許小明， 徐玉霞,2*， 馬 楠

(1. 寶雞文理學院地理與環(huán)境學院，陜西 寶雞 721013； 2.寶雞文理學院災害監(jiān)測與機理模擬陜西省重點實驗室，陜西 寶雞 721013)

大同—陽高地區(qū)農村住房抗震能力評估及設防對策

許小明1， 徐玉霞1,2*， 馬 楠1

(1. 寶雞文理學院地理與環(huán)境學院，陜西 寶雞 721013； 2.寶雞文理學院災害監(jiān)測與機理模擬陜西省重點實驗室，陜西 寶雞 721013)

結合1949—2016年區(qū)內MS≥4.5中強度地震災害對村莊破壞程度統(tǒng)計結果，詳細評估了1989年大同—陽高地震(MS6.1)Ⅷ、Ⅶ、Ⅵ烈度影響范圍及住房受損情況，認為磚木結構房屋具有一定的抗震性能，但也存在該區(qū)農村住房總體脆弱性降低，而農村常住人口脆弱性依然較高的問題。當地政府、村民應重視房屋抗震設防能力建設，提高房屋整體抗震性能，增強抗震設防意識以降低災損。

農村住房；抗震能力；評估；大同—陽高地區(qū)

0 引言

地震災害具有突發(fā)性、不可預測性，頻度較高，產生嚴重次生災害，對社會經濟發(fā)展造成重大影響等特點[1-2]。地震災害是威脅人類生命財產安全最主要的自然災害之一。由于地處環(huán)太平洋地震帶與地中?！柴R拉雅山地震帶交接位置，中國是全球地震災害頻發(fā)、災損最大的國家[3]。依據次級板塊構造活動特征及地理位置差異將我國劃分為六大地震區(qū)，華北地震區(qū)地震強度和頻度僅次于青藏高原地震區(qū)，位居全國第二，區(qū)域地震災損嚴重。其中，1966年邢臺MS6.8(先)、MS7.2(后)及1976年唐山MS7.8大地震造成了重大人員傷亡和財產損失，給國家經濟建設和國民生產生活帶來了巨大災難[4-5]。地處華北平原地震帶、山西地震帶及陰山—燕山地震帶相交位置的大同—陽高地區(qū)，自1989年以來地震頻發(fā)，MS≥4.5地震總計發(fā)生4次。

國內有關華北地區(qū)尤其是大同—陽高地區(qū)地震災害及防災減災方面的研究成果較多，如朱紅彬等[6]對華北構造區(qū)主要地震帶分段與強震活動關系做了初步探討；胡燕宇[7]運用可公度計算以及Morlet小波分析等數學方法對京津唐地區(qū)地震災害進行趨勢判斷；劉東旺[8]就華北地震區(qū)自1800年以來MS5.5地震活動特征及其危險性予以了研究；劉巍等[9]從較大時空范圍研究了1989年大同—陽高MS6.1地震的活動背景，指出此次中強度地震是華北區(qū)域應力場增強的結果；韋寶珠等[10]應用Pnl及SH波理論地震圖方法并結合發(fā)震區(qū)地質構造特征研究了1989年大同—陽高地震震源機制及發(fā)震模式；蘭青龍[11]針對1989與1991年大同—陽高地區(qū)2次地震中農村建筑物破壞特征進行了詳細分析。總體來看，目前國內學者的華北地震區(qū)研究方向和關注重點主要集中在區(qū)域地震帶分段、地震發(fā)生機理解析、震害破壞性特征及災損預估等方面，針對農村房屋建設及抗震避災減災方面的研究工作較少。本文以大同—陽高地區(qū)中小尺度區(qū)域為例，基于區(qū)域地質構造背景與地貌環(huán)境特征以及當地自1949年以來地震災害(MS≥4.5)分布特征和1989年MS6.1地震災損狀況，結合當地農村住房結構類型與常住人口比例在不同時期的變化特征，就農村住房建設在地基選址、抗震避災減災等方面進行了較為細致的研究，以期為相關部門在民居建設中提高抗震設防能力與降低災損提供一定參考依據。

