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“5·12”,一个让所有中国人刻骨铭心的日子。在汶川特大地震灾难的面前,我们终于看见自己在自然力面前的渺小与卑微。
中国是个地震多发的国家
地震俗称地动,与刮风、下雨、雷电和火山爆发一样,是一种自然现象。全球平均每年发生有感地震500万次,5级以上地震1000余次,6级以上地震100余次,7级以上地震18次,8级以上地震1~2次,大部分地震发生在海底。
地震震级是表征地震的大小或强弱的指标,依据地震释放出来的能量多少来划分,释放的能量越多,震级就越大。震级每增加一级,地震波的振幅能量增加10倍,能量增大约30倍左右。小于2级的地震人感觉不到,只有仪器才能记录下来,称为微震,2~4级为有感地震,5级以上的地震就会引起不同程度的破坏,统称为破坏性地震,其中7级以上称为强烈地震或大地震,大于8级的地震称为特大地震,目前,世界上记录到的最大震级是1960年发生在智利的8.9级地震。
这次汶川大地震发生在青藏高原的东南边缘、川西龙门山的中心,位于北东向的茂汶大断裂带上,国家地震局最初报告7.8级,美国地震台报告7.9级,后来综合多个地震台网资料修正为8.0级,震源深度10公里,属浅源地震。主要是由于印度洋板块向亚欧板块俯冲,造成青藏高原隆升的同时向东挤压四川盆地,四川盆地本身是一个相对稳定的刚性地块,应力就在地块边缘的裂缝中积累,直到岩层破裂。
我国处于环太平洋地震带和地中海至喜马拉雅地震带的交叉复合部位,是一个历史上就多发地震的国家,其活动频度高、强度大、震源浅、破坏性强。我国境内的地震分布也具有分区条带的特征,主要有东北深震带、台湾至闽粤沿海地震带、华北地震区、新疆地震带和川滇藏青地震区,其中台湾省位于环太平洋地震带上,西藏、新疆、云南、青海、四川等部分地区位于地中海至喜马拉雅地震带上,这些地区是我国地震最多、最强烈的地区,另外,河北、山东、山西、陕西、甘肃、宁夏等地也是地震活动比较强烈的地方,地震发生的地区在地貌上大多表现为盆地或盆地边缘,如宁夏盆地(宁夏)、渭河盆地(陕西)、临汾盆地和太原盆地(山西)、四川盆地(四川)。
地震的威胁主要来自建筑物的坍塌
地震发生时,地下断层直达地表,显著的垂直位移造成断崖峭壁,过大的水平位移产生地形地物的错位,地裂缝是地震时最常见的破坏效应,它所经之处道路中断、铁轨扭曲、桥梁断裂、房屋损坏。强震若波及平原地区,尤其是河流两岸低平的地方,砂土液化会造成喷砂冒水、地面沉降。唐山地震后,京津唐地区大量建筑物基础因此而失效。另外,在山崖、陡坡、河岸等处,强烈的地表晃动造成岩土体失稳,从而形成崩塌和滑坡等次生灾害,导致城镇、村庄被掩埋,道路中断,如遇下雨,松散的土石极易形成泥石流。这次汶川大地震正好发生在山区,崩塌和滑坡不仅直接摧毁了大量城镇村庄,还造成震区交通、通讯完全中断,给抢险救援带来极大困难,而且滑落的山石形成了数十处堰塞湖。堰塞湖是一种极其严重的震后威胁,1933年四川迭溪发生7.5级地震,千年古城迭溪被地震滑坡摧毁,附近蜗江两岸山体崩塌堆积成三座高达100米左右的天然土石坝,形成堰塞湖,震后45天,坝体决口,酿成下游空前的大水灾,洪水纵横泛滥近千公里,淹死民众2万以上,冲毁农田3000多平方公里。
地震中,建筑物的破坏和坍塌是造成人员伤亡和经济损失的主要原因,相对来说,传统的砖木结构、砖石结构、砖混结构的房屋抗震性能普遍较差,新型的钢筋混凝土结构、钢结构建筑抗震性能要好得多。
地震的准确预报几乎不可能,
只能做中长期的概率预测
汶川大地震发生后,很多人都在责问,为什么在科学如此进步昌明,国家也投入大量人力物力研究的今天,却没有预测或预报到这次地震?
