生命线系统地震灾害及次生灾害研究

初少凤 蔡振山

（1.黎明职业大学， 泉州 362000；2.泉州市城市规划设计研究院， 泉州 362000）

0 引言

随着城镇人口逐年增多，用以保障城镇居民正常生活的生命线系统的安全性问题日益突显，特别是地震等自然灾害发生时，城市生命线系统的安全性问题更加值得关注。本文从生命线系统的特征出发，分析生命线系统的典型震害及次生灾害，以期对城市生命线系统的规划、建设、完善提供参考意见。

1 生命线系统的特征

生命线系统是指维系现代城市功能的基础性工程设施，主要包括：交通、电力、通信、给排水、燃气等城市基础设施。

生命线系统具有三个基本特征：（1）以网络系统的形式存在，空间覆盖区域范围大；（2）生命线结构物的抗灾性能、服务状态、耐久性等是决定生命线工程系统发挥功能的重要因素；（3）不同类型的生命线系统单元在功能上相互影响，在强烈灾害发生时这种相互影响更为显著。

2 生命线系统的典型震害

组成生命线系统的各单元的结构和功能不同，受地震的影响也不同，因此生命线系统的震害形式极为多样。本文的主要分析对象包括生命线系统中的：交通、电力、通信、给排水、燃气等。

2.1 交通系统震害

交通系统主要包括各类道路、轨道交通、桥隧等。交通系统的主要震害包括以下方面：（1）道路震害：道路整体断裂、滑坍、沉陷、隆起、挤压破坏，路面出现裂缝、坑函、碎裂、路面脱空等，边坡出现滑坡、崩塌、溜坍、落石，支挡结构开裂、滑移、外倾、坍塌等；（2）轨道交通震害：铁路震害有车辆脱轨、轨道蛇曲变形、路基龟裂或滑坡、通信与信号系统破坏等；地铁震害以衬砌工程开裂、坍塌为主；（3）桥梁震害：桥梁上部结构震害以梁移位、落梁、梁端撞击、支座损坏、梁桁构件破坏、桥面伸缩缝损坏等为主；桥梁下部结构震害以桥墩折断、压曲、倾斜、移位、混凝土剥落、桥台翼墙开裂等为主；（4）隧道震害：隧道洞口震害以隧道洞口被掩埋、衬砌破坏、端墙翼墙开裂等为主；隧道洞身震害以衬砌混凝剥落、洞身裂缝、衬砌坍塌、底板拱起、隧道整体坍塌为主；（5）其他震害：交通系统附属建筑物，如车站、地铁站、火车站等结构物在地震中也会发生破坏，如地铁站混凝土中柱开裂倒塌、顶板和楼板断裂坍塌、侧墙开裂等。

2.2 电力系统震害

发电设备的震害主要有厂房倒塌、发电机组震坏或砸坏；变电设备震害主要有变电站房屋倒塌、变压器落地或套管、瓷件等部件损坏等；输电设施震害包括输电线线路松弛或震断、铁塔变形或毁坏、电线杆破裂或倒地、架空线路损坏、地下管路电缆损坏；配电设备的震害包括支撑物的倒塌、折损、倾斜、高压与低压线断线、混线、架设变压器倾斜、引入线的断线等。

2.3 给排水系统震害

给排水系统的震害主要有净水厂、配水厂等构筑物破坏、蓄水池的池体裂缝，地下给排水管路及其配件的变形、破裂、爆漏、接头脱落或松动，入户管网的损坏、破裂以及各类附属设备的破坏等。

2.4 通信系统震害

室内通信设施的震害主要有通信基站机房、设备、仪器、仪表的破坏；室外通信设施的震害主要有光缆破坏，通信铁塔折断、倒塌, 天线折断，室外基站暂停工作等。

2.5 燃气系统震害

燃气管网的震害主要有煤气发生炉、焦炉等煤气生产设备破坏，调压阀或检测仪表破坏，高压、中压和低压管路折断、变形、龟裂、接头拔脱或松动，管网接口破坏、管道附件以及管道与其它地下结构连接处破坏等。

3 生命线系统的次生灾害

3.1 常见震后次生灾害

地震的次生灾害是指由建筑物或自然物遭地震破坏后而导致的其它灾害，其对生命线系统的影响有时甚至可以超过地震本身，地震后最为常见的次生灾害是火灾、水灾、海啸等。（1）地震后火灾产生的主要原因是电气设施损坏、化学制剂的化学反应、易燃易爆物质的爆炸和燃烧等，由于火灾发生时，起火点分散，消防基础设施、设备、供水系统可能已经遭到破坏，受消防车辆人员有限、道路不通以及余震干扰等原因影响，救援工作的难以正常开展，致使火势蔓延、难以扑救。（2）水灾地震后水灾产生的主要是震后强降雨、震后给水构筑物管网破坏、滑坡或泥石流堵塞河流、地面陷落、水利工程破坏、地震海啸灾害等。

3.2 生命线系统的次生灾害

地震后生命线系统可能发生的次生灾害主要包括：（1）构造影响，如：地震中桥梁坍塌，倒塌物压坏燃气系统或给排水系统；发生海啸后，道路被海水淹没无法正常通行等；（2）功能失效，表现为一种生命线系统受损，其他生命线系统也无法正常工作。如：电力系统震害会导致电力中断，造成其它生命线系统如通信系统的功能丧失，或由于供水泵站无法正常工作，供水中断；或供水管网破裂导致供水中断，导致发电机等其它重要电力设备的冷却装置不能正常工作，进而无法正常发电等；（3）恢复障碍影响表现为一种生命线震害影响其它生命线震后的恢复进程，或者是一种生命线震害成为其它生命线震后恢复的障碍，如：地震后交通系统发生震害，导致交通中断，就会持续影响其他生命线系统的修复和功能恢复；（4）次生灾害影响，其表现为一种生命线系统发生震害后，使其它生命线失去原有的机能，并引发其他次生灾害，如：煤气管网的破坏使得煤气泄漏，泄漏的煤气若遇火花被点燃，则会引发火灾，而火灾又会烧毁建筑物和其它设施，阻隔交通，影响震后的救援。

4 结语

生命线系统的安全意义大，震害形式多，影响因素众多，在其规划建设过程中，应该注意以下问题：（1）生命线系统各类建筑物和构筑物的抗震能力满足相应抗震设防水平要求，对现有结构的抗震能力进行检查、维修或者重建；（2）根据城市和人口的发展确定系统的容量和负荷能力，保证地震发生时生命线系统能满足地震后的应急需要；（3）生命线系统应有 “主”、“辅”两套系统，平时，由“主”系统保证能量供应和有效保障，当主系统中断、损毁时由辅系统或转换系统代替主系统应急，维持城市最低程度需求；（4）网络生命线系统尽量采用连通性和安全性更好的“环状”系统，避免一处损坏造成系统瘫痪的情况发生；（5）对可能引发连锁灾害的煤气、电力等系统，需设置必要数量的应急切断装置；（6）生命线系统建筑物和构筑物的应设在不易受灾害影响的地点，避免过于集中，提高城市综合防灾减灾能力。