1 研究區(qū)背景及資料來源

1.1 研究區(qū)背景

大同盆地內部結構復雜，由多處凹陷和隆起地貌組成，總體上表征為NNE走向的雁列式布局形式。大同—陽高地區(qū)在構造環(huán)境上屬于山西地震帶，區(qū)內地震時間進程及空間分布受華北平原地震帶、山西地震帶及陰山—燕山地震帶影響[12]。20世紀80年代末至今，區(qū)域應力場增強，地震爆發(fā)進入活躍期，1989年、1991年大同—陽高地震(先MS6.1、后MS5.8)震中為大同縣與陽高縣交界帶，農村住房多以拱窯、木構架房屋為主，磚木結構比重低，且農村人口數量多，Ⅶ以上烈度區(qū)內大部分房屋破壞較為嚴重，社會經濟影響程度較大。目前，研究區(qū)內農村住房結構類型以磚木結構為主，較之前有了明顯改善，抗震能力得到較大程度提高，房屋總體脆弱性降低，農村常住人口數量顯著減少，但中老年人口及兒童所占比重較大，人口脆弱性仍然較高。

1.2 資料來源

1)1949年以來大同—陽高地區(qū)地震(MS≥4.5)發(fā)生次數、時間、震級以及受災嚴重地區(qū)統(tǒng)計資料與1989年大同—陽高地震烈度區(qū)、主要受災村落、房屋結構類型及房屋受損數據來自文獻資料[9,11-12]；

2)研究區(qū)目前農村住房結構類型及常住人口結構比例統(tǒng)計數據通過實地調查獲得；

3)研究區(qū)行政底圖來自人大經濟論壇(http://bbs.pinggu.org/)與國家地球系統(tǒng)科學數據共享平臺(http://www.geodata.cn/)。

2 研究區(qū)地質地貌環(huán)境及地質災害特征

1989年、1991年大同—陽高地震震中位于NE向的桑干河新斷陷構造帶，桑干河自西向東流淌，形成了周圍高、中間低、兩山夾一川的槽型盆地地貌。大同盆地位于山西斷陷帶北部，東臨蔚廣盆地，南接忻定盆地，區(qū)內地質構造復雜，包括NE走向的口泉大斷裂、NEE走向的六棱山斷裂和恒山北緣斷裂等3條主要的活動斷陷[9]。尤其以燕山運動和喜馬拉雅山運動的影響最為明顯，新構造運動相當發(fā)育、地震活動較為頻繁，東部為著名的世界地質奇觀大同火山群，區(qū)域地質災害主要以地震不定期發(fā)生為主(表1)。

表1 1949年以來大同—陽高地區(qū)地震(MS≥4.5)發(fā)生次數、時間、震級以及受災嚴重地區(qū)統(tǒng)計

從表1可得，1949—1988年時段大同—陽高地區(qū)無明顯災害性地震發(fā)生。據相關資料記載，1966年邢臺隆堯、寧晉地震及1976年唐山地震對本區(qū)直接破壞程度較小，但促使山西地震活動由南向北遷移，先后形成了以運城、太原和大同等地區(qū)為中心的南北交替地震活動新格局[9]。受華北地震區(qū)和山西地震帶中強震活動周期的制約，1989年至今，大同—陽高地區(qū)進入地震活躍期。據統(tǒng)計，該時段本區(qū)MS≥4.5地震共發(fā)生4次，且震中集中分布在大同縣與陽高縣交界帶，以大同縣西冊田鄉(xiāng)堡村、講理村與陽高縣友宰鄉(xiāng)前貴仁、后貴仁等地災害損失最為嚴重，4次地震傷亡人口隨地震震級減弱相應減少，其中以1989年、1991年大同—陽高地震災損(房屋倒塌及人口傷亡數量)最大。

3 地震破壞區(qū)房屋受損程度分析

1989年大同—陽高MS6.1地震是本區(qū)受華北區(qū)域應力場控制并沿桑干河斷裂帶突然釋放能量的結果[10]。此次地震序列屬中強震群型，具有地震頻度高、余震強度大、持續(xù)時間長等特點，地震烈度跡線呈NEE走向并分布在桑干河兩側(圖1)，最高烈度為Ⅷ度，震害造成房屋破壞范圍大致位于Ⅵ～Ⅷ烈度區(qū)內，烈度區(qū)內房屋結構差異化且距震中遠近不同導致房屋應震受損程度迥異(表2)。

