安居富民工程在2008年、2014年于田7.3級地震中的減災(zāi)效益對比分析

劉軍 胡偉華 李志強 宋立軍 譚明 古麗孜帕

1)新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊市新市區(qū)科學二街338號 830011

2)中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029

0 引言

安居富民工程在新疆實施10年來，和田地區(qū)已投入建設(shè)資金近20億元，共建成15萬戶安居富民房，近50多萬農(nóng)牧民入住安居富民房，基本滿足了需求(張勇，2005)。在2014年2月12日于田7.3級地震中，安居富民房表現(xiàn)出了良好的抗震性能，顯著地減少了災(zāi)區(qū)的損失，在震后臨時安置和減少轉(zhuǎn)移安置人口數(shù)量方面發(fā)揮了巨大作用，為災(zāi)區(qū)穩(wěn)定、盡快恢復(fù)正常生產(chǎn)生活發(fā)揮了積極作用，體現(xiàn)了先進的減災(zāi)理念，受到各級政府和社會的高度關(guān)注。

本文以2008年3月21日、2014年2月12日兩次于田7.3級地震中安居房的震害為參照，計算災(zāi)區(qū)在富民安居工程改造前同等強度破壞情形下承載體的震害，包括安居工程實施前死傷人數(shù)、失去住所人數(shù)、房屋直接經(jīng)濟損失及重建經(jīng)費等參數(shù)，并與現(xiàn)場調(diào)查的安居房在此次地震中的震害進行對比分析。結(jié)果表明，在破壞性地震中富民安居工程在保障人民生命財產(chǎn)安全及統(tǒng)籌政府的救災(zāi)投入方面發(fā)揮著重要作用;且安居房覆蓋率越高，減災(zāi)效益越顯著。

1 于田MS7.3地震基本概況

2014年2月12日17時19分(北京時間)，新疆于田縣發(fā)生7.3級地震，震源深度12km，中國地震局啟動地震應(yīng)急Ⅲ級響應(yīng)。震中主體位于新疆和田地區(qū)于田縣和民豐縣以及與阿爾金山硝爾庫勒盆地西部(36.1°N，82.5°E)，震中海拔高度4500～5000m。本次地震震中距2008年3月21日于田7.3級地震震中約100km(圖1)。通過對災(zāi)區(qū)6個縣216個調(diào)查點展開實地調(diào)查，并結(jié)合震源破裂和歷史地震理論數(shù)據(jù)計算及地震的矩張量反演結(jié)果(劉超等，2008)，推測Ⅸ度區(qū)及Ⅷ度區(qū)分布在高山無人區(qū)，等震線長軸呈北東東走向分布，Ⅵ度和Ⅶ度區(qū)為實際調(diào)查結(jié)果得出。其中高山極震區(qū)的IX度區(qū)長半軸為36km，短半軸為8km，面積約948km2;Ⅷ度區(qū)長半軸為65km，短半軸為22km，面積約3483km2;Ⅶ度區(qū)長半軸為252km，短半軸為140km，面積23210km2;Ⅵ度區(qū)長半軸為508km，短半軸為330km，面積105100km2。

圖1 2008年、2014年新疆于田7.3級地震烈度圖

2 災(zāi)區(qū)房屋破壞特征

本次地震的震害調(diào)查中采用大范圍均勻抽樣方法進行房屋破壞程度的調(diào)查，抽樣點在災(zāi)區(qū)范圍內(nèi)分布基本均勻。調(diào)查點一般以自然村為基本單位，城鎮(zhèn)分成小區(qū)調(diào)查，小區(qū)面積宜為1km2左右。抽樣點一般是在調(diào)查點中選取具有倒塌、嚴重受損、輕微破壞等典型震害的房屋。

