17土木工程与防灾减灾.

1土木工程与防灾减灾2内容提纲1.灾害概述2.全球灾害的严重性3.中国灾害的特点4.土木工程对防灾减灾的重要作用灾害大体上可分为自然灾害、人为灾害以及人与自然共同作用而产生的灾害。自然灾害是人类进步和社会发展中所遇到的一种自然现象，其后果会引起生命和财产的巨大损失，并影响社会发展的进程。从全球来看，人类每时每刻都受到各种各样的自然灾害的威胁，减轻自然灾害已成为全人类面临的共同任务。对土木工程影响较大的灾害主要有：地震、台风、火灾、地质灾害、爆炸与恐怖袭击。地震灾害是群灾之首，它具有突发性和不可预测性，以及频度较高，并产生严重次生灾害，对社会也会产生很大影响等特点。31.灾害概述4灾害损失是很严重的，全球每年因各类灾害损失高达数千上万亿美元，防灾减灾是全球的任务。灾害损失占国民经济的比重，因地域和发达程度而异：美国约为0.06%，日本约为0.08%，而中国则无权威的统计，若按2003年损失2800亿元而当年国内生产总值11万亿元计则为2.5%。相对于发达国家，我国灾害损失是很大的。1.灾害概述5世界卫生组织对灾害的定义任何能引起设施破坏、经济严重受损、人员伤亡、健康状况恶化的事件，如其规模已超出事件发生社区的承受能力而不得不向社区外部寻求专门援助时，应可称其为灾害。联合国国际减灾10年委员会对灾害的定义灾害是指自然发生或人为产生的，对人类和人类社会具有危害后果的事件与现象。灾害是一种超出受影响社区现有资源承受能力的人类生态环境的破坏。1.1灾害的定义6自然灾害1.2灾害的分类•地质灾害：地震、火山爆发、地下毒气和海啸•地貌灾害：山崩、滑坡、泥石流、沙漠化和水土流失•气象灾害：暴雨、洪涝、热带气旋、冰雹、雷电、龙卷风、干旱和低温冷害•生物灾害：病害、虫害和有害动物•天文灾害：天体撞击、太阳活动与宇宙射线异常7•生态灾害：自然资源衰竭、环境污染和人口过剩•工程经济灾害：工程塌方、爆炸、工厂火灾、森林火灾和有害物质失控•社会生活灾害：交通事故、火灾、战争、社会暴力与动乱和恐怖袭击人为灾害8（1）地震地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动。地震是一种自然现象，地球上每天都在发生地震，一年约有500万次。其中约5万次人们可以感觉到；能造成破坏的约有1000次；7级以上的大地震平均一年有十几次。什么是地震？什么叫震源、震中、震中距？地球内部发生地震的地方叫震源；震源在地面上的投影点称为震中；震中及其附近的地方称为震中区，也称极震区；从震中到地面上任何一点的距离称为震中距。什么是地震震级与地震烈度？1.地震震级定义表征地震强弱的指标，是地震释放多少能量的尺度。2.地震烈度某一地区地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强烈程度。一次地震的震级只有一个，而同一次地震对不同地点的影响是不一样的。影响烈度的因素有震级、震中距外、还与震源深度、地质构造和地基条件等因。一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小烈度就高，反之烈度就低。地震分类一.按地震成因分类---天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震1.构造地震破坏性地震主要属于构造地震。据统计，构造地震约占世界地震总数的90%以上。92%的地震发生在地壳中，其余的发生在地幔上部地震天然地震人工地震2.火山地震由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震，这类地震只占全世界地震的7%左右。1914年日本樱岛火山爆发，产生的震动相当于一个6.7级地震。3.陷落地震由于地下溶洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小，次数也很少。人工地震因人为因素直接造成的地震是人工地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会诱发地震。1962年3月19日在广东河源新丰江水库坝区发生了迄今我国最大的水库诱发地震，震级为6.1级。---天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震地震天然地震人工地震二.