圖1 1989年大同—陽高地區(qū)地震震中及烈度區(qū)分布

烈度區(qū)主要受災村落房屋結構類型房屋受損情況Ⅷ度西冊田鄉(xiāng)堡村拱窯、木架結構、磚房80%拱窯倒塌,25%木架結構房屋倒塌或房頂坍塌,磚房總體破壞較輕Ⅶ度西冊田、冊田、大王莊、前貴仁、后貴仁、講理等拱窯、土木、磚木結構32%拱窯倒塌、41%嚴重破壞,11%磚木房屋處于中度、重度破壞Ⅵ度友宰、東團堡、東冊田、神泉寺、東小村、東神泉堡、水池村等拱窯、土木、磚木、磚混結構3%拱窯倒塌、24%嚴重破壞,磚木結構房屋受到輕微破壞或基本完好

依據圖1、表2可得，研究區(qū)Ⅷ度破壞區(qū)分布在西冊田鄉(xiāng)堡村，村莊房屋結構類型多以拱窯、木架結構為主，抗震性能差，遭遇中強度地震則房毀屋塌，造成嚴重地震災難發(fā)生。此次MS6.1地震致使該村多數拱窯倒塌，25%左右的木架結構房屋坍塌，給人民生命財產帶來了巨大災難；Ⅶ度區(qū)影響范圍相對較大，西冊田、冊田、大王莊、前貴仁、后貴仁、講理等村落在本次地震中受災較重，村莊房屋老舊，抗震能力差，多數拱窯類房屋遭到嚴重破壞，其他結構類房屋災損程度較輕；Ⅵ度區(qū)覆蓋范圍較廣，友宰鎮(zhèn)、東團堡、東冊田、神泉寺、東小村、東神泉堡、水池村等村鎮(zhèn)房屋受損程度較輕，尤其以友宰鎮(zhèn)災損最輕，友宰鎮(zhèn)相對其他村莊在房屋結構中磚木和磚混結構占有較大比例，房屋總體抗震性能較好，又因距地震震中及斷裂帶較遠，震害程度不嚴重。因V度區(qū)內房屋一般不受破壞性影響，故不做詳細分析。

地震震級高低、地震烈度大小、房屋結構抗震性能和居民防災減災能力是影響地區(qū)地震破壞程度的重要因素。總體來看，1989年大同—陽高MS6.1地震災損程度較重，破壞區(qū)大致沿桑干河呈NNE走向。此次地震震級較高，震源深度較淺(10 km)，地震烈度較大(最高烈度為Ⅷ)，導致震害程度較重；20世紀80年代，受經濟條件限制，該區(qū)房屋結構類型以沙黃土砌造的拱窯為主，房屋結構簡單、老舊及抗震性能差是造成本區(qū)地震災損較大的主要因素；當地農村居民應災抗災能力偏低，防災避災意識偏弱也是造成此次地震人員傷亡和房屋毀壞數量較多的原因之一。另外，雖然磚木結構房屋具有一定的抗震性能，但在地震中也暴露出不少問題，如房屋墻體抗剪強度不夠、房屋整體抗震性能差和房屋抗震薄弱部位多等[11]。綜合研究區(qū)內不同類型房屋抗震能力對比，抗震性能從好到差依次為：磚混結構、磚木結構、木架(土木)結構、拱窯,與王瑛等[13]學者對中國農村地震災害特點的分析和研究結論基本一致。

4 區(qū)內未來地震風險性預估及抗震設防措施

4.1 區(qū)內未來地震風險性預估

根據國家地震局震級劃分標準，將4.5≤MS<6.0的地震稱為中強震，6.0≤MS<7.0的地震稱為強震。1989—2010年大同—陽高地區(qū)發(fā)生的4次地震均屬于中強震或強震，震源較淺，震害較大，Ⅶ～Ⅷ烈度區(qū)內毛坯、土木建筑損壞嚴重，Ⅵ烈度以下地區(qū)地震災害明顯減輕。該區(qū)地震活動斷層發(fā)育，且地震在原活動斷層破裂帶具有復發(fā)性，發(fā)震活動斷層地表跡線位置決定了嚴重震災帶的空間分布特征[14]。

