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设防地震

(2008-06-23 21:50:35)
标签:

汶川

地震

it

分类: 个人作品

《财经》记者 李虎军   [2008-06-23 ]

http://www.caijing.com.cn/20080621/70953.shtml

 

诸多专家认为,与其依赖地震预报来防御地震,不如进行地震烈度速报、建立地震预警系统并切实推行抗震设防

  汶川大地震,对于中国如何切实推进防震抗震、避免生命财产损失,提出了严峻的课题。
  在公众把注意力集中在地震预报的同时,很多专家提出,对地震进行设防,才是减轻地震灾害的根本所在。中国工程院院士、中国地震局工程力学所研究员谢礼立甚至认为,长期以来,中国过于依赖地震预报防御地震灾害,是一个“极其错误的指导方针”。
  他对《财经》记者强调,并不是说不应该对于地震预报进行科学研究,但把防灾的“赌注”完全押在这个方面,值得商榷。
  他认为,且不说短期内无法实现地震的准确预报,即便地震预报取得了突破,也无法从根本上彻底减轻地震灾害;“即使可以非常精确地预报北京或其他某座城市某个时间将发生大地震,人员得以及时疏散,但房子大面积倒塌怎么办?上游的水库出现垮坝怎么办?”
  诸多专家认为,进行地震烈度速报、建立地震预警系统尤其是切实推行抗震设防,才是更为现实的选择。 

烈度分布图:被忽略的价值
  2008年5月12日,四川汶川8.0级大地震发生当天,大多数人的目光被完全吸引到了震中——汶川。
  一个看似理所当然的假设是:震中肯定是受灾最严重的地区,救援应该集中于汶川。
  然而,就在地震发生之后不久,来自美国的一张烈度分布图,帮助一些中国专家做出了不同的判断。
  所谓烈度,是指地震对地面及建筑物的破坏力。对于同一次地震而言,震级是固定的;但距离震中不等的不同地区,烈度分布却并不一样。比如汶川大地震,震中烈度可达11度(目前地震烈度的最高等级为12度),建筑物和很多其他基础设施几乎遭受毁灭性打击;而到了千里之外的北京地区,烈度就只有4度了,不会造成任何实质性损害。
  因此,在地震发生后的第一时间估计其烈度分布,对于正确地判断灾情和部署救援力量,可谓生死攸关。
  美国地质调查局(USGS)的戴维沃德(David Wald)博士对《财经》记者说,该局在“512”汶川大地震发生后30分54秒,即根据震中、震级和震源深度等数据,以及地震波衰减规律等,自动生成了一张烈度分布图;地震发生后2小时15分,借助地质构造和余震分布信息,这张烈度分布图上已经标出大致的断裂方向和长度。
  从图上已经可以发现,烈度达到10度的极震区,分布在汶川县映秀镇至北川县城的广阔地带。这意味着,北川方向也很有可能遭受严重破坏,此次地震的受灾程度超出了人们最初的想象。当然,沃德也承认,由于缺乏现场观测资料,这张图不够准确,但仍然可能为中国的应急救援提供宝贵信息。
  令人遗憾的是,据《财经》记者了解,USGS网站仅为少数专业人士所熟悉,绝大多数中国公众和救援人员都无从知晓。而中国地震局网站上,也没有在第一时间公布类似的烈度分布信息。
  客观地说,中国地震局的此次应急救援表现有诸多值得称道之处。比如地震发生后,该局迅速组织专家对震害进行评估,掌握了大量情况。与1976年唐山大地震相比,其监测能力可谓突飞猛进——仅用了十多分钟,即测出汶川大地震的震中和震级,为快速救灾行动提供了最关键的信息。
  不过,中国科学院院士、中国地震局地球物理所研究员陈运泰在接受《财经》记者采访时承认,对于地震的应急救援来说,仅仅知道震中是不够的,还需要知道破裂发生在哪些地方,而这样的信息“不能只靠两条腿去跑”。
  因此,地震发生后,陈运泰带领其研究小组,开始搜集全球18个地震台站的资料,推演此次地震的破裂过程。
  经过通宵达旦的数据下载和分析处理,这个研究小组在5月13日早上获得了初步结果:破裂首先发生在映秀一带,然后向东北方向扩展,破裂长度超过300公里!这个研究结果,比USGS的估算更为准确。
  陈运泰及其同事当即将研究结果上报中国地震局应急指挥部,同时在研究所网站上公开发布。这些信息在随后的应急救援中,发挥了重要作用。
  但是,陈运泰至今依然为中国地震局没有向公众提供烈度速报信息——在地震发生后迅速给出大致的烈度分布——感到惋惜。
  在汶川大地震当天,由于通信中断、道路受阻,外界未能及时了解北川等重灾区的情况,使得这些地区的救援工作没有在第一时间展开。
  毕竟,烈度速报对于应急救援极有价值,尤其是在地震发生后的最初阶段。如果能够更早识别那些虽然不是震中、但遭受破坏也很严重的地区,更早派出救援队伍,就会有更多的生命获救。 