本次現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)地震災(zāi)區(qū)房屋建筑的結(jié)構(gòu)類型可分為土坯房、磚木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)等。在本次地震作用下，烈度Ⅶ度區(qū)有15%左右土坯房被毀壞，70%左右受到破壞，本次地震中房屋直接經(jīng)濟損失以該類房屋受到破壞為主。少數(shù)居民自建和老舊公用房屋由于年久失修和建設(shè)質(zhì)量較差，受到了輕微甚至中等程度的破壞，Ⅶ度區(qū)約有5%磚木結(jié)構(gòu)房屋受到嚴重破壞，10%的磚木結(jié)構(gòu)房屋受破壞。Ⅶ度區(qū)內(nèi)磚混結(jié)構(gòu)房屋部分出現(xiàn)輕微裂縫，在Ⅵ度區(qū)出現(xiàn)少量輕微裂縫，震害不明顯，而整體設(shè)計合理、施工規(guī)范的磚混結(jié)構(gòu)房屋基本保持完好無損?？蚣芙Y(jié)構(gòu)房屋抗震性能良好，但部分房屋填充墻產(chǎn)生細微裂縫。

3 計算方法與模型

新疆地區(qū)安居富民房主要由土木結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)及少量磚混結(jié)構(gòu)房屋改造而成。本項研究涉及的計算模型均通過計算安居富民工程建設(shè)前，原有土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)及磚混結(jié)構(gòu)房屋在地震中的受破壞面積、人員傷亡、失去住所人數(shù)及房屋建筑經(jīng)濟損失等災(zāi)害參數(shù)，并與當前安居富民房的現(xiàn)場調(diào)查的震害進行對比以開展減災(zāi)效益分析。在本文的減災(zāi)效益分析中，安居富民房由各類簡易房屋改造前的比例通過對災(zāi)區(qū)抽樣調(diào)查獲取。災(zāi)區(qū)安居房所占比例及改造前各類結(jié)構(gòu)房屋所占比例，如表1所示。

表1 表1 災(zāi)區(qū)安居房所占比例及改造前各類房屋所占比例(單位：%)

通過現(xiàn)場抽樣調(diào)查，確定安居房中在改造前分別由土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)及磚混結(jié)構(gòu)房屋改造而成的比例，推導出災(zāi)區(qū)未進行安居工程改造前的各種結(jié)構(gòu)房屋的面積，結(jié)合本次地震災(zāi)區(qū)的等震線及各種結(jié)構(gòu)房屋受破壞矩陣，計算出災(zāi)區(qū)原有房屋的受破壞面積。新疆地區(qū)安居富民房受破壞矩陣見表2所示(譚明等，2011)。

3.1 人員傷亡

估計人員傷亡風險時，震區(qū)房屋內(nèi)人口密度是應(yīng)當考慮的一個很重要的因素，且不同時間室內(nèi)人數(shù)也不同(楊天青等，2006)。由災(zāi)區(qū)進行安居工程改造前的土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)及磚混結(jié)構(gòu)房屋的面積，結(jié)合本次地震災(zāi)區(qū)的等震線及房屋破壞矩陣，計算出災(zāi)區(qū)原有不具有抗震性能房屋的人員傷亡數(shù)。

3.2 失去住所人數(shù)

由災(zāi)區(qū)安居工程改造前的土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)及磚混結(jié)構(gòu)房屋的面積，結(jié)合本次地震災(zāi)區(qū)的等震線及房屋破壞矩陣，計算出災(zāi)區(qū)居民在原有簡易房屋的失去住所人數(shù)。

3.3 房屋建筑經(jīng)濟損失

房屋建筑受到破壞造成的經(jīng)濟損失為災(zāi)區(qū)各類房屋結(jié)構(gòu)、各種破壞等級造成的損失之和。采用孫柏濤等(2011)中的公式計算各評估子區(qū)內(nèi)各類房屋在某種破壞等級下的損失。由災(zāi)區(qū)進行安居工程改造前的土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)及磚混結(jié)構(gòu)房屋的面積，結(jié)合本次地震災(zāi)區(qū)的房屋破壞比、房屋損失比及房屋重置單價，計算出災(zāi)區(qū)原有房屋建筑的經(jīng)濟損失。

表2 新疆地區(qū)房屋震害矩陣(單位：%)

3.4 恢復(fù)重建經(jīng)費計算

考慮房屋破壞到一定程度失去維修價值，將其確定為危房后，需重建相當面積的安居富民房或城鎮(zhèn)正規(guī)設(shè)計房屋，本文以此原則評價本次地震所需災(zāi)后重建總費用(李志強等，2013)。

