我國(guó)電力系統(tǒng)地震災(zāi)害損失基本特征分析

陳惠云 馮志澤 傅輝 徐秀杰

摘要：基于1997—2017年中國(guó)大陸247次地震災(zāi)害資料，統(tǒng)計(jì)了電力系統(tǒng)在97次地震中遭受的災(zāi)害損失情況，并分析了其在不同震級(jí)地震中的災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失情況及特點(diǎn)。結(jié)果表明：①電力系統(tǒng)平均每年遭受4.6次地震災(zāi)害;②災(zāi)害性地震造成電力系統(tǒng)成災(zāi)占比隨震級(jí)增高而增大，M<5.0、5.0≤M<5.9、6.0≤M<6.9、M≥7.0地震成災(zāi)占比分別為13.6%， 38.9%， 56.2%和 62.5%，平均為38.5%;③電力系統(tǒng)地震災(zāi)害損失隨地震震級(jí)增大而增大，但二者之間并非簡(jiǎn)單的線性關(guān)系;④電力系統(tǒng)地震災(zāi)害主要分布在我國(guó)云南、四川、新疆、甘肅等中國(guó)西部地區(qū)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);地震災(zāi)害損失;分布特征

中圖分類號(hào)：P315.943 ??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ??文章編號(hào)：1000-0666（2019）02-0179-08

0 引言

中國(guó)是世界上遭受地震災(zāi)害最為深重的國(guó)家之一，地震具有頻度高、強(qiáng)度大、分布廣的特點(diǎn)，地震災(zāi)害嚴(yán)重威脅著人民財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)也制約著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展。1990—2017年，中國(guó)大陸共遭受災(zāi)害性地震340次①②（中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司，2000;中國(guó)地震局震災(zāi)應(yīng)急救援司，2010，2015;鄭通彥，鄭毅，2015;鄭通彥等，2015;陳通，鄭通彥，2016），造成74 288人死亡（不包括汶川8.0級(jí)地震造成的失蹤人員17 923人），477 485人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)1.1萬(wàn)億元。

電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會(huì)的生命線工程系統(tǒng)，一旦因地震災(zāi)害而遭到破壞甚至失效時(shí)，將嚴(yán)重影響其他生命線系統(tǒng)的功能，可能導(dǎo)致整個(gè)社會(huì)生活系統(tǒng)陷入癱瘓，也會(huì)很大程度上制約其他系統(tǒng)震后的恢復(fù)時(shí)間，阻滯國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的正常運(yùn)行。國(guó)內(nèi)外歷次大地震的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：電力系統(tǒng)的地震易損性較高，盡管其修復(fù)費(fèi)用只占全部震后重建費(fèi)用的一小部分，但電力系統(tǒng)失效造成的間接損失卻是巨大的。

電力系統(tǒng)地震災(zāi)害損失分析對(duì)于電力系統(tǒng)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析，防災(zāi)對(duì)策的制定具有一定意義?；诖?，本文對(duì)1997—2017年中國(guó)大陸地震災(zāi)害損失和電力系統(tǒng)地震災(zāi)害損失進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，總結(jié)了電力系統(tǒng)震害損失特點(diǎn)，初步分析了電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)損失的主要原因。

1 資料選取

1989年山西大同—陽(yáng)高地震后，中國(guó)開始進(jìn)行地震災(zāi)害損失評(píng)估工作，為抗震救災(zāi)和恢復(fù)重建提供了依據(jù)。國(guó)家地震局1993年制定了《地震災(zāi)害預(yù)測(cè)和評(píng)估工作手冊(cè)》，1997年發(fā)布了《地震災(zāi)害損失評(píng)估規(guī)定（試行）》（國(guó)家地震局，1997），1998年頒布實(shí)施《地震現(xiàn)場(chǎng)工作大綱和技術(shù)指南》（中國(guó)地震局，1998），從地震災(zāi)害損失評(píng)估的原則、方法、工作程序等方面進(jìn)行了規(guī)定，使地震災(zāi)害損失評(píng)估工作更加科學(xué)、規(guī)范。1997年以前地震災(zāi)害損失評(píng)估主要注重房屋結(jié)構(gòu)破壞損失，電力系統(tǒng)的災(zāi)害損失一般被包含到生命線系統(tǒng)災(zāi)害損失中進(jìn)行評(píng)估，沒(méi)有單獨(dú)列出。所以本文選用1997—2017年的地震災(zāi)害損失評(píng)估結(jié)果，對(duì)中國(guó)大陸電力系統(tǒng)在地震中的災(zāi)害損失特征進(jìn)行分析（表1）。