预警系统:生死时间差
  与烈度速报相比,地震预警系统更是一个减少人员伤亡的有效手段。
  在6月14日发生的日本岩手宫城7.2级地震中,日本地震预警系统再次发挥作用。据日本《读卖新闻》报道,距离震中约100公里的仙台市地铁系统,在地震波到达前5秒接到了预警信号。
  所谓地震预警,是指在地震发生后,利用地震波传播速度小于电波传播速度的特点,对地震波尚未到达的地方进行预警。
  一般来说,地震波的传播速度仅为每秒几公里,而电波的速度为每秒30万公里。
  因此,如果利用实时监测台网获取地震信息,进行快速分析和评估,就可能提前发出预警。
  以汶川大地震灾区为例。如果这一带设有地震预警系统,并且能够在地震波到达北川、青川等地区之前,提前数秒至数十秒发出预警,这些灾区的人员伤亡和经济损失或许不致如此惨重。
  中国地震局工程力学所副所长李小军博士告诉《财经》记者:“尤其是学校,10秒钟就可以跑出去不少孩子。”
  据李小军介绍,美国、日本、墨西哥、土耳其等国家,都在积极开展地震预警系统的研究和开发,并建成了一定规模和数量的地震预警系统或地震紧急自动处置系统。
  例如,墨西哥城于1991年8月建立了向公众发布地震警报的地震预警系统。1995年,格雷罗地区发生7.3级地震,地震预警系统在地震波到达墨西哥城前72秒发出地震警报,为地震紧急处置赢得宝贵时间,大大减少了人员伤亡和经济损失。
  日本于20世纪50年代开始建立铁路系统紧急地震监测和预警系统,其国家地震预警系统也于2007年10月正式面向公众运行,成为世界上第一个覆盖全国范围的地震预警系统。该系统不仅可以自动计算地震的震中和震级,还可估计不同地区的烈度分布。
  一般来说,地震预警系统只对距离破裂断层50公里至二三百公里的范围有效。对于50公里以内的地区,可能来不及反应;而对于二三百公里以外的地区,地震产生的破坏通常又不严重。
  这一系统虽然有其局限性,但对于中国这个历史上地震灾害损失极为惨重的国家而言,仍极具现实意义。
  目前,中国大陆地区尚未建立规模性的城市地震预警系统,仅在少数重大工程建立了小规模的地震报警或处置系统。其中,在广东大亚湾核电站1994年建成的系统中,当地震动超过给定限值时,中心控制室将采取相应的紧急处置措施。此后,秦山和岭澳核电站建成类似系统。2007年,冀宁输气管线也建立了地震监测与报警系统。
  在汶川大地震之前,中国政府已经认识到地震预警系统的重要性。2007年10月发布的《国家防震减灾规划(2006—2020年)》中,即明确提出要建立地震预警系统,其中,到2010年要加强地震预警系统建设,加强重大基础设施和生命线工程地震紧急处置示范工作。
  据《财经》记者了解,中国地震局将率先在首都圈和西北兰州地区,建立地震预警示范系统。这一计划在汶川大地震之后,已经得到批准,预计将于今年下半年开始正式启动。
  此外,其他一些省市也有意引入地震预警系统。据李小军博士介绍,陕西省和重庆市就相继在汶川大地震前后,着手与中国地震局工程力学所等机构商讨建立地震预警系统的技术方案。 

