化水平相对较高的城市,地震灾害风险等级主要受社会因子影响,昭通、保山、普洱、等7个城市化水平较低的少数民族自治州、市,地震灾害风险等级受自然环境因子影响;广元、雅安等11个城市化水平居中的州、市地震灾害风险等级受社会、自然因子双重影响。(5)提出“3C”地震灾害适应对策。在川滇地区地震风险评估基础上,提出“3C”风险管理模式。其中,“3C”风险管理模式是依托市(City)、县(County)、社区(Community)三级救灾主体,制定灾前“3P”、灾中“31”、灾后“3R”的分阶段管理对策;从管理韧性、制度韧性、队伍韧性和个体韧性四个维度“四位一体”提升城市韧性,增强川滇地区城市对地震灾害的抵御能力、应对能力、适应能力和恢复能力。进而选取汶川县和成都市作为混合致灾型和社会致灾型为案例,分析地震灾害风险管理过程中的不足,制定相应的风险管理对策,提高城市在地震高风险下实现区域可持续可持续发展。本研究的创新点和主要贡献为:1)“一个理论体系”,即完善灾害时空对称理论体系,量化地震活动间的关联度,精细化筛选地震研究范围的方法,增强研究过程的逻辑性,提高灾害趋势判断的准确性,拓展灾害学综合研究的思路;2)“两个研究视角”,即地质构造结构与趋势判断相结合的视角,时空趋势判断与地震灾害风险评价相结合的视角,揭示了川滇地震历史活动规律,认识了地震能量释放的周期性,分析了不同构造单元地震未来时空趋势,评估了不同区域地震灾害的风险度,提高识别地震灾害高风险区的科学性;3)“三个管理模式”,即设计了“3C”地震风险管理框架,凝练灾前“3P”、灾中“3I”、灾后“3R”分阶段管理模式,精准制定各阶段不同救灾主体的灾害风险管理对策,四位一体增强城市韧性,有效提高防震减灾效率和效果。


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