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921之後台灣震災防治的進展

2019-09-16 19:13經濟日報 曹松清

在國研院院長王永和(中)見證下,國研院國震中心主任黃世建(右)與慈濟基金會執行長...
在國研院院長王永和(中)見證下,國研院國震中心主任黃世建(右)與慈濟基金會執行長顏博文簽署合作協議,合作推動地震防災與賑災工作。 國研院/提供
1999年9月21日凌晨1點47分,在南投縣集集鎮郊,發生芮氏規模7.3的強烈地震,在經歷短短的1分多鐘的劇烈搖晃後,造成全台上萬民眾傷亡,經濟損失達新台幣3,600多億元。這一震,不但震碎了許多家庭,也震出許多建築、橋梁等耐震能力不足的問題。

國家實驗研究院國家地震工程研究中心在921地震後,立即邀集產學研界組成勘災團隊,深入災區帶回許多寶貴的第一手勘災資料,分析災損原因,研發各項地震防減災技術。回顧這20年來,不論是在震前準備、震時應變、震後復建上,相較921地震當年,都已有長足進步。

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透過規範修訂及耐震評估與補強技術研發 提升結構耐震能力

我國所有工程均需要依據政府所頒布的規範進行設計施工,因此檢討與修訂耐震規範,是全面提升結構耐震能力最有效率的方法之一。國研院國震中心邀集國內學者專家、業界與主管機關代表,共同成立「規範研究發展委員會」,協助內政部及交通部修訂既有耐震規範,確保新建結構耐震安全。

對於既有結構之耐震安全,國研院國震中心致力研發本土化的耐震評估與補強技術,且經實驗驗證後,協助主管機關落實應用。以校舍為例,921地震造成南投縣過半校舍全倒或半倒,幸而地震在半夜發生,若在白天師生活動高峰期,傷亡實難想像。面對校舍耐震能力不足問題,如何有效率地提升全台兩萬多棟校舍耐震能力,保障師生安全,實為當時政府重要課題。

國研院國震中心透過多次實驗室結構試驗及校舍現地推垮實驗,研發校舍耐震評估與補強技術,並於2009年起成立「校舍專案辦公室」,提供技術與行政支援,協助教育部推動公立高中職以下老舊校舍耐震能力評估與補強計畫,預計2019年底所有校舍耐震能力均可達一般建築物耐震標準,保障265萬名師生安全。而耐震補強的有效性,也在近年歷次地震中驗證確實有效。

除校舍外,921地震造成大量民宅倒塌或嚴重損害,其中以低矮型現代式街屋數量最多。為讓民眾快速了解自家住宅耐震能力,國震中心開發「街屋耐震資訊網」(網址:http://streethouse.ncree.narl.org.tw/),民眾可以免費自行透過簡單幾個步驟,完成自宅耐震安全檢查,如評估結果顯示耐震安全有疑慮時,可再洽詢專業人士進行耐震詳細評估,省時又方便。該網站累計已有25多萬人次造訪。

而對於經耐震評估需補強的私有建築物,因為完整補強或拆除重建需要全數區分所有權人同意後方能進行,然而溝通協調時間難以掌控,在下次地震隨時都可能來襲的陰影下,居民只能提心吊膽生活。國研院國震中心正協助內政部推動私有建築物階段性補強計畫,在未取得全數區分所有權人同意前,可先就建築物最危險的部分進行階段性補強,排除歷次地震中常見的建築物軟弱層破壞問題,大幅降低大地震來襲瞬間倒塌的風險。目前國震中心已完成單棟大樓階段性補強技術手冊,正於花蓮、台北、台南等地推動補強工程示範案例。

應用尖端監測與防災管理技術 守護橋梁安全

橋梁為交通樞紐,若發生橋梁災損事件,輕則中斷交通,影響民眾通行,重則人車落橋或影響救災,造成生命傷亡。除大地震外,歷年的颱風豪雨也造成多次嚴重的橋梁破壞。國研院國震中心完成「橋梁全生命週期防災管理系統」,可自動計算橋梁各種特性指標分數,進行橋梁危害度分析評估排序,作為橋梁管理單位排定維護與補強順序的參考。同時結合國震中心開發的「橋梁光纖監測技術」,災前全年全天候長期監測,災後快速診斷橋梁狀態,自動雲端回報橋梁管理單位緊急應變。本項技術已實際應用於蘇花改白米橋、國道五楊高架部分路段、西濱快速道多座現地橋梁等,保障人民行的安全。

