5.18云南巧家5.0级地震RED-ACT分析结果与实际震害对比

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声明：

感谢中国地震台网中心为本研究提供数据支持，感谢叶燎原教授提供的指导。本分析仅供科研使用，具体灾情和灾损分析应根据现场调查情况确定。

一、地震情况简介

2020年5月18日21时47分在云南昭通市巧家县发生5.0级地震，震源深度8千米。地震发生后，RED-ACT系统很快给出了破坏力评估报告：RED-ACT: 5月18日云南昭通市巧家县5.0级地震破坏力分析。

二、震级 vs 仪器烈度

这次地震的震级虽然只有5.0级，尚未达到经验里“破坏性地震一般大于5级”的标准，但是实际上还是造成了一定的破坏（图1）。据云南网报道（2020a, b），本次地震震中巧家县小河镇垭口村有一栋房屋倒塌，有2人被困。此外，巧家县小河镇有多处居民房屋遭到较为严重的破坏，例如屋顶瓦片大面积脱落，墙体开裂明显、甚至垮塌，门窗损坏严重，街边水管震裂，落石堵塞道路等，如图1所示。

图1 灾区实际震害(云南省地震局a，2020)

而强震观测利用仪器来观测地震时强地面运动记录，能为震害的分析与评估提供定量的数据。由于地震记录是一个随着时间不断变化结果，所以，目前大多采用地震记录的峰值来表征一个地震的强弱。比如，现在地震记录中最常用的峰值就是峰值加速度PGA或者峰值速度PGV。我国也给出了根据峰值数据确定仪器烈度的方法。

中国地震台网在震后快速给出了本次地震的仪器烈度分布图，如图2所示。这里对本次云南地震四个典型台站记录进行了对比分析，台站PGA及仪器烈度如表1所示。本次地震ZT59、ZT39台站的仪器烈度达到七度，说明本次地震会对这些台站周边建筑造成一定的破坏。因此，相较于根据震级的地震破坏力的判定方法，仪器烈度能够较好地反映本次地震的破坏力，为应急救援提供参考。

图2 地震仪器烈度图（中国地震台网中心，2020）

表1 典型台站信息

所以，通过震级大小来估计地震损失，其准确性有较大的不确定性。在具备了密集台网监测条件的今天，其局限性已经越来越明显。随着传感器价格的下降和通讯技术的提升，发展基于密集强震台网的震害评估手段显然是未来的发展趋势。

三、仪器烈度 vs 抗震弹塑性分析

实测的仪器烈度虽然比通过震级来估算地面运动强度进步了不少，但是它毕竟把一个复杂的地面运动过程简化成了一个峰值。因此，在某些情况下峰值可能就不能很好的反映世界的真实情况。而弹塑性时程分析把完整的时程记录输入到对象结构中，可以更好的考虑地震动的时域、频域各特性。

利用密布强震台网在震后获取的实时地震动信息，再结合城市抗震弹塑性分析，就可以得到地震发生后不同地点的建筑破坏情况。云南地震局给出了本次地震的地震烈度分布图如图3所示。通过对比实际调查地震烈度（图3）和RED-ACT分析结果（图4）可以看到，RED-ACT分析结果与地震烈度分布规律基本一致。

图3 518云南巧家5.0级地震烈度分布图（云南省地震局b，2020）

图4 RED-ACT系统评估518云南巧家5.0级地震破坏力分布图

典型台站地震动作用下建筑的破坏比例如表2所示，其中严重破坏的建筑主要为土木结构。需要说明的是，由于缺少当地建筑详细统计信息，RED-ACT通过人口普查数据建立了当地建筑属性数据库，其中土木结构占比达到52%，这也解释了为何ZT59台站处建筑严重破坏比例高。如果能提供当地详细的建筑统计信息，RED-ACT将能给出更为精确的震损分析结果。

表2 不同台站破坏比例与仪器烈度对比

进一步对比仪器烈度和RED-ACT分析结果可知，总体上仪器烈度大的台站处建筑破坏更为严重，但也存在个别异常情况。如表2中，ZT39台站仪器烈度更大，但是破坏却不及ZT59台站，说明仪器烈度并不能全面反映地震对区域建筑的破坏。而RED-ACT系统则基于城市抗震弹塑性分析，可以充分利用密布强震台站得到的全部地震记录信息（幅值、频谱、持时等），从而可以有效提高地震评估结果的可靠性。例如，RED-ACT系统就可以很清楚的区分出ZT59台站和ZT39台站的破坏力差别。

四、地震滑坡情况比较

RED-ACT给出的震中附近地震滑坡分析结果如图5所示（当天天气多云，取滑坡体水饱和比例为0）。从图5可知，ZT59台站处计算得到的发生滑坡的临界坡度为54度，图5中蓝色框内部存在较多坡度大于54度的地方，这些地方均为滑坡发生的高风险区。结合图6所示的震中附近路网，可以为灾区的救援提供一定参考。而震后调查表明，在赶往震中附近垭口村沿途的道路上有多处发生不同程度滑坡（中国经济网，2020），震中山区多处出现山石滚落、堵塞道路的现象，如图7所示（云南省地震局a，2020）。