基于脆弱性理論的建筑安全管理研究

姜魯紅

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

關鍵詞：脆弱性理論；建筑安全管理；應用

1 前言

脆弱性表示系統產生擾動的能力及在擾動下系統破壞的程度。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害學科。目前，對脆弱性理論的研究已經發展為跨學科綜合性的研究視角，研究領域涉及災害學、社會學、生態學、地理學、經濟學、工程學、管理學、可持續科學和安全科學等多個學科。

2 脆弱性特征要素

在脆弱性研究的不同時期和學科領域，學者們對于脆弱性特征要素的看法不一，根據脆弱性特征要素的數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學者所接受，持三要素觀點的學者認為脆弱性是對于外部壓力系統的暴露狀況、對干擾的敏感程度以及適應能力等各個組成部分間相互作用的關系。對于系統的安全問題，研究的對象是“人—機—環—管”系統，擾動（事件）的產生來源于系統內隱患和能量意外釋放的軌跡交叉，當系統內發生能量意外釋放且與隱患發生軌道交叉，系統內將產生擾動，所以對于安全問題，擾動來自于系統內部，且對系統的脆弱性起著至關重要的作用，故將擾動度作為系統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）是指系統產生擾動的大小及擾動的持續時間。擾動源于系統內部能量意外釋放與事故直接原因的結合，即系統內部能量意外釋放與人的不安全行為或物的不安全狀態的軌跡交叉。擾動度取決于系統內隱患大小、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，系統脆弱性越大。

2.2 暴露度

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

2.3 敏感度

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

2.4 適應度

適應度（resilience）是指系統狀態偏離正常狀態時及系統發生事故后的恢復能力。包括恢復速度和恢復程度，系統的適應度越大，相對而言系統的暴露度越低，當系統發生狀態偏離時及事故后，恢復能力越強，適應度越高，系統的脆弱性越小。

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。根據得分情況將樣本等距分組，并統計各組樣本量占總樣本量的百分比，繪制得到寶雞農村地區地震災害房屋脆弱性樣本分布圖。樣本脆弱性得分整體呈正態分布，平均得分為0.54。其中脆弱性得分在0.50～0.55區間內的樣本占比最高，所占比例為22%。其次為0.55～0.60區間，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軟件對寶雞市農村地區地震災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，聚類結果通過方差檢驗，p值為0.0001，表明聚類結果顯著。

該市12個區縣及各調查點脆弱性平均得分的統計分析表明，農村地區地震災害房屋脆弱性存在顯著的空間變化特征。低風險區域主要包括東部的鳳翔縣、麟游縣、眉縣、岐山縣、扶風縣，以及中心區域的渭濱區、金臺區；高風險區域主要包括西、南部的太白縣、陳倉區和鳳縣，以及北部的千陽縣。從調查點脆弱性的空間分布來看，高風險調查點主要分布于南部太白縣、鳳縣等山地地區，低風險調查點主要分布在市域中心的金臺、渭濱2區及東部鳳翔縣、眉縣等區域，扶風縣—鳳翔縣—隴縣一線調查點脆弱性差異較大。調查發現，房屋脆弱性等級較高的太白縣和千陽縣的農村村落主要分布在山區，經濟條件相對落后，房屋結構類型以土木結構為主，有些農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損敏感度及物理暴露量等，其主要衡量指標是房屋建筑結構類型、梁柱狀況、房屋年齡、施工及抗震設防情況等。自然環境、社會經濟發展水平、居民地震災害認知與響應等因素，可能通過對農戶建房經濟能力、投入資金、抗震設防意識、住房行為習慣等產生影響，使寶雞市農村地區地震災害房屋脆弱性呈現空間變化特征。

4 區域地震災害房屋脆弱性的空間變化及其影響因素分析

4.1 不同地貌類型區的地震災害房屋脆弱性

居住在不同地貌類型區的農村家庭由于自然環境與經濟條件的不同，其地震災害脆弱性存在一定的差異性。研究區按照陜西省地貌類型區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。將不同地貌類型調查點的問卷進行歸類整理，并對各地貌類型區的地震災害房屋脆弱性進行分析。研究區在不同地貌類型區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整體脆弱性較高；中部的低海拔臺塬及低海拔平原地區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。高脆弱性的調查點基本都處于山區，低脆弱性的調查點基本都處于低海拔地區。

4.2 不同區位的地震災害房屋脆弱性

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

4.3 不同烈度區的地震災害房屋建筑脆弱性

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

5 結束語

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

參考文獻：

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