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关键词:地震灾情短信编码现象研究
中图分类号: P315.1 文献标识码: A 文章编号:
以数字编码形式存在的短信代码将抽象的概念或者现象以一种便于理解和记忆的数字形式表达和呈现人们所处的客观世界,是一种非常有效的信息载体。地震灾情短信代码旨在反映地震灾情,将地震灾害信息传递给相关人员,使他们在最短的时间内做出高速高效的响应,从而最大程度上减少或缓解地震所带来的财产损失和人员伤亡。鉴于此,根据信息分类编码的普适性原则以及我国地震现场灾情信息特征和应急需求,综合对现有地震灾情短信代码的分析,本文对地震现场的灾情短信编码进行了初步探讨学习。
1 地震灾情现象分类分级
1.1数据来源
地震灾情短信代码以短信发送人员所在地的地震灾情现象为基础,因此,编制地震灾情短信代码首先需要从地震灾情现象入手。研究中所需数据主要来源于《中国大陆地震灾害损失评估汇编(1990~1995)》、《中国大陆地震灾害损失评估汇编(1996~2000)》以及部分地震现场调查报告及地震评估报告。
1.2分类分级原则
地震灾情现象分类分级主要遵循的原则包括科学性原则、系统性原则、可扩延性原则、兼容性原则和综合实用性原则,设计的分类分级方案要便于使用,分类分级名称尽量沿用习惯名称,不致发生概念混淆和二义性。同时,分类分级还要考虑地震应急工作对灾情信息的要求。
1.3分类分级方法
信息分类的基本方法有三种:线分类法、面分类法、混合分类法。根据这3种分类方法的特点,结合地震灾情现象的特征,本文采用线分类法。线分类法又称层级分类法,是将分类对象按所选定的若干个属性或特征逐次地分成相应的若干个层级的类目,并排成一个有层次的,逐渐展开的分类体系。
1.4分类分级结果
根据地震灾情现象的特点以及地震应急对灾情信息的应用需求,本文利用线分类法将统计出来的各种地震灾情现象分为4个大类,分别为:(1)房屋破坏现象;(2)生命线工程破坏现象;(3)地质灾害现象;(4)人员伤亡。根据地震行业相关标准的规定依次将4大类细分为小类,并将各小类按照破坏的严重程度和影响范围针对灾情速报员和公众不同的应用人群分别划分了不同的破坏等级,如图所示。
2 地震灾情短信编码
2.1地震灾情短信编码原则及方法
地震灾情短信编码以地震灾情现象分类结果为基础,同时还要重点考虑以下编码原则:唯一性、合理性、可扩充性、简明性、适用性和灵活性。
基于地震灾情短信编码的应用要求和地震灾情现象的性质,并集合编码原则的要求,本文灾情短信编码采用层次码编码方法,代码的表现形式全部采用数字代码。
2.2地震灾情短信编码设计
为保证本文设计的短信代码与现行中国地震局12322地震灾情短信速报系统代码之间的衔接,本文设计的短信代码的简码采用中国地震局12322地震灾情短信速报系统短信代码,详码(识别码和描述码)分别用数字按顺序进行编码。灾情短信代码由五位数字组成,如图2.1。其中代码的第一位是简码,该码用于标识地震总体的破坏情况;第二位是大类码,它表示地震造成破坏的大类,如房屋类破坏、生命线工程破坏、地质灾害或者是人员伤亡;第三位和第四位是小类码,代表了遭受破坏的某一大类下面的小类,如房屋类破坏下的土木结构房屋破坏或者框架结构破坏等;第五位代码则是描述码,描述了受到地震破坏元素的破坏程度。
基于1.4中地震灾情现象的分类分级结果,本文设计了专业灾情速报员用和公众用两种短信代码。这两种代码不同之处在于房屋类破坏和生命线工程破坏的描述码,公众使用的短信代码中房屋类破坏和生命线工程破坏的描述码只有1、2、3,分别对应于图1.2中房屋类破坏和生命线工程破坏的3种破坏等级。
表2.2 灾情速报员使用的地震灾情短信编码结果表
为加强对十二五期间地震应急工作的领导和管理,提高应对地震灾害的能力,使地震应急工作能够协调、高效、快速、有序进行,最大限度地减少人员伤亡、减轻经济损失和社会影响,保持社会稳定和经济建设的有序进行。依据《中华人民共和国防震减灾法》、《破坏性地震应急条例》、《国家地震应急预案》、《河北省地震应急预案》和《石家庄市地震应急预案》要求,结合我县实际,编制本预案。
二、组织指挥体系与职责
县内发生较大、重大、特别重大地震灾害后,经县政府批准,县防震减灾工作领导小组转为县抗震救灾指挥部,统一领导、指挥和协调地震应急与救灾工作。县抗震救灾指挥部由县政府县长任指挥长,县政府分管副县长、人武部部长、政府办主任、公安局局长、科技局局长、发改局局长、民政局局长任副指挥长,由县工信局、财政局、住建局、卫生局、国土局、教育局、水务局、交通运输局、气象局、商务局、药监局、安监局、粮食局、消防队、红十字会、环保局、电视台、供电局、人保财险支公司、移动、网通、电信公司负责人为成员。县抗震救灾指挥部下设办公室,办公室设在县科技局。办公室主任由县科技局局长兼任,办公室成员由县抗震救灾指挥部成员单位负责人组成。
