汶川地震供水系統(tǒng)功能失效模式

楊 丹,郭恩棟,王祥建,張麗娜,王再榮

(中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所,黑龍江哈爾濱 150080)

汶川8.0級(jí)大地震對(duì)城市生命線工程系統(tǒng)造成了很大程度的破壞,供水系統(tǒng)的震害損失非常嚴(yán)重。在地震烈度大于Ⅶ度的地區(qū),供水系統(tǒng)都出現(xiàn)了不同程度的功能失效。為了了解城市供水系統(tǒng)在地震時(shí)的功能失效狀況,基于汶川地震供水系統(tǒng)科學(xué)考察工作取得的26個(gè)市、區(qū)、縣供水系統(tǒng)的震害資料,采用歸納總結(jié)、對(duì)比分析的方法,對(duì)供水系統(tǒng)在不同地震烈度區(qū)的震害情況及震時(shí)供水系統(tǒng)可能出現(xiàn)的本源失效模式、工藝失效模式、分散失效模式、用戶(hù)失效模式及混合失效模式等5種系統(tǒng)功能失效模式進(jìn)行了分析和研究。

位于Ⅵ度區(qū)(成都市、金堂縣、鹽亭縣和三臺(tái)縣)的供水系統(tǒng)運(yùn)行基本正常,供水管網(wǎng)總體運(yùn)行良好,只有個(gè)別管段破壞,對(duì)供水系統(tǒng)功能影響不大或即使有一定影響也能在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。如成都市2 500 km長(zhǎng)的供水管網(wǎng)只出現(xiàn)了一處爆管、兩處漏水,56戶(hù)戶(hù)內(nèi)水管爆裂。而其他三個(gè)地區(qū)的管網(wǎng)的主干管道沒(méi)有破壞,只有一些庭院管道發(fā)生破壞,個(gè)別用戶(hù)戶(hù)內(nèi)水管有爆裂現(xiàn)象。系統(tǒng)功能基本不會(huì)失效,或出現(xiàn)局部短時(shí)間的分散失效或用戶(hù)失效模式。

Ⅶ度區(qū)(梓潼縣、綿陽(yáng)市、廣元市利州區(qū)、廣元元壩區(qū)、劍閣縣、中江縣、羅江縣、德陽(yáng)市、什邡市、廣漢市和彭州市)的供水設(shè)施有不同程度破壞,主管網(wǎng)、配水管網(wǎng)和小區(qū)庭院管道出現(xiàn)爆管、滲漏,分戶(hù)管有斷裂、破損,不過(guò)震后倆三日內(nèi)均能基本恢復(fù)正常供水功能。系統(tǒng)功能失效以分散和用戶(hù)失效模式為主,工藝失效模式次之。

Ⅷ度區(qū)(江油市、安縣花荄鎮(zhèn)、平武縣、廣元朝天區(qū)、綿竹市、理縣、茂縣和汶川縣)供水系統(tǒng)震害情況較為嚴(yán)重。如加氯間和加壓站泵房呈現(xiàn)中等破壞狀態(tài),配水泵房遭到嚴(yán)重破壞;供水管網(wǎng)破壞、泄漏嚴(yán)重,有的地區(qū)管網(wǎng)漏失率達(dá)75%,部分用戶(hù)處于水壓不足或短時(shí)間停水狀態(tài)。隨著供水設(shè)備功能的恢復(fù)以及滲漏管段的修復(fù),大部分用戶(hù)可以恢復(fù)正常用水功能,但要恢復(fù)到震前的水平需要等到所有供水建筑物修復(fù)或重建工程結(jié)束。震后供水系統(tǒng)功能以分散、用戶(hù)失效模式為主,工藝失效模式次之。

Ⅸ度區(qū)(安縣兩鎮(zhèn)一區(qū)、青川縣和都江堰)供水系統(tǒng)震害情況特別嚴(yán)重,供水系統(tǒng)功能受到很?chē)?yán)重的影響。地震時(shí)這些地區(qū)的水源地出現(xiàn)了水很混濁或是沒(méi)有水的現(xiàn)象,水廠設(shè)施(包括沉淀池斜管、配電設(shè)備、化驗(yàn)儀器)受到較大損壞,經(jīng)救災(zāi)搶修,據(jù)資料調(diào)查時(shí)一些設(shè)備仍高達(dá)20%左右不能工作。供水管網(wǎng)破壞的尤其嚴(yán)重,幾乎管網(wǎng)普遍爆漏,庭院管道90%破壞而不能使用,特別是進(jìn)入住戶(hù)房間的管道幾乎全部破壞。整個(gè)供水系統(tǒng)的功能中斷,需要采取緊急供水措施才能為用戶(hù)提供飲用水,在地震發(fā)生后的數(shù)周內(nèi),供水系統(tǒng)功能處于中斷狀態(tài),隨著替代供水設(shè)備的交付使用,以及管道維修工作的開(kāi)展,部分用戶(hù)的用水功能才得到恢復(fù)。系統(tǒng)功能失效是以工藝、分散和用戶(hù)失效模式為主,本源失效模式次之的混合失效模式。

在Ⅹ度和Ⅺ度區(qū),如北川、紅白鎮(zhèn)、漢旺鎮(zhèn)等,由于地震破壞力巨大,房屋等基礎(chǔ)設(shè)施絕大部分毀壞或倒塌,供水系統(tǒng)功能震后立即處于中斷狀態(tài),供水設(shè)備功能已經(jīng)喪失,整個(gè)供水管網(wǎng)毀壞,需重建。供水系統(tǒng)表現(xiàn)為本源失效模式、工藝失效模式、分散失效模式及用戶(hù)失效模式都存在的混合失效模式。

從汶川地震供水系統(tǒng)震害及功能失效模式分析可以初步得到如下幾點(diǎn)啟示:①庭院管道的地震破壞導(dǎo)致用戶(hù)供水功能中斷是該次地震中表現(xiàn)出的一個(gè)新特征,在供水管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)和改造工作中,應(yīng)綜合考慮主干管網(wǎng)、庭院管網(wǎng)的抗震問(wèn)題,避免出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié),并應(yīng)開(kāi)展庭院管道震害機(jī)理及抗震措施研究;②地下供水管道破壞后暗漏導(dǎo)致管網(wǎng)漏失率大增,漏點(diǎn)檢測(cè)定位困難且修復(fù)難度大,導(dǎo)致修復(fù)困難,應(yīng)重視管網(wǎng)防破壞、防泄(滲)漏技術(shù)研究;③在地震影響烈度為Ⅶ度、Ⅷ度和Ⅸ度的廣大地區(qū),地下管線的破壞是導(dǎo)致供水系統(tǒng)功能失效的首要因素,和供水系統(tǒng)建(構(gòu))筑物相比,地下管線抗震性能有待于進(jìn)一步提高,應(yīng)急保障措施應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。