青海省農居地震災害易損性研究1

邱舒睿 高惠瑛

（中國海洋大學土木工程系，青島 266000）

青海省農居地震災害易損性研究1

邱舒睿 高惠瑛

（中國海洋大學土木工程系，青島 266000）

青海省靠近我國南北地震帶，是一個地震頻發的省份，而農居相對于城市建筑的抗震性能而言較為薄弱，也是造成地震損失的重要因素。本文通過對青海省的地理狀況、歷史震災情況、農居建筑結構等進行研究，總結出青海省各結構類型農居震災破壞率，評估鄉級空間尺度的農居震災易損性并分級，最后簡單分析造成易損性較高的因素并提出建議。

農居 易損性 地震 青海 抗震性能

邱舒睿，高惠瑛，2015.青海省農居地震災害易損性研究.震災防御技術，10（4）：969—978.doi：10.11899/zzfy20150415

引言

地震是一種容易造成眾多人員傷亡和巨大經濟損失的自然災害，而據歷史資料統計地震時房屋倒塌是引發大面積人員傷亡的重要原因。近年來，我國地震頻發，統計顯示這些地震大多發生于農村地區（王瑛等，2004；2005），與城市相比，農村的經濟條件較為落后，農村住房缺少專門的抗震方面的設計，在建設上一般也不能達到規范要求，從而造成農居的抗震性能遠低于城市水平。但是我國有一半以上的人口居住在農村，因此研究農村住房的震災脆弱性，加強農居的抗震性能具有較強的現實意義。

青海省是我國西北部占地面積較廣的大省，共轄5個藏族自治州和蒙古族自治州等8個市、地、州，共計48個縣、民族自治縣和縣級市。青海省靠近我國南北地震帶，地震頻發。從地質學方面來看，青海由印度板塊、亞洲板塊和西藏板塊構成，板塊間的運動易引發地震活動。據國家地震科學數據共享中心統計資料顯示，2000—2014年青海省發生5級以上地震共計69次，其中6級以上地震共計9次，青海省玉樹縣在2010年4月14日發生了7.1級大地震，最高烈度達到9度，影響范圍超過3萬km2，包括4000m2的重災區以及1000m2的極度重災區，造成2600多人死亡、25萬群眾受災和600多億直接經濟損失（樸永軍，2013）。

隨著社會經濟的不斷發展，對房屋的抗震設防要求有所提高，農居達到設防要求的房屋比例也逐步提高，但舊式民宅的數量依舊較多，土木類結構等特征明顯的農居還占有較大比例。研究青海省農村主要的房屋結構類型的比例及數量，結合當地的地理環境等客觀因素，對該地區改善防震抗災能力和未來震后的房屋破壞程度評估等方面都有一定的指導意義。

1 農居地震災害易損性

易損性是指事物容易受到傷害或損傷的程度，反映特定條件下事物的脆弱性。承災體易損性反映承災體對自然災害的承受能力（蔣勇軍等，2001）。關于災害學中承災體的易損性研究，美洲災害風險管理指標體系將暴露性、敏感性、恢復力等三個方面歸為災害易損性研究的主要內容（IDEA，2005）。UNDP（United Nations Development Programme）認為，承災體易損性是“由自然、社會、經濟和環境因素而導致的能夠影響人群受害可能性和受害程度的狀況和過程”（UNDP，2004）。中國學者葛全勝等（2008）則認為：“承災體在面對潛在的災害危險時，由于自然、社會、經濟和環境等因素的作用，所表現出來的物理暴露性、應對外部打擊的固有敏感性及與承災體相伴生的人類防抗風險的能力。”。綜合上述觀點，本文認為對承災體災害易損性的評估通常包括物理暴露量評估、災損敏感性評估、應災能力評估三個方面。

國內外學者已經對房屋震災易損性做了很多研究，為今后的研究提供了許多方法和經驗，如風險損失的計算、模擬模型以及社會調查等。Okada等（2000）研究了基于地震烈度和損失率之間的相互關系，提出了不同結構房屋的易損性函數。王瑛（2004）根據地震區劃等參數構建了中國農村房屋結構承災體脆弱性模型，并以云南省為例，模擬了災害損失情況。

針對農村居民房屋，引起其震災易損性的因素主要包括以下三個方面：第一，農居易損性的自然因素，主要指農居所處地理位置的震災發生可能性等自然條件，烈度越大，則農居損壞可能越大。第二，農居易損性的物理因素，指農居的建筑材料、建筑結構、老舊程度及抗震設防狀況等。第三，農居易損性的社會因素，指當地居民對抗震的重視程度和防范意識、當地政府作用以及當地經濟狀況等。

以上三方面的因素相互影響，通過農居數量、農居災損敏感性和應災能力三個方面，共同作用于農居震災的易損性（聶承靜等，2012；劉歡等，2012）。本文重點對不同地震風險等級下的房屋暴露數量和災損敏感性進行了分析。由于缺乏農村地區詳實的社會經濟數據，沒有做關于區域應災能力的評估。