1、县抗震救灾指挥部主要职责:分析、判断地震趋势和确定应急工作方案;部署和组织县政府有关部门和有关乡(镇)对受灾地区进行紧急救援,协调驻元部队迅速组织参加抢险救灾,必要时,向市政府提出请求,提出跨县(市)、区的紧急应急措施以及干线交通管制等紧急应急措施的建议,承担其他有关地震应急和救灾的重要工作。
2、县抗震救灾指挥部办公室主要职责:拟定抗震救灾方案,提出具体措施建议;贯彻和传达县抗震救灾指挥部的指示和部署,协调震区所在乡镇政府与县抗震救灾指挥部成员单位之间的应急工作,并督促落实,协调各救援队伍的救援行动;汇集、上报震情灾情和抗震救灾进展情况;起草指挥部文件、简报,并负责文书资料的准备和整理归档等日常工作。
三、应急响应
(一)分级响应
1、地震灾害事件分级
(1)特别重大地震灾害。是指造成人员死亡300人以上,或直接经济损失占本县上年生产总值1%以上的地震;发生在人口较密集地区7.0级以上地震,可初判为特别重大地震灾害。
(2)重大地震灾害。是指造成人员死亡50人以上、300人以下,造成一定的经济损失的地震;发生在人口较密集地区6.5-6.9级地震,可初判为重大地震灾害。
(3)较大地震灾害。是指造成人员死亡20人以上、50人以下,造成一定的经济损失的地震;发生在人口较密集地区6.0-6.4级地震,可初判为较大地震灾害。
(4)一般地震灾害。是指造成人员死亡20人以下,造成一定的经济损失的地震;发生在人口较密集地区5.5-5.9级地震,可初判为一般地震灾害。
2、地震应急的分级响应和启动条件
(1)分级响应。应对特别重大地震灾害,启动Ⅰ级响应;应对重大地震灾害,启动Ⅱ级响应;应对较大地震灾害,启动Ⅲ级响应;应对一般地震灾害,启动Ⅳ级响应。
(2)应急响应权限。Ⅳ级响应由灾区所在县级人民政府决定,Ⅲ级响应由市人民政府决定,Ⅱ级响应由省人民政府决定,Ⅰ级响应由国务院决定。Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ级响应由省人民政府报国务院办公厅和中国地震局。
(二)信息报送和处理
1、地震灾情速报:震区各地震群测群防网络系统迅速启动地震灾情速报网,收集地震灾情并速报;迅速派人到震中和可能造成较大损失的地区了解震害信息汇总上报县地震主管部门,同时上报市地震局。县级地震主管部门尽快了解震区地震影响和大致破坏情况,包括地震破坏的范围、人员伤亡、经济损失和社会影响,震后1小时后(夜间延长至2小时)将初步了解到的情况报市地震局。随后,按1、2、6、6、6、…小时间隔向市地震局报告动态信息。如有新的突出灾情,应随时报告。
2、各级政府及有关部门的灾情报送和处理:震区政府迅速调查了解灾情,向县政府报告,同时抄送县地震主管部门;特别重大和重大地震灾害情况可越级报告。县民政、公安、安监、交通、水务、住建、环保、教育、卫生等有关部门应迅速了解震情灾情,及时报县政府,并抄送县抗震救灾指挥部办公室。县科技局(地震办)负责汇总灾情、社会影响等情况,即时报县政府、市政府和市地震局,并及时续报。同时,向新闻宣传主管部门通报情况,及时组织舆论引导工作。发现因地震伤亡、失踪或被困人员有港澳台人员或外籍人士,当地政府及有关单位要迅速核实并上报县政府,并抄送县抗震救灾指挥部办公室、县侨务外事办和县民政局。县政府办公室按照有关规定向有关地区、机构通报。
3、震情灾情公告:县抗震救灾指挥部办公室(县科技局或地震办)依照有关信息公开规定,及时公布震情、灾情信息。在地震灾害发生2小时内,组织关于地震时间、地点和震级的公告;在地震灾害发生24小时内,根据初步掌握的情况,组织灾情和震情趋势判断的公告;适时组织后续公告。
(三)通讯
移动、网通、电信等通信公司要迅速了解震区的通信状况并派出人员进行维护和抢修,确保震区通信畅通。
(四)紧急处置
地震灾害现场实行政府统一领导、地震主管部门综合协调、各部门参与的应急救援工作体系。现场紧急处置的主要内容是:沟通汇集并及时上报信息,包括地震破坏、人员伤亡和被埋压的情况、灾民自救互救成果、紧急救援行动进展情况;分配救援任务、划分责任区域,协调各级各类救援队伍的行动;组织查明次生灾害危害或威胁;组织力量消除次生灾害后果;组织协调抢修通信、交通、供水、供电等生命线设施;估计救灾需求的构成与数量规模,组织救援物资的接受与分配;组织建筑物安全鉴定工作;组织灾害损失评估工作。
各级各类救援队伍要服从现场指挥部的指导与协调。救援队伍到达灾区后向现场指挥部报到,报告队伍实力,了解灾情与救援行动进展;由现场指挥部划定责任区,部署救援任务;必要时向现场指挥部请示大型机械等条件支持;在救援行动进程中报告救援行动进展、新发现的情况、需要请示的问题;现场指挥部协调转移、撤离的安排。
(五)人员抢救与工种抢险
县人武部负责组织县地震灾害紧急救援队开展震区搜救抢险工作;县公安局负责组织调动公安消防部队赶赴震区,抢救被压埋人员;县卫生局负责组织医疗救护和卫生防疫队伍抢救伤员;县住建局负责组织力量对震区被破坏的给排水、燃气热力、市政设施进行抢排险,尽快恢复上述基础设施功能;县交通运输局负责组织对被破坏的公路、水路交通设施进行抢修,尽快恢复交通畅通。
(六)应急人员的安全防护
