基于脆弱性理論的建筑安全管理研究

姜魯紅

摘 要：基于安全工程學(xué)科特點，建立適用于安全工程學(xué)科解決系統(tǒng)安全問題的脆弱性模型及其評價指標(biāo)和指數(shù)公式，對脆弱性理論更好的適用于安全工程學(xué)科具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：脆弱性理論；建筑安全管理；應(yīng)用

1 前言

脆弱性表示系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的能力及在擾動下系統(tǒng)破壞的程度。1968年，Margat在研究地下水污染時首次提出了脆弱性（vulnerability）的概念，隨后脆弱性的研究多集中于自然災(zāi)害學(xué)科。目前，對脆弱性理論的研究已經(jīng)發(fā)展為跨學(xué)科綜合性的研究視角，研究領(lǐng)域涉及災(zāi)害學(xué)、社會學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、工程學(xué)、管理學(xué)、可持續(xù)科學(xué)和安全科學(xué)等多個學(xué)科。

2 脆弱性特征要素

在脆弱性研究的不同時期和學(xué)科領(lǐng)域，學(xué)者們對于脆弱性特征要素的看法不一，根據(jù)脆弱性特征要素的數(shù)量大致可分為三大類：單要素、雙要素和三要素，目前三要素觀點被大多數(shù)學(xué)者所接受，持三要素觀點的學(xué)者認為脆弱性是對于外部壓力系統(tǒng)的暴露狀況、對干擾的敏感程度以及適應(yīng)能力等各個組成部分間相互作用的關(guān)系。對于系統(tǒng)的安全問題，研究的對象是“人—機—環(huán)—管”系統(tǒng)，擾動（事件）的產(chǎn)生來源于系統(tǒng)內(nèi)隱患和能量意外釋放的軌跡交叉，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生能量意外釋放且與隱患發(fā)生軌道交叉，系統(tǒng)內(nèi)將產(chǎn)生擾動，所以對于安全問題，擾動來自于系統(tǒng)內(nèi)部，且對系統(tǒng)的脆弱性起著至關(guān)重要的作用，故將擾動度作為系統(tǒng)安全脆弱性的特征要素是很有必要的。

2.1 擾動度

擾動度（disturbance）是指系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的大小及擾動的持續(xù)時間。擾動源于系統(tǒng)內(nèi)部能量意外釋放與事故直接原因的結(jié)合，即系統(tǒng)內(nèi)部能量意外釋放與人的不安全行為或物的不安全狀態(tài)的軌跡交叉。擾動度取決于系統(tǒng)內(nèi)隱患大小、能量意外釋放大小和能量與隱患軌道交叉的概率，擾動度越高，系統(tǒng)脆弱性越大。

2.2 暴露度

暴露度（exposure）是指“人—機—環(huán)—管”系統(tǒng)中人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)的程度。包括暴露程度和暴露時間長短，暴露度越高，系統(tǒng)中存在的安全隱患就越大，將直接導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生擾動概率的增大，系統(tǒng)的脆弱性也越大。

2.3 敏感度

敏感度（susceptibility）是指系統(tǒng)在擾動下狀態(tài)偏離正常狀態(tài)的程度。包括偏離速度和偏離程度，系統(tǒng)的敏感度取決于系統(tǒng)本質(zhì)特征和系統(tǒng)事故的間接原因，敏感度越高，系統(tǒng)越敏感，系統(tǒng)的脆弱性越大。

2.4 適應(yīng)度

適應(yīng)度（resilience）是指系統(tǒng)狀態(tài)偏離正常狀態(tài)時及系統(tǒng)發(fā)生事故后的恢復(fù)能力。包括恢復(fù)速度和恢復(fù)程度，系統(tǒng)的適應(yīng)度越大，相對而言系統(tǒng)的暴露度越低，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生狀態(tài)偏離時及事故后，恢復(fù)能力越強，適應(yīng)度越高，系統(tǒng)的脆弱性越小。

3 基于脆弱性理論的建筑安全管理——以地震區(qū)域房屋脆弱性為例

利用脆弱性計算模型計算出全部樣本的脆弱性得分。根據(jù)得分情況將樣本等距分組，并統(tǒng)計各組樣本量占總樣本量的百分比，繪制得到寶雞農(nóng)村地區(qū)地震災(zāi)害房屋脆弱性樣本分布圖。樣本脆弱性得分整體呈正態(tài)分布，平均得分為0.54。其中脆弱性得分在0.50～0.55區(qū)間內(nèi)的樣本占比最高，所占比例為22%。其次為0.55～0.60區(qū)間，樣本所占比例為21%。樣本總量的68.53%脆弱性得分在0.50以上，存在一定隱患。為了便于房屋脆弱性的空間差異分析，利用SPSS軟件對寶雞市農(nóng)村地區(qū)地震災(zāi)害房屋脆弱性得分進行K-均值聚類分析，將房屋脆弱性劃分為高、較高、中度、較低、低5個等級，聚類結(jié)果通過方差檢驗，p值為0.0001，表明聚類結(jié)果顯著。

