A6-9-陳暐婷-應用TELES探討宜蘭市地震災損評估.pdf

2012 台灣地理資訊學會年會暨學術研討會 1 應用應用 TELES 探討宜蘭市地震災損評估探討宜蘭市地震災損評估 Assessment of Seismic Losses in Ilan City Using TELES 陳暐婷* 黃宏謀** Wei-Ting Chen Howard Hwang 壹壹、、前言前言 台灣位於歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊的交接處，受到兩大板塊的碰撞及沖 繩海槽的擴張作用，台灣東部及外海為地震較頻繁之地區，尤其以宜蘭到花蓮外 海一帶地震活動最為頻繁宜蘭市為宜蘭縣之文教發展中心，人口及建成環境較 為密集，當地震發生時，極有可能導致建物損壞、經濟損失以及人員傷亡，造成 宜蘭市嚴重的災難本研究利用國家地震工程研究中心所研發的地震災損評估軟 體 「台灣地震損失評估系統」 （Taiwan Earthquake Loss Estimation System, TELES） 以及地理資訊系統軟體 MapInfo，來推估宜蘭市因模擬地震所引起的地表振動、 一般建築物災損、人員傷亡及需避難人數。

本研究的結果可作為宜蘭市地震防救 災規劃之參考 貳貳、、模擬地震設定模擬地震設定與地表振勳推估與地表振勳推估 黃宏謀等人(2007)根據宜蘭地區地震活動的情形，決定五個可能影響宜蘭地 區的地震帶，然後根據震源相關資料與斷層長度，決定這五個地震帶的震源參 數圖 1 顯示黃宏謀等人(2007)所定的地震帶與宜蘭各鄉鎮市的相對位置關係， 由圖可知，沖繩海槽 A 段為最靠近宜蘭市的地震帶，若這地震帶發生大地震， 對宜蘭市將有嚴重的影響參考黃宏謀等人(2007) 所決定的震源參數，本研究 選擇發生在沖繩海槽 A 段芮氏規模 7.0 震源深度 10 公里的地震作為模擬地震 本研究利用 TELES 的地震災害潛勢評估模組，來進行宜蘭市地表振動強度的評 估，細節請參閱陳暐婷， （2011） TELES 評估地表振動強度，會計算最大地表 加速度（PGA） 、0.3 秒譜加速度（SA03）及 1.0 秒譜加速度（SA10） ，宜蘭市各 里最大地表加速度值之分布如圖 2 所示 参参、、一般一般建築物建築物災損災損評估評估 TELES 根據構造類別、總樓層數和建造年份，配合不同時期的建築物耐震 設計規範、震區劃分和不同結構型態的耐震性能，訂定四種耐震設計水準及 15 種模型建物（葉錦勳，2003） 。

根據財政部財稅資料中心和各縣市政府稅捐單位 所提供的房屋稅籍資料，TELES 求得每個里內一般建築物依四種耐震設計水準 及 15 種模型建物的總樓地板面積但一般人常以建築物的棟數來描述某地區建 築物的多寡， TELES 一般建築物的數量統計或災損評估結果亦能以棟數呈現 建築物受到地震的作用，可能產生不同程度的損壞，TELES 把建築物的損壞狀態（DS）分為五種：無損壞（N 或） 、輕微損壞（S 或） 、中度損壞（M或） 、嚴重損壞（E 或）及完全損壞（C 或） 根據實驗或實際地震案例 的結果，可求得一棟建築物對應某種損壞狀態的能力，當建築物在地震作用下超2012 台灣地理資訊學會年會暨學術研討會 2 過其能力時，建築物將產生至少造成該種程度的損壞由於地震的作用力及建築 物的能力都具有不確定性，因此建築物造成損壞要以機率來表示一棟建築物的 易損性曲線係表示該棟建築物在不同的地震強度作用下達到或超越某種損壞狀態的機率TELES 以譜位移（）作為易損性曲線的評估參數，如將易損性曲線之評估參數值視為對數常態分布的隨機變數，則譜位移可用下式來表示: （1） 其中為建築物達到某種損壞狀態之譜位移中值（median） ，是中值為1.0，對數標準差為之對數常態分布的隨機變數。

