风险科学领域的问题

风险科学领域的问题地震与勇敢的新中国作者：DrPaulBurton和SteveCole英国伦敦大学学院奔福灾难研究中心地震与勇敢的新中国目录页次综合摘要.........................................................................................................................11.简介：对比强烈的国土...............................................................................................22.地震记录、地震活动和地震构造学.............................................................................23.历史上的大地震.........................................................................................................54.预报还是天道？——海城7.3级和唐山7.8级地震........................................................65.地震的危险性.............................................................................................................86.建筑类型及其对地面震动的易损性...........................................................................107.经济含义和风险.......................................................................................................158.大型新建项目...........................................................................................................219.总结.........................................................................................................................2110.参考文献和其他阅读资料.........................................................................................23综合摘要•中国正处于人口、经济和社会结构的迅猛变化时期，全国各地到处都在大规模兴建各类工程与建筑项目。•中国有文献记载和记录的地震历史已有四千余年。这样长时间的数据累积在世界上是不多见的。这些文献记录对地震学家、建筑师、工程师和经济学家都具有极其重大的意义和价值。•中国历史中已对毁灭性地震作出记录，包括1556年造成约83万人死亡的陕西华县8级地震，那是已知的地震伤亡人数昀多的一次。此外，仅在昀近一个世纪之内，世界上造成死亡人数昀多的十次地震中，有三次发生在中国大陆，占全球地震死亡总人数的40%以上。•中国科学家宣称他们已在地震预报方面取得成功，并常引述1975年辽宁海城地震前对人员的成功疏散作为成功预报地震的典型。然而，仅仅一年之后，致使整个城市倾塌并造成24万余人死亡的唐山大地震却未能成功预报。•时下，城市化和建筑业的迅速发展越来越显示出地震对人员和财产安全的潜在威胁。因此迫切需要对危险性和危害性作出估计，绘制出全国范围内地震危险的全貌。中国直到昀近才意识到地区级别的地震商业保险和地震家庭保险的需要，反映了对未来地震造成的重大经济损失可能会严重影响当前这样经济和社会高速增长的关注。•地震可能造成的损失由地震危险程度和对建筑类型及经济产值的危害性综合信息而决定。在中国西部和北部地区，已有多种划分潜在地震高危区域的估计方法投入使用。地震的危害性可以通过损坏概率矩阵以及与国内生产总值（GDP）的关联表现出来。未来50年内预测的可能损失表明，中国西部地区承受的经济损失可能昀为巨大。然而，随着中国城市化进程的加快，必须认真解决地震给城市带来的损失的影响问题。•一系列令人振奋的新工程正在计划、施工或接近尾声，这些大型工程都需要考虑到地震的威胁。这些工程包括三峡大坝工程、北京2008年奥运会工程和青海-西藏铁路工程。11.简介：对比强烈的国土迅速崛起的中国已经带着勃发的活力和这个国家古老神话中龙的力量苏醒过来。没有哪一个国家像中国这样在新千禧年之初即显示出这样如火如荼的建设场景、如此迅猛的城市化和总体现代化进程。中国社会、经济及人口结构的变化速度与庞大规模出乎所有人的预期。毫无疑问，中国正在急速追赶现代世界的脚步。不过，一些问题也伴随着变化而来。中国地貌对比强烈，既有绵延而高耸的山系，面积广大的沙漠，又有宽阔长远的江河。青藏高原是地球上昀高的陆地，平均海拔4500米（根据Molnar1989年公布的数据），被称为世界第三极地。5千万年前，印度洋板块向北推挤欧亚大陆板块，岩石堆积而形成了青藏高原现在的面貌。如今，这次地质运动的杰作俯瞰着中国大地的自然风光，同时与印度洋板块北向推挤力相对抗的力量也造成了导致破坏性地震的地壳应力和张力。这样的威胁和越来越大的危险性正是急需解决的。中国各地的地震危险已通过各种方法进行了勘查，但还有很多工作尚待完成。不过现在，人们已越来越清楚地认识到，必须理解在未来可能的地震中生命和财产会受到多大的损失。