强震动台网:遗憾与收获
  无论是地震预警系统的建立,还是获得烈度分布图,都离不开作为基础的强震动观测台站。
  一般的测震观测,其主要目的是监测地震活动性,确定地震发生的时间、震级、震中等震源特性;而强震动观测,则主要是测量强地震引起的强烈地面运动(即强震动)过程,以及工程结构的地震反应。
  如果获得震中及周围地区的强震动数据,还可以在更短时间内,给出更可靠的烈度分布。
  强震动观测台站通常设置在可能发生强地震地区的各类场地和工程结构,采用无人值守方式。观测仪器平时处于待触发状态,当发生强地震时,仪器触发并自动记录直接与地震力相关的加速度。
  正是由于这一台站获得的信息,对于灾害评估、工程建设以及国土规划,具有非常直接的参考作用,因此,在过去这些年中,无论是日本、美国还是中国台湾,都已经建立了覆盖全境的强震动观测网络。
  2008年4月11日,汶川大地震前一个月,总投资超过22亿元的中国数字地震观测网络项目通过专家组验收。作为该项目的重要组成部分,中国数字强震动台网在全国建立了约1200个强震动观测台站。
  而根据在首都圈和兰州地区计划建立的地震预警示范系统,还将增加布设强震动台站;这些新增台站的观测数据,会通过有线或无线信道实时传输到强震动台网预警中心。
  目前,北京、天津、兰州、乌鲁木齐、昆明这五个城市,已经建立起地震动强度(烈度)速报台网,当台网覆盖范围内发生4级以上地震时,可以在十分钟内给出烈度分布。而在此次发生地震的龙门山断裂带及其周围地区,也布设了60多个强震动台站。
  这次地震发生,设在震区及周围地区的一些强震动台站,包括距离断层仅10公里的什邡八角台获得了记录。此外,研究人员还冒险深入现场,取出那些未能传回记录的仪器。
  而四川宜宾等地区,以及甘肃、云南、陕西等十多个省市的强震动台站,则在地震当天就传回了记录;当然,很多台站由于距离震中较远,数据记录并不理想。
  正是根据收集到的数据,国家强震动台网中心后来绘制出汶川地震的地震动峰值加速度图,才较好地描述了震害的分布情况。
  实际上,结合强震动持续时间等数据,这张图就可以转换为烈度分布图。
  然而,此次地震仍然暴露出不少问题。由于通信中断,一部分台站的记录未能及时传送到国家强震动台网中心;在一些高烈度地区,比如北川县委院内的强震动观测台站,甚至出现了观测室倒塌而损坏仪器的情况。
  中国地震局工程力学所周雍年研究员也对《财经》记者表示,在这次地震中,四川省强震动台网有些台站没有获得纪录,还与维护人员缺少、整个维护管理跟不上有关。
  此外,中国大陆目前强震动台站数量虽有所增加,但总数也仅与台湾省相当,远不能满足要求,因此整个龙门山断裂带及其周围地区的强震动台站密度仍然处于偏低水平。其观测仪器被触发后,也不是实时传输数据,并未像北京等地区那样形成烈度速报台网。
  或许,这些都在不同程度上导致了未能在震后数小时甚至更短时间内绘制出烈度分布图。
  作为中国数字强震动台网的首席专家,李小军博士告诉《财经》记者,如果地震的烈度不大,速报的意义不大;但如果烈度很大,造成通信中断,甚至出现台站倒塌,实际上又很难作出速报。
  “汶川大地震促使我们反思,今后该怎么解决数据传输问题,而一些地区的观测室是不是可以采用玻璃钢罩。”他补充说。 

区划图修订:重审抗震设防
  汶川大地震后,中国地震局迅速启动了《汶川地震灾区地震动参数区划图》的编制。作为这份区划图的主编,中国地震局地球物理所副所长高孟潭研究员对《财经》记者表示,地震区划图反映了不同地区潜在地震危险程度的状况,是震灾防御的重要基础。
  2001年,中国编制出第四代地震区划图——《中国地震动参数区划图》,并将其作为强制执行的国家标准(第一、二及三代分别是在1957年、1977年和1990年完成的)。原有的地震烈度区划概念,也被地震动参数区划所代替。
  地震动参数包括地震动峰值加速度等指标,与地震烈度有所区别;不过,在地震动峰值加速度和地震烈度之间,也可简单地进行对照。
  汶川大地震灾区地震动参数区划图的修订,就成为灾后重建的一项紧急课题。所幸的是,早在2007年7月,第五代地震区划图的编制工作已经启动,编制组积累了不少基础资料和研究成果。按计划,中国第五代地震区划图将于2010年完成。
  结合此次汶川大地震的烈度分布和强震动观测结果,以及现场考察情况和其他相关资料,编制组很快完成了汶川地震灾区地震动参数区划图的修订。而这些修订,也被国家质量监督检验检疫总局和国家标准化委员会批准,作为2001年国家标准《中国地震动参数区划图》的首次修改内容,于6月11日起实施。
  高孟潭研究员在接受《财经》记者采访时承认,过去人们的确低估了汶川地震灾区所在龙门山断裂带的地震风险。因此,需要重新审视这一地区的抗震设防。
  不过,他同时指出,这并不意味着汶川地震灾区及其周围地区的抗震设防将普遍提高一个等级,或者说设防烈度将普遍提高一度。对于不同的地区,有不同的考量。例如,与2001年的地震区划图相比,汶川、茂县、北川、都江堰的地震动峰值加速度分区被调整为0.2g(g为重力加速度),对应的抗震设防基本烈度也从7度调为8度;计划修建大型石化项目的彭州,虽设防烈度仍为7度,但加速度分区亦从0.1g上调为0.15g。至于成都、郫县等地,则维持了原来的0.1g的分区。
  当然,高强调,作为国家标准的地震区划,只是建设工程抗震设防的最低依据。而对于地质条件复杂的城市和某些重大工程等,还必须做专门的研究。
  在他看来,汶川地震造成如此惨烈伤亡,固然与其震级大、烈度高以及设防标准偏低有关;但更重要的,或许还是很多地区的抗震设防工作并没有真正到位。
  这次地震中,遭受重创的往往是那些没有抗震设计的农村建筑,或者是建筑质量和抗震设防没有达到标准的城镇建筑,尤其是学校、医院等公共建筑。而那些建筑质量合格、遵循设防要求的房子,在地震中的表现大不一样。实际上,即使在烈度超过10度的极震区,仍然有一些房子没有倒塌;而在一些烈度为7度、8度的区域,却有大量房屋倒塌。
  “汶川地震发生后,我们对已经在城市推行的抗震设防更有信心,事实证明,抗震设防可以避免大量伤亡。”高孟潭说,“而乡镇和农村的抗震设防等公共服务,由于历史原因,长期处于真空状态。相信这次地震,会在这方面起到巨大的推动作用。”
 
