日本7.3級地震RED-ACT評估結(jié)果與實(shí)際震害及日美評估結(jié)果對比

致謝和聲明：

感謝日本氣象廳和K-NET為本研究提供數(shù)據(jù)支持。感謝日本埼玉大學(xué)黨紀(jì)老師和東京大學(xué)蘇迪老師為我們課題組提供了日本方面最新的震害調(diào)研數(shù)據(jù)。

一、地震情況簡介

2021年2月13日22時08分在日本福島縣東部海域發(fā)生7.1級地震，震源深度60千米，后更正為7.3級，震源深度55千米。地震發(fā)生后，RED-ACT系統(tǒng)很快給出了破壞力評估報告（詳見RED-ACT: 2月13日日本福島縣7.1級地震破壞力分析），如圖1所示。

圖1地震后RED-ACT發(fā)布的破壞力分析報告

二、實(shí)際建筑震害情況

根據(jù)日本消防廳2月17日9:00（UTC+9）發(fā)布的第11次報告[1]（后文簡稱《調(diào)查報告》），本次地震共造成1945棟住宅發(fā)生“一部破損”，52棟住宅發(fā)生“半壞”或“全壞”。圖2所示為當(dāng)?shù)亟ㄖ湫驼鸷η闆r[2,3]。

圖2 當(dāng)?shù)亟ㄖ湫驼鸷η闆r[2,3]

地震后約1小時，RED-ACT系統(tǒng)給出的震害評估結(jié)果如圖3所示，主要破壞狀態(tài)為輕度破壞，部分臺站達(dá)到中度破壞，個別臺站出現(xiàn)極小比例的重度以上破壞。由于福島地區(qū)曾在2011年經(jīng)歷過311東日本大地震，很多抗震性能不佳的建筑當(dāng)時就已經(jīng)遭到了破壞或進(jìn)行了加固修復(fù)，所以本次地震發(fā)生中度和輕度破壞的建筑數(shù)量總體上少于RED-ACT系統(tǒng)基于日本全國平均水平的預(yù)測結(jié)果。因此，獲取更為合理的建筑基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確震害預(yù)測的關(guān)鍵，也將是我們后面研究的重點(diǎn)。

圖3 RED-ACT系統(tǒng)的震害預(yù)測結(jié)果

震后，日本防災(zāi)研究所和美國USGS也在短時間內(nèi)發(fā)布了各自的震害預(yù)測結(jié)果。日本防災(zāi)研究所的NIED-CRS給出的建筑物破壞分布如圖4所示[4]，認(rèn)為大片區(qū)域（市、町、村）將出現(xiàn)50~500棟建筑物的毀壞（日語“全壞”），少數(shù)區(qū)域（市、町、村）將出現(xiàn)1000~5000棟建筑物的毀壞（日語“全壞”）。相比本文截稿為止的實(shí)際調(diào)查損壞情況，以烈度（日語為震度）為基本參數(shù)的NIED-CRS系統(tǒng)顯著高估了本次地震造成的建筑破壞數(shù)量和程度。京都大學(xué)的境有紀(jì)教授指出，現(xiàn)在使用的烈度（日語為震度）是以較易被人體感知的周期(在0.1到1秒之間)的震動為基準(zhǔn)的，而較易造成建筑物損傷的卻是1到2秒周期的震動[5]。對于高頻振動較為卓越的地震動，基于烈度指標(biāo)的震害預(yù)測模型會偏于高估損傷規(guī)模。而RED-ACT采用城市抗震彈塑性分析方法，可以全面考慮地震動的振幅、頻譜、持時以及建筑物的動力和強(qiáng)度特性，因此對建筑最大破壞程度的預(yù)測優(yōu)于NIED-CRS系統(tǒng)的預(yù)測結(jié)果。

圖4 日本防災(zāi)研究所給出的各行政區(qū)建筑破壞估算

美國USGS的PAGER系統(tǒng)給出的災(zāi)害預(yù)警如圖5所示[6]，總體預(yù)警為橙色（全國范圍的響應(yīng)和影響）。其中，人員遇難預(yù)警為黃色，認(rèn)為本次地震有49%的可能性造成1~100人遇難?！墩{(diào)查報告》給出的遇難人數(shù)為0，受傷人數(shù)為173，也顯著小于PAGER的估計(jì)。

圖5 美國PAGER系統(tǒng)給出的震害估計(jì)

三、地震滑坡情況比較

《調(diào)查報告》指出，地震在當(dāng)?shù)匾l(fā)了兩處滑坡，現(xiàn)場照片如圖6所示[7,8]。

圖6 實(shí)際滑坡情況

RED-ACT系統(tǒng)對重點(diǎn)區(qū)域的分析結(jié)果如圖7所示，可見該區(qū)域附近存在發(fā)生滑坡的高風(fēng)險區(qū)（坡度高于滑坡臨界坡度處），其中紅框內(nèi)為滑坡實(shí)際發(fā)生地點(diǎn)（相馬市常磐高速公路）?？梢奟ED-ACT系統(tǒng)有助于判斷滑坡高風(fēng)險區(qū)。而PAGER分析結(jié)果表明該區(qū)域發(fā)生滑坡的概率非常低(圖8)。

圖7 RED-ACT系統(tǒng)的滑坡預(yù)測結(jié)果

圖8 PAGER系統(tǒng)對本次日本地震滑坡的分析結(jié)果