按震源深浅分类浅源地震——震源深度小于60千米的称为浅源地震。全世界85%以上的地震都是浅源地震。中源地震——震源深度在60至300千米的称为中源地震。深源地震——震源深度在300千米以上的称为深源地震。浅源地震波及范围小，但破坏力大；深源地震波及范围大，但破坏力小。2002年6月29日晨1：20发生于吉林的7.2级地震，震源深度为540km，无破坏。目前有记录的最深震源达720公里。地震分类1960年2月29日发生于摩洛哥艾加迪尔城的5.8级地震，深度为3km。震中破坏极为严重，但破坏仅局限在震中8km内。165·12汶川地震概况17震级在5月12日四川汶川地震发生后，中国地震台网中心利用国家地震台网的实时观测数据，速报的震级为Ms7.8，随后，根据国际惯例，地震专家利用包括全球地震台网在内的更多台站资料，对这次地震的参数进行了详细测定，据此对震级进行修订，修订后震级为Ms8.0。烈度国家规定的汶川抗震建设标准是按7度烈度设防，此次地震的烈度达到10-11度，大大超出规定的建筑抗震设防标准。5·12汶川地震概况18成因5·12汶川地震概况•印度板块向亚洲板块俯冲，造成青藏高原快速隆升。高原物质向东缓慢流动，在高原东缘沿龙门山构造带向东挤压，遇到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡，造成构造应力能量的长期积累，最终在龙门山北川——映秀地区突然释放。•逆冲、右旋、挤压型断层地震。发震构造是龙门山构造带中央断裂带，在挤压应力作用下，由南西向北东逆冲运动；这次地震属于单向破裂地震，由南西向北东迁移，致使余震向北东方向扩张；挤压型逆冲断层地震在主震之后，应力传播和释放过程比较缓慢，可能导致余震强度较大，持续时间较长。•浅源地震。汶川地震不属于深板块边界的效应，发生在地壳脆——韧性转换带，震源深度为10千米～20千米，因此破坏性巨大。195·12汶川地震概况汶川地震成因示意图20损失5·12汶川地震概况•西南证券分析称，此次地震灾害造成的全部损失可能在1050亿-1900亿元之间；而据路透社报道，风险评估公司AIRWorldwide表示，中国四川省发生的强烈地震造成的经济损失将超过200亿美元。•据民政部报告，截至6月21日12时，四川汶川地震已造成69181人遇难，374010人受伤，失踪17397人。•四川省倒塌和损坏的房屋有400多万间，甘肃省40多万间，陕西省30万间。215·12汶川地震概况地震前后的民居225·12汶川地震概况地震前后的北川中学23房屋在地震中倒塌的原因5·12汶川地震概况•没有按标准建造。我国70年代就有了相应的房屋抗震标准，唐山大地震及其后几经修改，现行的有2001年发布的《建筑抗震设计规范》。但有的建筑没有依照标准实行，设计不当，抗震性能差。•地震超过预计强度。如汶川的房屋设计规范是7度，部分地区是6度，面对如此强的地震就较难抵御。•工程质量不过关。建筑按照标准设计了，还需要严格地进行施工建设，否则抗震能力就会打折扣。242011年3月11日，日本当地时间14时46分，日本东北部海域发生里氏9.0级地震并引发海啸，造成重大人员伤亡和财产损失。地震震中位于宫城县以东太平洋海域，震源深度20公里。东京有强烈震感。地震引发的海啸影响到太平洋沿岸的大部分地区。地震造成日本福岛第一核电站1～4号机组发生核泄漏事故。日本大地震此次特大地震由长约500公里、宽约200公里的巨大断层出现最大20米的位移而引发，从岩手县近海到茨城县近海的大范围板块交界处整体发生了大位移。美国地质勘探局地质学家布莱恩•阿特沃特表示，此次日本强震释放出的能量接近于美国全国一个月的能源消耗量——以2010年美国每天消耗1900万桶石油的标准计算，近似一次性燃烧5.7亿桶石油。另有美国科学家称其相当于1.1万颗广岛原子弹的能量总和。3.11日本大地震概况成因及损失唐山大地震•1976年7月28日3时42分54秒，在河北省唐山、丰南一带，发生了7.8级强烈地震，震中区烈度11度。地震波及天津市和北京市。这次地震发生在工矿企业集中、人口稠密的城市，极震区内工矿设施大部分毁坏，主要表现为厂房屋顶塌落，围护墙多数倒塌，高层建筑和一般民房几乎全部坍塌。震区内普遍发生铁路路基下沉，铁轨弯曲变形；公路路面开裂；桥墩错动、倾倒，梁体移动及坠落等。