摘 要：在當(dāng)今社會(huì)，地震及地震次生災(zāi)害不僅危及震區(qū)人民的生命、財(cái)產(chǎn)安全，還造成了基礎(chǔ)設(shè)施的破壞，震區(qū)供水系統(tǒng)的可靠性直接影響到震后的供水安全和建設(shè)恢復(fù)。文章分析了震波、地震烈度對(duì)管道安全供水可靠度的影響，同時(shí)對(duì)保障震時(shí)供水安全應(yīng)采取的措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：地震烈度；安全供水；給水管道；受損率

前言

我國(guó)是世界上遭受地震災(zāi)害最為頻繁的國(guó)家之一，地震及地震次生災(zāi)害不僅危及震區(qū)人民的生命、財(cái)產(chǎn)安全，還造成了基礎(chǔ)設(shè)施的破壞。給水管道在地震中經(jīng)常受到嚴(yán)重破壞，造成供水生命線(xiàn)中斷，嚴(yán)重威脅到災(zāi)區(qū)供水安全。通過(guò)分析震波、地震烈度對(duì)管道安全供水可靠度的影響，提出應(yīng)對(duì)措施，對(duì)保障震后供水安全和建設(shè)恢復(fù)有重要意義。

1 震波對(duì)供水管道影響分析

震波對(duì)供水管道的影響因素主要有：

（1）水平剪切波造成管道形變。地震波對(duì)地下供水管道系統(tǒng)的影響可以按照波動(dòng)理論進(jìn)行分析研究，通常情況地下供水管線(xiàn)埋設(shè)深度一般不大于3m，近地面地震水平剪切波對(duì)管道影響的貢獻(xiàn)比較大，一般只需考慮水平剪切地震波造成的管線(xiàn)形變。

（2）地震發(fā)生時(shí)，地震波對(duì)水產(chǎn)生的動(dòng)水壓急劇變化對(duì)管道轉(zhuǎn)彎處、管徑變化處、四通連接處產(chǎn)生巨大的壓力影響，造成這些部位在地震時(shí)發(fā)生損害的概率大大增加。

（3）地下管線(xiàn)的破壞主要是管道在地震波及周邊土壤液化影響下，由于管道的強(qiáng)度不足以抵抗外力的變化造成的破壞。這種變化形式主要與管道的材質(zhì)有關(guān)系，另外地下管線(xiàn)的變化還與管道的連接方式和接口形式有關(guān)。震后資料顯示柔性連接較之剛性連接的完好率要高很多。

（4）震時(shí)場(chǎng)地影響，地震時(shí)管道周?chē)鷪?chǎng)地對(duì)地下供水管道的形變影響主要和管道與周?chē)寥赖膭偠缺扔嘘P(guān)，同時(shí)也與管道周?chē)耐寥烂軐?shí)程度有關(guān)系，地下供水管線(xiàn)的形變通常會(huì)小于管道周?chē)杂蓤?chǎng)地的形變。當(dāng)?shù)卣鸩▽?duì)管道周?chē)寥喇a(chǎn)生的剪切形變大于管道與土層間摩擦力時(shí)，地下供水管線(xiàn)周?chē)耐寥罆?huì)與管線(xiàn)產(chǎn)生相互滑動(dòng)，以致對(duì)管道產(chǎn)生剪切應(yīng)力破損，關(guān)系到地下管道的安全。

2 地震烈度對(duì)管網(wǎng)影響研究

地震烈度是影響地下管線(xiàn)安全的主要因素，烈度按照MSK-64地震烈度分類(lèi)方法分為6-12度，地震烈度差異對(duì)地下給水管線(xiàn)損害形式與損害率也不同。

2.1 管道能夠承受的最低地震烈度

實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，給水管線(xiàn)基礎(chǔ)場(chǎng)地相同情況下，管線(xiàn)受損隨烈度升高而增大。當(dāng)?shù)卣鹆叶仍?度以下時(shí)，烈度對(duì)給水管線(xiàn)損害不明顯；當(dāng)?shù)卣鹆叶瘸^(guò)7度時(shí)，烈度對(duì)給水管線(xiàn)損害影響因子顯著增大，因此將地震烈度7度作為給水管線(xiàn)受損分析分界點(diǎn)。