當建築物受地震作用之譜位移時，建築物達到或超越某種損壞狀態的機率的計算式如下: （2） 其中為標準常態分布的累積機率分布函數將式（2）計算所得的機率以圖 形表示，即為易損性曲線，例如，圖 3 顯示中耐震低樓層鋼筋混凝土建物的易損 性曲線建築物的耐震需求曲線代表該建築物在地震力作用下的動態反應特性， 建築物的能耐曲線顯示建築物的抗震能力耐震需求曲線和能耐震曲線的交點可 視為結構系統在地震時的反應，利用交點所得到的譜位移值配合易損性曲線可推 估結構系統在各種損壞狀態的損害機率 本研究利用 TELES 系統一般建築物災損評估模組，來評估在沖繩海槽地震 帶 A 段芮氏規模 7.0 的模擬地震作用下，宜蘭市因地表振動所引起一般建築物的 破壞情形例如，圖 4 為宜蘭市各里一般建築物至少受到輕微破壞總棟數分佈 圖 ， 表 1 顯示地震造成宜蘭市一般建築物 121 棟完全損壞 、 448 棟嚴重損壞 、 1,517 棟中度損壞、3,809 棟輕度損壞，根據 TELES 資料庫，宜蘭市共有 18,375 棟建 築物，因此宜蘭市約 32%的建築物受到各種不同程度的損壞 肆肆、、人員傷亡評估人員傷亡評估 TELES 將人員傷亡程度分為四級：第一級（S1）僅需基本治療，不需住院； 第二級（S2）需要較多的醫療手續且須住院，但無生命危險；第三級（S3）若 無適當且迅速的醫療將有立即的生命危險；第四級（S4）則是立即死亡。

TELES 在推估各種傷亡人數時，須考慮研究區域內每一時段各種用途建築物中的人口分 布狀況，TELES 設定三個時段為日間、夜間及假日或通勤時間，並訂定每個時 段各種用途建物的人口密度，將人口密度乘以各里各種用途建築物的面積，即可 求得每一時段各里在各種用途建物的人口分布，然後再利用各種用途建築物與模 型建物的對映關係，將人口分布資料轉換成在不同模型建物的人口分佈 地震所引起的人員傷亡程度和建築物的結構系統與非結構構件的損壞程度 有密切關係，在小地震時，人員傷亡大多起因於非結構構件的損壞，如天花板或 磁磚掉落、隔間牆倒塌等，但在大地震時，由於結構系統的損壞將引致較嚴重的 傷亡情況，尤其是建築物在完全損壞（倒塌或嚴重傾斜）狀態下，將引致極嚴重2012 台灣地理資訊學會年會暨學術研討會 3 的傷亡因此 TELES 根據歷史性的震災資料包含建築物破壞及人員傷亡，推估 各種模型建物在不同的損壞狀態下，各種人員傷亡程度的機率在模擬地震作用 下，TELES 可推估各種模型建物的各種損壞程度之損壞機率，再配合各種損壞 狀態下各種人員傷亡程度之機率及各里各種模型建物的人口數，即可求得各里每 一種模型建物各種傷亡程度之人數，再將各種模型建築物的各種人員傷亡程度之 人數相加，可得知各里的各種人員傷亡程度之人數，最後將各里的人員傷亡結果 加總後，即可得知整個研究區域（鄉鎮市）各種傷亡程度的人數。

本研究利用 TELES 人員傷亡評估模組，推估在沖繩海槽地震帶 A 段芮氏規 模 7.0 的模擬地震作用下，宜蘭市人員傷亡的情形例如，宜蘭市各里日間時段 至少受到 S1 等級以上之傷亡人數如圖 5 所示，表 2 顯示宜蘭市各里在日間、夜 間及假日三種時段的各種傷亡等級之傷亡人數，以及整個宜蘭市各種傷亡程度的 總人數宜蘭市的總人口數為 95,503 人，根據 TESLS 評估之地震引致的人員傷 亡結果可知，三個時段的人員傷亡人數相差不多，以日間傷亡人數為例，第一級 （S1）的人數有 224 人，佔總人口的 0.23%；第二級（S2）的人數有 91 人，佔 總人口的 0.10%；第三級（S3）的人數有 57 人，佔總人口的 0.06%，第四級（S4） 的人數有 41 人，佔總人口的 0.043%，因此，在強烈的模擬地震作用下，宜蘭市 日間時段至少受到 S1 等級以上之傷亡人數為 413 人，只佔總人口的 0.34%，顯 示 TESLS 宜蘭市人員傷亡的推估值可能偏低 伍伍、、避難人數評估避難人數評估 地震後有些家庭因建築物損壞、民生系統（如自來水、電力或瓦斯）停擺、 震後火災等導致住所無法提供正常的生活機能，而迫使居民需要到安全的避難收 容場所。