县安监局负责协调县国土局、住建局、科技局等部门对震损建筑物能否进入、能否破拆进行危险评估;探测泄漏危险品的种类、数量、泄漏范围、浓度;评估危险品泄漏的危害性,采取处置措施;监视余震、火灾、爆炸、放射性污染、滑坡崩塌等次生灾害、损毁高大建筑物继续坍塌的威胁和因破拆建筑物而诱发的坍塌危险,及时向救援人员发出警告,采取防范措施。
(七)群众的安全防护
县民政部门负责做好灾民的转移和安置工作;震区乡(镇)政府具体制定群众疏散撤离的方式、程序等方案,规定疏散撤离的范围、路线、避难场所和紧急情况下保护群众安全的必要防护措施。
(八)次生灾害防御
县公安局负责协助震区采取有效措施保持灾区社会稳定,保证救灾工作顺利展开;县水务局、住建局、科技局、安监局、环保局对处在震区的易于发生次生灾害的设施采取紧急处置措施并加强监控,防止灾害扩展,减轻或消除污染危害;县环保局负责加强环境监测、控制;县国土局会同县水务局、气象局、交通运输局监测地质灾害险情;县发改局、质监局、安监局督导和协调震区易于发生次灾害的地区、行业和设施采取紧急处置措施。
(九)地震现场监测与分析预报
县科技局(地震办)配合市地震局向震区派出的地震现场监测与分析预报工作组,依托省地震局现场工作队,对地震和前兆资料进行收集、处理、分析,对重大异常进行核实与判断并收集宏观异常,及时会商,对震区地震类型、地震趋势、短临预报提出初步判定意见,并及时上报县政府和县政府抗震救灾指挥部办公室。
(十)社会力量动员与参与
一般、较大、重大、特别重大地震灾害事件发生后,地震灾区的乡(镇)政府组织各方面力量抢救人员,组织有关单位和人员开展自救和互救。
(十一)地震灾害调查与损失评估
县科技局(地震办)配合省、市地震局现场工作队,开展地震烈度调查,确定发震构造,调查地震宏观异常现象、工种结构震害特征、地震社会影响和各种地震地质灾害等,共同开展地震灾害损失评估。
(十二)信息
信息要坚持实事求是、及时准确的工作原则,县科技局、民政局按照《国家突发公共事件新闻应急预案》和本部门职责做好信息工作。
(十三)应急结束
应急结束的条件是:地震灾害事件的紧急处置工作完成;地震引发的次生灾害的后果基本消除;灾区基本恢复正常社会秩序。达到上述条件,县抗震救灾指挥部或者现场指挥部向县政府提出结束现场应急工作的报告。经批准结束应急行动,撤销应急现场指挥部,宣布灾区震后应急期结束。
四、保障措施
(一)通信队伍保障
县移动、网通、电信公司要各组织一支20人左右的通信保障队伍,负责尽快恢复受破坏的通信设施,若震区公共通信系统破坏中断,县移动、网通、电信应立即启用应急机动通信,保证抗震救灾通信畅通。
(二)救援抢险队伍保障
县人武部要组织不少于500人的武警中队、驻元部队和民兵预备役为主的救援抢险队伍,编制成若干分队,随时听从县抗震救灾指挥部的调遣,主要负责震灾区的人员与工种抢险。
(三)交通运输队伍保障
县交通运输局负责组织一支不少于100辆大型运输车的车队和一支公路抢修专业队伍。主要负责救灾物资的优先运输和对被毁坏的路桥涵等有关设施的抢修。
(四)急救医疗队伍保障
县卫生局负责组织一支200人左右的急救医疗队伍,从县医院、县中医院、双惠医院、县疾控中心等单位抽调骨干力量,主要负责对震区可能发生的传染病进行预警并采取有效措施预防和控制,做好灾区的饮用水源、食品等卫生监督工作。
县药监局协助县卫生局、食安办负责震区所需药品、医疗器械的紧急调用,对震区进行食品、药品的安全监督和管理。
(五)物资供应队伍保障
县民政局负责组织一支100人左右的物资供应队伍,主要负责做好各类救灾物资的发放和接收工作,负责筹集各种生活必需品。
(六)社会治安队伍保障
县公安局从全县各级公安机关、武警中队中抽调人员,组成一支200人左右的治安队伍,视灾区情况听从县抗震救灾指挥部统一指挥。主要负责加强灾区治安保卫工作,预防和打击各种违法犯罪活动,维护道路交通秩序,保证抢险救灾工作顺利进行。
(七)技术储备与保障
关键词:建筑结构设计;抗震设计;建筑设计
抗震结构设计已经成为目前建筑结构设计中较为重要的组成部分,并关系到建筑工程的质量及人员的安全。尤其在一些地震多发地区内,更要提升抗震结构的设计水平,保障建筑的安全性。下文将重点对抗震结构设计展开分析探讨,对其遵循原则及设计理念予以详细说明。
1实施抗震结构设计的目的
建筑结构设计中,抗震结构设计主要是为了实现以下三个目标:一是保证建筑在小强度地震灾害影响下不会存在任何破损或裂缝等病害问题,维持建筑正常使用;二是要求建筑在中强度地震灾害中,存在轻微破损问题,且经过修复后不会对建筑结构带来任何影响;三是要求在强度较大的地震灾害中,建筑处于稳固不倒的状态下,保证周边环境及人员安全。所以在建筑设计中,要做好抗震结构的科学处理,根据现有资料数据,对区域地震灾害等级加以分析,确定建筑抗震性能,合理规划结构布局,改善抗震效果,维护建筑结构稳固性和安全性。
2建筑抗震结构设计中需要严格遵守的设计原则
