大同—阳高地区农村住房抗震能力评估及设防对策

许小明， 徐玉霞,2*， 马 楠

(1. 宝鸡文理学院地理与环境学院，陕西 宝鸡 721013； 2.宝鸡文理学院灾害监测与机理模拟陕西省重点实验室，陕西 宝鸡 721013)

大同—阳高地区农村住房抗震能力评估及设防对策

许小明1， 徐玉霞1,2*， 马 楠1

(1. 宝鸡文理学院地理与环境学院，陕西 宝鸡 721013； 2.宝鸡文理学院灾害监测与机理模拟陕西省重点实验室，陕西 宝鸡 721013)

结合1949—2016年区内MS≥4.5中强度地震灾害对村庄破坏程度统计结果，详细评估了1989年大同—阳高地震(MS6.1)Ⅷ、Ⅶ、Ⅵ烈度影响范围及住房受损情况，认为砖木结构房屋具有一定的抗震性能，但也存在该区农村住房总体脆弱性降低，而农村常住人口脆弱性依然较高的问题。当地政府、村民应重视房屋抗震设防能力建设，提高房屋整体抗震性能，增强抗震设防意识以降低灾损。

农村住房；抗震能力；评估；大同—阳高地区

0 引言

地震灾害具有突发性、不可预测性，频度较高，产生严重次生灾害，对社会经济发展造成重大影响等特点[1-2]。地震灾害是威胁人类生命财产安全最主要的自然灾害之一。由于地处环太平洋地震带与地中海—喜马拉雅山地震带交接位置，中国是全球地震灾害频发、灾损最大的国家[3]。依据次级板块构造活动特征及地理位置差异将我国划分为六大地震区，华北地震区地震强度和频度仅次于青藏高原地震区，位居全国第二，区域地震灾损严重。其中，1966年邢台MS6.8(先)、MS7.2(后)及1976年唐山MS7.8大地震造成了重大人员伤亡和财产损失，给国家经济建设和国民生产生活带来了巨大灾难[4-5]。地处华北平原地震带、山西地震带及阴山—燕山地震带相交位置的大同—阳高地区，自1989年以来地震频发，MS≥4.5地震总计发生4次。

国内有关华北地区尤其是大同—阳高地区地震灾害及防灾减灾方面的研究成果较多，如朱红彬等[6]对华北构造区主要地震带分段与强震活动关系做了初步探讨；胡燕宇[7]运用可公度计算以及Morlet小波分析等数学方法对京津唐地区地震灾害进行趋势判断；刘东旺[8]就华北地震区自1800年以来MS5.5地震活动特征及其危险性予以了研究；刘巍等[9]从较大时空范围研究了1989年大同—阳高MS6.1地震的活动背景，指出此次中强度地震是华北区域应力场增强的结果；韦宝珠等[10]应用Pnl及SH波理论地震图方法并结合发震区地质构造特征研究了1989年大同—阳高地震震源机制及发震模式；兰青龙[11]针对1989与1991年大同—阳高地区2次地震中农村建筑物破坏特征进行了详细分析。总体来看，目前国内学者的华北地震区研究方向和关注重点主要集中在区域地震带分段、地震发生机理解析、震害破坏性特征及灾损预估等方面，针对农村房屋建设及抗震避灾减灾方面的研究工作较少。本文以大同—阳高地区中小尺度区域为例，基于区域地质构造背景与地貌环境特征以及当地自1949年以来地震灾害(MS≥4.5)分布特征和1989年MS6.1地震灾损状况，结合当地农村住房结构类型与常住人口比例在不同时期的变化特征，就农村住房建设在地基选址、抗震避灾减灾等方面进行了较为细致的研究，以期为相关部门在民居建设中提高抗震设防能力与降低灾损提供一定参考依据。

1 研究区背景及资料来源

1.1 研究区背景

大同盆地内部结构复杂，由多处凹陷和隆起地貌组成，总体上表征为NNE走向的雁列式布局形式。大同—阳高地区在构造环境上属于山西地震带，区内地震时间进程及空间分布受华北平原地震带、山西地震带及阴山—燕山地震带影响[12]。20世纪80年代末至今，区域应力场增强，地震爆发进入活跃期，1989年、1991年大同—阳高地震(先MS6.1、后MS5.8)震中为大同县与阳高县交界带，农村住房多以拱窑、木构架房屋为主，砖木结构比重低，且农村人口数量多，Ⅶ以上烈度区内大部分房屋破坏较为严重，社会经济影响程度较大。目前，研究区内农村住房结构类型以砖木结构为主，较之前有了明显改善，抗震能力得到较大程度提高，房屋总体脆弱性降低，农村常住人口数量显著减少，但中老年人口及儿童所占比重较大，人口脆弱性仍然较高。

