地震傷亡發(fā)生分析與預(yù)測——基于玉樹地震傷亡建模.pdf

1、地震是對人類最具威脅性的自然災(zāi)害之一,具有突發(fā)性和不可預(yù)測性,常帶來大量傷亡。我國是一個地震災(zāi)害高發(fā)國家。20世紀至今,全球7級以上的地震,我國約占35％。從1949年至1991年間,我國因地震死亡的人數(shù)占各類自然災(zāi)害死亡總?cè)藬?shù)的54％。最大的兩次,唐山大地震和汶川大地震,分別造成24.2萬人和6.9萬人死亡,受傷人數(shù)也多達16.4萬和37.4萬。在伴有大規(guī)模傷亡的地震中,傷員的救治需求高峰出現(xiàn)在最初的24到48小時內(nèi)。在早期對傷員進行

2、搶救能夠阻止傷情惡化,挽救大量生命。因此,及時有效地組織傷員醫(yī)學救援變得至關(guān)重要。而根據(jù)現(xiàn)有資料,分析地震傷亡影響因素,發(fā)現(xiàn)地震后傷員發(fā)生規(guī)律,建立傷員發(fā)生模型,能夠較準確地預(yù)測地震傷員數(shù)量分布及類型,對快速地實施地震醫(yī)學救援、災(zāi)區(qū)人員救援工作提供指導(dǎo)作用,挽回許多傷員的生命。因此建立起合理的預(yù)測模型,準確地預(yù)測地震人員傷亡變化,一直以來都是國內(nèi)外研究的熱點。
　　 國外對地震傷員發(fā)生影響因素早有研究。地震本身的震源深度,烈度,

3、當?shù)氐刭|(zhì)條件等均會影響傷員的發(fā)生,而當?shù)厝丝诿芏?、年齡結(jié)構(gòu)等也會對傷員發(fā)生造成一定影響。一方面地震人員傷亡影響因素研究逐漸完善,而傷員動態(tài)變化規(guī)律也引起人們的不斷重視,將兩者有效地結(jié)合起來,更加準確地在震前預(yù)測人員傷亡,指導(dǎo)救援人員展開災(zāi)區(qū)急救工作,挽救更多地生命,變得十分必要。本研究旨在對地震傷亡影響因素進行分析,對地震傷亡動態(tài)規(guī)律進行總結(jié)分析,歸納總結(jié)以往地震傷亡預(yù)測模型的優(yōu)缺點,在對玉樹地震傷員發(fā)生進行實證分析后,利用數(shù)學建模的方

4、法建立動態(tài)預(yù)測模型。
　　 研究資料:國內(nèi)外歷次大地震基本信息資料,包括《中國震例》等數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)檢索資料;利用Medline,Pubmed, Proquest,ELSEVIER、清華同方CNKI、重慶維普等數(shù)據(jù)庫檢索地震傷亡發(fā)生影響因素文獻;國家衛(wèi)生部關(guān)于玉樹地震應(yīng)急醫(yī)學救援相關(guān)文件、報表及統(tǒng)計資料100余份;搜集了軍隊參加汶川、玉樹抗震救災(zāi)應(yīng)急醫(yī)學救援的相關(guān)公開文件資料50余份,某軍醫(yī)大學抗震救災(zāi)簡報80余份。
　　

5、 研究方法:包括文獻法、專家訪談法、現(xiàn)場調(diào)研法、系統(tǒng)分析、矩陣數(shù)學、帕累托分布模型模擬建模等。應(yīng)用文獻歸納分析方法,對地震傷亡發(fā)生影響因素進行總結(jié),歸納現(xiàn)有地震傷亡預(yù)測模型;應(yīng)用現(xiàn)場調(diào)研、文獻歸納、統(tǒng)計學方法,進行玉樹地震傷亡發(fā)生實證分析;應(yīng)用矩陣數(shù)學、帕累托分布模型建立動態(tài)傷亡預(yù)測模型;應(yīng)用matlab軟件進行模型模擬預(yù)測。
　　 主要研究結(jié)果和結(jié)論:
　　 1、進一步驗證地震傷亡變化“兩期”規(guī)律
　　 課題組

6、前期在汶川地震研究基礎(chǔ)上提出了地震傷亡發(fā)生“兩期”變化規(guī)律,主要內(nèi)容為:1、地震傷亡增長通過明顯拐點分為“傷亡增長期”與“傷亡持續(xù)期”兩部分。在經(jīng)歷初期的傷亡快速增長后,出現(xiàn)明顯的時間拐點,然后轉(zhuǎn)變?yōu)樵鲩L速度越來越小的傷亡持續(xù)期,直至最終救災(zāi)工作完成。2、曲線拐點出現(xiàn)的時間與地震震情、救援力量覆蓋速度有關(guān)。地震傷亡規(guī)模不同,時間拐點出現(xiàn)的時間也不同,一般傷亡規(guī)模較小的地震,時間拐點出現(xiàn)越早,一般都在震后一周內(nèi),而對于傷亡規(guī)模較大的地震,