任何工程设计工作的开展都需要满足既定原则要求,这不仅是为更好地进行工程管理和控制,同时也是为保证工程建设的规范性、安全性,提高后期利用价值。建筑结构设计中,抗震结构设计作为较为重要的一环,在工作落实中也应该加大对原则要求的重视力度,明确现有的规范指标,并严格按照指标内容开展设计活动,完善设计内容,以此更好的推动后续工作的开展,提高建筑结构抗震等级,防止建筑受到外界不良因素的影响,确保建筑结构的稳固性和安全性。具体而言,建筑结构设计中抗震结构设计应遵循的既定原则如图1。
2.1整体性原则
在抗震结构设计中,设计人员应从整体性角度实行综合分析与考量,综合思考建筑要求,合理规划建筑结构布局,以此来完善设计内容,优化建筑结构抗震性能,减少问题的产生。同时要注重前期试验,确定不同等级结构在地震灾害中产生的变化特征,合理选择材料种类,增强结构抗震性。此外,在设计过程中,需考虑到力传导性特点,避免应力集中在某一点致使局部破损,影响建筑结构质量,威胁建筑安全性。抗震结构设计中涉及的子结构种类较多,若想增强抗震效果,需要开展构件及细节的优化与处理,提高建筑安全等级。
2.2清晰性原则
抗震结构设计中,主要是通过传力路径的科学规划,对地震力予以分散和消耗,保障建筑结构的稳固性。实际设计中,应坚持清晰性原则,根据建筑结构特征对传力路径加以科学规划。构建三维立体模型,对整个建筑结构实行分析和探讨,了解结构受力特征及外力施加中可能出现的位移情况,再结合模型进行计算,承载负荷,以此对传力路径加以科学规划,降低地震灾害发生时对建筑结构带来的影响。2.3结构规则原则结构规则原则要求在在设计过程中增大建筑结构刚度,利用刚度加强建筑结构的稳定性,降低建筑在地震作用下的风险系数。在建筑结构设计中,大部分设计人员都忽略了建筑结构刚度的重要性,这使得建筑在外界压力增加或地震波作用下,出现位移、破损等问题,破坏了结构的稳定性。为此,设计中就需做好结构刚度的科学把控,尤其要合理计算抗侧移刚度,并利用专业软件加强计算的准确性,增大结构承载力,继而达到规范标准的要求。
2.4刚度与抗震能力相适应原则
刚度与抗震能力的协调处理可以保证建筑在地震灾害下,通过两个力的相互抵消减轻地震波带来的干扰和破坏,保证建筑结构的稳定性。在设计中,设计人员要充分考虑到建筑结构刚度和抗震能力间的关系,注重力学参数的准确计算,利用两者的相互作用力,对地震波加以分散,降低地震波对建筑结构带来的影响。现阶段,随着高层建筑数量的增多,高度的增加,对抗震结构设计要求有所提高,在抗震结构设计中,需要综合考虑建筑高度、结构特征,注重承力分析和研究,确定承载能力,科学选择连接构件,从而优化结构刚度和抗震性能。
3建筑结构设计中抗震结构设计的重要意义
地震地质灾害对人们的生命财产安全有着较大影响,虽然随着技术手段的提高,人们可以对地震地质灾害予以提前预估,做到科学防控,但其对固定物体的影响还是不可避免的,尤其是对建筑物的影响。所以在设计中,要优化建筑的抗震性能,对地基基础结构、材料、建筑结构加以科学规划和处理,增强建筑抗震能力,减少地震灾害发生时带来的危险和破坏。建筑结构设计作为建筑工程施工中较为重要的一环,目的是对建筑结构、材料、施工技术实行科学规划,以保障其安全性与可靠性,并给出专业的施工方案,推动作业的顺利进行。建筑结构设计中,抗震结构设计是非常重要的环节,能够保证建筑在地震灾害影响下的安全性,避免倒塌、损坏等严重问题的产生,增加人们居住的安全系数,减少不必要损失的形成。
4建筑抗震结构设计理念
在开展建筑结构设计中抗震结构设计时,为加强设计的合理性,保障建筑结构的安全性,提高工程的价值,需要对抗震结构设计理念进行深度了解和分析,根据现今发展实况及具体要求,开展适当的创新活动,从而更好的指导设计人员工作,转变传统设计思想,加强设计的有效性,达成最终的工程建设目标。随着现代化城市的发展,人们对建筑质量的要求不断提高,抗震结构设计作为保证建筑结构稳定性的重要内容,应该加大关注力度,不断尝试设计理念的优化和调整,以此规范建筑的抗震结构设计,明确指标要求,做到科学选址和规划,确定抗震等级及红线范围,最终优化建筑抗震性能。
4.1更新设计理念,加大抗震结构设计重视力度
在建筑结构设计及抗震结构设计中,最为关键的影响因素就是设计人员,如果设计人员不具备专业能力,不具备明确的抗震理念,在设计中很难将抗震与建筑结构融合起来,这样在地震灾害发生时,就会因为抵抗能力不足而出现各种问题,威胁建筑及人们的安全。为此,设计人员需不断提高自身的专业能力和职业素养,根据建筑行业发展趋势做好理念的更新和优化,加大对建筑抗震功能的重视力度,采取科学有效措施完成抗震设计,确保建筑结构安全。建筑工程具有规模大、工期长、设计精准度高等特点,故而设计人员在处理时应做到全面分析和考量,制定针对性的设计方案,更好的指导施工作业的开展。抗震结构设计作为其中较为重要的一环,设计人员应加大对其重视力度,转变传统设计思想,注重数据资料的收集和处理,完善设计内容,增加结构强度,进而减少地震灾害带来的破坏,保障工程的整体效果。再者,还应该充分利用网络资源对抗震结构设计进行深入分析和探讨,了解地震带分布特点,掌握板块运动规律,不断完善抗震结构设计内容,符合建筑结构设计的相关要求,提高建筑整体水平,延长建筑使用寿命。设计完成后,还需开展专项评估和检测,确保抗震设计符合工程的建设要求。抗震结构的不同其产生的作用也存在较大差异,设计人员应重视这一点,并选择合适的结构种类,确保最终设计的合理性与科 学性。