地壳中应力的积累是缓慢的,深部岩石中应力的量测是困难而代价高昂的,而且精度不高,地下岩石结构面的极限强度是不可能精确度量的,加之对某地而言,地震是一种小概率事件,这就决定了科学永远也无法准确地预报地震的时间和地点。现在地震预报的现实也是如此,预报的水平仅是“偶有成功,错漏甚多”,或是报而未震,或是震前未报。
但是地震具有继发性和大概的周期性,可以利用中长期预报对某一地区今后数年到数十年地震形势做粗略估计和概率性预测。主要依据是对历史上地震活动资料的统计分析,对现今地质构造活动(尤其是断层)、地震活动、其他地球物理场的变化、地壳形变(幅度、速率、方向等)的观测研究,并考虑到天体运动、地球自转等因素,通过断层活动与这些因素的组合特征及发展趋势,对区内的发震可能性及其变化方式进行分析,作出长期性的趋势预测,这也是抗震设防的依据来源。
有时地震是有前兆的,岩体在应力应变逐渐积累、加强的过程中接近破坏极限或有前震发生时,会引起震源及附近地区物质发生物理、化学、生物和气象等一系列异常变化。包括地下水异常(如井水泉水发浑、冒泡、翻花、升温、变色、变味;井孔变形;泉源突然枯竭或涌出等)、生物异常(许多感觉十分灵敏的动物会惊恐)、气象异常、地声异常、地光异常、地气异常、地动异常、地鼓异常、电磁异常等,统称为地震前兆或地震异常。
既然有部分地震存在震前异常或地震前兆的可能性,在低成本的前提下保持关注还是应该的。对中长期预报划定的高度危险区,如果能保持散布在民间的大量观测站点和训练有素的群众观测队伍,也许能取得意外的效果。
防震减灾,我们做得还很差
与同样是处在地震多发带上的日本、美国相比,我国防震减灾工作还差得很远。
首先是法律问题。1998年3月,我国《防震减灾法》颁布实施,10年过去了,可能还没有任何人、任何单位受过这部法律的制裁,与它相配套的《建筑抗震设计规范》执行情况也很不理想。在汶川地震画面的冲击下,睁眼环视我们的周围,才知道有多少是美丽的“伪现代”建筑。就以这次最受人诟病大量坍塌的中小学校建筑而言,抗震设计规范中很多明文的规定,在设计和施工中没有得到执行。如对砌体结构大开间的小学教学楼不应超过四层,中学、中师、幼师教学楼不应超过五层。另外,教学楼大部分都是单排教室、双面采光、外面单侧走廊、两头是楼梯间,这种平面形状是细长的一条,极不利于抗震。还有如选址的错误、构造柱和圈梁的缺失、建筑材料、施工质量等等。
日本于1978年制定了《大规模地震对策特别措施法》,条款规定特别细致具体,《灾害救助法》规定必须把一定比例的税收作为灾害救助基金进行累积,每年法定的“防灾日”,全国上下都会动员市民参与大规模的地震防灾演练。《日本建筑基准法》则规定,一项建筑工程要获得开工许可,必须提交建筑抗震报告书,只有一级建筑师才有资格编制抗震报告书,并终身负责,每栋建筑的抗震报告书都是厚厚一本,建筑抗震报告书必须经过相关部门检查,确认无误后工程才能开工;房屋出售时必须附带耐震说明。近几年日本大力推广隔震建筑,使建筑物的防震等级又提高一个档次,甚至能够保证在基本烈度情况下室内设施和物品的安全,我国生产的隔震支座大部分出口日本。另外,把体育馆、幼儿园、文化中心、小学和中学等都建成重点的避难场所,发生地震时,附近的居民可以很快跑到学校避难,使用储备仓库中的急救物资,迅速展开自救。