根據陳緯蒼、葉錦勳（2006） ，TELES 震後需避難人數的推估模式僅考 慮住宅用途建築物的損壞，TELES 推估震後需避難人數分為兩種： （1）震後需 搬遷戶數和人數以及（2）震後需短期收容人數 (一) 震後需搬遷戶數及人數 建築物遭受地震後，若建築物完全損壞或嚴重損壞，則一般居民會搬遷至安 全的場所；若建築物處於中度損壞的狀態，則有些居民會搬遷，但部分居民會考 慮留在原本的住處，因此 TELES 考慮一般建物的損壞及住戶本身對房屋是否仍適合居住的認定，來推估震後需搬遷戶數（） ，推估公式如下: （3） 其中表示各里震後需搬遷戶數；表示各里的總戶數；、、 分別表示住宅用途建築物在中度損壞（M） 、嚴重損壞（E）及完全損壞（C）狀態下的住戶搬遷比例，根據 TELES 參考值，、及訂為 0.3，0.9 及 1.0；、、分別表示住宅用途建物在地震作用下遭受中度損壞（M） 、嚴重 損壞（E）及完全損壞（C）的機率，這些機率可利用 TELES 建物損壞評估模組求得利用各里之總人數（） ，震後需搬遷人數（）之推估公式如下： 2012 台灣地理資訊學會年會暨學術研討會 4 （4） (二) 震後需短期收容人數 TELES 考慮居民家庭收入、住宅自有率及年齡等三因素對居民短期收容需求的影響，訂定震後需短期收容人數（）之推估公式如下: （5） 其中為震後需搬遷人數；表示各村里戶數中家庭可支配所得屬於第i 等級的戶數比率；表示各村里戶數中住宅屬於自有或租用的比率；表示各村里人口中年齡屬於不同等級的人口比率；為家庭收入、住宅自有率與年齡在避難需求推估之權重。

本研究利用 TELES 避難需求人數模組來推估，在沖繩海槽地震帶 A 段芮氏 規模 7.0 的模擬地震下，宜蘭市各里需搬遷的人數及需短期收容之人數例如， 表 3 顯示宜蘭市各里需短期收容的人數，分佈情形如圖 6 所示，整個宜蘭市需短 期收容人數總共約有 1,800 人，但因 TELES 的資料有些較為老舊或不夠齊全， 因此 TELES 推估的結果僅可作為防災避難規劃之參考 陸陸、、結論與建議結論與建議 本研究以宜蘭市為例，探討地震潛勢與推估地震災損評估根據宜蘭地區的 震源分布，本研究選定沖繩海槽 A 段芮氏規模 7.0 的地震作為模擬地震，然後利 用台灣地震災損評估系統（TELES）與空間地理資訊系統軟體 MapInfo，評估在 模擬地震作用下宜蘭市因地表振動所造成的一般建築物破壞、人員傷亡及需避難 人數，推估的結果包含地震災損數據及分佈圖，可供宜蘭市做地震防救災規劃之 參考 本研究也評估在模擬地震作用下宜蘭市土壤液化的情形（陳暐婷，2011） ， 但因土壤液化造成建築物破壞的因素較為複雜，因此本研究並無推估因土壤液化 引起宜蘭市地震災損的情況本研究建議土壤液化對建築物破壞的評估模式是值 得繼續研究的議題。

柒柒、、參考文獻參考文獻 1. 黃宏謀、許智豪、陳國誠（2007） ， 「宜蘭地區地震帶與震源參數之評估」 ，國立 宜蘭大學工程學刊，第 3 期，第 57-68 頁 2. 葉錦勳（2003） ，台灣地震損失評估系統-TELES，研究報告 NCREE-03-002，國 家地震工程研究中心，台北市 3. 陳暐婷 （2011） ，地震災損與避難據點評估之研究－以宜蘭市為例，國立宜2012 台灣地理資訊學會年會暨學術研討會 5 蘭大學建築與永續規劃研究所碩士論文，宜蘭市 4. 陳。