4.2科学选址
地震的产生是由于地下板块剧烈运动强烈碰撞形成的,破坏性强、危险性高。基于这一实际情况,在开展建筑设计工作时,就应选择合适的施工场地,减少地震灾害造成的破坏。由于建筑物的震害是由一些地质运动造成的,可以考虑选择一些地质较强的位置来建造建筑物。在选择抗震地理位置时,应基于以下两个方面:一方面可选择地质偏硬的地理空间建造建筑。该类型地质结构的承载力较大,不容易出现地震或山体崩塌等问题。在建筑建设中,可有效提升结构刚度和承载力,削弱地震的破坏力;另一方面选择地势平坦宽阔的区域,该区域稳定性强,地壳运动激烈性不高,地震等级也会相对较低,可以降低抗震结构设计难度,改善建筑结构抗震性能,增大建筑安全系数。
4.3明确设计指标
在抗震结构设计中,设计人员需开展现场勘察,收集齐全的数据资料,明确设计指标要求,并以此为基础更好的规划设计方案,提高建筑结构抗震等级。在设计过程中,指标参数的确定要做到科学合理,要考虑到可能发生的问题及带来的影响,切实增大建筑结构承载力、强度和刚度。另外,在设计指标确定中,还应考虑到国家现有规范标准,全面分析地震作用力对建筑的伤害等级,以此为依据,完善抗震结构设计方案。此外,在设计过程中,设计人员还要树立全面管控意识,从多方面展开考量,注重设计的合理性、可靠性。
4.4提升抗震等级
在抗震结构设计中,如果抗震等级要求未达到标准要求,在日后使用中仍会受到地震波的影响,并导致建筑结构出现破损、裂缝、位移等问题,降低建筑质量。为此,在设计中,设计人员就需要对建筑抗震等级要求予以掌握,增强抗震性能合理性,减少建筑结构病害的产生。如在高层建筑结构设计中,设计人员可利用计算机软件对结构性能特征加以分析,重点了解结构物理刚性,掌握其位移及扭转力参数。在分析过程中,可按照建筑形状的常规设计要求,遵循国家相关技术规范,合理测量和判断高层建筑的物理刚度,使高层建筑的扭转力和位移刚度在1.1-1.2之间。在剪力墙与简化连梁的设计中,需使相关参数符合如下要求:连梁跨度高度比要控制在2以内,设置暗柱作为支撑结构,保障结构稳定性;设计过程中如发现连梁跨度高度比在1以内,需要设置交叉暗柱作为支撑结构。地震运动多是受到地壳垂直运动导致的,所以在抗震结构设计中,设计人员还需对地质地理结构特征及运动轨迹予以详细了解,并根据以往数据资料开展分析工作,对建筑所在区域及周边环境加以科学把控,预测和判断地震发生频率、地震等级变化,为抗震结构设计提供依据和参考(如图2)。同时,设计人员还要分析该地区的地震运动趋势,使区域建筑工程地质结构总体布局和该区域地震运动趋势大致处于相对垂直的状态,以降低特大地震对区域建筑工程前期设计的不利影响。
4.5抗震防线设计
抗震防线的科学设置可以在保证建筑结构整体性的前提下,优化建筑结构抗震性能,确保建筑的稳定性和安全性(如图3)。抗震防线规划设计原理为:在无大震的特殊条件下,注重侧向抗震性的有效延伸,以此保护建筑结构,优化抗震功能。通常情况下,抗震防线会设置三条,一条主两条次,以主线为主,开展防控处理。因为在地震灾害中,主要抗震线被破坏后,其他两条抗震防线才会出现问题,所以设计中要开展科学分析与考量,以确保放线质量。4.6结构选型抗震结构设计中,结构选型合理性对于抗震效果提升有着重要意义,在设计过程中应加大重视力度,增强整体设计有效性。在建筑工程结构抗震类型的设计和应用中,必须特别注意建筑结构抗震类型的正确设计和选择。根据建筑的具体功能要求及主体结构的特点,做到精心设计和分析,通常体现在两个方面,即立面的主体结构和建筑平面的主体结构,具体如图4所示。在抗震结构设计中,还应该遵循既有原则和要求,保障结构的安全性和稳定性,从而优化建筑抗震性能,有效提高建筑质量,延长建筑的使用寿命。为此,在建筑结构选型中,设计人员需要分别从整体性、安全性、协调性等多方面进行分析和考量,增强结构抗震效果,提高建筑稳定性和安全性。另外,在抗震结构设计中,分析结构受力特征,并根据结构性能要求,对抗震性加以科学分析,以削弱地震破坏力,保证建筑的质量和安全。
结语
[关键词]GIS RS技术 地震灾害 崩塌地监测 应用
[中图分类号] P642.21 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-1-60-1
0前言
地理信息系统(GIS)是一门科技整合的科学,是一套具有强大空间分析、查询、展示的系统,目前已广泛应用在土地利用、国防军事评估、环境灾害监测及水资源保育等领域。由于地震灾害造成崩塌区位分布辽阔且零散,现场调查或人工航照判释难以监测大范围崩塌区位,而卫星影像具有多时摄像、大面积涵盖及快速分析等优点,结合遥感探测(RS)技术,可与旧有影像比对,进而得知其变迁过程,这对地震崩塌区位的监测与评估助益极大。本研究利用A地区地震灾害前后的SPOT卫星影像资料,结合自组特征映射类神经网络分析该地区之崩塌地变迁;并以GIS的空间分析技术结合崩塌区位、数值地形模型及电子图层,再借助集水区分析及多目标决策模式,评估集水区崩塌地的治理区位顺序,以供集水区崩塌地灾害评估及治理成效的参考。
