什麼是「生命線工程系統」
維持社會生存所必需的對國計民生有重大影響的工程稱為生命線工程,主要包括電力(水電、火電、核電以及電網)、交通(公路、鐵路、輕軌、水運、航空)、通信(有線、無線、廣播、電視、計算機網絡)、供水、排水和供氣(燃氣)等六個子系統,也有把輸油系統、供熱系統歸入生命線工程的做法。
生命線工程系統可以被定義為維繫現代城市功能與區域經濟功能的基礎性工程設施系統。
答
生命線工程是城市的命脈
是人民生存的重要保障
其某一環節和局部的破壞或失控
將會導致整個城市功能的喪失
以至整個城市的癱瘓
在各類自然災害中
地震除了會造成它們的結構損壞之外
還會造成它們的功能喪失
例如:
1 1985年墨西哥地震(芮氏7.8)
1985年9月19日發生的墨西哥地震,造成墨西哥市供水管網、煤氣管網的大面積破壞。地震中,城市供水管網主幹管線破壞達800餘處。煤氣管網的中壓管線破壞達400餘處。由於煤氣幹管斷裂引起煤氣爆炸,在墨西哥市區引起多處火災。同時,由於供水管網的破壞,使救火受到嚴重影響。
2 1989年美國舊金山地震(芮氏7.2)
地震中,230KV和500KV的高壓變電站破壞嚴重,由此造成140萬用戶斷電。在舊金山市,因斷電甚至導致大規模搶劫事件的發生。同時,舊金山市供水管網系統發生350處需要修復的嚴重破壞。供水管網的破壞嚴重延緩了次生火災的撲救。舊金山市城市供氣系統出現漏氣達1000餘處,軟土地基上的油罐大量破壞。
3 1995年日本阪神大地震(芮氏7.2)
地震中,交通系統遭到大面積破壞。地震區六條鐵路線均遭到嚴重破壞,許多高架橋倒塌或部分倒塌。阪神高速公路神戶線共有1192個橋墩,其中611個在地震中遭到破壞,約150個已不可修復。
地震後,100萬用戶斷電,修復工作持續6天。電力系統破壞主要集中在275KV變電站和77KV變電站(共48處),直接經濟損失達550億日元。配電線路損壞446個迴路,損失額達960億日元。火力發電廠亦有10處破壞,損失額達350億日元。
地震區的神戶市、西宮市等九個城市共有136萬戶全供水家庭,地震後,由於主幹供水管網發生1610處破壞,迫使110萬用戶斷水(斷水率達80%)。一周後,供水系統僅修復三分之一,全部修復工作持續了兩個半月。由於缺水,嚴重阻礙了救火。
供氣系統同樣在地震中遭受嚴重破壞。據震後統計,主幹供氣線路破壞了5190處,其中,中壓線路破壞109處。
4 1999年中國臺灣集集大地震(芮氏7.3)
1999年9月21日的中國臺灣集集大地震,導致2448人死亡,受傷11305人,經濟損失達4439億元新臺幣。地震造成臺中地區交通中斷。名竹大橋等一批橋梁坍塌。臺中火車站、集集火車站等嚴重破壞。鐵路路軌彎曲、電車線斷落。由於電力系統的破壞,造成臺灣中北部地區大面積停電,累計停電戶517萬戶,直接經濟損失達59.4億元臺幣。水利基礎設施經濟損失達47.2億元、供水管線損失達9.5億元。
生命線系統地震破壞
有哪些特點?
(1)各個生命線系統有各自的構成和功能,設施和設備的門類和結構類型各不相同,因此破壞機理和震害現象也大有差別。
(2)生命線工程設施是網絡系統,一旦其中某個元件(節點)遭破壞不能工作,就可能影響整個系統的正常運行。例如橋梁、隧道垮塌,將中斷道路聯通;輸水管道斷裂,就可能斷水,等等。
(3)生命線系統遭受破壞後後果嚴重,所引起的功能喪失將會嚴重阻礙甚至終止應急救災行動。輸油氣管道破壞還會引起火災,大壩潰壩則會引起水災等次生災害。生命線系統的規模和複雜程度隨人口密度增加而增加,震害的後果也愈加嚴重。
(4)生命線工程的結構和設施複雜特殊,例如長而大的橋梁具有長達幾十秒的自振周期,大壩、管線等設施延伸很長的距離。這類結構往往跨越江河湖海或軟弱地基。
如何劃分生命線工程結構的
地震破壞等級?
一般將生命線工程結構的地震破壞按照輕重程度劃分為五檔:基本完好、輕微破壞、中等破壞、嚴重破壞和毀壞。對於有些結構設施,如路基等,破壞程度不好細分,可以分為三檔:基本完好、破壞和毀壞。
生命線工程結構的破壞等級是根據生命線工程的特點,以結構性構件的破壞程度、功能喪失程度為主,並考慮修復的難易程度及修復所需時間進行評定。
生命線工程結構的門類繁多、結構複雜,地震破壞的形態也各不相同,但絕大部分結構都有部分構件的作用是支撐上部重量,維持整體穩定,我們稱其為結構性構件。例如橋梁中的橋墩、橋身等,它們是結構的骨架,一旦被破壞,該結構就會倒塌或局部倒塌。而護欄等是非結構性構件,被破壞後並不影響橋梁的主要功能。結構性構件一旦被破壞,不僅可能使整個結構產生垮塌或部分垮塌,而且會使結構喪失基本功能,修復也十分困難,甚至要拆除重修。因此,劃分地震破壞等級首先要考慮結構性構件的破壞程度。
生命線系統是維繫城鎮與區域經濟、社會功能的基礎設施,現代城市生活越來越依賴這些系統的正常運轉。任何一個生命線系統一旦癱瘓,將會給社會生活和抗震救災帶來極大障礙,即使只是部分癱瘓,例如部分地區停電、停水,也會帶來極大不便。維持基本功能對生命線系統來說尤為重要,因此功能喪失程度也是劃分生命線工程結構地震破壞等級的重要指標。
從直接經濟損失評估的角度評判,修復難易直接涉及恢復系統功能所需的費用,因此修復難易程度也是評定生命線工程結構的地震破壞等級的指標之一。
來源:山西省地震局(ID:shanxidzj)