2.2 地震震害率的計(jì)算

地下給水管線(xiàn)破壞率同地震烈度的關(guān)系，一般依據(jù)地震烈度-地下給水管線(xiàn)受損程度關(guān)系來(lái)計(jì)算，地震烈度與地下給水管線(xiàn)周?chē)寥婪逯导铀俣扔嘘P(guān)。因地下給水管線(xiàn)周?chē)寥啦煌?，地震烈度也不同?/p>

logN=3.65+6.39logA （1）

式中：N為地下給水管線(xiàn)受損率，即每千米長(zhǎng)地下給水管線(xiàn)受損處數(shù)；A為場(chǎng)地加速度峰值。

在沒(méi)有加速度資料情況下，可以通過(guò)烈度和加速度的關(guān)系求得加速度：

logA=0.3I-2.93 （2）

式中：I為地震烈度。

2.3 地震烈度對(duì)地下給水管道損害分析

地震烈度差異與地下給水管線(xiàn)受損率的差異相關(guān)，在地下給水管線(xiàn)周?chē)鷪?chǎng)地土壤條件一樣的條件下，隨著地震烈度升高，對(duì)地下給水管線(xiàn)破壞影響也越大。

（1）表1是某次地震中不同管道材料、不同連接方式、不同管徑給水管線(xiàn)損害數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)[1]。

通過(guò)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，在場(chǎng)地基礎(chǔ)條件相同的情況下，隨著地震烈度的增加管道受害率也在增加，在地震烈度為7度的情況下管道基本未收到損害。非剛性接口的混凝土給水管道的受震害影響破壞較輕。

（2）2008年四川省汶川縣發(fā)生里氏8級(jí)地震，震源深度約為10-20km，是一次破壞性極強(qiáng)的淺源地震，對(duì)周邊地區(qū)的給水管線(xiàn)造成了嚴(yán)重破壞。據(jù)中國(guó)地震局地震臺(tái)網(wǎng)公布的資料顯示，地震的烈度達(dá)到里氏11度。該次地震對(duì)周邊地區(qū)的影響造成四川廣元地震烈度達(dá)到7度、四川青川地震烈度達(dá)到9度、陜西寧強(qiáng)縣地震烈度達(dá)到8度，地震對(duì)三個(gè)地區(qū)地下給水管線(xiàn)嚴(yán)重受損，地下給水管線(xiàn)受損形式主要是管體本體斷裂、管道連接初斷開(kāi)、管道附件連接處的斷裂[2]。

表2數(shù)據(jù)顯示，供水管道震害率隨地震烈度增加而增大，四川青川受震地區(qū)的供水管道震害率為0.75處/km，相較四川廣元和陜西寧強(qiáng)地區(qū)的震害率要高出很多。管道本體隨著管徑的變大，破壞率減小。在三種管道及附件的破壞形式中，管道本體破壞及管道接口破壞占比較大。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)震波、地震烈度對(duì)管道安全供水影響的分析，可采取用柔性接口和柔性材料吸收?qǐng)龅貞?yīng)變、用強(qiáng)度高的材料抵抗外力、建造均勻穩(wěn)固的地基埋設(shè)管道等措施，減少震時(shí)損失。供水安全關(guān)乎社會(huì)穩(wěn)定，供水系統(tǒng)要求在震后具備供水功能或者迅速恢復(fù)功能，所以在設(shè)計(jì)、施工、使用給水系統(tǒng)時(shí)要嚴(yán)格按照現(xiàn)行規(guī)范、綜合考慮各種因素，以保證人民的生命安全。

參考文獻(xiàn)

[1]王明鈺.給水管線(xiàn)震害預(yù)測(cè)方法及實(shí)例分析[J].四川地震，2010（4）：23-28.

[2]姜寶峰.城市直下型地震作用下直埋式供熱管道抗震反應(yīng)分析[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2012.

[3]李恩來(lái).震動(dòng)圖快速生成方法研究[D].北京：中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所，2010.