1.2 资料来源

1)1949年以来大同—阳高地区地震(MS≥4.5)发生次数、时间、震级以及受灾严重地区统计资料与1989年大同—阳高地震烈度区、主要受灾村落、房屋结构类型及房屋受损数据来自文献资料[9,11-12]；

2)研究区目前农村住房结构类型及常住人口结构比例统计数据通过实地调查获得；

3)研究区行政底图来自人大经济论坛(http://bbs.pinggu.org/)与国家地球系统科学数据共享平台(http://www.geodata.cn/)。

2 研究区地质地貌环境及地质灾害特征

1989年、1991年大同—阳高地震震中位于NE向的桑干河新断陷构造带，桑干河自西向东流淌，形成了周围高、中间低、两山夹一川的槽型盆地地貌。大同盆地位于山西断陷带北部，东临蔚广盆地，南接忻定盆地，区内地质构造复杂，包括NE走向的口泉大断裂、NEE走向的六棱山断裂和恒山北缘断裂等3条主要的活动断陷[9]。尤其以燕山运动和喜马拉雅山运动的影响最为明显，新构造运动相当发育、地震活动较为频繁，东部为著名的世界地质奇观大同火山群，区域地质灾害主要以地震不定期发生为主(表1)。

表1 1949年以来大同—阳高地区地震(MS≥4.5)发生次数、时间、震级以及受灾严重地区统计

从表1可得，1949—1988年时段大同—阳高地区无明显灾害性地震发生。据相关资料记载，1966年邢台隆尧、宁晋地震及1976年唐山地震对本区直接破坏程度较小，但促使山西地震活动由南向北迁移，先后形成了以运城、太原和大同等地区为中心的南北交替地震活动新格局[9]。受华北地震区和山西地震带中强震活动周期的制约，1989年至今，大同—阳高地区进入地震活跃期。据统计，该时段本区MS≥4.5地震共发生4次，且震中集中分布在大同县与阳高县交界带，以大同县西册田乡堡村、讲理村与阳高县友宰乡前贵仁、后贵仁等地灾害损失最为严重，4次地震伤亡人口随地震震级减弱相应减少，其中以1989年、1991年大同—阳高地震灾损(房屋倒塌及人口伤亡数量)最大。

3 地震破坏区房屋受损程度分析

1989年大同—阳高MS6.1地震是本区受华北区域应力场控制并沿桑干河断裂带突然释放能量的结果[10]。此次地震序列属中强震群型，具有地震频度高、余震强度大、持续时间长等特点，地震烈度迹线呈NEE走向并分布在桑干河两侧(图1)，最高烈度为Ⅷ度，震害造成房屋破坏范围大致位于Ⅵ～Ⅷ烈度区内，烈度区内房屋结构差异化且距震中远近不同导致房屋应震受损程度迥异(表2)。

图1 1989年大同—阳高地区地震震中及烈度区分布

烈度区主要受灾村落房屋结构类型房屋受损情况Ⅷ度西册田乡堡村拱窑、木架结构、砖房80%拱窑倒塌,25%木架结构房屋倒塌或房顶坍塌,砖房总体破坏较轻Ⅶ度西册田、册田、大王庄、前贵仁、后贵仁、讲理等拱窑、土木、砖木结构32%拱窑倒塌、41%严重破坏,11%砖木房屋处于中度、重度破坏Ⅵ度友宰、东团堡、东册田、神泉寺、东小村、东神泉堡、水池村等拱窑、土木、砖木、砖混结构3%拱窑倒塌、24%严重破坏,砖木结构房屋受到轻微破坏或基本完好

依据图1、表2可得，研究区Ⅷ度破坏区分布在西册田乡堡村，村庄房屋结构类型多以拱窑、木架结构为主，抗震性能差，遭遇中强度地震则房毁屋塌，造成严重地震灾难发生。此次MS6.1地震致使该村多数拱窑倒塌，25%左右的木架结构房屋坍塌，给人民生命财产带来了巨大灾难；Ⅶ度区影响范围相对较大，西册田、册田、大王庄、前贵仁、后贵仁、讲理等村落在本次地震中受灾较重，村庄房屋老旧，抗震能力差，多数拱窑类房屋遭到严重破坏，其他结构类房屋灾损程度较轻；Ⅵ度区覆盖范围较广，友宰镇、东团堡、东册田、神泉寺、东小村、东神泉堡、水池村等村镇房屋受损程度较轻，尤其以友宰镇灾损最轻，友宰镇相对其他村庄在房屋结构中砖木和砖混结构占有较大比例，房屋总体抗震性能较好，又因距地震震中及断裂带较远，震害程度不严重。因V度区内房屋一般不受破坏性影响，故不做详细分析。