1997—2017年地震災(zāi)害損失和電力系統(tǒng)地震災(zāi)害損失數(shù)據(jù)主要來(lái)源于中國(guó)大陸歷次地震災(zāi)害損失評(píng)估報(bào)告 中國(guó)地震局.?2017.?2016年全國(guó)和中國(guó)地震活動(dòng)及災(zāi)害.?中國(guó)地震局.?2018.?2017年全國(guó)和中國(guó)地震活動(dòng)及災(zāi)害.（中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司，2000;中國(guó)地震局震災(zāi)應(yīng)急救援司，2010，2015;鄭通彥，鄭毅，2015;鄭通彥等，2015;陳通，鄭通彥，2016）。在統(tǒng)計(jì)電力系統(tǒng)地震災(zāi)害損失次數(shù)時(shí)，按照中國(guó)大陸歷次地震災(zāi)害損失評(píng)估報(bào)告資料，對(duì)于發(fā)震地點(diǎn)、時(shí)間相近的多次地震以及難于詳細(xì)區(qū)分不同地震的震害，只能給出一個(gè)綜合評(píng)估結(jié)果，以高震級(jí)作為發(fā)震震級(jí)統(tǒng)計(jì);對(duì)于在鄰國(guó)發(fā)生、波及中國(guó)的地震，只考慮中國(guó)的地震災(zāi)害損失。

在對(duì)不同地震震級(jí)造成電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)中，剔除了在鄰國(guó)發(fā)生、波及中國(guó)、且造成電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)損失的3個(gè)地震震例，包括2011年3月24日緬甸7.2級(jí)地震、2011年9月18日印度錫金邦6.8級(jí)地震和2015年4月25日尼泊爾8.1級(jí)地震。在地震震級(jí)與電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)損失分析中，剔除了將群震或強(qiáng)余震災(zāi)害損失統(tǒng)計(jì)在一起的5個(gè)震例，包括1998年10月2日云南寧蒗5.3級(jí)地震、2000年1月15日云南姚安6.5級(jí)地震、2006年8月25日云南鹽津5.1級(jí)地震、2012年9月7日云南彝良5.7級(jí)地震和2014年12月6日云南景谷5.9級(jí)地震;考慮到汶川地震的特殊性，也予以剔除。

2 電力系統(tǒng)地震災(zāi)害損失分析

2.1 電力系統(tǒng)地震災(zāi)害損失統(tǒng)計(jì)

1997—2017年中國(guó)大陸共遭受247次地震災(zāi)害事件，直接經(jīng)濟(jì)損失1.09萬(wàn)億元（表2，圖1），電力系統(tǒng)遭受地震災(zāi)害97次，直接經(jīng)濟(jì)損失132.88億元（表2，圖2），占總損失的1.22%。

從電力系統(tǒng)遭受地震災(zāi)害的頻率來(lái)看，1997—2017年中國(guó)大陸平均每年發(fā)生4.6次電力系統(tǒng)地震災(zāi)害。從電力系統(tǒng)地震災(zāi)害損失來(lái)看，1997—2017年中國(guó)大陸平均每年直接經(jīng)濟(jì)損失6.33億元（除2008年外，平均每年直接經(jīng)濟(jì)損失1.31億元）。地震造成電力系統(tǒng)成災(zāi)的，平均每次直接經(jīng)濟(jì)損失0.27億元（2008年汶川地震除外）。