開發震損評估技術 提升緊急應變效率

921地震瞬間造成南投、台中等多個鄉鎮電力通訊中斷,受災民眾無法第一時間向外求援,嚴重影響救災效率。為解決此問題,國研院國震中心開發「台灣地震損失評估系統」(Taiwan Earthquake Loss Estimation System, TELES),可於接收中央氣象局地震報告後2分鐘內,以手機簡訊、電子郵件、網頁等方式通報相關人員地震可能引致的災情規模和分佈,提供地震初期災情研判所需的重要資訊,作為採取緊急應變作為之參考。TELES平日亦可協助防救災主管機關、公民營事業進行地震災損模擬,作為研擬地區災害防救計畫、地震風險管理策略或保險費率研擬之重要依據。

此外,為解決震後自來水管線破壞造成斷水問題,國研院國震中心與經濟部水利署、台灣自來水公司、臺北自來水事業處合作,發展台灣自來水系統震災模擬系統(T-water),可研析地震情境下管線與設施的損害,評估公共給水影響範圍與衍生損失,協助做好震前減災整備規劃與震後緊急應變。目前本系統已提供全國性的通報服務,每一次地震發生後,均立即提供管線損壞推估數據予各地的應變人員,強化相關單位對於災情之掌握。

面對歷次地震造成都會區建物、公路、橋梁、軌道、維生管線、醫院、電力通訊設施等不同面向的災害,實需透過3D可視化模擬,方能提供較為詳盡的資訊,作為防救災規劃之參考。目前國研院國震中心正開發「3D地震防災智慧城市模擬平台」,可模擬不同地震強度下城市建築物的損壞情形,並輔以3D模型或VR技術,展示地震模擬分析結果,顯示地震災後建物倒塌破壞狀態,以提供防救災單位震前研擬防救災規劃與震後快速救援之需求。

應用創新科技 打造耐震永續家園

國研院國震中心同時開發各項耐震新技術,例如建築物制震技術「挫屈束制支撐」,兼具高接合穩定性、高消能容量、易施工性等特點,能有效提升結構物抗震能力,大幅提高對生命財產保障,已獲得七國發明專利,技術移轉國內15間及紐西蘭1間大型鋼構廠,並已在國內外共126棟建築中應用,創造市場產值保守估計超過30億元,該項技術並榮獲「2017年行政院傑出科技貢獻獎」的肯定。

又如能提供精密設備或貴重文物防震保護的「多功能滾動式隔震系統」,可有效降低傳遞至上方設備或設施之地震力,能滿足不同設備之耐震性能設計要求,已實際應用於中央研究院歷史語言研究所文物典藏設施、中央氣象局超級電腦、高科技廠房精密設備等,並通過多次實際地震考驗。以2016美濃地震為例,位於南科某高科技廠光罩儲存設備,因採用本項技術而無災損發生,協助廠商大幅降低地震災損並縮短震後復原時間。

在921地震中,實際量測多筆近斷層地震記錄,發現近斷層地震具備長週期、高速度脈衝及大位移的特性,對居住在鄰近斷層區域的民眾產生極大威脅,然而現今全台仍有約250萬棟建物、超過860萬人住在活動斷層兩側10公里內。為解決近斷層地震對民眾帶來的危害,發展適切的耐震技術,在科技部、國家發展委員會、國家實驗研究院與成功大學共同努力下,歷時三年興建完成「國研院國震中心台南實驗室」,並於2017年8月正式啟用。該實驗室擁有之「長衝程高速度地震模擬振動台」性能為全球首屈一指,可模擬近斷層地震高速度脈衝與大位移的特性,目前國震中心正持續運用該先進大型實驗設施,與各界合作,發展本土化的尖端耐震技術,逐步將台灣打造成為耐震永續家園。

結合科技與人文 為下次地震來襲做好準備

台灣是板塊活動所形成,在這塊土地上生活的我們,都須學習如何與地震和平相處。因此,國研院國震中心與佛教慈濟慈善事業基金會簽署合作協議,一同推動防災、賑災研究與科普教育推廣,透過科技與人文的結合,提升我國震後復原效率。

國研院國震中心也和科技部台灣地震科學中心、科技部國家災害防救科技中心於9月16日~19日共同舉辦「921地震20周年紀念研討會」,有來自31國超過500餘位的學者專家參與。20年前,許多參與921勘災的國內外學者們正值學術啟蒙階段,921地震帶給他們的,除了震撼外,也交付許多研究課題;20年後他們帶著豐碩研究成果,在此公開發表,格外具有意義。期能藉由彙集國內外頂尖研究成果,為我國未來震災防治發展奠下良好的基礎。

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