1研究方法
本研究收集A地区内某次地震灾害前后的SPOT卫星影像,包括地震前及地震灾害初期图像,利用自组特征映射神经网络汲取崩塌区位;再以GIS技术结合集水区分析划分A地区的子集水区,并以保全对象为考量,计算子集水区崩塌规模、建物数量、道路密度及水系密度等因子,再借助层次分析法评估因子权重,以及多目标决策模式分析崩塌地治理的优先顺序。兹将研究方法说明如下。
1.1自组特征映射分类法
自组特征映射分类法(SOM)是以特征映射的方式,将任意维度的输入向量,映射至较低维的特征映射图上,如一维或二维的映射图。在自组特征映射图中,映射图的类神经元是以矩阵方式排列,并根据输入向量,神经元间彼此相互竞争以争取胜出,最后优胜的神经单元可获得调整键结向量的机会,而最后输出层的类神经元会根据输入向量的“特征”,以有意义的“拓朴结构”展现于输出空间,由于产生的拓扑结构图可反映输入向量的特征,因此该网络称作自组特征映射图网络。SOM网络的计算原理说明如下。Step1:以随机方式给定初始权重值θ j (0),并设定学习循环次数t=0。Step2:将输入向量资料x传给SOM网络,计算在第t次学习输入向量资料与权重值间的Euclidean距离(dj)。Step3:找出最佳匹配单元。Step4:更新神经元的权重值。Step5:反复学习直到网络收敛为止。
1.2集水区分析
集水区分析包括地形分析、集水区划分及水系网获取。分析方法是以集水区自动划分理论为基础,无洼地流向计算是借助高差法及斜面法计算集水区的初始流向,并辅以洼地集水区法结合PROMETHEE理论计算无洼地流向。
1.3层次分析法
层次分析法(AHP)为美国著名研究专家Saaty在1970年代初所发展的一套决策方法,其将问题分解为树枝状的结构层次,并建立相互影响的阶层结构,可在复杂问题进行正确的决策。
1.4多目标决策模式
多目标决策的过程分为多目标规划、目标权重估测及多目标评估等三种,而评估方法可依所能处理资料型态主要分为质化评估法如AHP及量化评估法如ELECTRE及PROMETHEE等,其中PROMETHEE法可提供客观的数学观念来量化分析多目标问题,且目前已有甚多研究将其与GIS相结合,因此本计划拟采用PROMETHEE法评估集水区崩塌地的治理顺序,以做为决策分析之用。
2结果与讨论
2.1崩塌地分布及各因子评估结果
本研究将崩塌地卫星影像以SOM进行二维平面的聚类,研究发现:在崩塌地规模以子集水区8、12号较大,崩塌面积分别为179.03公顷、192.13公顷,子集水区2、7、9及17号较小,崩塌面积分别为3.50、4.95、5.81及1.09公顷;建物数量主要集中在子集水区5、16、18、19及20号;除子集水区3、6、7、8及15号的道路密度较小外,其余子集水区的道路分布较密;水系密度则以子集水区19号为最高约2.94。
2.2AHP及PROMETHEE评估结果
本文将AHP的因子权重值与子集水区因子的评估结果,利用PROMETHEE模式进行优先治理顺序评估,可获得子集水区崩塌地治理的整体偏好函数流量(ψ)及治理的优先顺序。由评估结果可知,前3名的崩塌地治理优先顺序分别为子集水区19、18及20号,主要分布于邻近河岸,由于地形较为平缓,因此人口较为集中及道路密集度较高,其中19号有最多的建物数量(18)及水系密度(2.94);而子集水区18及20号则有一定数量之建物及较密集的道路、水系分布,显示评估结果尚属合理。
3结论
本研究利用遥测技术结合非监督类神经网络获取地震灾害的崩塌地资料,借助地理信息系统的空间分析,划分子集水区范围,并以保全对象为考量,计算子集水区崩塌规模、建物数量、道路密度及水系密度等因子信息,辅以AHP及PROMETHEE的多决策评估模式,分析子集水区的崩塌地治理顺序,结果显示地形平缓处的人口及道路较为集中且密集,为崩塌地优先应治理的地区,评估结果可作为管理机关治理崩塌地的参考依据。
参考文献
关键词:云龙地震;烈度分布;现场调查系统;旋翼无人机
中图分类号:P31595文献标识码:A文章编号:1000-0666(2017)01-0161-06
0引言
2016年5月18日00r48分47秒,云南省大理市云龙县(2610°N,9958°E)发生50级地震,震源深度15 km。宏观震中位于长新乡多衣树―花三地一带,极震区烈度为Ⅵ度。灾区主要涉及云龙县的长新乡、白石镇、检槽乡、关坪乡,洱源县的西山乡、乔后镇和剑川县的象图乡共7个乡镇,27个行政村(社区)。地震造成村镇民用房屋破坏,生命线工程及水利等基础设施损坏。地震中无人员死亡,4人受伤,10 768户共34 590人受灾。
地震发生后,云南省地震局第一时间启动地震应急Ⅲ级响应。省、州、县三级地震部门共47人组成云南云龙50级地震现场指挥部,开展地震应急现场处置工作。5月18~20日,地震灾评及科考队l8名灾评人员对云龙县、洱源县、剑川县的部分乡(镇)进行了灾情调查。①