從電力系統(tǒng)地震災(zāi)害成災(zāi)特點(diǎn)來(lái)看（表3），震級(jí)越高，電力系統(tǒng)成災(zāi)可能性越大，每次地震直接經(jīng)濟(jì)損失越? ? ?在M<5.0地震中，共發(fā)生44次地震災(zāi)害，電力系統(tǒng)成災(zāi)6次，平均每次直接經(jīng)濟(jì)損失103.33萬(wàn)元，成災(zāi)概率較低。

在5.0≤M<5.5地震中，共發(fā)生96次地震災(zāi)害，電力系統(tǒng)成災(zāi)34次，平均每次直接經(jīng)濟(jì)損失163.96萬(wàn)元。

2.2 震級(jí)與電力系統(tǒng)直接經(jīng)濟(jì)損失關(guān)系

考慮到8.0級(jí)以上地震案例較少，根據(jù)表1地震的電力系統(tǒng)直接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)據(jù)，剔除群震或強(qiáng)余震災(zāi)害損失統(tǒng)計(jì)在一起的震例，在鄰國(guó)發(fā)生、波及中國(guó)的地震震例和汶川地震震例，最后共選用88個(gè)震例，擬合了震級(jí)和電力系統(tǒng)直接經(jīng)濟(jì)損失關(guān)系，二者成指數(shù)關(guān)系（圖3），關(guān)系式為：

3 電力系統(tǒng)地震直接經(jīng)濟(jì)損失原因初步分析 ?電力系統(tǒng)一般由發(fā)電廠（包括建筑物、發(fā)電設(shè)備以及水電站和水渠等）、變（配）電站（包括建筑物以及隔離開關(guān)、斷路器、變壓器、避雷針等設(shè)備）、輸電線路（包括塔架、線桿、線路等）等幾部分組成，地震造成的直接經(jīng)濟(jì)損失也主要由上述幾部分破壞所導(dǎo)致。根據(jù)表1中97個(gè)電力系統(tǒng)直接經(jīng)濟(jì)損失震例，本文初步分析了電力系統(tǒng)直接經(jīng)濟(jì)損失的主要原因。

（1）M<5.0地震造成電力系統(tǒng)成災(zāi)可能性很小，僅有13.63%災(zāi)害性地震造成電力系統(tǒng)直接經(jīng)濟(jì)損失，經(jīng)濟(jì)損失數(shù)值不高，損失原因主要是輸電線路破壞。如1999年4月15日甘肅文獻(xiàn)—武都4.7級(jí)地震（中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司，2000），震中烈度為Ⅵ度，有Ⅶ度異常點(diǎn)，地震滑坡及滾落山石砸斷電線桿8根;2008年11月22日湖北省秭歸4.1級(jí)地震（中國(guó)地震局震災(zāi)應(yīng)急救援司，2015），震中烈度為Ⅵ度，秭歸縣屈原鎮(zhèn)天龍村2#臺(tái)區(qū)14#至19#電線桿倒桿斷線，損壞線路全長(zhǎng)1.08 km，造成部分地區(qū)停電，直接經(jīng)濟(jì)損失約3萬(wàn)元;2016年12月27日重慶榮昌4.8級(jí)地震 重慶市地震局.2016.2016年12月27日重慶榮昌4.8級(jí)地震災(zāi)害直接損失評(píng)估報(bào)告.，電力線路受損5處，直接經(jīng)濟(jì)損失530萬(wàn)。