對于農(nóng)牧區(qū)土木結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)居住房屋，對毀壞、嚴重破壞和中等破壞的建筑面積進行疊加，計算出災(zāi)區(qū)各縣無修復(fù)價值的居住房屋面積，并按每戶100m2計算需要重建戶數(shù)，按照每戶重建80m2安居富民房。恢復(fù)中等及輕微破壞房屋的使用功能需要進行維修。需要恢復(fù)的面積為中等及輕微破壞房屋總面積扣除中等破壞房屋中重建部分，按照中震可修原則，重建針對毀壞和嚴重破壞程度的房屋及中等破壞程度房屋的一半，房屋重置單價與災(zāi)區(qū)計算各結(jié)構(gòu)類型房屋的單價相同。

4 減災(zāi)效益分析

在歷次破壞性地震中抗震安居房的建設(shè)和安居富民工程的開展為保護災(zāi)區(qū)群眾生命財產(chǎn)安全發(fā)揮了重要作用。災(zāi)區(qū)倒塌房屋均為老舊土坯房屋，2005年建設(shè)的抗震安居房多為木架結(jié)構(gòu)，覆蓋率高，多次經(jīng)歷5級以上地震的影響，Ⅶ度區(qū)有35%木架房屋僅草泥脫落，結(jié)構(gòu)未受影響，經(jīng)簡單維修可繼續(xù)使用;2011后新疆農(nóng)村地區(qū)開始實施的、按高要求建設(shè)的安居富民房均未受到破壞，抗震性能良好。

依據(jù)第3節(jié)的計算方法，通過對災(zāi)區(qū)進行抽樣調(diào)查統(tǒng)計安居房所占比例及安居工程改造土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)及磚混結(jié)構(gòu)房屋所占比例，計算災(zāi)區(qū)安居房未改造前的原有的土木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)及磚混結(jié)構(gòu)房屋數(shù)據(jù)，結(jié)合新疆地區(qū)安居富民房震害矩陣，計算和分析于田MS7.3地震中的減災(zāi)效益。

本次地震災(zāi)害損失評估將抗震安居房和安居富民房面積替換為改造前的簡易房屋計算抗震房減災(zāi)效益(表3)。

表3 2008年、2014年災(zāi)區(qū)居住房屋中安居富民房減災(zāi)效益對比

5 結(jié)語

本文以2008年3月21日、2014年2月12日兩次于田MS7.3地震中安居房的震害為參照，對災(zāi)區(qū)在安居工程改造前同等強度破壞情形下的震害進行研究，分別計算了房屋破壞面積、死傷人數(shù)、失去住所人數(shù)和房屋直接經(jīng)濟損失等參數(shù)。結(jié)果表明，安居富民工程覆蓋率越高，在破壞性地震中的減災(zāi)效益越顯著，安居富民房已成為區(qū)域經(jīng)濟建設(shè)和人民生命財產(chǎn)安全的重要保障。

通過對2008年、2014年于田7.3級地震震害特征分析，針對災(zāi)區(qū)的抗震救災(zāi)和恢復(fù)重建提出如下建議:

(1)災(zāi)區(qū)安居富民工程房屋抗震效果顯著，再次證明安居富民工程在遭受7.3級大震時對避免人員傷亡、減少經(jīng)濟損失、轉(zhuǎn)移安置災(zāi)民和社會穩(wěn)定起到了重要作用。于田地震災(zāi)區(qū)是我國地震高發(fā)區(qū)，應(yīng)繼續(xù)加大安居富民工程的經(jīng)費投入，爭取早日完成這一民心工程，惠及災(zāi)區(qū)群眾。

(2)災(zāi)區(qū)自然條件惡劣，基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，經(jīng)濟落后，災(zāi)害自救能力差，屬于國家級貧困地區(qū)，應(yīng)加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進當?shù)亟?jīng)濟快速發(fā)展。

(3)災(zāi)區(qū)北部人口密集，地基土層軟弱，地下水位淺，水質(zhì)鹽堿化程度高，工程地質(zhì)條件差(劉軍等，2014)，建議在今后的安居富民工程建設(shè)中應(yīng)加強地基處理防范措施。