石玉成：汶川地震甘肃灾区震害特点及未来巨灾应对思考
摘 要：四川汶川特大地震惨重而悲壮的巨大损失给国人留下了沉痛的教训和反思，并给人以深刻的警示。如何应对巨震灾害，最大限度地避免和减少地震灾害损失，研究探讨务实可行的防震减灾对策与措施极为重要。本文通过对2008年四川汶川8.0级特大地震对甘肃灾区破坏特点的综合分析, 给出了汶川8.0级地震甘肃地区的受灾范围和灾害程度，较为全面地分析了本次地震的震害特点。在此基础上，从创新思想观念、强化社会管理、拓展公共服务、提升基础能力的角度，针对监测预报、震害预防、应急救援以及科技创新体系提出了提高综合防震减灾能力和如何应对未来巨灾的对策措施，以期促进防震减灾工作的稳定发展，减少人民生命财产损失。
关键词：汶川8.0级地震；震害特点；恢复重建；巨灾应对
Abstract: The great loss caused by Wenchuan Great Earthquake in Sichuan province gave us a grievous lesson and act as a great warning. In order to prepare for mega disaster such as Wenchuan Earthquake so as to minimize earthquake loss need, study practical and effective strategy is very important. In this paper, based on comprehensive analysis of earthquake damage in Gansu province, the damage area and corresponding damage level is summarized to show the overall characteristics of earthquake damage in Gansu province. Based on these findings, strategies on earthquake monitoring and prediction, earthquake hazard prevention, earthquake emergency response and scientific development are proposed to incorporate new ideas, strengthen society management, expand public service and improve basic facilities and thus to promote seismic hazard management and reduce disaster loss. Key Words: Wenchuan 8.0 Earthquake, earthquake affected area in Gansu, characteristics of earthquake damage, reconstruction, mega disaster management 1 前言
2008年5月12日汶川8.0级特大地震是建国以来我国破坏性最大的一次地震，波及范围广，灾害损失大，历史罕见，举世震惊。该地震属于浅源地震，震源深度约为14km。甘肃地震灾害是仅次于四川的重灾区，受灾地区距震中最近距离为200km左右，距北川二次破裂点仅100km左右。甘肃省陇南、甘南、天水等十个市（州）的70个县（区）受灾，达到近半个世纪以来的地震损失和地震破坏之最。其中地震烈度在VI度以上受灾严重的县（区）达44个。该次地震造成大量居民住房和公用设施倒塌，引发山体滑坡、崩塌，交通、电力、通信等生命线工程基础设施遭受
严重破坏。全省因灾死亡人数365人、受伤10003人，紧急转移安置人口177.99万人，直接经济损失逾600亿元。根据国务院抗震救灾总指挥部公布的汶川地震灾害范围评估结果，甘肃省有8个县（区）属重灾县。
本次地震灾区的甘南、陇南和天水等地区位于青藏块体东缘，处在南北构造带和昆仑－秦岭构造带等多组深大断裂的交汇复合部位，为南北两侧的龙门山和六盘山晚新生代挤压隆起构造区之间的过渡地带。本区在历史上曾发生过多次强震甚至特大地震，造成过严重的人员伤亡和经济损失。 2 甘肃地区受灾范围
