海嘯致建築物全損之鑑定原則探討

1.前言
2011年日本311東北地震規模9.0，引發大規模海嘯，造成超過2萬人死亡和失蹤，其中大多數因海嘯侵襲沿海鄉鎮而受難。根據日本國土地理院之災後調查結果，日本311大地震所引起之海嘯，侵襲東日本沿海地區，概略估計其造成之淹水範圍約561平方公里[1]。Mori, Takahashi et al.[2]發表之文章則指出日本311大地震所引起之海嘯，其造成之最大溢淹高度(Maximum Inundation Height)為19.5公尺(日本仙台地區)，平均溢淹高度約為10公尺，而在日本宮古市地區觀測到最大溯升高(Maximum Run-up Height)為39.7公尺。

臺灣與日本同樣位處於環太平洋地震帶的西緣，過去也曾有多次海嘯的紀錄，李昭興，許明光等人[3]指出，於1867年的基隆海嘯明確造成重大的災情，而1781年臺灣南部高屏一帶也可能發生過大海嘯。臺灣東岸由於地形陡峭，但居住位置通常群聚在港口或淺灘附近，仍有海嘯侵襲之可能，因此海嘯致建築物全損之鑑定原則是為本文探討之主題，而建築物全損的定義即是該建物已達不堪居住必須拆除的損壞狀況，政府或保險機構應給予救助、補償或理賠。

2. 海嘯災害
根據國際海嘯資訊中心(International Tsunami Information Center, ITIC)所公布的海嘯定義：『海嘯是一系列具有極長週期與波長的巨大波浪，這些波浪通常是經由具猛烈衝擊性的海下擾動、近岸或海中的地質活動所造成。當大量的海水遭到海床位移(如海床突然隆起、下陷或海底山崩)，海水便會因為重力的影響產生海嘯。』。科學家發現要能造成毀滅性海嘯的地震必須具備下列的條件：(1)屬於淺層地震；(2)震矩規模大於7.5；與(3)產生垂直的位移。2004年印度洋地震 ADDIN EN.CITE ADDIN EN.CITE.DATA [4]及2011年日本東北海大地震 ADDIN EN.CITE ADDIN EN.CITE.DATA [5]之震矩規模均大於7.5，引發的海嘯造成重大人命財產之損失。

從歷史海嘯破壞的研究可知，建築物的耐海嘯能力與海嘯的規模有關。相對而言，木結構建築較易受破壞甚至毀壞，而對於經良好設計的混凝土結構建築，一般只有輕微的結構性破壞。海嘯對建築物的影響，可以歸結為：從水淹沒的直接靜水壓力、水動力、水中雜物造成之衝擊力、漂浮物和可燃液體造成之蔓延火勢、沖刷和斜坡造成之建築物基礎破壞等。

2004年12月26日發生印度洋大地震，震央位於印尼蘇門答臘以北的海底。當地地震局測量為震矩規模6.8，最後印度洋大地震確定為震矩規模達到9.3，引發高達30公尺的海嘯，波及範圍遠至波斯灣的阿曼、非洲東岸索馬里亞及模里西斯等國，地震及震後海嘯對東南亞及南亞地區造成巨大傷亡，在印度、斯里蘭卡等國家造成大量人員遇難，而印尼的死傷人數為最多[4]。

2011年3月11日發生日本東北大地震，震央位於仙台市以東的太平洋海域約130公里處，距日本首都東京約373公里，地震規模為震矩規模9.0。日本東北沿太平洋沿岸及北海道東部沿岸都受到了海嘯的侵襲，波浪高度最高達40.5公尺，沿海地區遭到毀滅性的破壞。東北地方人口最多的宮城縣，縣內沿海城市多遭受海嘯襲擊。首府仙台市市區在海嘯侵襲後造成嚴重水災，多數居民被迫撤離。仙台機場跑道大部分被淹，只留下航廈大樓。氣仙沼市港邊的漁船用油槽被捲倒引發大火，燃燒物隨浪潮漂流，全市陷入火海並燃燒多時[5]。

3.海嘯所致建築物全損鑑定原則
日本在歷史上經常遭遇海嘯侵襲，因而極易遭受巨大損失，為此日本政府非常重視預防海嘯帶來的災害，並建立了比較完備的海嘯預防及避難體系。此外日本保險制度較為完善，其因應措施及處理經驗亦有諸多參考價值。依據參考文獻[6] 其全損評定及鑑定基準如表1：

表1 日本海嘯淹水損害認定基準表[6]

與一般地震的部分建築受災程度不同，海嘯一旦造成災害，必定是大範圍的建築物損傷，為了迅速辦理鑑定，節省行政成本，對於災害應變中心公布的海嘯受災地區之建築物，研擬以溢淹高度作為「不堪居住必須拆除重建」之判定標準；如表2所示，參考文獻 [7]指出建築物破壞程度與海嘯強度、溢淹高度及建築物種類有關。

表2　海嘯規模與建築物損壞關係表[7]