但是地下矿井的破坏比地面建筑轻得多。•150万人口中死亡24万，伤16万；直接经济损失100亿元，震后重建费用100亿元。唐山市文化路青年宫，为砖混结构的二层楼房，7.8级地震时倒塌一层，7.1级地震时除四根门柱外，全部坍塌。损坏的楼群开滦煤矿医院，为砖混结构的五层楼房（局部七层），仅西部转角残存。唐山市开滦煤矿救护楼，为砖混结构人字木屋架的三层楼房，墙倒顶塌。唐山市河北省煤矿设计院，砖混结构的楼房局部倒塌。唐山市河北省矿业学院图书馆，三层高的阅览室，系装配式纯框架结构，西头倒毁，东头框架幸存。（此处为唐山地震重点保护遗迹之一。）唐山市胜利桥为钢筋混凝土结构，墩断桥塌（11度区）。京榆公路滦河大桥，全长600余米，宽8米，桥墩由方石砌成，上部为钢筋混凝土支梁。地震时虽有破坏，但仍能通车；之后的7.1级余震使桥墩断裂，桥面塌落。地震灾害对工程结构的影响由地震的原生现象如地震断层错动，以及地震波引起的强烈地面振动所造成的灾害。主要有：1、地表破坏。如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等；一、直接灾害：2、建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；2、建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；2、建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；2、建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；3、山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等；4、海啸。海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造成沿海地区的破坏；二、次生灾害：直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平衡、稳定状态，从而引发出的灾害。有时，次生灾害所造成的伤亡和损失比直接灾害还大。1、火灾由震后火源失控引起；1923年日本关东地震，东京市内227处起火，33处未能扑灭造成火灾蔓，旧市区烧毁约50%；横滨市烧毁80%，死亡10万。主要的次生灾害有：2、水灾。由水坝决口或山崩拥塞河道等引起；3、毒气泄漏。由建筑物或装置破坏等引起；4、瘟疫。由震后生存环境的严重破坏而引起.43（2）风灾风灾定义风灾又称热带气旋，过去一直沿用英国人蒲福(Beaufort)于1805年拟定的“蒲福风力等级”，自0～12共分13个等级(1946年扩为18个等级)，小于7级的风不构成破坏。2006年6月2日，中国气象局与国家标准化管理委员会在北京联合举行新闻发布会将热带气旋定义为：生成于热带或副热带洋面上，具有有组织的对流和确定气旋性环流的非锋面性涡流的统称，包括热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风，并给出热带气旋等级划分表。44热带气旋等级划分表热带气旋等级底层中心附近最大平均风速（m/s）底层中心附近最大风力（级）热带低压（TD）10.8-17.1(39-62km/h)6-7热带风暴（TS）17.2-24.4(63-88km/h)8-9强热带风暴（STS）24.5-32.6(89-117km/h)10-11台风（TY）32.7-41.4(118-149km/h)12-13强台风（STY）41.5-50.9(150-183km/h)14-15超强台风（SuperTY）≥50.1(≥184km/h)16或以上风灾等级塔科马大桥风毁1940年，美国华盛顿州的塔科玛峡谷上花费640万美元，建造了一座悬索桥（主跨度853.4m、支撑梁高2.42m，且支撑梁为板式钢梁）。建成4个月后，于同年11月7日碰到了一场风速为19米/秒的风。虽风不算大，但桥却发生了剧烈的扭曲振动，且振幅越来越大（接近9米），直到桥面倾斜到45度左右，使吊杆逐根拉断导致桥面钢梁折断而塌毁，坠落到峡谷之中。1940年11月7日凌晨7点，顺峡谷刮来的风激起了大桥本身的谐振。在持续3个小时的大波动中，整座大桥上下起伏达1米多