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影响地震的一系列因素,决定了震级与所造成的人员伤亡数量并不一定成正比
《财经》特约作者 王莉萍
1月12日,海地发生地震,强度为7级(据美国台网数字;中国地震台网测得结果为7.3级),死亡人数超过20万。仅仅一个半月之后的2月27日,智利发生更大地震,强度为8.8级——释放能量大约是海地地震的500倍,但目前确认的死亡人数仅仅数百人。
强度与死亡人数更不“相称”的一次地震发生在2003年12月26日:伊朗巴姆仅仅6.3级的地震,死亡人数超过了5万。与这次智利大地震相比,后者释放能量是前者的5000倍左右,但死亡人数不到前者的1/50。
而2001年11月14日发生在中国昆仑山口西的8.1级大地震,仅有2人轻伤,国内甚至少有报道;这与震级相当、死伤达数十万人的“512”汶川大地震(8级)形成对比。
除了震区人口的密集度差异,这一显而易见的关键原因之外,还有哪些因素可以解释地震导致人口伤亡数量的不确定性?
海地:盆地里的“果冻”
智利地震造成的破坏远远低于海地地震,很多人把原因之一归结为海地的贫困加重了灾难。
“震源浅、震级大的地震必然造成大的破坏,这主要取决于两个原因:震区人口稠密度和震中区位,如果处于特大地震震中,90%以上的建筑都会出现问题;第二就是建筑物质量,质量高自然会好很多。另外,地震使地表出现了几米的位错量,也就是地面被撕开几米,建在这个地带的房屋必然会倒塌。”中国地震局分析预报中心研究员刘杰告诉《财经》记者。
震源浅,释放出的巨大能量就缺少地壳的缓冲。海地地震的震源深度只有大约10公里,震中距离200万人口的太子港仅16公里;智利地震的震源深度为59公里,震区人口密度显著低于海地地震震区——离海地第二大城市有100多公里。
相比之下,智利还有点小幸运:地震在大海中释放了大部分能量,“如果震中在城市,房子也难逃劫难。尤其是这次地震发生在晚上,损害就会更大。”中国地质科学院地质力学所研究员吴树仁在接受《财经》记者采访时说。
与多山地区相反,海地富含沉积物的地质背景使地表震动更为剧烈。可以形象地将海地比喻为站在一块果冻上,大地轻微一抖就使之震颤不已。
中国科学院青藏高原研究所副研究员王卫民认为,海地还有一个不利因素是盆地放大效应,“学术界有一种观点认为,地震波在盆地会产生如同回音壁一样的效应,波动在盆地中发散不出去,来回震荡、被放大,加剧了建筑损害。”
同样处在环太平洋地震带的中国台湾,对盆地放大效应十分注重,原因是台北即处于相同的地理条件,因此,台北的建筑比岛内其他地区的设防更高。
雪上加霜的次生灾害
“很多人在地震时及时跑出来了,大家跑到楼前的广场时都松了一口气。但是在大约8分钟后,一股巨大的泥石流忽然冲过来,将未倒塌的建筑物向前冲了近百米,有的建筑物被这场洪水一般的泥石流彻底淹没了。那些喘息未定的人基本都被吞进去了。”四川省政协工作人员王永川曾对记者描述“512”大地震之后北川发生的惊心一刻。
官方统计数字显示,这场泥石流导致1600多人丧生。汶川地震导致了一系列的次生灾害,数量之大、区域之广前所未有,超出了科学家们的研究以及以往经验。国家汶川地震专家委员会的结论是,汶川地震的三分之一损伤都是由次生灾害造成。即使在两年之后,这一带在今年的雨季还将有次生灾害发生。“经此地震,岩层活动,土质疏松,特别是近5年泥石流、滑坡将特别活跃。”吴树仁说。