（2）5.0≤M<5.9地震造成電力系統(tǒng)直接經(jīng)濟(jì)損失的主要原因是建筑物破壞、變（配）電站破壞和輸電線路破壞，個(gè)別發(fā)電廠（電站）發(fā)電設(shè)備和水渠破壞。主要破壞現(xiàn)象為桿塔傾斜、折斷，輸配電設(shè)施損壞，變電及配變?cè)O(shè)施受損。如2011年3月10日云南盈江5.8級(jí)地震 云南省地震局.2011.2011年3月10日盈江5.8級(jí)地震災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估報(bào)告.，極震區(qū)烈度Ⅷ度，地震造成盈江縣電力公司辦公大樓、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)供電所業(yè)務(wù)用房出現(xiàn)不同程度破壞;盈江縣高壓線塔、水泥線桿、農(nóng)用電網(wǎng)及電力設(shè)施設(shè)備等出現(xiàn)一定破壞，220，110，35 kV及400 V以下變電站、變壓器、高壓分支器、開關(guān)柜、中控設(shè)備等損壞，直接經(jīng)濟(jì)損失約11 670萬(wàn)元。2003年8月8日西藏波密南5.7級(jí)地震（中國(guó)地震局震災(zāi)應(yīng)急救援司，2010）造成墨脫縣水電站被毀、電站引水渠破壞，直接經(jīng)濟(jì)損失301.2萬(wàn)元。

（3）M≥6.0強(qiáng)震造成電力系統(tǒng)直接經(jīng)濟(jì)損失的主要原因是建筑物破壞、變（配）電站破壞和輸電線路破壞，高烈度區(qū)發(fā)電廠（電站）破壞嚴(yán)重。如2017年8月9日新疆精河6.6級(jí)地震 新疆維吾爾自治區(qū)地震局.2017.新疆精河6.6級(jí)地震災(zāi)害損失評(píng)估報(bào)告.，極震區(qū)烈度達(dá)Ⅷ度，造成精河縣110 kV戈洲變電站圍墻坍塌110 m、移位31 m，35 kV和10 kV高壓室墻面損壞540 m，110 kV紅杞變高壓室墻面出現(xiàn)裂縫，35 kV托里變直流電源發(fā)生移位，110 kV皇古牽線多處基礎(chǔ)及山區(qū)段巡視索道損壞;第五師蘑菇灘供電所、沙山子供電所、布恩混圖供電所、塔格特供電所、35 kV異地變電工區(qū)、3個(gè)熱力站地面變形、控制設(shè)備損壞，設(shè)備基礎(chǔ)變形、變電設(shè)備損壞，圍墻開裂;水電站渡槽、擋土墻變形，渠道撕裂變形;110 kV中心供電所出現(xiàn)戶內(nèi)高壓真空斷路器、電流互感器、直流屏、高壓柜、10 kV母排燒毀等設(shè)備損壞;110 kV阿卡爾變電站出現(xiàn)主變，35 kV線路所有顯示屏、2號(hào)主變電纜、35 kV高壓柜燒毀;110 kV塔斯?fàn)柡Ｗ冸娬咀儔浩鳠龤?100 km 10 kV線路、80 km 35 kV線路、50 km 110 kV線路發(fā)生傾斜等破壞;直接經(jīng)濟(jì)損失2 989萬(wàn)元。2008年 5月 12日汶川8.0級(jí)地震（張大長(zhǎng)等，2009）造成國(guó)家電網(wǎng)所屬四川、甘肅、陜西、重慶4個(gè)省級(jí)電網(wǎng)受到影響，累計(jì)停運(yùn)35 kV及以上變電站245座、10 kV及以上輸電線路3 322條;岷江流域 6座水電站受到嚴(yán)重?fù)p壞;23個(gè)市（地）、110個(gè)縣的供電受到影響。地震造成四川省電力公司35 kV及以上變電站停運(yùn)171座，10 kV及以上線路停運(yùn)2 769條，累計(jì)造成405.07萬(wàn)用電客戶停電，負(fù)荷損失約400萬(wàn)kW，500 kV茂縣變電站停運(yùn)，220 kV變電站停運(yùn)12座，川西地區(qū)江油電廠、金堂電廠、寶珠寺電廠、茂縣水電群等系統(tǒng)解列。