其次是全民教育问题。美国加州属全球地震高发地区之一,地震学家预测洛杉矶在一两代人内发生里氏8级地震的可能性很大。美国及加州地方政府除了制定的一系列建筑物抗震设计规定并严格实施外,对民众尤其是青少年的防震意识培训成为美国应对地震灾害的核心内容。例如加州的中小学在每个学期开始时都要求学生准备一个地震应急包交给学校统一保管,包里有药品、干粮及与家长及外地亲属的联系方式等。
地震发生时,首先到达的是速度快的纵波,这时人感觉地面在上下颠簸,随后横波到达,这时感觉到水平摇晃,最后才是面波在地面上滚动。由于面波的能量大于纵波和横波,破坏以面波为主,所以地震发生时,从感觉到破坏有十几秒到几十秒宝贵的逃生时间,防灾意识和经验非常有用。
日本人在家中和办公桌下专门配置“防灾应急箱”,应急箱体积不大,但大体可以满足地震发生时幸存人员的自救需要,延长幸存人员等待救援的时间。箱中一般配置有手套、应急食品、饮用水、蜡烛、火柴、保温雨衣、尼龙袋、简单药品、绷带等工具。值得一提的是,日本市面上绝大部分防灾应急箱,都是“中国制造”。
在日本的小学、中学和应急中心都设有救灾仓库,配备足够的避难物资,有灾害应急食品、临时厕所、固体燃料、供水水筒、毛毯、防水塑料布、铁锹、医疗急救品等。学校除了避难,也可作为地区医疗救护基地,配备各种急救设备和药品。
善于遗忘还会重蹈覆辙!唯愿汶川特大地震让我们清醒,让我们痛定思痛!
(作者:广州大学土木工程学院)
中国是个地震多发的国家
地震俗称地动,与刮风、下雨、雷电和火山爆发一样,是一种自然现象。全球平均每年发生有感地震500万次,5级以上地震1000余次,6级以上地震100余次,7级以上地震18次,8级以上地震1~2次,大部分地震发生在海底。
地震震级是表征地震的大小或强弱的指标,依据地震释放出来的能量多少来划分,释放的能量越多,震级就越大。震级每增加一级,地震波的振幅能量增加10倍,能量增大约30倍左右。小于2级的地震人感觉不到,只有仪器才能记录下来,称为微震,2~4级为有感地震,5级以上的地震就会引起不同程度的破坏,统称为破坏性地震,其中7级以上称为强烈地震或大地震,大于8级的地震称为特大地震,目前,世界上记录到的最大震级是1960年发生在智利的8.9级地震。
这次汶川大地震发生在青藏高原的东南边缘、川西龙门山的中心,位于北东向的茂汶大断裂带上,国家地震局最初报告7.8级,美国地震台报告7.9级,后来综合多个地震台网资料修正为8.0级,震源深度10公里,属浅源地震。主要是由于印度洋板块向亚欧板块俯冲,造成青藏高原隆升的同时向东挤压四川盆地,四川盆地本身是一个相对稳定的刚性地块,应力就在地块边缘的裂缝中积累,直到岩层破裂。
我国处于环太平洋地震带和地中海至喜马拉雅地震带的交叉复合部位,是一个历史上就多发地震的国家,其活动频度高、强度大、震源浅、破坏性强。我国境内的地震分布也具有分区条带的特征,主要有东北深震带、台湾至闽粤沿海地震带、华北地震区、新疆地震带和川滇藏青地震区,其中台湾省位于环太平洋地震带上,西藏、新疆、云南、青海、四川等部分地区位于地中海至喜马拉雅地震带上,这些地区是我国地震最多、最强烈的地区,另外,河北、山东、山西、陕西、甘肃、宁夏等地也是地震活动比较强烈的地方,地震发生的地区在地貌上大多表现为盆地或盆地边缘,如宁夏盆地(宁夏)、渭河盆地(陕西)、临汾盆地和太原盆地(山西)、四川盆地(四川)。
