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尼泊尔住宅砌体建筑地震损失评估:基于2015年廓尔喀地震情景模拟的脆弱性分析与经济损失预测
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月31日 来源:Progress in Disaster Science 3.8
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针对尼泊尔砌体建筑抗震性能差、地震损失评估体系不完善的问题,Sunita Ghimire等研究人员基于2015年廓尔喀地震的31个受灾地区数据,采用欧洲宏观地震量表(EMS-98)建立七类砌体建筑脆弱性曲线,结合OpenQuake Engine平台,首次完成市政级别的三情景(1934年历史地震、2015年地震和西部假设6.5 Mw地震)经济损失评估。研究发现814,690栋老旧砌体建筑仍存在高风险,最高可能造成647亿卢比损失,为灾后重建和抗震政策制定提供关键数据支撑。
尼泊尔地处全球最活跃的地震带之一,历史上每70-100年就会发生一次毁灭性地震。2015年廓尔喀地震造成498,852栋建筑全毁,直接经济损失高达8857亿卢比,暴露出该国砌体建筑(占住宅总量62.83%)抗震能力的严重不足。尽管1994年颁布了建筑规范,但实施范围仅限于城市地区,导致农村大量石砌体建筑仍使用泥浆砌筑。更严峻的是,2015年后重建的100万栋抗震房屋仅占全国建筑存量的小部分,仍有237万栋老旧建筑面临高风险。如何量化这些脆弱建筑的潜在损失,成为尼泊尔灾害风险管理的核心难题。
为破解这一难题,Tribhuvan大学的Sunita Ghimire团队在《Progress in Disaster Science》发表研究,首次系统评估了尼泊尔31个地区住宅砌体建筑的地震风险。研究创新性地整合三大技术方法:一是基于2015年地震现场调查数据,采用欧洲宏观地震量表(EMS-98)将852,019栋建筑按层数和材料分为7类(SM1-SM3石砌体、BM1-BM4砖砌体);二是通过Youngs和Kanno衰减定律计算峰值地面加速度(PGA),建立包含均值μ和标准差σ的脆弱性对数正态分布模型;三是利用OpenQuake Engine V3.16.6.1平台,输入暴露模型、后果模型和断层破裂模型,完成三种地震情景(1934年8.1 Mw、2015年7.8 Mw和西部假设6.5 Mw)的市政级损失模拟。
研究结果揭示多项重要发现:
建筑分类与损伤特征
数据显示95.8%为石砌体建筑,其中两层结构(SM2)占比高达60.43%。根据EMS-98标准,2015年地震中56.74%建筑达到5级损毁(完全倒塌),与实地观测的63%高度吻合。脆弱性曲线表明,50%砌体建筑在PGA<0.3 g时即会倒塌,其中三层石砌体(SM3)和四层砖砌体(BM4)表现最差。
情景模拟的破坏差异
2015年情景模拟显示,距断层较近的Melamchi市损失最大(建筑存量11,180栋),而Chumnubri乡(仅2469栋)损失最小。1934年情景可能导致33%建筑倒塌,经济损失411亿卢比;而6.5 Mw西部地震仅造成0.57%倒塌,损失15.7亿卢比,突显震级与破坏力的非线性关系。
经济损失空间分布
市政级分析显示,2015年情景总损失达647亿卢比(仅结构损失),其中Sindhupalchok等14个重灾区占82%。对比发现,两层建筑在所有情景中损毁率均最高,验证了层数对抗震性能的显著影响。
该研究首次实现尼泊尔砌体建筑损失的精细化评估,其建立的脆弱性曲线被验证与Gautam等前人研究具有良好一致性(石砌体差异<5%)。值得注意的是,针对砖砌体的评估结果与历史数据存在较大偏差,主要源于早期建筑质量差异。作者强调,尽管政府已修订建筑规范并成立国家重建局(NRA),但农村地区仍有81万栋高危建筑亟待加固。研究提出的市政级损失预测模型,不仅为应急预案制定提供科学依据,更揭示了抗震改造的优先区域——特别是两层石砌体集中区。这些发现对喜马拉雅地震带其他发展中国家具有重要借鉴意义,也为后续研究提供了可扩展的分析框架。
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