新形势下,政府在地震应急决策时对灾情信息的准确性、时效性要求越来越高,对灾情信息的内容要求更加丰富(明小娜等,2015),无人机的高分辨率遥感影像能够为灾害应急、损毁评估等工作提供客观翔实的数据(温奇等,2012),基于无线通信的调查系统可以向指挥部提供实时的灾情和调查信息以做出科学的决策,对相关人员或资源进行合理的指挥与调度,从而提高区域应急指挥的效率和救援能力(刘军等,2014)。基于纸质表格收集整理灾情的传统方法具有用人多、耗时长、任务重等缺点,已不能完全满足快速制定应急措施、实施救灾决策的需要。云南省地震局一直致力于防震减灾领域的新技术、新方法在防震减灾领域的应用研究,根据新技术应用现状和未来灾评工作发展需要,此次地震应急中现场工作队应用云南省地震现场灾害损失调查系统和无人机技术开展地震应急工作。本文介绍了2016年5月18日云龙50级地震烈度与分布,探讨了灾评新技术在此次地震现场工作中的应用。
1烈度调查及分布
本次地震灾区位于云南省西部,大理州西北部,涉及大理州的云龙县、洱源县及剑川县。灾区地处横断山脉,境内山岭纵横、层峦叠嶂,地形及地理位置特殊,交通通行条件较差、道路运载能力有限。地震现场灾害调查和烈度评定工作以《地震现场工作第3部分:调查规范》(GB/T 182083―2011)、《中国地震烈度表》(GB/T17742―2008)为技术指导和评定依据。灾评与科考队总计调查了127个居民点震害情况,在此基础上,参考其他工程结构震害、地震地质背景、强震动记录、余震展布、震源机制解等资料(卢永坤等,2014;周光全等,2006),并结合灾区无人机航拍影像等资料,圈定了本次地震烈度分布(图1)。本次地震极震区烈度为Ⅵ度,宏观震中位于长新乡多衣树―花三地一带,等震线长轴方向总体呈北北西向。Ⅵ度区东起洱源县西山乡山高村小组,西至云龙县检槽乡清文村附近,北自剑川县象图乡松平―石登一带,南至云龙县关坪乡酸坪―胜利一带,总面积约790 km2,其中,云龙县580 km2,涉及长新乡、白石镇、检槽乡、关坪乡;洱源县150 km2,涉及西山乡、乔后镇;剑川县60 km2,涉及象图乡。Ⅵ度区以外,云龙县团结乡、宝丰乡、诺邓镇,剑川县弥沙乡、沙溪镇、马登镇,永平县、兰坪县等个别乡镇少数民房遭受轻微破坏。2016地震研究40卷第1期周洋等:灾评新技术在云龙50级地震烈度调查中的应用2灾评新技术在地震灾区的应用
对地震应急工作而言,新技术的应用核心就是提高工作时效,在此基础上结合业务特性进行专业领域应用拓展。本次地震应急中,运用云南地震现场灾害损失调查系统获取地震灾情、进行地震烈度调查和灾害损失评估计算,运用旋翼无人机开展小区域对地观测,完成灾民安置点核查。新技术相对于传统方法能够更快速、更直观地开展工作,提高了工作效率,确保了工作成果。
21云南地震现场灾害损失调查系统
云南地震现场灾害损失调查系统以服务地震灾害损失调查与评估工作为出发点,依托互联网技术、移动通信技术、地理信息技术及其他软硬件设备,实现地震现场灾情速报、灾情调查与评估、工作成果展示、指挥调度等功能,从而提高了灾害损失评估工作效率和质量。该系统包括移动端软件和服务器端软件,移动端主要为现场调查人员提供便捷获取灾情、快速上报、及时沟通等服务,包含基础信息、灾害调查、资料共享等功能;服务器端软件主要为指挥人员和专家组提供指挥调度、灾情查看编辑、数据汇总导出等服务,包含科技成果、灾情展示、灾情汇总、评估计算等功能(图2)。本次地震主要应用了该系统中的灾情调查、灾情展示、损失评估计算等功能,对地震烈度调查和应急工作起到一定的辅助作用。
211灾情调查与展示
云南地震现场灾害损失调查系统遵循国家地震现场调查工作规范设计调查表,调查点数据收集的内容包括:各调查点概况(调查点名称、位置、户数、面积等),房屋建筑破坏面积,人员伤亡数量,生命线工程、地震次生灾害、地震地质灾害破坏情况及震害照片描述(图3)。在有网络的情况下,移动端通过灾情调查功能可实现调查点信息的实时采集与传输;在无网络的情况下,移动端通过离线形式登陆完成调查点信息的采集、录入及缓存,待有网络时自动将调查点信息传回指挥部。服务器端调查点信息可在基础地图上实时展示,包括人员伤亡、房屋倒塌、生命线工程破坏信息、次生灾害信息以及其他灾情信息。由于本次地震灾区受地形地势限制,城区移动通信信号覆盖率较高,山区移动通信信号较差,在县界交接处的山地林间基本处于无信号的状态,移动端上报数据出现数据无法传输或传输不完全情况,所以只有部分调查点数据通过该系统移动终端上报,其余调查点数据通过网页填报方式上报,服务器端接收并展示调查数据(图4)。借助于灾情展示功能,现场指挥部可以实时掌握每个调查点的基本信息、破坏情况以及调查点空间分布格局,适时进行调查路线的增补和调整。本次地震灾情调查中通过移动终端上传7个调查点信息,现场指挥部对调查点分布情况进行分析后对灾区洱源县西山乡、乔后镇采取了调查点补充工作。
212调查点信息汇总