本次地震波及范围大，通过对陇南、甘南、天水等地的建（构）筑物、生命线工程、农村住宅、场地地质灾害等现场科学考察，掌握了大量翔实的资料。在依照《中国地震烈度表（GB/T17742－1999）》[1]的基础上，根据区内地形地貌条件、地震时房屋和生命线工程破坏特点、岩土地震灾害情况，同时结合该地区强震动记录等因素，编制了甘肃灾区地震烈度图（图1）。各烈度区的主要特征如下： 1）Ⅸ度区特征：主要集中于碧口、中庙和范坝一带。面积约2294km2，该区土木结构房屋大部分倒塌或成为危房，砖木结构严重破坏率高，城镇多层砖房墙体普遍产生较大裂缝或毁坏，框架结构填充墙破坏严重，部分框架梁、柱开裂；部分桥梁、道路、电力、水力设施受损严重，许多砖烟囱倒塌。地面出现严重塌陷和大型山体滑塌等现象，滚石灾害普遍。
2）Ⅷ度区特征：该区与Ⅶ度区的分界线主要沿舟曲县南部插岗乡、武都区柏林乡以及成县、徽县和两当县城以北延伸，面积约16100km2该区土木结构房屋震后毁坏、开裂现象较普遍；简易棚圈、围墙大部分毁坏；砖木结构房屋大部分出现墙体裂缝，屋顶局部塌落，大量瓦片抛落或在屋顶堆叠。城镇多层砖房墙体普遍产生明显裂缝或严重破坏，框架结构填充墙及部分框架梁、柱产生明显裂缝；部分桥梁、道路、电力、水力设施受损较严重。地面出现裂缝、塌陷及山体滑塌和滚石。 3）Ⅶ度区特征：该区与Ⅵ度区的分界线主要沿宕昌县庞家乡、礼县石沟乡以及天水市以北、清水县城以南附近，面积约21720km2。该区多数土木结构房屋出现开裂，简易棚圈和土坯围墙破坏严重，砖木及砖混结构房屋出现门、窗洞口上的斜裂缝、“X”形裂缝，许多情况都贯通。框架结构填充墙体的剪切斜裂缝和“X”形裂缝以及框架梁下的水平裂缝比较常见。檐瓦掉落，屋顶烟囱掉落。河岸和道路两侧出现坍方，局部出现老滑坡复活现象，地面出现重力裂缝。
4）Ⅵ度区：该区范围较大，西端到玛曲县境内，北端可达定西市安定区境内，东北端延伸至庆城县和合水县境内，面积约58178km2。该区土木结构房屋出现裂缝或已有裂缝加宽，墙皮脱落，檐瓦掉落，个别土坯围墙坍塌，砖木及砖混结构房屋出现细小裂缝，外贴瓷砖开裂和脱落，梁、柱与填充墙有脱开现象。一些老旧窑洞顶部坍塌，黄土崖边出现崩塌。
图1 汶川8.0级地震甘肃灾区烈度分布图
3 震害特点 3.1 经济损失巨大
本次地震强度大，波及范围广，震动持时长，记录的震动全长达160～190秒，超过了3分钟。其中主要震动持时也在80～90秒左右，大大增强了破坏作用，因而造成了巨大的经济损失。但从人员伤亡数字来看，尽管比较大，但人员死亡数比四川低得多，其主要原因与地震发生的时间及地震波传播机制有直接关系。本次地震发生的时间14点28分，陇南地区部分学校下午3点才上课，学生正在返校的路上，当地大部分农民在户外劳作，加之城市房屋倒塌率很低，因而大大减轻了伤亡人数。同时，由于甘肃受灾地区距震中最近距离为200km左右，先期到达的强度不大的地震波起到了一定的预警作用，使室内人员有一分钟逃到户外的时间，这在一定程度上减轻了人员伤亡数。此外，陇南灾区土地资源紧张，无避难场所，人们在逃生时往往被邻居的破损房屋所伤，增加了伤亡人数。 3.2 农村民居损毁十分严重
本次地震造成农村大量房屋倒塌或严重损毁。受灾地区多数村庄建于山坡地带或山顶上，民用房屋以砖木、土木房屋为主，抗震能力差。同时由于当地土地资源紧张，房屋以二层为主，正房高7m左右，进深6m左右，整体结构不合理，显得很厚重，墙体大多数夯筑而成，含砂量高，粘度小，导致其抗剪强度很低。加之场址选择不当、地基处理不善以及农民建房受传统观念的影响随意性大等不利因素，震害非常严重。
对于土木结构房屋而言，在Ⅸ度区和部分Ⅷ度区大部分全部倒塌或局部倒塌。在Ⅶ度和部分Ⅷ度区，其主要震害形式表现为墙体倒塌、屋盖坠落、墙体破裂或酥碎、倾斜、山墙与横墙分开、砖柱与墙体脱离，墙体与屋盖系统搭接处以及纵横墙的咬合处震害也较严重，有时也会因柱脚移动而引发屋架倾斜或倾倒。在Ⅶ度以下地区，其主要震害表现为墙体产生水平裂缝、斜裂缝及断裂、酥裂、隔墙局部倒塌等震害。
对于砖木或砖混结构平房而言，其抗震能力明显优于土木结构。该类房屋整体倒塌的情况较少，主要的震害形式是墙体破裂，房檐塌落，屋盖局部坍塌，砖墙体
产生较宽的裂缝、门窗发生严重变形等形式，有的混凝土地面也出现较宽的裂缝，纵墙与横墙拉开、弯曲现象较为常见。一些房屋出现檩子折断、梁檩拔出或梁檩扭动错位现象。
3.3 城市房屋震损严重
甘肃灾区城市房屋以多层砖混结构为主，框架结构占有一定比例。本次地震使8个重灾县的县城住地的房屋遭受严重破坏。距离震中456km的天水市的部分建筑物也震损严重。