就整个中国而言,泥石流、滑坡等次生灾害分布非常广泛。成都山地灾害与环境研究所研究员崔鹏给记者提供了一组数据:从分布区域看,中国有近48%的领土、463万平方公里存在灾害状况,涉及29个省市自治区的1500个县,中国有44.2%的人口处于这些区域。而次生灾害的高风险区域,正是在中国地震高发带——西南部和青藏高原周边区域。而汶川地震引发的滑坡、崩塌、泥石流,是中国有史以来一次性灾变事件爆发最严重的地质灾害。
地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室副主任、成都理工大学教授李天斌接受《财经》记者采访时说:“对于科研人员而言,汶川地震不但是千年一遇的极端事件,也是一个珍贵的天然地震试验场。它所引发的地质灾害不仅成因机理复杂,还显示出非常独特的、远远超过人们现有认知的动力学特征。”
海地地震则引发了另一种次生灾害,主要是地裂缝和沙土液化。沙土液化指震后地面出现冒水情况,地下水翻上来,这也会引起房屋倒塌。“目前没有看到相关的资料和报道,但肯定会有这种情况,只是严重程度不确定。唐山地震也有这种次生灾害出现。”吴树仁说。
当地震发生于海底,因震波的动力而引起海水剧烈的起伏,形成强大的波浪向前推进,将沿海地带淹没的灾害,称之为海啸,通常由震源在海底下50公里以内、6.5级以上的海底地震引起。智利地震发生当天,罗宾逊克鲁索岛上的圣胡安包蒂斯塔村遭海啸掠过,之后横过太平洋,夏威夷、波利尼斯亚和汤加同时发出海啸警报,美国驻夏威夷海军为防止海啸,还将军舰驶出了珍珠港。
智利地震与2004年12月26日发生于印尼苏门答腊岛附近的9.1级地震一样,都为逆冲断层地震。与平移断层地震相比,逆冲断层地震更容易诱发海啸。“如同科学界对地震知之甚少,至今人类也没有搞明白海啸,比如多强的地震会引起多大的海啸,这些问题至今还在探索中。”王卫民说。不过在中国,地震诱发海啸的可能性不大,因为海岸离板块边界较远,中国主要是大陆地震,只有台湾地区处于环太平洋地震带。
建筑标准与成本划算
智利是一个应付地震经验丰富的国家,1960年,有史以来记载到的最大地震、9.5级智利大地震也不过造成1600多人死亡。智利的建筑抗震标准被专家们所赞扬。
海地和汶川地震多被诟病的正是建筑质量。不同结构的建筑物,抗震能力各有差异。其中,以钢结构为最优——结构所受的破坏力与建筑物质量和所受到的地震加速度成正比,钢结构由于质量轻,在地震中承受的破坏力比较小。
中国在1976年唐山地震后就提出了从6度开始抗震设防,并且按高于设防烈度1度的“大震”不倒塌目标(即:抗震6度设防标准的建筑,在烈度为7度的地震中不能倒塌)进行建筑抗震设计原则。
但这会增加建筑成本。按目前的建筑标准估算,抗震设防烈度从6度到7度,土建成本增加约5%-10%;7度到8度,土建成本增加约10%-20%;8度到9度,土建成本增加约15%-30%。
“中国国土面积太大,有明显的板块边界区域,发生的地震多属于大陆地震,大陆地震与板块地震不同,大地震相对少,而且地震频率也没有那么高,因此,没有必要完全按高标准来制定。”吴树仁认为,中国根据不同地带有所区别的设防是合理的。