電力系統(tǒng)地震災(zāi)害分布與地震災(zāi)害分布一致，1997—2017年中國(guó)大陸破壞性地震主要分布于中國(guó)西部，所以電力系統(tǒng)地震災(zāi)害也主要分布在云南、四川、新疆、甘肅等中國(guó)西部地區(qū)。

4 結(jié)論

1997—2017年中國(guó)大陸發(fā)生247次地震災(zāi)害，電力系統(tǒng)共遭受97次地震災(zāi)害，平均每年發(fā)生4.6次電力系統(tǒng)地震災(zāi)害，直接經(jīng)濟(jì)損失132.88億元，占總損失的1.22%。災(zāi)害性地震造成電力系統(tǒng)成災(zāi)占比不高，平均為38.5%，但占比隨震級(jí)增高而顯著增大，小于5級(jí)地震成災(zāi)占比為13.6%，成災(zāi)概率較低，5～5.9級(jí)地震成災(zāi)占比為38.9%，6～6.9級(jí)地震成災(zāi)占比為56.2%，7級(jí)以上地震成災(zāi)占比為62.5%。電力系統(tǒng)地震災(zāi)害損失隨震級(jí)增大而增大，但二者之間并非簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，小于5級(jí)地震災(zāi)害，平均損失約100萬(wàn)元，5～5.5級(jí)地震災(zāi)害，平均損失約160萬(wàn)元，5.5～6級(jí)地震災(zāi)害，平均損失約1 700萬(wàn)元，6～6.9級(jí)地震災(zāi)害，平均損失約3 700萬(wàn)元，7級(jí)以上地震災(zāi)害，平均損失約21億元。電力系統(tǒng)地震災(zāi)害主要分布在云南、四川、新疆、甘肅等中國(guó)西部地區(qū)，這與我國(guó)地震災(zāi)害分布是一致的。電力系統(tǒng)地震災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失受地震特點(diǎn)、抗震設(shè)防情況、地理地質(zhì)條件、電力設(shè)施設(shè)備分布等多重條件影響，本文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的是一般規(guī)律。

由于資料所限，本文僅僅給出了不同震級(jí)地震系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)損失情況，未給出不同地震烈度下電力系統(tǒng)破壞情況分析，這有待今后加強(qiáng)大震考察，以豐富資料、加強(qiáng)研究。

本文寫作過(guò)程中得到了中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所林均岐研究員、劉如山研究員的指導(dǎo)，得到了中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心鄭通彥高工和中國(guó)地震搜救中心張濤博士的幫助，在此一并表示感謝。

參考文獻(xiàn)：

陳通，鄭通彥.2016.2015年中國(guó)大陸地震災(zāi)害損失述評(píng)[J].災(zāi)害學(xué)，31（3）：133-137.

國(guó)家地震局.1997.地震災(zāi)害損失評(píng)估規(guī)定（試行）[M].北京：國(guó)家地震局.

張大長(zhǎng)，趙文伯，劉明源.2009.5·12汶川地震中電力設(shè)施震害情況及其成因分析[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），31（1）：44-48.

鄭通彥，馮蔚，鄭毅.2015.2014年中國(guó)大陸地震災(zāi)害損失述評(píng)[J].世界地震工程，31（2）：202-208.

鄭通彥，鄭毅.2015.2013年中國(guó)大陸地震災(zāi)害損失述評(píng)[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，24（1）：239-246.

中國(guó)地震局.1998.地震現(xiàn)場(chǎng)工作大綱和技術(shù)指南[M].北京：地震出版社.

中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司.2000.中國(guó)大陸地震災(zāi)害損失評(píng)估匯編（1996—2000）[M].北京：地震出版社.

中國(guó)地震局震災(zāi)應(yīng)急救援司.2010.2001-2005年中國(guó)大陸地震災(zāi)害損失評(píng)估匯編[M].北京：地震出版社.

中國(guó)地震局震災(zāi)應(yīng)急救援司.2015.2006-2010年中國(guó)大陸地震災(zāi)害損失評(píng)估匯編[M].北京：地震出版社.