地震对供水管网的破坏到底有多大?

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中国是一个地震多发地区。对于有抗震设防要求的城市来说，建设城市管网和净水设施非常重要，这对及时恢复供水、保障生命安全、减少震后损失具有重要意义。

本文对唐山、天津、营口、台湾集集地区、日本兵库县南部(阪神地区)、钏路市和三鹿冲市地震造成的管网破坏数据进行了详细的收集和分析。

管道接口抗震性能差

1976年7月发生的唐山大地震，烈度为9 ~11度，对城市供水管网造成了极大的破坏。唐山市总长度为110 km (dn=75 mm以上)的444条供水主管道出现不同程度的损坏，其中353个接头被拔出并损坏，占总损坏部位的79.5%，91条管道断裂，占20.4%。在日本阪神地震中，管道总长12068.5公里，其中1768个接头受损，占受损部位总数的68.1%，830个管件断裂或破损，占总数的31.9%。可见，管道接头和分流接头的损坏率大于直管段。

大直径管道的抗震能力强于小直径管道

由于大直径管道刚度大，与土壤的摩擦力大，在相同条件下，大直径管道的抗震性能较强。例如，1976年唐山地震影响了天津(烈度为7-8度)。当时，天津市输配水管网总长度为1676.96公里(包括主管和支管)，受损管道总数为1308条，其中直径大于150毫米的管道483条(共954.23公里)，占受损管道总数的37%，支管(共722条

管道和配件的选择

通过对近年来国内外几个城市地震调查数据的分析表明，普通球墨铸铁管、预应力混凝土管和柔性接口预应力钢筋混凝土管的抗震性能优于灰铸铁管、石棉水泥管和塑料管。例如，在日本兵库县南部的地震中，塑料管(vp)、灰铸铁管(cip)、球墨铸铁管(dip)和钢管(sp)的损坏率为1.013/km。

唐山市某钢筋混凝土(柔性接口)管道长35公里(DN 500 ~ 600)，地震时未发生漏水。1975年，dn600预应力钢筋混凝土管(柔性接口)在地下水位高、土质松软的盐场铺设，8度地震后未发现震害。

台湾集集地震后，钢管(sp)、球墨铸铁管(dip)和塑料管都出现了许多损坏环，但pccp管道没有损坏，包括距震中不到50公里的刘清专用pccp管道(双线总长86公里)。据台湾水泥制品工业工会预应力管组介绍，pccp管具有优异的抗震能力的原因如下:①其承口有较大的伸缩量(约40 mm的拉伸量)；②pccp管外观粗糙，与周围土壤摩擦大，地震时几乎没有相对位移，承口可以吸收地震波动引起的管的移动和膨胀；③结构强度强，自重稳定，表面粗糙度大。

1999年台湾集集地震中钢管、灰铸铁管、预应力钢筋混凝土管和塑料管的故障率分别为0.11%、0.45%、0.03%和68.4%，说明塑料管的故障率相当惊人。

2003年2月24日，中国新疆喀什巴楚县发生6度地震。由于upvc塑料管在地震灾区被广泛用作输配水管道，震后供水管网严重受损，生活供水管道几乎瘫痪。

管道柔性接口的抗震性能优于刚性接口

由于管道的地形、地貌、断层和土壤液化的不同，地震引起的各种地震波和地层移动性破坏是难以捉摸的。地震波引起的土层的移动和相对位移是地下管道破坏的主要原因，而面波的瑞利波(横波)对埋地管道的破坏影响最大，因为它们对埋地管道产生拉压作用。根据北京市市政工程研究所的数据，挠性管的地震模拟试验结果表明，当挠度值为1.2 mm时，刚性接头开始泄漏，而当挠性接头铸铁管的横向振动挠度值达到31.5 ~ 43.5 mm时，管子仍不泄漏、泄漏或损坏(日本标准为30 mm)。

在中国唐山大地震期间，鲁北地区(烈度为10度)的dn100钢管进行了改造，并在钢管上每隔30米安装一个伸缩装置。10度地震后，这条管道没有损坏，但该地区的其他管道严重受损。此外，唐山市一条35公里长的输水干管采用承插式预应力钢筋混凝土管(柔性接口)，地震时未发生漏水。1994年12月28日，日本三鹿冲地震后，八日河水道企业集团在地震前对主要给水和配水管路进行了抗震设计，并在球墨铸铁管上采用了S和s1i抗震接头。地震后，没有一条管道被破坏。

铺设在坚实基础上的管道的抗震性能优于铺设在湿地、液体和地质断层上的管道。例如，天津位于一个河流众多的地区，穿越管道易受地震破坏。当唐山地震影响到天津时，穿过海河的四根焊接钢管中的两根断裂了。由于跨河管道必须经过河流两岸，地震后会受到两岸地形地貌变化的影响，而河岸又会受到地震滑动波的影响，这将使远离河岸的导流管道伸展并冲出，并使河流附近的导流管道在压力作用下发生咬合或断裂，这是地震对跨河管道破坏的一般规律。在一些抗震城市的大型供水工程中，当穿越河流时，沿岸的下坡管道或渠道没有采取措施加固地基。随着运行时间的增加，倒虹吸管或渠道的斜管与水平管之间的折点开裂后发生渗漏，这势必加剧强地震波的冲击所造成的破坏，这也是值得注意的。