除了在建筑设防的标准上做文章之外,美国、日本应对地震的以“防”为主的思路也颇受一些专家推崇。加州一带地震频繁,断层穿过了其整个城市,美国政府在“防”上动了很多脑筋。
中国科学院研究生院地学教授史保平在他题为《地震预测和防震的美国经验》的论文中举了如下成功案例:“2002年,美国阿拉斯加发生了规模相当的大地震。英国石油公司从阿拉斯加北面修建的一条输油管道,却没有受到任何影响。因为管道必须穿过断层,当时修建时就知道这条断层今后会发生地震,于是设计的时候就把管道设计成了S型,避开了断层。地震发生之后,管道安然无恙,输油管没有受到任何破坏。”
快速评估体系缺失
在四川灾后重建中,考量专家们的问题有很多。尤其使参与重建者困惑的是:建筑损害评估与地质灾害评估的标准缺失。“中國目前还没有一个地质灾害评估指导性的标准,也就是缺少震后快速反应机制。我们曾在书面上和口头上反映过这个问题,但是一直没有下文。”李天斌说。
吴树仁主持了“汶川地震重灾区地质灾害的风险评估”课题,目的是从较宏观的层面,按照中国实际情况划分出风险高地区,并且从理论方面探讨评价方法,以及针对类似的地震的一些救灾方法和灾害的快速评估,预计在今年10月可以结题。
吴树仁已经就相关内容发表了一篇论文,对不同的等级、不同的烈度、不同的斜坡,相应的风险评估做了修订。不过,在实际操作中难以界定的问题还有很多,人和物易损性的界定本身就是一个世界性的难题——同样的地震,对不同的滑坡、不同地方、房屋结构不同,都会造成差异,即便美国和日本的研究者也没有很好解决这个问题,但如果这些问题不解决,反过来就制约建筑抗烈度的标准制定。
目前重建所依照的是各地自己出台的标准,比较分散,国土资源部在震后只出台了一个地质灾害评估指南。
因为没有地质灾害快速评估系统,在四川救灾过程中曾多次陷入尴尬境地。有的房屋在灾后评价时被相关机构评为危房、不宜居住,但后来又发现还是可以居住。这样的案例时有发生,使受灾居民不知所措。
汶川地震后,各县都在积极地做地震危险性评估,即对未来有可能发生余震的危险性评价。在吴树仁看来,地震危险性评估、建筑损害评估与地质灾害评估应该作为一个系统考虑,属震后快速反应机制。但是由于各研究单位隶属关系不同,互相间的资料也是封锁的。“我们在国务院专家委员会上呼吁过,但在那个层面都没有得到解决。”吴树仁说。
《财经》特约作者 王莉萍
1月12日,海地发生地震,强度为7级(据美国台网数字;中国地震台网测得结果为7.3级),死亡人数超过20万。仅仅一个半月之后的2月27日,智利发生更大地震,强度为8.8级——释放能量大约是海地地震的500倍,但目前确认的死亡人数仅仅数百人。
强度与死亡人数更不“相称”的一次地震发生在2003年12月26日:伊朗巴姆仅仅6.3级的地震,死亡人数超过了5万。与这次智利大地震相比,后者释放能量是前者的5000倍左右,但死亡人数不到前者的1/50。
而2001年11月14日发生在中国昆仑山口西的8.1级大地震,仅有2人轻伤,国内甚至少有报道;这与震级相当、死伤达数十万人的“512”汶川大地震(8级)形成对比。
除了震区人口的密集度差异,这一显而易见的关键原因之外,还有哪些因素可以解释地震导致人口伤亡数量的不确定性?