2 青海省鄉級尺度的農居易損性評估

2.1 青海省鄉級尺度房屋數量

考察房屋數量主要是統計在各種烈度下的不同結構類型的農居建筑面積（高曉路等，2012）。根據青海省農居結構地震易損性分類，青海農村房屋結構劃分為鋼混結構、磚混結構、磚木結構、土木結構、木、石等6個基本結構類型。

本文的數據主要來自于青海省地震局為全國農居抗震項目調查的數據。在搜集和整理農居抗震項目的有關房屋結構比例的數據項、青海省統計年鑒的人口和家庭戶數數據項、第六次人口普查的人口和住房等數據，利用空間尺度收縮模型對數據不全和空間精度不足的地區進行插補而形成的。

表2為截取的青海省鄉鎮農居結構面積比數據記錄。

表1 青海省鄉鎮農居結構面積比部分數據Table 1 Structural area ratio of rural dwelling in Qinghai

2.2 青海省地震危險性區劃

根據《中華人民共和國防震減災法》制訂的《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306-2015）于2015年發布，附表給出了我國各鄉鎮一般（中硬）場地在50年內地震超越概率10%的地震動峰值加速度值。中國地震動參數區劃圖是國家經濟建設和國土利用規劃的基礎資料，也是各地區抗震設防的基本依據。按照該國家標準地震動峰值加速度分區與地震基本烈度相互對應，分為五個烈度區（表2）。本文根據青海省鄉鎮地震動峰值加速度列表，結合歷史地震的大小、發生位置和影響范圍，劃分了鄉級尺度的地震動峰值加速度（圖1）。

圖1 青海省鄉級尺度地震動峰值加速度區劃圖Fig.1 Seismic ground motion parameter zonation map of Qinghai in township scale

表2 地震動峰值加速度分區與地震基本烈度對照表（GB/T 17742-2008）Table 2 Comparison of dynamic peak acceleration zone and earthquake basic intensity

2.3 各鄉級行政單位農居抗震性能

房屋抗震性能主要影響因素有房屋的結構類型、抗震設防措施、建筑年代等。青海省按要求進行抗震設防的農村住房不多，在研究中略去了這方面的考察，而從鄉級層次對農居進行研究時建筑年代的差別度不大，因此本文主要就房屋的結構類型進行抗震性能的研究。

通過收集現場考察的震害資料（秦松濤等，2010；都昌庭等，2006；中國地震局震災應急救援司，2010），并結合樸永軍（2013）“云南省青海省房屋地震易損性研究”中的不同結構類型破壞狀態比率，得到了基于烈度的青海省農居各類結構不同烈度下各狀態的概率。

以土木結構為例，圖2（a）為“云南省青海省房屋地震易損性研究”（樸永軍，2013）中的土木結構不同烈度破壞狀態比率，通過與青海省歷史震害數據的比較分析做出調整，得到了青海省土木結構不同烈度下的房屋破壞比，如圖2（b）所示。由此還可得到6種結構類型不同烈度破壞狀態比率，具體如表3所示。

圖2 土木結構不同烈度各破壞狀態概率曲線Fig.2 Probability curves of different intensity of civil structures

表3 青海省不同烈度下各結構類型的破壞狀態比率Table 3 Building damage ratio of seismic-disaster in Qinghai

續表

以鋼混結構為例：

式中，j為烈度；m為結構狀態；φ為抗震指數；A為鋼混結構的房屋破壞率。

綜合各種結構類型不同烈度下的易損性指數以及房屋在各種破壞程度下的抗震指數，可以得到最終的各結構不同烈度房屋破壞率，具體如表4所示。

表4 青海省不同烈度下各結構類型的房屋破壞率Table 4 Building earthquake damage ratio of seismic disaster in Qinghai

2.4 農居易損性評估

結合各烈度區的農居數量和不同烈度下各結構房屋的破壞率，對不同烈度條件下的各鄉鎮農村房屋損失情況進行估計。綜合考慮破壞農居面積和密度的差異，同時計算各個鄉級行政單元內的房屋破壞比例Rk和第k個縣的房屋破壞總量Tk。

式中，Aki為第k個縣的第i種結構類型的比例；Bkj為第k個縣位于基本烈度j下的面積比例；γij為第i種結構與基本烈度j對應的房屋破壞率。

式中，Tk為第k個縣的房屋破壞總量；Hk為該縣的房屋總數。

運用標準差法對破壞比例數據進行級別劃分，標準差法具有各等級樣本的離散程度在設定的標準差范圍內意義明確的特點，可以較好地描述各鄉鎮的農居易損性程度。

根據農居破壞面積來看，青海東北部大通縣的寶庫鄉，互助縣的巴扎藏族鄉和加定鎮，湟中縣的上五莊鎮以及海晏縣的三角城鎮農居破壞面積均在35萬平方米以上。而從農居破壞比例的圖上分析，比例較高的地區主要包括治多縣的治渠鄉、多彩鄉，曲麻萊縣的葉格鄉、約改鎮，瑪多縣的花石峽鎮，大柴旦行政委員會的大柴旦鎮，瑪沁縣的大武鄉、下大武鄉、雪山鄉、東傾溝鄉、大武鎮，甘德縣的下貢麻鄉、柯曲鎮，達日縣的特合土鄉、建設鄉、吉邁鎮、桑日麻鄉、莫壩鄉，河南縣的多松鄉、柯生鄉，祁連縣的央隆鄉、野牛溝鄉、扎麻什鄉、八寶鎮、阿柔鄉、峨堡鎮。西北部僅茫崖行政委員會茫崖鎮地區破壞比例較高。