地震震级高低、地震烈度大小、房屋结构抗震性能和居民防灾减灾能力是影响地区地震破坏程度的重要因素。总体来看，1989年大同—阳高MS6.1地震灾损程度较重，破坏区大致沿桑干河呈NNE走向。此次地震震级较高，震源深度较浅(10 km)，地震烈度较大(最高烈度为Ⅷ)，导致震害程度较重；20世纪80年代，受经济条件限制，该区房屋结构类型以沙黄土砌造的拱窑为主，房屋结构简单、老旧及抗震性能差是造成本区地震灾损较大的主要因素；当地农村居民应灾抗灾能力偏低，防灾避灾意识偏弱也是造成此次地震人员伤亡和房屋毁坏数量较多的原因之一。另外，虽然砖木结构房屋具有一定的抗震性能，但在地震中也暴露出不少问题，如房屋墙体抗剪强度不够、房屋整体抗震性能差和房屋抗震薄弱部位多等[11]。综合研究区内不同类型房屋抗震能力对比，抗震性能从好到差依次为：砖混结构、砖木结构、木架(土木)结构、拱窑,与王瑛等[13]学者对中国农村地震灾害特点的分析和研究结论基本一致。

4 区内未来地震风险性预估及抗震设防措施

4.1 区内未来地震风险性预估

根据国家地震局震级划分标准，将4.5≤MS<6.0的地震称为中强震，6.0≤MS<7.0的地震称为强震。1989—2010年大同—阳高地区发生的4次地震均属于中强震或强震，震源较浅，震害较大，Ⅶ～Ⅷ烈度区内毛坯、土木建筑损坏严重，Ⅵ烈度以下地区地震灾害明显减轻。该区地震活动断层发育，且地震在原活动断层破裂带具有复发性，发震活动断层地表迹线位置决定了严重震灾带的空间分布特征[14]。

从致灾因子角度分析，自20世纪50年代以来，受山西地震带、华北地震区的强震活动周期影响，本区地震活动在时间序列上具有明显的丛集特征，20世纪80年代末至今，大同—阳高地区构造运动相当活跃，进入周期性地震爆发阶段(大约300年左右)；在空间分布上，历史时期该区地震活动主要沿盆地西侧口泉大断裂、六棱山断裂带附近分布，周围忻定盆地、蔚广盆地与大同盆地在区域地质构造活动上密切相关，且地震活动中心具有空间迁移的特征[9]。根据研究区地震活动时空分布特征推测，区内未来灾害性地震(MS≥4.5)发生可能性仍较大，震害风险性较高。

从承灾体角度分析，房屋结构类型和常住人口比例是影响一定区域内地震风险性和危险性的2个主要因子。因此调查研究区沿桑干河地震断裂带附近农村住房结构类型与常住人口比例在不同时期的变化特征，对于具体剖析该区地震灾害损失具有重要意义。本文主要通过查阅地方资料和实地调研获得研究区在20世纪90年代和现阶段2个不同时期农村住房结构类型和常住人口比例方面的数据(表3)。

表3 研究区沿桑干河断裂带附近农村住房类型代际划分、结构分布状况与常住人口比例数据

从表3可知，在20世纪80年代和90年代初，研究区农村住房结构比较落后，以第1代拱窑建筑结构类型为主，抗震性能差，农村常住人口多，大约占总人口数量的70%左右，脆弱的房屋抗震结构与较多的农村人口导致该阶段农村地震灾损较为严重；至20世纪90年代末和21世纪初，农村住房类型过渡到第2代，其中土木结构类型房屋偏多，抗震能力依然较差，该阶段农村中青年人口流失率较高，对实施防震减灾有较大影响；现阶段，农村住房结构类型以第3代砖木、砖混建筑结构类型居多，抗震性能较第1代房屋有所提高，且农村常住人口迅速减少，总体地震灾损相对较轻，但该阶段在农村常住人口中，中老年人口和儿童所占比例较高，其防灾应灾能力较差，承灾体(主要指人口结构)脆弱性较高。