此外，參考文獻 [8]引述印度洋海嘯對於泰國建築物之災害統計，建築物破壞等級與海嘯溢淹高度、大水流速、動力水壓及建築物種類的關係。參考文獻[9]引述2011年日本東北海嘯對於日本仙台市及石卷市建築物之災害統計，建築物破壞等級與海嘯溢淹高度、及建築物種類的關係。根據上述統計資料整理如表3，說明海嘯溢淹高度與各建築物種類不同損壞程度關係。

表3  海嘯溢淹高度與建物損壞程度關係表[8,9]

上述為定性說明海嘯溢淹高度與建物損壞程度關係，若由定量分析則根據參考文獻 [10]，由海嘯之參數(溢淹高度、流速及通量)及建築物之參數(形狀、高度及迎向海嘯之面積)，進行水理分析，求取海嘯作用於結構之衝擊力，再將衝擊力等相關受力轉化為等效之海嘯作用力，視為低矮型鋼筋混凝土建築結構耐海嘯之需求；配合結構之參數(構件尺寸、配筋及材料強度)，於固定基礎的假設下，進行側推分析，直到結構構件破壞而韌性用盡，從而取得低矮型鋼筋混凝土建築結構耐海嘯之容量；根據低矮型鋼筋混凝土建築結構耐海嘯之需求及容量，再來評估其耐海嘯之能力。該文[10]有2個計算示範例，假設於花蓮市郊海邊距海岸線450 公尺之一般濱臨海邊傳統街屋結構，分別為三層樓與二層樓，其計算結果如表4。

表4  建築物海嘯衝擊迎浪高度表[10]

此外，參考文獻 [8]引述印度洋海嘯對於泰國建築物之災害統計，建築物破壞等級與海嘯溢淹高度、大水流速、動力水壓及建築物種類的關係。參考文獻[9]引述2011年日本東北海嘯對於日本仙台市及石卷市建築物之災害統計，建築物破壞等級與海嘯溢淹高度、及建築物種類的關係。根據上述統計資料整理如表3，說明海嘯溢淹高度與各建築物種類不同損壞程度關係。

建議將認定「不堪居住必須拆除重建」之判定標準，訂為海嘯所致溢淹高度達建築物2/3高度以上時，則建築物認定為「不堪居住必須拆除重建」。

4. 結論與建議

本文參考日本的經驗，針對海嘯所致建築物全損的鑑定原則予以探討，基於海嘯大範圍的災害特性，建議以溢淹高度達建築物2/3高度以上時，則建築物認定為「不堪居住必須拆除重建」，達到全損標準，政府或保險機構應給予救助、補償或理賠。

致謝

本文之完成蒙財團法人住宅地震保險基金提供研究經費，及基金會人員於研究過程中提供之協助，在此一併致謝。

參考文獻

1. 國土地理院(2011)。"津波による浸水範囲の面積（概略値）について（第５報）" 。國土交通省，日本。

2. Mori N., Takahashi T., Yasuda T., and Yanagisawa H., (2011), "Survey of 2011 Tohoku earthquake tsunami inundation and run-up." Geophys. Res. Lett, 38 p. L00G14.

3. 李昭興、許明光、鄭文彬、蕭士俊、林欽隆、郭鎧紋、陳致宏 (2006)。"我國東北角海嘯警報系統建立之初始研究" 。中央氣象局研究報告，台北。

4. Saatcioglu M., Ghobarah A., and Nistor I.(2006a)."Performance of Structures in Indonesia during the December 2004 Great Sumatra Earthquake and Indian Ocean Tsunami." Earthquake Spectra, 22(S3) p. S295.

5. The 2011 Tohoku Earthquake Tsunami Joint Survey Group(2011)."Nationwide Field Survey of the 2011 off the Pacific Coast of Tohoku Earthquake Tsunami." Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering) , 67(1) p. pp.63-66.

6. 財團法人住宅地震保險基金(2011)。"住宅地震保險制度參酌日本及紐西蘭震災因應措施及處理經驗之檢討報告"。 財團法人住宅地震保險基金，台北。

7. Koshimura S., Namegaya Y., and Yanagisawa H. (2009). "Tsunami Fragility– A New Measure to Identify Tsunami Damage." Journal of Disaster Research ,Vol. 4(No.6) p. 479-488.

8. SuppasriA., Koshimura S., and Imamura F.(2011). "Developing tsunami fragility curves based on the satellite remote sensing and the numerical modeling of the 2004 Indian Ocean tsunami in Thailand." Natural Hazards and Earth System Sciences, Vol. 11 p. 173-189.

9. Imamura F., Imai K., Harada K., Koshimura S., Mas E., and Suppasri A. (2012). "Developing tsunami fragility curves from the surveyed data of the 2011 great east Japan tsunami in Sendai and Ishinomaki plains." Coastal Engineering Journal ,54(01) p. 1250008.

10. 蕭輔沛、 古孟晃、邱聰智、周德光、葉勇凱、鍾立來、楊德良(2014)。"低矮型鋼筋混凝土建築結構耐海嘯能力之研究"。臺灣建築學會「建築學報」。第88期，頁19~33。

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