從致災因子角度分析，自20世紀50年代以來，受山西地震帶、華北地震區(qū)的強震活動周期影響，本區(qū)地震活動在時間序列上具有明顯的叢集特征，20世紀80年代末至今，大同—陽高地區(qū)構造運動相當活躍，進入周期性地震爆發(fā)階段(大約300年左右)；在空間分布上，歷史時期該區(qū)地震活動主要沿盆地西側口泉大斷裂、六棱山斷裂帶附近分布，周圍忻定盆地、蔚廣盆地與大同盆地在區(qū)域地質構造活動上密切相關，且地震活動中心具有空間遷移的特征[9]。根據研究區(qū)地震活動時空分布特征推測，區(qū)內未來災害性地震(MS≥4.5)發(fā)生可能性仍較大，震害風險性較高。

從承災體角度分析，房屋結構類型和常住人口比例是影響一定區(qū)域內地震風險性和危險性的2個主要因子。因此調查研究區(qū)沿桑干河地震斷裂帶附近農村住房結構類型與常住人口比例在不同時期的變化特征，對于具體剖析該區(qū)地震災害損失具有重要意義。本文主要通過查閱地方資料和實地調研獲得研究區(qū)在20世紀90年代和現階段2個不同時期農村住房結構類型和常住人口比例方面的數據(表3)。

表3 研究區(qū)沿桑干河斷裂帶附近農村住房類型代際劃分、結構分布狀況與常住人口比例數據

從表3可知，在20世紀80年代和90年代初，研究區(qū)農村住房結構比較落后，以第1代拱窯建筑結構類型為主，抗震性能差，農村常住人口多，大約占總人口數量的70%左右，脆弱的房屋抗震結構與較多的農村人口導致該階段農村地震災損較為嚴重；至20世紀90年代末和21世紀初，農村住房類型過渡到第2代，其中土木結構類型房屋偏多，抗震能力依然較差，該階段農村中青年人口流失率較高，對實施防震減災有較大影響；現階段，農村住房結構類型以第3代磚木、磚混建筑結構類型居多，抗震性能較第1代房屋有所提高，且農村常住人口迅速減少，總體地震災損相對較輕，但該階段在農村常住人口中，中老年人口和兒童所占比例較高，其防災應災能力較差，承災體(主要指人口結構)脆弱性較高。

4.2 抗震設防措施

結合致災因子和承災體脆弱性可得，研究區(qū)未來地震災害風險性仍然較大，地方政府和居民應采取有效的防災避災措施應對突發(fā)地震災害。

4.2.1 重視房屋安全選址

根據古地震活動斷層永久變形帶寬度研究，本區(qū)未來居民住房建設應當避開活動斷層帶，活動斷層帶兩側至少各避讓15 m，避讓距離范圍內的建筑物應提高抗震設防強度，以減輕活動斷層同震地表錯動造成的直接破壞[15-16]；響應地震專家抗震設防要求并依據當地地質勘探資料，房屋地基選址應避開松軟、濕陷土層，滑坡、崩塌、洪水等地質災害多發(fā)區(qū)和地下漏斗地質危險帶[17]。

4.2.2 提高農村住房綜合抗震減災能力

組織專家進行房屋抗震性能論證，劃定當地建筑物抗震設防標準，結合農民群眾自身經濟條件給予適宜性抗震指導意見；加強農村防災減災能力建設，農村新建住房在抗震設計、房屋結構選型、鋼筋混凝土圈梁設置、墻體抗剪強度以及墻體厚度與連接度方面應予以足夠的重視，房屋間距應適當留足以降低災損；按照因戶制宜的方針，對不符合抗震設防標準的拱窯、土木結構房屋應予以拆除，重點維修、加固磚木結構房屋，以防落梁、倒塌，從而提高建筑物安全性能，定期評估房屋抗震能力；強化對農村建筑工匠從施工放線、地基加固、鋼筋焊接、水泥砂漿和混凝土調配到砌墻技能等環(huán)節(jié)的技能培訓，確保工程施工質量[18]。

4.2.3 推進農村住房及地震安居型工程建設

全面提高農村居民建筑抗震設防意識，在房屋建設場地選擇、宅基地行政審批、建筑材料選取及施工環(huán)節(jié)等階段應當嚴格把關[19]；突出政府對農村新建房屋抗震設防的監(jiān)管作用并落實具體監(jiān)管措施，引導村民選用框架結構或磚混結構，督促民居安全建設工作；各級政府預留一部分資金以作農村抗震補助經費，逐步推廣地震安全民居型工程，適當為農村弱勢群體提供安居型住房[20]。