4.2 抗震设防措施

结合致灾因子和承灾体脆弱性可得，研究区未来地震灾害风险性仍然较大，地方政府和居民应采取有效的防灾避灾措施应对突发地震灾害。

4.2.1 重视房屋安全选址

根据古地震活动断层永久变形带宽度研究，本区未来居民住房建设应当避开活动断层带，活动断层带两侧至少各避让15 m，避让距离范围内的建筑物应提高抗震设防强度，以减轻活动断层同震地表错动造成的直接破坏[15-16]；响应地震专家抗震设防要求并依据当地地质勘探资料，房屋地基选址应避开松软、湿陷土层，滑坡、崩塌、洪水等地质灾害多发区和地下漏斗地质危险带[17]。

4.2.2 提高农村住房综合抗震减灾能力

组织专家进行房屋抗震性能论证，划定当地建筑物抗震设防标准，结合农民群众自身经济条件给予适宜性抗震指导意见；加强农村防灾减灾能力建设，农村新建住房在抗震设计、房屋结构选型、钢筋混凝土圈梁设置、墙体抗剪强度以及墙体厚度与连接度方面应予以足够的重视，房屋间距应适当留足以降低灾损；按照因户制宜的方针，对不符合抗震设防标准的拱窑、土木结构房屋应予以拆除，重点维修、加固砖木结构房屋，以防落梁、倒塌，从而提高建筑物安全性能，定期评估房屋抗震能力；强化对农村建筑工匠从施工放线、地基加固、钢筋焊接、水泥砂浆和混凝土调配到砌墙技能等环节的技能培训，确保工程施工质量[18]。

4.2.3 推进农村住房及地震安居型工程建设

全面提高农村居民建筑抗震设防意识，在房屋建设场地选择、宅基地行政审批、建筑材料选取及施工环节等阶段应当严格把关[19]；突出政府对农村新建房屋抗震设防的监管作用并落实具体监管措施，引导村民选用框架结构或砖混结构，督促民居安全建设工作；各级政府预留一部分资金以作农村抗震补助经费，逐步推广地震安全民居型工程，适当为农村弱势群体提供安居型住房[20]。

4.2.4 加强农村防震减灾知识普及宣传力度

制定农村抗震减灾规划，加强对干部、村民(尤其指中老年人和小学生)地震科普知识及地震应急措施宣传力度，举办防震减灾系列知识讲座，通过电视、广播、防震避灾手册等形式进行科普知识宣传，深入贯彻防震减灾法律法规，培养村民基本的抗震防灾意识和较强的心理抗挫能力，使防震减灾意识深入人心并内化为农村居民的基本素养[20]。村中、庭院设有宽阔的应急避难场地和必要的求生通道，方便灾害自救、互救以及等待他救。

5 结论

大同—阳高地区地质环境探察与地震灾害综合研究对当地房屋安全建设及采取必要的防灾减灾措施具有一定意义，得出以下结论：

1)致灾因子强度与承灾体脆弱性共同决定和影响了灾情的大小，研究区地质灾害以震害发生为主，地震发生频率较高、强度较大，农村住房多以抗震性能差的木架结构和拱窑居多，承灾体脆弱性较高，总体防灾抗灾能力较差；

2)大同—阳高地区地震频发是区域应力场沿桑干河河谷地区突然释放能量的结果，1989年地震破坏区不同房屋结构抗震性能从好到差依次为：砖混结构、砖木结构、土木结构、拱窑；

3)当前，研究区地震灾害发生可能性仍然较大，虽然农村住房结构类型与常住人口比例较20世纪90年代有了较大程度的改善和变化，农村住房总体脆弱性降低，但农村常住人口脆弱性依然较高；

4)降低承灾体脆弱性，提高灾区房屋抗震设防标准是当地应对震害、减轻灾损的根本举措；增强居民防灾避灾意识，加强地方地震灾害防御体系建设，建立灾害应急体制机制是降低区域地震灾损的主要路径。

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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

国家自然科学基金(41071359)；陕西省重点实验室项目：全球气候变化下陕西省旱涝灾害风险评估及区划研究(16JS005)；陕西省社会科学基金(2015D057)；陕西省重点学科自然地理学资助

许小明(1990—)，男，山西大同人，硕士研究生，主要从事区域综合防灾减灾. E-mail：1559668557@qq.com

*通讯作者：徐玉霞(1978—)，女，陕西榆林人，副教授，主要从事自然地理及区域防灾减灾研究和教学工作．

P315.9

A

1003-1375(2017)02-0070-06

10.3969/j.issn.1003-1375.2017.02.012

许小明，徐玉霞，马 楠. 大同—阳高地区农村住房抗震能力评估及设防对策[J]．华北地震科学，2017，35(2):70-75.