唐山、宜宾都是10km深的5.1级地震，破坏程度怎么差别这么大？

1年前浏览980

很多朋友昨天都关注到这个新闻：

“据中国地震台网正式测定，4月6日7时50分在四川宜宾市兴文县发生5.1级地震，震源深度10千米，震中位于北纬28.22度，东经105.03度。”

我们的RED-ACT(Real-time Earthquake Damage Assessment using City-scale Time-history analysis)系统也马上给出了这次地震的地震破坏力、加速度感受及滑坡次生灾害分析结果（详见：RED-ACT | 4月6日宜宾兴文5.1级地震破坏力分析）。

根据新华社消息，“截至6日17点30分，兴文县5.1级地震共造成房屋受损645户719间，已紧急转移247户1045人，兴底路(省道S444)中断2处，村道受损5处。”[1]

由昨天的宜宾兴文地震我就想到了2020年唐山古冶的5.1级地震。

“据中国地震台网正式测定，7月12日6时38分在河北唐山市古冶区发生5.1级地震，震源深度10千米，震中位于北纬39.78度，东经118.44度。”

可以看到，对比宜宾和唐山两次地震，除了地震的时间地点外，测定的震级和震源深度都一模一样。但是唐山的震损怎么样呢？

“唐山古冶5.1级地震，经实地调查，截止2020年7月13日15时，震中及周边地区300平方公里范围内无人员伤亡，个别老旧房屋有轻微裂缝”[2]

同样是5.1级地震，同样是10km震源深度，为什么一个震害明显大得多，另一个震害明显小得多呢？

当然，每一个熟悉地震工程的专家都知道，这是因为地震是很复杂的，同样震级、同样深度的地震，受到不同发震机制、传播路径、场地条件的影响，引起的破坏可能有巨大差异。比如图1所示为兴文5.1级地震和唐山5.1级地震记录到的最强地震动对比，可见差异非常巨大，进而引起的破坏肯定也差异非常显著。

图1 兴文5.1级地震和唐山5.1级地震记录到的最强地震动对比

但是这个解答肯定不能让广大群众满意。这个世界上的事情都是很复杂的，搞研究的意义，就是设法找到复杂问题的解决办法，对于地震震害评估这个复杂问题也是类似的要求。

那能不能找到一个简单的解决办法呢？

举个大家生活中的例子：气温是由太阳、地球和大气运动共同决定的，是一个很复杂的问题。但是从来没有人会因为搞不清楚太阳、地球和大气运动这个复杂问题而不知道早上出门该穿多少衣服。大家是怎么做的呢？首先看一下温度表，知道今天大概的气温，对穿衣多少有了一个初步的估计。并且穿多少衣服除了气温以外，还要受到当天的风力、湿度以及个人的抗寒能力等具体因素的影响。这个时候大家再在窗口看一眼，参考一下街上不同行人的穿衣情况，特别是自己的同性别同龄人的穿衣情况，这时候就可以放心出门了。

所以这个生活决策过程的典型特点是：

(1) 对于复杂的影响因素（太阳、地球和大气运动），大家只是作为一个参考；

(2) 最终决策，更依赖于局部针对性的观测数据（温度计）；

(3) 考虑到个体承受能力的差异，还要参考一下相近个体的情况（看看窗外不同行人的穿衣情况）。

因此，对于地震震害评估问题，也可以参考类似的思路。确实，从震级到震损之间的关系实在是太复杂了，短期内未必能取得大的突破。那我们完全可以换个思路，通过密布的地震台站测得当地的地面运动强度，就像温度计那样，给出当地局部的针对性观测数据。然后，再像参考不同行人的穿衣情况那样，选定一些代表性的建筑和城区，看看当地记录的地震动会对代表性的建筑和城区产生多大的破坏。

上述过程就是RED-ACT（Real-time Earthquake Damage Assessment using City-scale Time-history analysis）系统的工作原理。我们首先选择台站实测的地震动作为震害评估的依据，不必去研究这个地震动到底是6.0级地震引起的还是7.0级地震引起的。就像我们知道今天气温是30度，我们不用管这个30度是太阳黑子爆炸引起的还是地球厄尔尼诺现象引起的。然后我们把这个地震动输入到典型的建筑、桥梁和城区里面，看看这些典型对象的破坏情况，进而估算出当地可能的震害情况。从而绕开了震害评估中最复杂的问题，有效提升了评估的可靠性。图2和图3分别是RED-ACT给出的唐山古冶5.1级地震和宜宾兴文5.1级地震的震害评估图，震损程度差别看得很清楚，充分体现出RED-ACT方法的优点。

图2 唐山古冶5.1级地震的震害评估图

详见：RED-ACT: 7月12日唐山5.1级地震破坏力分析

图3 宜宾兴文5.1级地震的震害评估图

当然，RED-ACT这套方法实现的前提是密集的地震台网和高效的传输网络。而这不正是中国当前最擅长的事情么？

最后再补充一张对比图。图4是RED-ACT系统评估的地震诱发滑坡风险图，认为对于这次地震，震中附近坡度大于44-49度的区域有地震诱发滑坡风险。图5是新闻报道的地震后滑坡照片。当然，地震诱发滑坡是一个很复杂的问题，国内外很多专家都做了非常好的工作，我们的研究也在探索过程中，其效果还需要反复论证。我们具体方法可以参阅：新论文：基于实测地震动的近实时地震滑坡预测方法(并附源程序)。