7、時間拐點出現(xiàn)得越晚,多在震后一周后,甚至震后兩周時出現(xiàn)。
　　 本文通過對國內(nèi)外地震報道死亡人數(shù)增長趨勢進行對數(shù)趨勢分析,證明大多數(shù)地震傷亡發(fā)生符合“兩期”規(guī)律,驗證了“兩期”規(guī)律的正確性。
　　 2、地震傷亡發(fā)生受到震情、建筑、人口結(jié)構(gòu)及震后救援等因素影響
　　 地震人員傷亡影響因素眾多,大致包括地震震情、當?shù)丨h(huán)境、人口因素、震后救援行為等因素的影響。地震影響因素主要包括地震震級、地震烈度、地震發(fā)生時間,其中地

8、震烈度與傷亡人數(shù)的相關(guān)性更加可信;而地震發(fā)生時間除了和人員在室率有關(guān)外,還和人員一天內(nèi)的活動能力相關(guān)。當?shù)丨h(huán)境影響主要包括的當?shù)氐乩憝h(huán)境、建筑結(jié)構(gòu),在地震等級固定情況下,建筑的抗震性能決定了建筑的受損程度,直接影響了人員的傷亡發(fā)生情況。震區(qū)人口年齡、性別、教育等均會影響傷亡情況。
　　 3、現(xiàn)有預(yù)測方法只能預(yù)測瞬間傷亡人數(shù),不能體現(xiàn)傷亡動態(tài)變化“兩期”規(guī)律
　　 基于地震傷亡影響因素分析建立的地震傷亡預(yù)測模型,按照所用方

9、法不同基本可以分為經(jīng)驗公式法、概率法、動態(tài)分析法、基于GIS法及新興的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型法。這些預(yù)測算法均只是對震后瞬間傷亡數(shù)字給出大概估計,未考慮地震發(fā)生后救援行為對地震傷員在救援有效期內(nèi)的轉(zhuǎn)歸,不能體現(xiàn)地震人員傷亡發(fā)生變化動態(tài)規(guī)律。
　　 4、玉樹地震傷亡受震情、救援速度等眾多因素影響,發(fā)生符合地震傷亡“兩期”規(guī)律
　　 玉樹地震傷亡發(fā)生時間增長趨勢均符合地震傷亡發(fā)生“兩期”規(guī)律。玉樹震后第六天為傷亡拐點,將傷亡增長區(qū)

10、分為兩個時期,拐點前為傷亡快速“增長期”,拐點后為傷亡“穩(wěn)定期”。
　　 地震烈度、發(fā)生時間、當?shù)亟ㄖY(jié)構(gòu)及震后毀損情況、震后救援行為等因素對玉樹震后傷亡人員在時間、空間上的分布產(chǎn)生了一定影響。由于當?shù)厝丝谙∩?此次地震造成的人員傷亡并不是十分嚴重,而玉樹當?shù)氐牡刭|(zhì)特點決定了地震人員傷亡分布主要呈現(xiàn)“北輕南重、東輕西重”的空間特點,與地震烈度圖基本一致。而玉樹當?shù)赝聊窘Y(jié)構(gòu)建筑較多,使得震后建筑極易倒塌,造成人員傷亡。
　　

11、 5、玉樹震后傷亡人數(shù)、空運后送傷員總數(shù)及救援人員變化趨勢一致
　　 玉樹震后災(zāi)區(qū)救援人員總數(shù)、空運后送傷員總數(shù)及傷亡人數(shù)隨時間變化總體趨勢均表現(xiàn)為兩段增長特征:快速增長期和平穩(wěn)期。在震后前期總數(shù)呈現(xiàn)快速增長趨勢,并在一周內(nèi)出現(xiàn)拐點,維持平穩(wěn)增長至飽和狀態(tài)。這表明雖然地震災(zāi)情、當?shù)丨h(huán)境、人口結(jié)構(gòu)等決定了震后人員的初始傷亡狀態(tài),但災(zāi)區(qū)救援人員救治工作及傷員后送情況會影響傷員傷亡狀態(tài)的后續(xù)變化情況,對其進行充分研究,能夠為今后的救

12、援工作提供合理的政策建議,挽救大量傷員生命。
　　 6、模型模擬基本符合玉樹實際情況,驗證“兩期”規(guī)律
　　 模型模擬的所有傷員、死亡人數(shù)、重傷人數(shù)均能與玉樹地震實際發(fā)生情況保持在同一數(shù)量級上。傷員人數(shù)誤差為42.52％,死亡人數(shù)誤差為41.04％,重度受傷人數(shù)誤差為23.01％。模型模擬預(yù)測玉樹地震每天救治傷員數(shù)目增長趨勢基本符合“兩期”變化規(guī)律:在前期的高速增長后救治傷員增長在第六天出現(xiàn)拐點,進入傷亡持續(xù)期。進行不同

13、震級下傷亡發(fā)生模擬,呈現(xiàn)規(guī)模較小地震,時間拐點出現(xiàn)越早,規(guī)模較大地震,時間拐點出現(xiàn)越晚,符合“兩期”規(guī)律中地震規(guī)模對傷亡拐點出現(xiàn)時間的影響規(guī)律。
　　 7、模型預(yù)測前三天內(nèi)救援人員是否到達對減少傷亡至關(guān)重要
　　 模擬結(jié)果顯示在救援人員在前三天全部到達對傷員救治意義重大:救援人員在前三天內(nèi)全部到達能夠令總傷亡人數(shù)下降至實際傷亡人數(shù)的52％,比實際救援速度下的傷亡情況大為改善。災(zāi)區(qū)本身醫(yī)療力量的建設(shè),以及外援醫(yī)療力量在震后