生命線系統地震災害及次生災害研究

初少鳳 蔡振山

（1.黎明職業大學， 泉州 362000；2.泉州市城市規劃設計研究院， 泉州 362000）

0 引言

隨著城鎮人口逐年增多，用以保障城鎮居民正常生活的生命線系統的安全性問題日益突顯，特別是地震等自然災害發生時，城市生命線系統的安全性問題更加值得關注。本文從生命線系統的特征出發，分析生命線系統的典型震害及次生災害，以期對城市生命線系統的規劃、建設、完善提供參考意見。

1 生命線系統的特征

生命線系統是指維系現代城市功能的基礎性工程設施，主要包括：交通、電力、通信、給排水、燃氣等城市基礎設施。

生命線系統具有三個基本特征：（1）以網絡系統的形式存在，空間覆蓋區域范圍大；（2）生命線結構物的抗災性能、服務狀態、耐久性等是決定生命線工程系統發揮功能的重要因素；（3）不同類型的生命線系統單元在功能上相互影響，在強烈災害發生時這種相互影響更為顯著。

2 生命線系統的典型震害

組成生命線系統的各單元的結構和功能不同，受地震的影響也不同，因此生命線系統的震害形式極為多樣。本文的主要分析對象包括生命線系統中的：交通、電力、通信、給排水、燃氣等。

2.1 交通系統震害

交通系統主要包括各類道路、軌道交通、橋隧等。交通系統的主要震害包括以下方面：（1）道路震害：道路整體斷裂、滑坍、沉陷、隆起、擠壓破壞，路面出現裂縫、坑函、碎裂、路面脫空等，邊坡出現滑坡、崩塌、溜坍、落石，支擋結構開裂、滑移、外傾、坍塌等；（2）軌道交通震害：鐵路震害有車輛脫軌、軌道蛇曲變形、路基龜裂或滑坡、通信與信號系統破壞等；地鐵震害以襯砌工程開裂、坍塌為主；（3）橋梁震害：橋梁上部結構震害以梁移位、落梁、梁端撞擊、支座損壞、梁桁構件破壞、橋面伸縮縫損壞等為主；橋梁下部結構震害以橋墩折斷、壓曲、傾斜、移位、混凝土剝落、橋臺翼墻開裂等為主；（4）隧道震害：隧道洞口震害以隧道洞口被掩埋、襯砌破壞、端墻翼墻開裂等為主；隧道洞身震害以襯砌混凝剝落、洞身裂縫、襯砌坍塌、底板拱起、隧道整體坍塌為主；（5）其他震害：交通系統附屬建筑物，如車站、地鐵站、火車站等結構物在地震中也會發生破壞，如地鐵站混凝土中柱開裂倒塌、頂板和樓板斷裂坍塌、側墻開裂等。

2.2 電力系統震害

發電設備的震害主要有廠房倒塌、發電機組震壞或砸壞；變電設備震害主要有變電站房屋倒塌、變壓器落地或套管、瓷件等部件損壞等；輸電設施震害包括輸電線線路松弛或震斷、鐵塔變形或毀壞、電線桿破裂或倒地、架空線路損壞、地下管路電纜損壞；配電設備的震害包括支撐物的倒塌、折損、傾斜、高壓與低壓線斷線、混線、架設變壓器傾斜、引入線的斷線等。

2.3 給排水系統震害

給排水系統的震害主要有凈水廠、配水廠等構筑物破壞、蓄水池的池體裂縫，地下給排水管路及其配件的變形、破裂、爆漏、接頭脫落或松動，入戶管網的損壞、破裂以及各類附屬設備的破壞等。

2.4 通信系統震害

室內通信設施的震害主要有通信基站機房、設備、儀器、儀表的破壞；室外通信設施的震害主要有光纜破壞，通信鐵塔折斷、倒塌, 天線折斷，室外基站暫停工作等。

2.5 燃氣系統震害

燃氣管網的震害主要有煤氣發生爐、焦爐等煤氣生產設備破壞，調壓閥或檢測儀表破壞，高壓、中壓和低壓管路折斷、變形、龜裂、接頭拔脫或松動，管網接口破壞、管道附件以及管道與其它地下結構連接處破壞等。

3 生命線系統的次生災害

3.1 常見震后次生災害

地震的次生災害是指由建筑物或自然物遭地震破壞后而導致的其它災害，其對生命線系統的影響有時甚至可以超過地震本身，地震后最為常見的次生災害是火災、水災、海嘯等。（1）地震后火災產生的主要原因是電氣設施損壞、化學制劑的化學反應、易燃易爆物質的爆炸和燃燒等，由于火災發生時，起火點分散，消防基礎設施、設備、供水系統可能已經遭到破壞，受消防車輛人員有限、道路不通以及余震干擾等原因影響，救援工作的難以正常開展，致使火勢蔓延、難以撲救。（2）水災地震后水災產生的主要是震后強降雨、震后給水構筑物管網破壞、滑坡或泥石流堵塞河流、地面陷落、水利工程破壞、地震海嘯災害等。

3.2 生命線系統的次生災害

地震后生命線系統可能發生的次生災害主要包括：（1）構造影響，如：地震中橋梁坍塌，倒塌物壓壞燃氣系統或給排水系統；發生海嘯后，道路被海水淹沒無法正常通行等；（2）功能失效，表現為一種生命線系統受損，其他生命線系統也無法正常工作。如：電力系統震害會導致電力中斷，造成其它生命線系統如通信系統的功能喪失，或由于供水泵站無法正常工作，供水中斷；或供水管網破裂導致供水中斷，導致發電機等其它重要電力設備的冷卻裝置不能正常工作，進而無法正常發電等；（3）恢復障礙影響表現為一種生命線震害影響其它生命線震后的恢復進程，或者是一種生命線震害成為其它生命線震后恢復的障礙，如：地震后交通系統發生震害，導致交通中斷，就會持續影響其他生命線系統的修復和功能恢復；（4）次生災害影響，其表現為一種生命線系統發生震害后，使其它生命線失去原有的機能，并引發其他次生災害，如：煤氣管網的破壞使得煤氣泄漏，泄漏的煤氣若遇火花被點燃，則會引發火災，而火災又會燒毀建筑物和其它設施，阻隔交通，影響震后的救援。

4 結語

生命線系統的安全意義大，震害形式多，影響因素眾多，在其規劃建設過程中，應該注意以下問題：（1）生命線系統各類建筑物和構筑物的抗震能力滿足相應抗震設防水平要求，對現有結構的抗震能力進行檢查、維修或者重建；（2）根據城市和人口的發展確定系統的容量和負荷能力，保證地震發生時生命線系統能滿足地震后的應急需要；（3）生命線系統應有 “主”、“輔”兩套系統，平時，由“主”系統保證能量供應和有效保障，當主系統中斷、損毀時由輔系統或轉換系統代替主系統應急，維持城市最低程度需求；（4）網絡生命線系統盡量采用連通性和安全性更好的“環狀”系統，避免一處損壞造成系統癱瘓的情況發生；（5）對可能引發連鎖災害的煤氣、電力等系統，需設置必要數量的應急切斷裝置；（6）生命線系統建筑物和構筑物的應設在不易受災害影響的地點，避免過于集中，提高城市綜合防災減災能力。