下一次灾难:我们准备好了吗?
  在中国工程院院士、中国地震局工程力学所研究员谢礼立看来,地震的最大威胁,实际上来自于“土木工程灾害”。
  因此,他认为,除了公众一般关心土木工程的设防水准,即按照什么烈度来设防,实际上更重要的是设防目标。传统的抗震设计思想是:经过抗震设计的房屋,当遭遇超过本地区设防烈度水准的强烈地震时,容许出现一定程度的损坏,但应确保使用者的生命安全。
  他指出,对于怎样才算是“一定程度的损坏”,目前在中国简直就是一笔糊涂账。因此,即使是按照同一个设防水准,针对建筑物的使用性质和重要性,也应该规定出不同的设防目标。对一些重要建筑,可以要求连玻璃幕墙都不能掉;对于学生、病人、老人、残障人士等弱势群体集中的建筑物,则应该要求有更多的时间逃生。
  2004年,谢礼立担任主编的《建筑工程抗震性态设计通则》作为行业推荐标准,在全国试行。据他介绍,按照抗震性态进行设计,就完全可以解决设防目标的问题。
  对于有些人士将成本作为抗震设防的一大障碍,他并不认同。因为在其看来,采用土木工程方法,并不会增加很多投资;哪怕是将不抗震的建筑物提升到抗9度地震的水准,建筑成本增加大约在15%至25%,还不及很多老百姓装修所花的费用。
  中国地震局地球物理所副所长高孟潭研究员也对《财经》记者表示,设防水准每增加一个档次,或者说设防烈度增加一度,每平方米建筑成本大概增加几十元。在很多城市,这不过是楼盘售价的一个零头。
  “抗震设防并不是钱的问题,主要是一个意识问题。”他强调。
  此外,一个地区的防震减灾能力,不仅与其建筑物的设防有关,还与其通讯、道路等生命线工程等诸多因素有关。早在1994年,国务院就曾发文提出防震减灾十年目标,“争取用十年左右的时间,使我国大中城市和人口稠密、经济发达地区具备抗御6级左右地震的能力。”
  如今十多年已经过去,但种种迹象显示,这份文件并未受到应有的重视和贯彻执行。在地震灾害预防工作较好的日本和美国,5级到6级地震一般不会对社会造成大的冲击;但2005年11月26日发生在江西九江的5.7级地震,极震区烈度仅为7度,就造成13人死亡,一度有40多万人露宿街头,直接经济损失超过了20亿元。
  《国家防震减灾规划(2006—2020年)》提出,到2020年,中国基本具备综合抗御6级左右、相当于各地区地震基本烈度的地震的能力。但有专家在接受《财经》记者采访时担心,这一规划会不会再次成为一纸空文?
  面对未来的地震风险和“土木工程灾害”隐患,谢礼立还建议,在关注灾区重建的同时,必须审视其他地区的抗震设防。例如,当前需要对现有建筑物进行评估鉴定,该加固的一定要加固。
  他强调,评价一个国家的防灾减灾工作,主要看这个国家是“灾前忙”还是“灾后忙”。往往灾后越忙,越说明灾前措施不得力;而灾前预防做得越好,灾后损失就会越小。
  “我现在最担心的是,如果下一次地震来袭,我们是否已经真正做好了准备?”这位从事地震减灾工作近半个世纪的专家对《财经》记者坦言。■

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