1通信线路设施震害分析
1.1地震烈度的影响
以汶川地震为例,国家地震局将灾区划分为Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ6个烈度区。在Ⅵ度区内,通信线路设施损失很小,遭受破坏的主要是震前线路设施质量不高、相对简陋的或者处于山区的线路。Ⅵ度区的一些房屋受损需要维修,会导致接入网设施的损坏。在Ⅶ度区内,通信线路损失量较Ⅵ烈度区明显加大,但破坏的主体仍主要是广大农村地区特别是山区的架空线路,其中震前线路设施原本相对简陋的表现更加明显;同时,各地房屋建筑的损害明显增多,导致接入网受损。在Ⅷ度区内,通信线路的损失比例很高。农村地区和山区的架空线路几乎全部损毁,信号大面积中断;部分埋地的管道破损,断缆较多,人手孔及其中的设备器材等破坏严重,城区房屋倒塌毁损比例增大,农村无设防建筑物的结构严重破坏和大范围坍塌。在Ⅸ度区内,通信线路的损失比例极高,架空线路接近全部损毁,信号全部中断;城市和乡村房屋大面积倒塌,部分街道和公路灭失,接入网设施不再存在。在Ⅹ和Ⅺ度区内,北川县城和汶川县映秀镇全部损毁,需要完全重建,可以认为与之相关的通信线路设施全部灭失。此时,除了管道的个别人手孔在重建中还有一些利用价值,个别光缆建立在空旷地带避免了落石和建筑坍塌损伤得以局部幸存,整个线路网已经完全毁坏。鉴于不同烈度区内,通信线路损毁情况差异明显,在通信线路设施的震害分析中,需要充分考虑烈度区这一因素。
1.2震害等级的划分
经过对汶川地震的情况检查,此规定并不能完全准确地反映通信线路的损害情况,突出表现为未体现出极震区内通信线路资源随城市毁灭而大规模灭失的情况,也未体现出光缆若需要多次抢修接续则传输性能严重劣化、无法恢复正常使用的要求。因此,依据相关国标将地震破坏分为5级的要求,以及汶川地震中的实际情况与工程量,本文提出一种新的通信线路破坏等级划分标准。I级:基本完好。评价对象使用功能正常,不加修理可继续使用的状态。Ⅱ级:轻微破坏。评价对象使用功能基本正常,稍加修理或不加修理可继续使用的状态。Ⅲ级:中等破坏。评价对象使用功能受到一定影响,修理后还可使用的状态。Ⅳ级:严重破坏。评价对象使用功能受到严重影响,难以修复或无修复价值的状态。Ⅴ级:损毁。评价对象使用功能丧失,无修复价值的状态。在此标准中,未受损的并入I级,已经灭失的并入Ⅴ级。等级划分的标准和损失比如表1所示。上述损害,以通信光缆线路段和管道段为单位,逐段计算;损失比按照破坏等级和修复的难易程度以及修复费用来确定。损失比的确定可以根据强震后的实际调查资料统计分析得到,但由于目前通信设备震后损失统计资料较少,得到的损失比数据量很有限,此时可根据常规修复项目的造价标准体系和实践经验推算出损失比。对于接入网线路,以室内和建筑物内敷设为主,很大程度上是建筑物的附属设施,其建筑物内的部分遵循建筑破坏等级标准,在建筑物外的部分可参照上述对于管道和光缆的标准确定。
2通信线路设施震害易损性模型
为实现通信线路设施地震损害的评估和研究,基于上述的背景及基本认识,选择了一部分震区地(市)的通信线路作为样本,对破坏情况进行统计分析,涵盖不同烈度区和不同地形,提出了通信线路地震易损性模型。在模型中,初步建立了通信线路在各烈度区内和各破坏等级的对应关系(见表2)。对于Ⅵ度以下区域,可以认为其损害等级为I级(基本没有损害)。接入网设施对大于Ⅵ度的地震烈度比较敏感,这是因为其与所依附的建筑物密切相关,Ⅵ度区域内的不设防建筑开始出现损害,而大于Ⅸ度的区域内建筑物普遍损毁导致接入网设施大面积灭失。上述震害矩阵是通过汶川地震的统计资料进行分析所得,其准确度有赖于统计样本的数量和质量。为尽量减少结果的误差,需根据其他地震的更准确详尽的现场调查数据,增大样本数量来保持其准确性。随后,详细统计和综合分析提出各类通信线路设施在不同烈度区下的损失比例(见图1)。建立易损性模型是地震灾害分析的重要环节。根据此易损性矩阵,可以针对根据地震的损失情况进行快速评估和计算机仿真分析,从而有效指导震后修复以及再建工作。
3通信线路设施震害评估方法
通信线路设施,在数百公里范围的强震影响区内的密度分布是不均衡的,但和所处地点的经济水平与人口密度等因素高度相关。考虑到通信线路的特点以及地震对线路的影响,在研究中,提出了下列损失评估方法。a)通信线路资源分为管道、光缆和接入网三类。b)依据以往经验和统计,计算出不同震害等级下的通信线路易损性矩阵。c)将地震影响区域按照不同经济水平分为五类区域,分别计算其单位土地面积上具有的通信线路资源量。d)统计计算典型通信资源的单位造价。e)将震害地区按照烈度等级和受害面积2个维度进行划分,计算其总体损失。
4结束语
本研究提出的通信线路设施震害评估方法,目的是在震后极短时间(几十小时)内快速评估灾区通信线路的震害损失,可用于未来进一步研究相关通信设施的防灾减灾、灾后重建、相关技术标准与规范,供通信行业使用,也可供其他部门参考。同时,对于制订通信线路的抢险应急方案、恢复重建方案,也具有一定的意义。本研究中采用的通信线路设施历史震害的统计资料,存在数量和结构的若干不足,数据不完整、统计口径不一,定性描述与定量申报混杂、直接损失与重建成本混杂、实地测量与主观推测的数据混杂、实物损失量与价值损失量混杂,这些情况使有关工作受到一定影响。因此,本研究提出的破坏等级划分的标准体系、损失调查统计方法、易损性模型等基础研究成果,仍需在后续工作中进行检验和修正。