海地:盆地里的“果冻”
智利地震造成的破坏远远低于海地地震,很多人把原因之一归结为海地的贫困加重了灾难。
“震源浅、震级大的地震必然造成大的破坏,这主要取决于两个原因:震区人口稠密度和震中区位,如果处于特大地震震中,90%以上的建筑都会出现问题;第二就是建筑物质量,质量高自然会好很多。另外,地震使地表出现了几米的位错量,也就是地面被撕开几米,建在这个地带的房屋必然会倒塌。”中国地震局分析预报中心研究员刘杰告诉《财经》记者。
震源浅,释放出的巨大能量就缺少地壳的缓冲。海地地震的震源深度只有大约10公里,震中距离200万人口的太子港仅16公里;智利地震的震源深度为59公里,震区人口密度显著低于海地地震震区——离海地第二大城市有100多公里。
相比之下,智利还有点小幸运:地震在大海中释放了大部分能量,“如果震中在城市,房子也难逃劫难。尤其是这次地震发生在晚上,损害就会更大。”中国地质科学院地质力学所研究员吴树仁在接受《财经》记者采访时说。
与多山地区相反,海地富含沉积物的地质背景使地表震动更为剧烈。可以形象地将海地比喻为站在一块果冻上,大地轻微一抖就使之震颤不已。
中国科学院青藏高原研究所副研究员王卫民认为,海地还有一个不利因素是盆地放大效应,“学术界有一种观点认为,地震波在盆地会产生如同回音壁一样的效应,波动在盆地中发散不出去,来回震荡、被放大,加剧了建筑损害。”
同样处在环太平洋地震带的中国台湾,对盆地放大效应十分注重,原因是台北即处于相同的地理条件,因此,台北的建筑比岛内其他地区的设防更高。
雪上加霜的次生灾害
“很多人在地震时及时跑出来了,大家跑到楼前的广场时都松了一口气。但是在大约8分钟后,一股巨大的泥石流忽然冲过来,将未倒塌的建筑物向前冲了近百米,有的建筑物被这场洪水一般的泥石流彻底淹没了。那些喘息未定的人基本都被吞进去了。”四川省政协工作人员王永川曾对记者描述“512”大地震之后北川发生的惊心一刻。
官方统计数字显示,这场泥石流导致1600多人丧生。汶川地震导致了一系列的次生灾害,数量之大、区域之广前所未有,超出了科学家们的研究以及以往经验。国家汶川地震专家委员会的结论是,汶川地震的三分之一损伤都是由次生灾害造成。即使在两年之后,这一带在今年的雨季还将有次生灾害发生。“经此地震,岩层活动,土质疏松,特别是近5年泥石流、滑坡将特别活跃。”吴树仁说。
就整个中国而言,泥石流、滑坡等次生灾害分布非常广泛。成都山地灾害与环境研究所研究员崔鹏给记者提供了一组数据:从分布区域看,中国有近48%的领土、463万平方公里存在灾害状况,涉及29个省市自治区的1500个县,中国有44.2%的人口处于这些区域。而次生灾害的高风险区域,正是在中国地震高发带——西南部和青藏高原周边区域。而汶川地震引发的滑坡、崩塌、泥石流,是中国有史以来一次性灾变事件爆发最严重的地质灾害。
地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室副主任、成都理工大学教授李天斌接受《财经》记者采访时说:“对于科研人员而言,汶川地震不但是千年一遇的极端事件,也是一个珍贵的天然地震试验场。它所引发的地质灾害不仅成因机理复杂,还显示出非常独特的、远远超过人们现有认知的动力学特征。”
海地地震则引发了另一种次生灾害,主要是地裂缝和沙土液化。沙土液化指震后地面出现冒水情况,地下水翻上来,这也会引起房屋倒塌。“目前没有看到相关的资料和报道,但肯定会有这种情况,只是严重程度不确定。唐山地震也有这种次生灾害出现。”吴树仁说。
当地震发生于海底,因震波的动力而引起海水剧烈的起伏,形成强大的波浪向前推进,将沿海地带淹没的灾害,称之为海啸,通常由震源在海底下50公里以内、6.5级以上的海底地震引起。智利地震发生当天,罗宾逊克鲁索岛上的圣胡安包蒂斯塔村遭海啸掠过,之后横过太平洋,夏威夷、波利尼斯亚和汤加同时发出海啸警报,美国驻夏威夷海军为防止海啸,还将军舰驶出了珍珠港。