该调查系统对已上传的调查点信息按调查点烈度和房屋破坏信息2种形式进行分类、统计、汇总,为灾害损失计算与灾评报告编写整合基础资料。调查点烈度信息汇总于表1,其中包含了各调查点名称、调查点坐标、调查点烈度和调查人信息,依据该表内容,借助于GIS平台,可开展调查烈度绘制工作。调查点详细信息(图5)包含了单个调查点的类型、坐标、人口、户数、各类型房屋破坏情况等数据内容以及调查点典型破坏图片、视频信息。调查点详细信息为灾害损失评估计算提供基础数据。
213损失评估计算
根据《地震现场工作第4部分:暮χ苯铀鹗评估》(GB/T 182084―2011)的规定,借助于调查点的房屋建筑结构、房屋破坏等级等信息,结合灾区人口、人均建筑面积、房屋结构比、重置单价等基础数据,通过数学模型计算出各个评估区的房屋破坏面积和经济损失。数学模型设计时,按不同评估区统计计算各行政单元震害系数,一方面中和了行政单元内抽样点数量不均问题(卢永坤等,2011;周光全,2011),另一方面减轻了工作量,计算结果不会引起偏差。该系统根据地震事件和行政区划建立不同评估区,各评估区选择调查点进行分类计算(图6),计算结果以EXCEL表格形式导出,可直接用于编写灾害损失评估报告。22旋翼无人机
旋翼无人机具有体积小、灵活轻便、易于操控、图像清晰、处理相对简单等特点。重大自然灾害发生之后,在信息中断交通受阻的情况下,使用无人机可快速获取地理、资源、环境、灾害等空间遥感信息,非常适合于自然灾害发生后的灾情获取和评估工作(陆博迪等,2011)。
云南省地震局首次将旋翼无人机技术应用于本省地震应急救灾工作,在此次地震中,根据现场指挥部安排和当地政府需求,现场工作队携带旋翼无人机前往极震区云龙县长新乡新塘村委会多衣树村(安置农户18户、村民76人),航拍灾民安置工作影像。旋翼无人机共采集了极震区灾民安置影像47幅和约1G的高清视频资料,利用图像拼接软件Pix4D快速制作多衣树村灾民安置航拍影像图(图7)。从图7可见,灾民安置点地势平坦、开阔,遥感图像上浅蓝色、大小一致、规则排列的建筑物为灾民安置帐篷(红色椭圆区内)。政府根据航拍影像,可核实各安置点地理位置选择是否合理、已安置帐篷的数量,根据每顶帐篷理论安置人数估算灾区被安置的人员数量、生活物资发放数量,从而为地方政府指挥部署和制定灾民安置、救灾物资需求方案提供一定依据。
同时,现场工作队对云龙县城区进行航拍,共拍摄800多幅高清影像,通过软件拼接处理制作了云龙县城区震后遥感影像图(图8),储备了第一手震后县城无人机影像基础资料。此外,还对城区地标建筑进行360°拍摄,并进行三维拼图,初步探索了无人机小区域航拍、单体建筑三维拍摄方面的应用。
3结论
在本次地震中,由于地质环境和历史地震原因,民房出现震害叠加现象,运用新方法、新技术获取灾情,进行灾害调查,对地震现场应急工作全面掌握灾区情况、提高灾评工作效率起到了重要作用。
(1)震害特征分析:本次地震中灾区民房土木结构占比较高,达到80%以上,破坏以墙体开裂或老裂加宽、加长为主;灾区处在云岭横断山脉地区,多数村组坐落在大于25°的坡地,部分建筑物破坏边坡效应明显;震区近年先后发生过2013年3月3日的洱源55级地震、4月17日洱源50级地震、2016年2月8日洱源46级地震,部分民房在前述几次地震中已经遭到破坏,根据现场抽样调查和无人机低空航拍影像综合分析,发现存在地震震害叠加现象。
(2)云南地震现场灾害损失调查系统的应用,在一定程度上提高了地震现场灾害调查效率。①该系统按照《地震现场工作第3部分:调查规范》(GB/T182083―2011)设计调查表内容,与传统调查方法(先纸质手稿记录、再人工整理电子表格录入)相比,实现了调查表格式化、规范化录入,有效节省了资料整理时间;②系统按照《地震现场工作第4部分:灾害直接损失评估》(GB/T 182084―2011)开展灾害损失初评估计算,在输入灾区房屋基础数据(不同结构类型房屋建筑面积)、重置单价、损失比和选择抽样调查点的情况下,系统自动按评估区计算各结构类型建筑物在不同破坏等级下的破坏比,在此基础上按不同行政区统计出民房、教育、卫生、公房的直接经济损失,并生成相关报表,缩减了计算时间;③调查点信息采集不受网络限制,在无网络的情况下,调查点内容缓存在系统中,当有网络时,系统后台自动将调查数据传回指挥部,缩短了资料回传时间,有利于现场指挥部快速、直观了解调查点空间分布以及受灾严重程度,为地震灾害调查现场指挥决策提供有力依据。
(3)云南省地势高低起伏大、经济水平相对落后,山区村落分散,山谷、山腰均有分布,大部分地区交通通行条件较差、道路运载能力有限,地震后常伴有山体滑坡、滚石等次生灾害,极易出现交通堵塞、道路中断情况,房屋震害单点调查耗时耗力,利用无人机技术,可实现小区域影像快速获取,并通过目视判读了解航拍区建筑物、次生灾害和生命线工程毁损情况,有利于快速掌握解航拍区受灾程度;此外,对于较大的破坏性地震,可从影像上直接判读倒塌、严重破坏的建筑物,从而提高现场灾害调查工作效率。
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