從圖3和圖4中還可以看出，農居破壞面積和破壞比例分布有一定關聯但仍存在差異性。例如某一鄉鎮若按農居破壞面積來劃分易損性等級，屬于易損性高的地區；若按破壞比例劃分，則屬于中等地區。僅根據破壞面積或者破壞比例一項指標來評估地區農居震災易損性不夠全面，因此，采用因子分析的方法將兩個指標綜合起來，形成綜合破壞指標，并按照標準差法以一個標準差為間隔進行易損性等級的劃分，可得到青海省鄉級尺度農居震災易損性等級分布，如圖5所示。并對不同易損性等級下的鄉鎮農居破壞情況進行統計，如表5所示。

圖3 青海省各鄉鎮農居破壞比例Fig.3 Building damage ratio of seismic disaster in each township

圖4 青海省各鄉鎮農居破壞面積Fig.4 Building damage area of seismic disaster in each township

表5 農村房屋易損性等級的統計Table 5 Statistics by five housing vulnerability levels

圖5 青海省各鄉鎮農居震災易損性等級分布Fig.5 Distributions of townships in Qinghai by five housing vulnerability level

2.5 影響農居震災易損性的因素及對策

造成區域農村住房震災易損性的原因多種多樣，根據已收集數據分析，影響青海省農村住房易損性的因素主要有人口集中程度、房屋結構和地震烈度。

比較圖1、圖5和圖6可以發現，地震動加速度越大，地震烈度越高，而農居建筑面積較大的地區，人口也較為集中，這些地區的農居震災易損性程度也越大。例如，青海東北部與甘肅省接壤區域的烈度較高，人口聚集度亦較大，從圖中可以看出這些地區大多處于易損性程度高和較高的范圍。

圖6 青海各鄉鎮農居總數的分布Fig.6 Distribution of rural houses by counties in Qinghai

統計分析易損性程度較高的鄉鎮房屋結構面積比，其中土木結構所占的比例較高，而土木結構相比于磚混、鋼混等結構抗震性能較差，因此在一定程度上造成了農居易損性程度的加深。

對于高烈度區的鄉鎮要加強防震抗災的基礎建設，增強群眾的抗災自我救助意識和能力，合理進行城鎮規劃，盡量少建設重要建筑，對于處于不利地理位置的村，如容易發生滑坡等災害的山區村落，可考慮搬遷等措施。

對于人口較為集中，農居易損性又較高的地區如湟中縣等鄉鎮，要重點做好防災教育，大力提高人們的避災意識，減少震害發生時的人員傷亡損失。而房屋結構抗震性能較差造成的易損性較高地區，在綜合考慮經濟條件的基礎上，積極改善鄉鎮建設，減少土木、木結構等不利于抗震的房屋結構類型的比例。

3 結論

本文通過對青海省的地理狀況、歷史震災情況、農居建筑結構的研究，總結出了青海省各結構類型農居震災破壞率，并對鄉級空間尺度的農居震災易損性進行評估和分級，統計分析結果表明青海省農村住宅的地震安全性不高，其中有近20%的鄉鎮處于震災易損性很高和較高的范圍中，這些鄉鎮大多集中于青海省的東北部地區，其中瑪沁縣、達日縣、祁連縣、貴德縣、湟中縣等易損性等級均較高。而造成青海省農村住房震災易損性較高的原因從分析結果來看，地震烈度越高，人口越集中的地區，農居震災易損性程度也越大。另外，房屋的結構類型對易損性影響也較大，土木結構占比越高的鄉鎮農居的易損性也越高。為了改善青海省農居的地震安全性，建議在今后的發展中進一步加強防震減災的基礎建設，提高民眾防災意識，改善農居結構類型比例，全面提高農居的抗震水平。

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The Research of Rural Dwelling’s Seismic Vulnerability in Qinghai

Qiu Shurui and Gao Huiying

（Department of Civil Engineering， Ocean University of China， Qingdao 266000， China）

Qinghai Province is located on the North-South seismic belt in China. It is an earthquake-prone province，and compared with the buildings in city， the poor rural dwelling’s ability of anti-seismic is an important factor causes the earthquake loss. This article studied the geography situation， historical earthquake damage and the structures of rural dwelling in Qinghai to summarize probabilities of building damage by structures and give the evaluation and classification of rural dwelling’s seismic vulnerability in township spatial scale. Finally， the causes of seismic vulnerability had been analyzed and some suggestions had been put forward.

Rural dwelling； Seismic vulnerability； Earthquake； Qinghai； Seismic performance

2015-06-11

邱舒睿，女，生于1990年。碩士。主要從事基礎設施工程管理與管理信息系統研究。E-mall：qiushurui123@sina.com