地震的威胁主要来自建筑物的坍塌
地震发生时,地下断层直达地表,显著的垂直位移造成断崖峭壁,过大的水平位移产生地形地物的错位,地裂缝是地震时最常见的破坏效应,它所经之处道路中断、铁轨扭曲、桥梁断裂、房屋损坏。强震若波及平原地区,尤其是河流两岸低平的地方,砂土液化会造成喷砂冒水、地面沉降。唐山地震后,京津唐地区大量建筑物基础因此而失效。另外,在山崖、陡坡、河岸等处,强烈的地表晃动造成岩土体失稳,从而形成崩塌和滑坡等次生灾害,导致城镇、村庄被掩埋,道路中断,如遇下雨,松散的土石极易形成泥石流。这次汶川大地震正好发生在山区,崩塌和滑坡不仅直接摧毁了大量城镇村庄,还造成震区交通、通讯完全中断,给抢险救援带来极大困难,而且滑落的山石形成了数十处堰塞湖。堰塞湖是一种极其严重的震后威胁,1933年四川迭溪发生7.5级地震,千年古城迭溪被地震滑坡摧毁,附近蜗江两岸山体崩塌堆积成三座高达100米左右的天然土石坝,形成堰塞湖,震后45天,坝体决口,酿成下游空前的大水灾,洪水纵横泛滥近千公里,淹死民众2万以上,冲毁农田3000多平方公里。
地震中,建筑物的破坏和坍塌是造成人员伤亡和经济损失的主要原因,相对来说,传统的砖木结构、砖石结构、砖混结构的房屋抗震性能普遍较差,新型的钢筋混凝土结构、钢结构建筑抗震性能要好得多。
地震的准确预报几乎不可能,
只能做中长期的概率预测
汶川大地震发生后,很多人都在责问,为什么在科学如此进步昌明,国家也投入大量人力物力研究的今天,却没有预测或预报到这次地震?
地壳中应力的积累是缓慢的,深部岩石中应力的量测是困难而代价高昂的,而且精度不高,地下岩石结构面的极限强度是不可能精确度量的,加之对某地而言,地震是一种小概率事件,这就决定了科学永远也无法准确地预报地震的时间和地点。现在地震预报的现实也是如此,预报的水平仅是“偶有成功,错漏甚多”,或是报而未震,或是震前未报。
但是地震具有继发性和大概的周期性,可以利用中长期预报对某一地区今后数年到数十年地震形势做粗略估计和概率性预测。主要依据是对历史上地震活动资料的统计分析,对现今地质构造活动(尤其是断层)、地震活动、其他地球物理场的变化、地壳形变(幅度、速率、方向等)的观测研究,并考虑到天体运动、地球自转等因素,通过断层活动与这些因素的组合特征及发展趋势,对区内的发震可能性及其变化方式进行分析,作出长期性的趋势预测,这也是抗震设防的依据来源。
有时地震是有前兆的,岩体在应力应变逐渐积累、加强的过程中接近破坏极限或有前震发生时,会引起震源及附近地区物质发生物理、化学、生物和气象等一系列异常变化。包括地下水异常(如井水泉水发浑、冒泡、翻花、升温、变色、变味;井孔变形;泉源突然枯竭或涌出等)、生物异常(许多感觉十分灵敏的动物会惊恐)、气象异常、地声异常、地光异常、地气异常、地动异常、地鼓异常、电磁异常等,统称为地震前兆或地震异常。
既然有部分地震存在震前异常或地震前兆的可能性,在低成本的前提下保持关注还是应该的。对中长期预报划定的高度危险区,如果能保持散布在民间的大量观测站点和训练有素的群众观测队伍,也许能取得意外的效果。