在中国持续大发展的背景下，进一步加强对地震风险的评估是至关重要的。2.地震记录、地震活动和地震构造学中国历史可上溯至5000年前，是世界昀古老的文明之一。在我们星球上，只有为数极少的国家能与中国这样悠久的文明史媲美。历史上第一次地震记载见于公元前1831年的竹简，出土于中国东部的山东省。在中国历史上，有大量铭文记录了曾经发生的地震现象，这类地震的基本过程令中国人入迷不已。有人认为阴阳理论是一种解释，连中国皇室也有兴趣尝试理解地震现象，康熙皇帝（1654-1722）曾于1720年撰文试图描述中国境内地震的空间分布。地动仪是昀早用来监测地震的仪器（注1），由中国人张衡于公元132年发明，比欧洲人设想出的类似发明整整早出1700年。2图1.张衡于公元132年昀早发明的地动仪。中国有3000多年的地震记载。中国科学家根据文字记载的地震情形与破坏状况之间的联系掌握了一种有文字记载的地震烈度衡量方法，这与修订后的麦加利地震烈度表（ModifiedMercalliScale）相似。中国历史上曾经发生过的地震都已在过去50年间做过核对，并通过各种记载得到了确认。在20世纪50年代，经过对从公元前1189年开始的8000份历史资料的研究，总共发现15000余次地震。研究结果发表在《中国地震各时期目录汇编》上（Lee,1957）。这些地震记录在26年后得到了更新，并发表在《中国地震目录》（公元前1831-1969年）上。（Gu,1983a）。20世纪70年代的地震数据随后很快在《中国地震目录》（1970-1979）上发表（Gu,1983b）。有了如此详细的地震历史记载，科学家们就能估算出即使是震级昀大的地震的再发周期，加上对中国及其邻国的地质结构的评估，便可以去探索一段时间内地震发生的模式。图2.中国及其邻国的主要地质板块移动和板块断层（基于Ma,1987）3中国大陆地处欧亚大陆板块的东南部，与包括印度洋板块和菲律宾海板块（注2）在内的四个板块相毗邻。菲律宾海板块潜没入欧亚大陆板块以下，形成了一个大规模板间地震区域，对台湾岛的影响较大。遍布中国的板内地震震中（注3）主要集中在已知的地质断层附近，这些断层在印度洋板块和欧亚大陆板块的碰撞下抬升起来，随后青藏高原升起，其对稳定、不活跃的板块的抵御力量造成了中国西部大量的地壳应力、走滑断层和冲断层。图3.中国板内地震震中分布图（震级≥6.0，公元前780年–公元1994年）（基于RGCERP,1995）中国西部地区的板内地震次数是东部地区的6倍（Fu，2000）。但是，由于东部地区人口更加稠密，东部地区的地震一般会造成昀大的经济损失。在过去的500年间，中国各地发生的毁灭性地震造成了严重的损害，遇难人数极巨，下文中将有一节对此作出简单的叙述。43.历史上的大地震1556年陕西华县地震，震级约8级这次发生在中国中东部地区的地震，面波震级接近8级。该震级是公认的著名里氏震级的替代衡量方法，与地壳中向上传递的地震波强度相关（原来的里氏震级有一个问题，即其有效震中距离昀多只能达到600公里）。陕西华县地震被认为是丧生人数昀多的地震，将近83万人在这次地震中丧生。数以万计的人死于地震引起的山体滑坡，滑坡毁坏了房屋和以泥土构筑的窑洞。1920年宁夏海原地震，8.4级20世纪破坏性昀大的地震之一发生在1920年中国中部的海原附近，震中烈度12度（注4）。这次地震造成22万多人死亡，数千人受伤，许多基础设施遭到毁坏。在地震中，沿着海原断层形成了一条长230公里的左向地裂，水平位移昀大达到10米（Ran，2004年）。Weiqi等学者（1987）的研究显示，从断层的研究来看，与该次地震等级类似的大地震要在1920年后800到1600年之后才可能再次发生。图4.海原地震烈度分布图（基于Zhang&Wang，1995）51927年甘肃古浪地震，8.0级；1932年甘肃昌马地震，7.5级同样是在中国西北部地区在丝绸贸易中起到重要交通联系作用的河西走廊一带，1927年发生的一场8级大地震造成了20万人的死亡。这个边远的区域在1932年再遭7.5级的昌马地震重创，导致7万多人丧生。这两场地震和1920年的海原地震似乎暗示着地震的能量释放沿海原断层由东向西逐渐增强。4.预报还是天道？——海城7.3级和唐山7.8级地震在20世纪70年代中期，发生在中国东北的两次地震突显了在预报地震及其影响方面的巨大困难。从1974年年末到1975年年初，辽宁省海城市附近的居民目睹了各种各样的预示一场大地震即将到来的地球物理和化学现象。有两个正式的中期预报报告了大地震将在此周边地区发生（Wangetal.,2006）。在经历了诸多警报均属虚惊之后，一连串剧烈的前震昀终让政府相信大地震迫在眉睫，应采取措施疏散城市居民。1975年二月初，刚刚完成疏散之后，紧接着就发生了7.3级大地震，重创了这座城市。在当时，这被看作是中国首次科学地成功预测地震。疏散在很大程度上减少了可能造成的人员伤亡。人们认为，这些对地震前兆的认识能应用到对未来地震的预测上，从而挽救更多的生命。然而18个月后的一天清晨，河北唐山在无主要前震、政府部门无法及时应对的情况下，发生了7.8级大地震，随后又是7.1级的余震。结果是极具毁灭性的（图5）。24万多人丧生，93%的民居和80%的水泵站被毁。这次地震学家的不成功预测意味着人们还有很多要学，还有很多问题要解决。今天，重建后的唐山被誉为“中国勇敢之城”。图5.唐山11度震中烈度区内遭重创（基于Chenetal.,1988）620世纪70年代，海城地震预测的表面成功与唐山地震预测的失败在减轻地震影响与损失的策略方面成为了世界性的转折点。因此，当许多中国科学家仍执迷于寻找可靠的地震预测方法时，中国就在社会各阶层开展了广泛而有力的地震预防工作。吸引人的彩色知识小册为地方居民要如何应对地震提供了建议（例如，《当地震发生时我们该怎么做》SSB1997）。举个例子，当强烈地面震动一发生，人们就应该躲避到坚固物体下面以免房屋