智利地震与2004年12月26日发生于印尼苏门答腊岛附近的9.1级地震一样,都为逆冲断层地震。与平移断层地震相比,逆冲断层地震更容易诱发海啸。“如同科学界对地震知之甚少,至今人类也没有搞明白海啸,比如多强的地震会引起多大的海啸,这些问题至今还在探索中。”王卫民说。不过在中国,地震诱发海啸的可能性不大,因为海岸离板块边界较远,中国主要是大陆地震,只有台湾地区处于环太平洋地震带。
建筑标准与成本划算
智利是一个应付地震经验丰富的国家,1960年,有史以来记载到的最大地震、9.5级智利大地震也不过造成1600多人死亡。智利的建筑抗震标准被专家们所赞扬。
海地和汶川地震多被诟病的正是建筑质量。不同结构的建筑物,抗震能力各有差异。其中,以钢结构为最优——结构所受的破坏力与建筑物质量和所受到的地震加速度成正比,钢结构由于质量轻,在地震中承受的破坏力比较小。
中国在1976年唐山地震后就提出了从6度开始抗震设防,并且按高于设防烈度1度的“大震”不倒塌目标(即:抗震6度设防标准的建筑,在烈度为7度的地震中不能倒塌)进行建筑抗震设计原则。
但这会增加建筑成本。按目前的建筑标准估算,抗震设防烈度从6度到7度,土建成本增加约5%-10%;7度到8度,土建成本增加约10%-20%;8度到9度,土建成本增加约15%-30%。
“中国国土面积太大,有明显的板块边界区域,发生的地震多属于大陆地震,大陆地震与板块地震不同,大地震相对少,而且地震频率也没有那么高,因此,没有必要完全按高标准来制定。”吴树仁认为,中国根据不同地带有所区别的设防是合理的。
除了在建筑设防的标准上做文章之外,美国、日本应对地震的以“防”为主的思路也颇受一些专家推崇。加州一带地震频繁,断层穿过了其整个城市,美国政府在“防”上动了很多脑筋。
中国科学院研究生院地学教授史保平在他题为《地震预测和防震的美国经验》的论文中举了如下成功案例:“2002年,美国阿拉斯加发生了规模相当的大地震。英国石油公司从阿拉斯加北面修建的一条输油管道,却没有受到任何影响。因为管道必须穿过断层,当时修建时就知道这条断层今后会发生地震,于是设计的时候就把管道设计成了S型,避开了断层。地震发生之后,管道安然无恙,输油管没有受到任何破坏。”
快速评估体系缺失
在四川灾后重建中,考量专家们的问题有很多。尤其使参与重建者困惑的是:建筑损害评估与地质灾害评估的标准缺失。“中國目前还没有一个地质灾害评估指导性的标准,也就是缺少震后快速反应机制。我们曾在书面上和口头上反映过这个问题,但是一直没有下文。”李天斌说。
吴树仁主持了“汶川地震重灾区地质灾害的风险评估”课题,目的是从较宏观的层面,按照中国实际情况划分出风险高地区,并且从理论方面探讨评价方法,以及针对类似的地震的一些救灾方法和灾害的快速评估,预计在今年10月可以结题。
吴树仁已经就相关内容发表了一篇论文,对不同的等级、不同的烈度、不同的斜坡,相应的风险评估做了修订。不过,在实际操作中难以界定的问题还有很多,人和物易损性的界定本身就是一个世界性的难题——同样的地震,对不同的滑坡、不同地方、房屋结构不同,都会造成差异,即便美国和日本的研究者也没有很好解决这个问题,但如果这些问题不解决,反过来就制约建筑抗烈度的标准制定。
目前重建所依照的是各地自己出台的标准,比较分散,国土资源部在震后只出台了一个地质灾害评估指南。
因为没有地质灾害快速评估系统,在四川救灾过程中曾多次陷入尴尬境地。有的房屋在灾后评价时被相关机构评为危房、不宜居住,但后来又发现还是可以居住。这样的案例时有发生,使受灾居民不知所措。
汶川地震后,各县都在积极地做地震危险性评估,即对未来有可能发生余震的危险性评价。在吴树仁看来,地震危险性评估、建筑损害评估与地质灾害评估应该作为一个系统考虑,属震后快速反应机制。但是由于各研究单位隶属关系不同,互相间的资料也是封锁的。“我们在国务院专家委员会上呼吁过,但在那个层面都没有得到解决。”吴树仁说。