劉軍 胡偉華 李志強(qiáng) 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(xué)二街338號(hào) 830011

2)中國(guó)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(shí)施10年來(lái)，和田地區(qū)已投入建設(shè)資金近20億元，共建成15萬(wàn)戶(hù)安居富民房，近50多萬(wàn)農(nóng)牧民入住安居富民房，基本滿(mǎn)足了需求(張勇，2005)。在2014年2月12日于田7.3級(jí)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(shí)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(jìn)的減災(zāi)理念，受到各級(jí)政府和社會(huì)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(jí)地震中安居房的震害為參照，計(jì)算災(zāi)區(qū)在富民安居工程改造前同等強(qiáng)度破壞情形下承載體的震害，包括安居工程實(shí)施前死傷人數(shù)、失去住所人數(shù)、房屋直接經(jīng)濟(jì)損失及重建經(jīng)費(fèi)等參數(shù)，并與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的安居房在此次地震中的震害進(jìn)行對(duì)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(cái)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(shí)19分(北京時(shí)間)，新疆于田縣發(fā)生7.3級(jí)地震，震源深度12km，中國(guó)地震局啟動(dòng)地震應(yīng)急Ⅲ級(jí)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(kù)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(jí)地震震中約100km(圖1)。通過(guò)對(duì)災(zāi)區(qū)6個(gè)縣216個(gè)調(diào)查點(diǎn)展開(kāi)實(shí)地調(diào)查，并結(jié)合震源破裂和歷史地震理論數(shù)據(jù)計(jì)算及地震的矩張量反演結(jié)果(劉超等，2008)，推測(cè)Ⅸ度區(qū)及Ⅷ度區(qū)分布在高山無(wú)人區(qū)，等震線長(zhǎng)軸呈北東東走向分布，Ⅵ度和Ⅶ度區(qū)為實(shí)際調(diào)查結(jié)果得出。其中高山極震區(qū)的IX度區(qū)長(zhǎng)半軸為36km，短半軸為8km，面積約948km2;Ⅷ度區(qū)長(zhǎng)半軸為65km，短半軸為22km，面積約3483km2;Ⅶ度區(qū)長(zhǎng)半軸為252km，短半軸為140km，面積23210km2;Ⅵ度區(qū)長(zhǎng)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(jí)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(jìn)行房屋破壞程度的調(diào)查，抽樣點(diǎn)在災(zāi)區(qū)范圍內(nèi)分布基本均勻。調(diào)查點(diǎn)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(diǎn)一般是在調(diào)查點(diǎn)中選取具有倒塌、嚴(yán)重受損、輕微破壞等典型震害的房屋。

本次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)地震災(zāi)區(qū)房屋建筑的結(jié)構(gòu)類(lèi)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(jì)損失以該類(lèi)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(yán)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(jì)合理、施工規(guī)范的磚混結(jié)構(gòu)房屋基本保持完好無(wú)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(xì)微裂縫。

3 計(jì)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(xiàng)研究涉及的計(jì)算模型均通過(guò)計(jì)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(jì)損失等災(zāi)害參數(shù)，并與當(dāng)前安居富民房的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的震害進(jìn)行對(duì)比以開(kāi)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(lèi)簡(jiǎn)易房屋改造前的比例通過(guò)對(duì)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(lèi)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(lèi)房屋所占比例(單位：%)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(dǎo)出災(zāi)區(qū)未進(jìn)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(jì)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(jiàn)表2所示(譚明等，2011)。

3.1 人員傷亡

估計(jì)人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，震區(qū)房屋內(nèi)人口密度是應(yīng)當(dāng)考慮的一個(gè)很重要的因素，且不同時(shí)間室內(nèi)人數(shù)也不同(楊天青等，2006)。由災(zāi)區(qū)進(jìn)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(jì)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(jì)算出災(zāi)區(qū)居民在原有簡(jiǎn)易房屋的失去住所人數(shù)。

3.3 房屋建筑經(jīng)濟(jì)損失

房屋建筑受到破壞造成的經(jīng)濟(jì)損失為災(zāi)區(qū)各類(lèi)房屋結(jié)構(gòu)、各種破壞等級(jí)造成的損失之和。采用孫柏濤等(2011)中的公式計(jì)算各評(píng)估子區(qū)內(nèi)各類(lèi)房屋在某種破壞等級(jí)下的損失。由災(zāi)區(qū)進(jìn)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(jià)，計(jì)算出災(zāi)區(qū)原有房屋建筑的經(jīng)濟(jì)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(fèi)計(jì)算

考慮房屋破壞到一定程度失去維修價(jià)值，將其確定為危房后，需重建相當(dāng)面積的安居富民房或城鎮(zhèn)正規(guī)設(shè)計(jì)房屋，本文以此原則評(píng)價(jià)本次地震所需災(zāi)后重建總費(fèi)用(李志強(qiáng)等，2013)。

對(duì)于農(nóng)牧區(qū)土木結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)居住房屋，對(duì)毀壞、嚴(yán)重破壞和中等破壞的建筑面積進(jìn)行疊加，計(jì)算出災(zāi)區(qū)各縣無(wú)修復(fù)價(jià)值的居住房屋面積，并按每戶(hù)100m2計(jì)算需要重建戶(hù)數(shù)，按照每戶(hù)重建80m2安居富民房?；謴?fù)中等及輕微破壞房屋的使用功能需要進(jìn)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(duì)毀壞和嚴(yán)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(jià)與災(zāi)區(qū)計(jì)算各結(jié)構(gòu)類(lèi)型房屋的單價(jià)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(kāi)展為保護(hù)災(zāi)區(qū)群眾生命財(cái)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(jí)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(jiǎn)單維修可繼續(xù)使用;2011后新疆農(nóng)村地區(qū)開(kāi)始實(shí)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(jì)算方法，通過(guò)對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行抽樣調(diào)查統(tǒng)計(jì)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(jì)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(jì)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(píng)估將抗震安居房和安居富民房面積替換為改造前的簡(jiǎn)易房屋計(jì)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(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

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(duì)災(zāi)區(qū)在安居工程改造前同等強(qiáng)度破壞情形下的震害進(jìn)行研究，分別計(jì)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(jì)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(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要保障。

通過(guò)對(duì)2008年、2014年于田7.3級(jí)地震震害特征分析，針對(duì)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(jí)大震時(shí)對(duì)避免人員傷亡、減少經(jīng)濟(jì)損失、轉(zhuǎn)移安置災(zāi)民和社會(huì)穩(wěn)定起到了重要作用。于田地震災(zāi)區(qū)是我國(guó)地震高發(fā)區(qū)，應(yīng)繼續(xù)加大安居富民工程的經(jīng)費(fèi)投入，爭(zhēng)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(jì)落后，災(zāi)害自救能力差，屬于國(guó)家級(jí)貧困地區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)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(qiáng)地基處理防范措施。