防震减灾,我们做得还很差
与同样是处在地震多发带上的日本、美国相比,我国防震减灾工作还差得很远。
首先是法律问题。1998年3月,我国《防震减灾法》颁布实施,10年过去了,可能还没有任何人、任何单位受过这部法律的制裁,与它相配套的《建筑抗震设计规范》执行情况也很不理想。在汶川地震画面的冲击下,睁眼环视我们的周围,才知道有多少是美丽的“伪现代”建筑。就以这次最受人诟病大量坍塌的中小学校建筑而言,抗震设计规范中很多明文的规定,在设计和施工中没有得到执行。如对砌体结构大开间的小学教学楼不应超过四层,中学、中师、幼师教学楼不应超过五层。另外,教学楼大部分都是单排教室、双面采光、外面单侧走廊、两头是楼梯间,这种平面形状是细长的一条,极不利于抗震。还有如选址的错误、构造柱和圈梁的缺失、建筑材料、施工质量等等。
日本于1978年制定了《大规模地震对策特别措施法》,条款规定特别细致具体,《灾害救助法》规定必须把一定比例的税收作为灾害救助基金进行累积,每年法定的“防灾日”,全国上下都会动员市民参与大规模的地震防灾演练。《日本建筑基准法》则规定,一项建筑工程要获得开工许可,必须提交建筑抗震报告书,只有一级建筑师才有资格编制抗震报告书,并终身负责,每栋建筑的抗震报告书都是厚厚一本,建筑抗震报告书必须经过相关部门检查,确认无误后工程才能开工;房屋出售时必须附带耐震说明。近几年日本大力推广隔震建筑,使建筑物的防震等级又提高一个档次,甚至能够保证在基本烈度情况下室内设施和物品的安全,我国生产的隔震支座大部分出口日本。另外,把体育馆、幼儿园、文化中心、小学和中学等都建成重点的避难场所,发生地震时,附近的居民可以很快跑到学校避难,使用储备仓库中的急救物资,迅速展开自救。
其次是全民教育问题。美国加州属全球地震高发地区之一,地震学家预测洛杉矶在一两代人内发生里氏8级地震的可能性很大。美国及加州地方政府除了制定的一系列建筑物抗震设计规定并严格实施外,对民众尤其是青少年的防震意识培训成为美国应对地震灾害的核心内容。例如加州的中小学在每个学期开始时都要求学生准备一个地震应急包交给学校统一保管,包里有药品、干粮及与家长及外地亲属的联系方式等。
地震发生时,首先到达的是速度快的纵波,这时人感觉地面在上下颠簸,随后横波到达,这时感觉到水平摇晃,最后才是面波在地面上滚动。由于面波的能量大于纵波和横波,破坏以面波为主,所以地震发生时,从感觉到破坏有十几秒到几十秒宝贵的逃生时间,防灾意识和经验非常有用。
日本人在家中和办公桌下专门配置“防灾应急箱”,应急箱体积不大,但大体可以满足地震发生时幸存人员的自救需要,延长幸存人员等待救援的时间。箱中一般配置有手套、应急食品、饮用水、蜡烛、火柴、保温雨衣、尼龙袋、简单药品、绷带等工具。值得一提的是,日本市面上绝大部分防灾应急箱,都是“中国制造”。
在日本的小学、中学和应急中心都设有救灾仓库,配备足够的避难物资,有灾害应急食品、临时厕所、固体燃料、供水水筒、毛毯、防水塑料布、铁锹、医疗急救品等。学校除了避难,也可作为地区医疗救护基地,配备各种急救设备和药品。
善于遗忘还会重蹈覆辙!唯愿汶川特大地震让我们清醒,让我们痛定思痛!
(作者:广州大学土木工程学院)