基于脆弱性理论的建筑安全管理研究

姜鲁红

摘 要：基于安全工程学科特点，建立适用于安全工程学科解决系统安全问题的脆弱性模型及其评价指标和指数公式，对脆弱性理论更好的适用于安全工程学科具有重要的意义。

关键词：脆弱性理论；建筑安全管理；应用

1 前言

脆弱性表示系统产生扰动的能力及在扰动下系统破坏的程度。1968年，Margat在研究地下水污染时首次提出了脆弱性（vulnerability）的概念，随后脆弱性的研究多集中于自然灾害学科。目前，对脆弱性理论的研究已经发展为跨学科综合性的研究视角，研究领域涉及灾害学、社会学、生态学、地理学、经济学、工程学、管理学、可持续科学和安全科学等多个学科。

2 脆弱性特征要素

在脆弱性研究的不同时期和学科领域，学者们对于脆弱性特征要素的看法不一，根据脆弱性特征要素的数量大致可分为三大类：单要素、双要素和三要素，目前三要素观点被大多数学者所接受，持三要素观点的学者认为脆弱性是对于外部压力系统的暴露状况、对干扰的敏感程度以及适应能力等各个组成部分间相互作用的关系。对于系统的安全问题，研究的对象是“人—机—环—管”系统，扰动（事件）的产生来源于系统内隐患和能量意外释放的轨迹交叉，当系统内发生能量意外释放且与隐患发生轨道交叉，系统内将产生扰动，所以对于安全问题，扰动来自于系统内部，且对系统的脆弱性起着至关重要的作用，故将扰动度作为系统安全脆弱性的特征要素是很有必要的。

2.1 扰动度

扰动度（disturbance）是指系統产生扰动的大小及扰动的持续时间。扰动源于系统内部能量意外释放与事故直接原因的结合，即系统内部能量意外释放与人的不安全行为或物的不安全状态的轨迹交叉。扰动度取决于系统内隐患大小、能量意外释放大小和能量与隐患轨道交叉的概率，扰动度越高，系统脆弱性越大。

2.2 暴露度

暴露度（exposure）是指“人—机—环—管”系统中人的不安全行为和物的不安全状态的程度。包括暴露程度和暴露时间长短，暴露度越高，系统中存在的安全隐患就越大，将直接导致系统产生扰动概率的增大，系统的脆弱性也越大。

2.3 敏感度

敏感度（susceptibility）是指系统在扰动下状态偏离正常状态的程度。包括偏离速度和偏离程度，系统的敏感度取决于系统本质特征和系统事故的间接原因，敏感度越高，系统越敏感，系统的脆弱性越大。

2.4 适应度

适应度（resilience）是指系统状态偏离正常状态时及系统发生事故后的恢复能力。包括恢复速度和恢复程度，系统的适应度越大，相对而言系统的暴露度越低，当系统发生状态偏离时及事故后，恢复能力越强，适应度越高，系统的脆弱性越小。

3 基于脆弱性理论的建筑安全管理——以地震区域房屋脆弱性为例

利用脆弱性计算模型计算出全部样本的脆弱性得分。根据得分情况将样本等距分组，并统计各组样本量占总样本量的百分比，绘制得到宝鸡农村地区地震灾害房屋脆弱性样本分布图。样本脆弱性得分整体呈正态分布，平均得分为0.54。其中脆弱性得分在0.50～0.55区间内的样本占比最高，所占比例为22%。其次为0.55～0.60区间，样本所占比例为21%。样本总量的68.53%脆弱性得分在0.50以上，存在一定隐患。为了便于房屋脆弱性的空间差异分析，利用SPSS软件对宝鸡市农村地区地震灾害房屋脆弱性得分进行K-均值聚类分析，将房屋脆弱性划分为高、较高、中度、较低、低5个等级，聚类结果通过方差检验，p值为0.0001，表明聚类结果显著。