4.2.4 加強農村防震減災知識普及宣傳力度

制定農村抗震減災規(guī)劃，加強對干部、村民(尤其指中老年人和小學生)地震科普知識及地震應急措施宣傳力度，舉辦防震減災系列知識講座，通過電視、廣播、防震避災手冊等形式進行科普知識宣傳，深入貫徹防震減災法律法規(guī)，培養(yǎng)村民基本的抗震防災意識和較強的心理抗挫能力，使防震減災意識深入人心并內化為農村居民的基本素養(yǎng)[20]。村中、庭院設有寬闊的應急避難場地和必要的求生通道，方便災害自救、互救以及等待他救。

5 結論

大同—陽高地區(qū)地質環(huán)境探察與地震災害綜合研究對當地房屋安全建設及采取必要的防災減災措施具有一定意義，得出以下結論：

1)致災因子強度與承災體脆弱性共同決定和影響了災情的大小，研究區(qū)地質災害以震害發(fā)生為主，地震發(fā)生頻率較高、強度較大，農村住房多以抗震性能差的木架結構和拱窯居多，承災體脆弱性較高，總體防災抗災能力較差；

2)大同—陽高地區(qū)地震頻發(fā)是區(qū)域應力場沿桑干河河谷地區(qū)突然釋放能量的結果，1989年地震破壞區(qū)不同房屋結構抗震性能從好到差依次為：磚混結構、磚木結構、土木結構、拱窯；

3)當前，研究區(qū)地震災害發(fā)生可能性仍然較大，雖然農村住房結構類型與常住人口比例較20世紀90年代有了較大程度的改善和變化，農村住房總體脆弱性降低，但農村常住人口脆弱性依然較高；

4)降低承災體脆弱性，提高災區(qū)房屋抗震設防標準是當地應對震害、減輕災損的根本舉措；增強居民防災避災意識，加強地方地震災害防御體系建設，建立災害應急體制機制是降低區(qū)域地震災損的主要路徑。

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Anti-seismic Capacity Evaluation and Countermeasure Research of Earthquake Fortification about Rural Housing in Datong-Yanggao Area

XU Xiao-ming1, XU Yu-xia1, 2*, MA Nan1

(1.College of geography and Environment, Baoji University of Arts and Sciences, Baoji 721013, China; 2. Key Lab of Disaster Monitoring and Mechanism Simulating of Shaanxi Province, Baoji University of Arts and Sciences, Baoji 721013, China)

This research made a detailed assessment on influence scope and houses damage caused by Ⅵ, Ⅶ and Ⅷ intensity of the Datong-Yanggao earthquake (MS6.1) in 1989 combined with statistical results about the extent of the village destruction of medium intensity earthquake disasters caused byMS≥4.5 earthquakes in the research area during 1949-2016 years. The assessment shows that brick-wood structure building has a certain anti-seismic performance, but it also exposed the defects that the overall vulnerability of rural housing lowered in the region and the vulnerability of rural resident population is still higher. The local government, the villagers should pay more attention to the construction of housing anti-seismic capacity, improve the overall anti-seismic performance of housing and enhance the awareness of earthquake fortification to reduce disaster losses.

rural housing; anti-seismic capacity; assessment; Datong-Yanggao area

2016-11-22

國家自然科學基金(41071359)；陜西省重點實驗室項目：全球氣候變化下陜西省旱澇災害風險評估及區(qū)劃研究(16JS005)；陜西省社會科學基金(2015D057)；陜西省重點學科自然地理學資助

許小明(1990—)，男，山西大同人，碩士研究生，主要從事區(qū)域綜合防災減災. E-mail：1559668557@qq.com

*通訊作者：徐玉霞(1978—)，女，陜西榆林人，副教授，主要從事自然地理及區(qū)域防災減災研究和教學工作．

P315.9

A

1003-1375(2017)02-0070-06

10.3969/j.issn.1003-1375.2017.02.012

許小明，徐玉霞，馬 楠. 大同—陽高地區(qū)農村住房抗震能力評估及設防對策[J]．華北地震科學，2017，35(2):70-75.