該市12個區(qū)縣及各調(diào)查點脆弱性平均得分的統(tǒng)計分析表明，農(nóng)村地區(qū)地震災(zāi)害房屋脆弱性存在顯著的空間變化特征。低風(fēng)險區(qū)域主要包括東部的鳳翔縣、麟游縣、眉縣、岐山縣、扶風(fēng)縣，以及中心區(qū)域的渭濱區(qū)、金臺區(qū)；高風(fēng)險區(qū)域主要包括西、南部的太白縣、陳倉區(qū)和鳳縣，以及北部的千陽縣。從調(diào)查點脆弱性的空間分布來看，高風(fēng)險調(diào)查點主要分布于南部太白縣、鳳縣等山地地區(qū)，低風(fēng)險調(diào)查點主要分布在市域中心的金臺、渭濱2區(qū)及東部鳳翔縣、眉縣等區(qū)域，扶風(fēng)縣—鳳翔縣—隴縣一線調(diào)查點脆弱性差異較大。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，房屋脆弱性等級較高的太白縣和千陽縣的農(nóng)村村落主要分布在山區(qū)，經(jīng)濟條件相對落后，房屋結(jié)構(gòu)類型以土木結(jié)構(gòu)為主，有些農(nóng)戶住房建成時間較長，存在不同程度的損壞。房屋脆弱性的高低取決于房屋建筑災(zāi)損敏感度及物理暴露量等，其主要衡量指標(biāo)是房屋建筑結(jié)構(gòu)類型、梁柱狀況、房屋年齡、施工及抗震設(shè)防情況等。自然環(huán)境、社會經(jīng)濟發(fā)展水平、居民地震災(zāi)害認知與響應(yīng)等因素，可能通過對農(nóng)戶建房經(jīng)濟能力、投入資金、抗震設(shè)防意識、住房行為習(xí)慣等產(chǎn)生影響，使寶雞市農(nóng)村地區(qū)地震災(zāi)害房屋脆弱性呈現(xiàn)空間變化特征。

4 區(qū)域地震災(zāi)害房屋脆弱性的空間變化及其影響因素分析

4.1 不同地貌類型區(qū)的地震災(zāi)害房屋脆弱性

居住在不同地貌類型區(qū)的農(nóng)村家庭由于自然環(huán)境與經(jīng)濟條件的不同，其地震災(zāi)害脆弱性存在一定的差異性。研究區(qū)按照陜西省地貌類型區(qū)劃可分為低海拔平原、低海拔臺塬、中海拔臺塬、中海拔山地以及中高海拔山地5種地貌類型。將不同地貌類型調(diào)查點的問卷進行歸類整理，并對各地貌類型區(qū)的地震災(zāi)害房屋脆弱性進行分析。研究區(qū)在不同地貌類型區(qū)的房屋建筑脆弱性具有明顯的空間差異。南部的中高海拔山地地區(qū)整體脆弱性較高；中部的低海拔臺塬及低海拔平原地區(qū)脆弱性整體得分較低，但差異分化大；北部的中海拔山地及臺塬脆弱性中度偏低。高脆弱性的調(diào)查點基本都處于山區(qū)，低脆弱性的調(diào)查點基本都處于低海拔地區(qū)。

4.2 不同區(qū)位的地震災(zāi)害房屋脆弱性

利用ArcGIS10.0軟件的分析工具將研究區(qū)以縣城為中心按照5km、10km、15km的等差間距分為1～4級區(qū)位區(qū)。中心村、近郊村、一般村和偏遠村依次為落在1、2、3、4級區(qū)位區(qū)中的調(diào)查點村落。將不同區(qū)位等級的村落進行歸納整理，分析不同區(qū)位的地震災(zāi)害房屋脆弱性。一般村和距離縣城最近的中心村脆弱性相對較低；4級區(qū)位的偏遠村地震房屋脆弱性居中；2級區(qū)位的近郊村房屋脆弱性最高。

4.3 不同烈度區(qū)的地震災(zāi)害房屋建筑脆弱性

考慮不同地震烈度下民眾地震災(zāi)害脆弱性之間的差異，參照陜西省地震烈度區(qū)劃圖將寶雞地區(qū)分為3個地震烈度等級區(qū)域。依據(jù)不同烈度將調(diào)查點進行劃分，并對每個區(qū)域的地震房屋脆弱性進行分析。小于Ⅵ度區(qū)基本位于秦嶺山地地區(qū)，該區(qū)域地震房屋脆弱性最高；Ⅵ度區(qū)對稱分布在研究區(qū)北部與南部，房屋脆弱性中等；烈度最高的Ⅶ度區(qū)位于研究區(qū)社會經(jīng)濟水平較高的中部，該區(qū)域涉及調(diào)查點最多，但Ⅶ度區(qū)脆弱性最低。

5 結(jié)束語

目前地震災(zāi)害中致災(zāi)因子的強度難以預(yù)報和控制，降低承災(zāi)體脆弱性就成為減少地震災(zāi)害損失的最佳途徑。地震災(zāi)害脆弱性通常被用來描述人口、房屋、社會經(jīng)濟等承災(zāi)體遭受地震災(zāi)害侵襲幾率的大小和受到損失的難易程度，以及地震發(fā)生后受損承災(zāi)體的恢復(fù)能力。

參考文獻：

[1] 高曉路，季玨，金鳳君，等.中國農(nóng)村房屋震災(zāi)脆弱性評估及其成因分析[J].地理學(xué)報，2016（2）：211～212.

[2] 齊文華，蘇桂武，張素靈，等.城市化過程中房屋地震災(zāi)害脆弱性和損失風(fēng)險變化研究———以唐山市區(qū)及城鄉(xiāng)過渡鄉(xiāng)鎮(zhèn)為例[J].地震地質(zhì)，2016（5）：582～583.