该市12个区县及各调查点脆弱性平均得分的统计分析表明，农村地区地震灾害房屋脆弱性存在显著的空间变化特征。低风险区域主要包括东部的凤翔县、麟游县、眉县、岐山县、扶风县，以及中心区域的渭滨区、金台区；高风险区域主要包括西、南部的太白县、陈仓区和凤县，以及北部的千阳县。从调查点脆弱性的空间分布来看，高风险调查点主要分布于南部太白县、凤县等山地地区，低风险调查点主要分布在市域中心的金台、渭滨2区及东部凤翔县、眉县等区域，扶风县—凤翔县—陇县一线调查点脆弱性差异较大。调查发现，房屋脆弱性等级较高的太白县和千阳县的农村村落主要分布在山区，经济条件相对落后，房屋结构类型以土木结构为主，有些农户住房建成时间较长，存在不同程度的损坏。房屋脆弱性的高低取决于房屋建筑灾损敏感度及物理暴露量等，其主要衡量指标是房屋建筑结构类型、梁柱状况、房屋年龄、施工及抗震设防情况等。自然环境、社会经济发展水平、居民地震灾害认知与响应等因素，可能通过对农户建房经济能力、投入资金、抗震设防意识、住房行为习惯等产生影响，使宝鸡市农村地区地震灾害房屋脆弱性呈现空间变化特征。

4 区域地震灾害房屋脆弱性的空间变化及其影响因素分析

4.1 不同地貌类型区的地震灾害房屋脆弱性

居住在不同地貌类型区的农村家庭由于自然环境与经济条件的不同，其地震灾害脆弱性存在一定的差异性。研究区按照陕西省地貌类型区划可分为低海拔平原、低海拔台塬、中海拔台塬、中海拔山地以及中高海拔山地5种地貌类型。将不同地貌类型调查点的问卷进行归类整理，并对各地貌类型区的地震灾害房屋脆弱性进行分析。研究区在不同地貌类型区的房屋建筑脆弱性具有明显的空间差异。南部的中高海拔山地地区整体脆弱性较高；中部的低海拔台塬及低海拔平原地区脆弱性整体得分较低，但差异分化大；北部的中海拔山地及台塬脆弱性中度偏低。高脆弱性的调查点基本都处于山区，低脆弱性的调查点基本都处于低海拔地区。

4.2 不同区位的地震灾害房屋脆弱性

利用ArcGIS10.0软件的分析工具将研究区以县城为中心按照5km、10km、15km的等差间距分为1～4级区位区。中心村、近郊村、一般村和偏远村依次为落在1、2、3、4级区位区中的调查点村落。将不同区位等级的村落进行归纳整理，分析不同区位的地震灾害房屋脆弱性。一般村和距离县城最近的中心村脆弱性相对较低；4级区位的偏远村地震房屋脆弱性居中；2级区位的近郊村房屋脆弱性最高。

4.3 不同烈度区的地震灾害房屋建筑脆弱性

考虑不同地震烈度下民众地震灾害脆弱性之间的差异，参照陕西省地震烈度区划图将宝鸡地区分为3个地震烈度等级区域。依据不同烈度将调查点进行划分，并对每个区域的地震房屋脆弱性进行分析。小于Ⅵ度区基本位于秦岭山地地区，该区域地震房屋脆弱性最高；Ⅵ度区对称分布在研究区北部与南部，房屋脆弱性中等；烈度最高的Ⅶ度区位于研究区社会经济水平较高的中部，该区域涉及调查点最多，但Ⅶ度区脆弱性最低。

5 结束语

目前地震灾害中致灾因子的强度难以预报和控制，降低承灾体脆弱性就成为减少地震灾害损失的最佳途径。地震灾害脆弱性通常被用来描述人口、房屋、社会经济等承灾体遭受地震灾害侵袭几率的大小和受到损失的难易程度，以及地震发生后受损承灾体的恢复能力。

参考文献：

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[2] 齐文华，苏桂武，张素灵，等.城市化过程中房屋地震灾害脆弱性和损失风险变化研究———以唐山市区及城乡过渡乡镇为例[J].地震地质，2016（5）：582～583.