砖混结构由于大部分设置圈梁与构造柱，其抗震能力明显增强，在强烈地震作用下不易倒塌或遭受严重破坏。对于未设圈梁或构造柱的砖混结构会遭受较严重的破坏。砖混结构房屋的破坏部位与形式，与砖墙的布置方式、砌体强度和房屋构造等因素有密切关系。许多房屋底层承重墙体抗剪能力不足而导致房屋发生破坏。外纵墙和山墙多处破坏且外闪，砖墙的砌筑质量很差，砌筑砂浆强度较低。部分住宅的内隔墙与其它墙体未进行拉结设置，往往破坏较重。个别房屋因地基沉陷发生倾斜现象。
钢筋混凝土框架结构在本次地震中表现出了良好的抗震性能，主体框架基本上没有遭到地震破坏，其震害主要表现在填充墙上，产生水平裂缝、垂直裂缝、斜裂缝或交叉裂缝等。框架柱顶部与框架梁交接处的节点部位经常发生破坏，部分框架柱混凝土保护层局部剥落，钢筋外露。有时由于设计原因，梁柱节点箍筋不足，拉结能力差而引起破坏。
楼体发生相互碰撞现象，是本次地震的一个重要特点。由于结构之间的变形缝间距普遍太小，且建筑和结构的构造不合理，导致在地震中出现相互碰撞的情况，造成楼体破损严重，影响震后使用，如两当县一中教学楼、两当县地税局大楼、文县一中教学楼等。
3.4 发震构造的方向性效应
汶川地震的烈度分布符合我国地震烈度等值线一般呈椭圆分布的特征，沿发震构造走向（即北东方向）地震动衰减较慢,峰值加速度高,从宏观的破坏程度来看，碧口、中庙一带的地震烈度已达到Ⅸ度。沿北东方向一线远离震中660km的西峰、平凉以及宁夏西吉一带竟有大批房屋倒塌导致人员伤亡，局部地区还诱发了较大规模的滑坡，显示出震害分布与震源特性之间存在着明显的相关性。这是今后震害防御中应注意考虑的问题。
宏观地震考察表明，沿西汉水（康县和成县的界河）、嘉陵江两岸村镇破坏严重。西汉水南岸的王咀、豆坪、下坝、张台等村庄以及北岸的史家坪、石榴坝、土蒿坪、毕家河等居民点的房屋大部分毁坏，沿嘉陵江分布的虞关乡和嘉陵镇的许多村庄的房屋破坏严重。除了地形地貌因素外，是否与地震波的传播机制有关值得进一步研究。
3.5 场地地震效应非常显著
场地条件的影响极为明显，首先是地形的影响非常突出，地形对地震破坏的放大作用导致山区受灾严重。从总体受灾情况看，山越高，灾情越重，山上或高台上的村镇居民点比河谷或平川中的震害明显加重，特别是不良地形场地，如突出的山嘴、临近陡崖的地段，震害更是明显加重。陇南、甘南地区大部分属于山地，实际调查结果表明，山上、山下房屋破坏程度至少相差烈度一度。破坏严重的陇南市气象局大楼、康县县城燕子河以南半山上的建筑物以及舟曲县的插岗村、武都区蒿坪村、成县镡河乡半山坡村等与场地条件有明显的对应关系。不同场地条件对地震的响应差别很大，地基土的种类、覆盖层厚度、地下水的埋深对震害均有较大程度的影响，如康县岸门口镇小学教学楼在地震中毁坏可能与砂土液化引起地基失效有关。
随着震中距的加大，频谱中低频成分（0.5～1.5Hz）含量高，从而使得震动位移量偏大，增加了厚层土场地、柔性较大的建筑物和构筑物的破坏程度，庆阳地区、天水地区黄土层较厚，与从远处传来的地震波产生了一定的共振效应，这也是本区地震灾害较重的一个重要原因。同时黄土本身的地震易损性也往往会加重受灾程度。
建设场地选择不当和地基处理不善是造成房屋破坏的一个重要原因。许多房屋位于地震时发生滑坡、崩塌、泥石流等部位，或者位于软弱土，条状突出的山咀, 河岸和边坡边缘等场地上，加之地基处理失当或未作处理，容易产生地基失效，房屋震害通常很重。
3.6 各类地震地质灾害（次生灾害）极为突出
根据国家汶川地震专家委员会的统计结果，伴随着汶川地震发生了1.5万个左右的滑坡、崩塌和泥石流，整个汶川地震的损失，约有三分之一的损失是由于滑坡、崩塌和泥石流造成的。
陇南市文县、武都区、康县、甘南州舟曲县4个县的地震地质灾害数量占甘肃灾区的65%以上。汶川地震次生地质灾害造成甘肃灾区人员死亡151人，受伤473人，同时使10.9万亩农田和大量鱼塘损毁，凸现了地震地质灾害的巨大危害性。 陇南市等受灾严重的地区，山高、谷深、坡陡，原本就是中国滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害高发区。本次地震则加剧了这种发展趋势，据甘肃省国土资源厅的统计，地震以后滑坡、崩塌、泥石流隐患点多达6000余处，严重影响社会经济的发展和地质环境的保护。这些地震地质灾害隐患点直接威胁城镇、村庄、学校、工矿企业等人口密集地区，同时对灾区公路、铁路、通讯输电线路、输油管线、河道等重要生命线工程以及一些重要的旅游景区造成严重危害。发生地震后，山体大块崩塌或松动，加之降雨影响，造成大量的边坡垮塌，诱发了频繁的滑坡和泥石流，导致道路损毁或堵塞，大大加重了受灾程度。