諸多專家認為,與其依賴地震預報來防御地震,不如進行地震烈度速報、建立地震預警系統(tǒng)并切實推行抗震設(shè)防
汶川大地震,對于中國如何切實推進防震抗震、避免生命財產(chǎn)損失,提出了嚴峻的課題。
在公眾把注意力集中在地震預報的同時,很多專家提出,對地震進行設(shè)防,才是減輕地震災害的根本所在。中國工程院院士、中國地震局工程力學所研究員謝禮立甚至認為,長期以來,中國過于依賴地震預報防御地震災害,是一個“極其錯誤的指導方針”。
他對《財經(jīng)》記者強調(diào),并不是說不應該對于地震預報進行科學研究,但把防災的“賭注”完全押在這個方面,值得商榷。
他認為,且不說短期內(nèi)無法實現(xiàn)地震的準確預報,即便地震預報取得了突破,也無法從根本上徹底減輕地震災害;“即使可以非常精確地預報北京或其他某座城市某個時間將發(fā)生大地震,人員得以及時疏散,但房子大面積倒塌怎么辦?上游的水庫出現(xiàn)垮壩怎么辦?”
諸多專家認為,進行地震烈度速報、建立地震預警系統(tǒng)尤其是切實推行抗震設(shè)防,才是更為現(xiàn)實的選擇。
烈度分布圖:被忽略的價值
2008年5月12日,四川汶川8.0級大地震發(fā)生當天,大多數(shù)人的目光被完全吸引到了震中——汶川。
一個看似理所當然的假設(shè)是:震中肯定是受災最嚴重的地區(qū),救援應該集中于汶川。
然而,就在地震發(fā)生之后不久,來自美國的一張烈度分布圖,幫助一些中國專家做出了不同的判斷。
所謂烈度,是指地震對地面及建筑物的破壞力。對于同一次地震而言,震級是固定的;但距離震中不等的不同地區(qū),烈度分布卻并不一樣。比如汶川大地震,震中烈度可達11度(目前地震烈度的最高等級為12度),建筑物和很多其他基礎(chǔ)設(shè)施幾乎遭受毀滅性打擊;而到了千里之外的北京地區(qū),烈度就只有4度了,不會造成任何實質(zhì)性損害。
因此,在地震發(fā)生后的第一時間估計其烈度分布,對于正確地判斷災情和部署救援力量,可謂生死攸關(guān)。
美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的戴維沃德(David Wald)博士對《財經(jīng)》記者說,該局在“512”汶川大地震發(fā)生后30分54秒,即根據(jù)震中、震級和震源深度等數(shù)據(jù),以及地震波衰減規(guī)律等,自動生成了一張烈度分布圖;地震發(fā)生后2小時15分,借助地質(zhì)構(gòu)造和余震分布信息,這張烈度分布圖上已經(jīng)標出大致的斷裂方向和長度。
從圖上已經(jīng)可以發(fā)現(xiàn),烈度達到10度的極震區(qū),分布在汶川縣映秀鎮(zhèn)至北川縣城的廣闊地帶。這意味著,北川方向也很有可能遭受嚴重破壞,此次地震的受災程度超出了人們最初的想象。當然,沃德也承認,由于缺乏現(xiàn)場觀測資料,這張圖不夠準確,但仍然可能為中國的應急救援提供寶貴信息。
令人遺憾的是,據(jù)《財經(jīng)》記者了解,USGS網(wǎng)站僅為少數(shù)專業(yè)人士所熟悉,絕大多數(shù)中國公眾和救援人員都無從知曉。而中國地震局網(wǎng)站上,也沒有在第一時間公布類似的烈度分布信息。
客觀地說,中國地震局的此次應急救援表現(xiàn)有諸多值得稱道之處。比如地震發(fā)生后,該局迅速組織專家對震害進行評估,掌握了大量情況。與1976年唐山大地震相比,其監(jiān)測能力可謂突飛猛進——僅用了十多分鐘,即測出汶川大地震的震中和震級,為快速救災行動提供了最關(guān)鍵的信息。
不過,中國科學院院士、中國地震局地球物理所研究員陳運泰在接受《財經(jīng)》記者采訪時承認,對于地震的應急救援來說,僅僅知道震中是不夠的,還需要知道破裂發(fā)生在哪些地方,而這樣的信息“不能只靠兩條腿去跑”。
因此,地震發(fā)生后,陳運泰帶領(lǐng)其研究小組,開始搜集全球18個地震臺站的資料,推演此次地震的破裂過程。
經(jīng)過通宵達旦的數(shù)據(jù)下載和分析處理,這個研究小組在5月13日早上獲得了初步結(jié)果:破裂首先發(fā)生在映秀一帶,然后向東北方向擴展,破裂長度超過300公里!這個研究結(jié)果,比USGS的估算更為準確。
陳運泰及其同事當即將研究結(jié)果上報中國地震局應急指揮部,同時在研究所網(wǎng)站上公開發(fā)布。這些信息在隨后的應急救援中,發(fā)揮了重要作用。
但是,陳運泰至今依然為中國地震局沒有向公眾提供烈度速報信息——在地震發(fā)生后迅速給出大致的烈度分布——感到惋惜。
在汶川大地震當天,由于通信中斷、道路受阻,外界未能及時了解北川等重災區(qū)的情況,使得這些地區(qū)的救援工作沒有在第一時間展開。
畢竟,烈度速報對于應急救援極有價值,尤其是在地震發(fā)生后的最初階段。如果能夠更早識別那些雖然不是震中、但遭受破壞也很嚴重的地區(qū),更早派出救援隊伍,就會有更多的生命獲救。
預警系統(tǒng):生死時間差
與烈度速報相比,地震預警系統(tǒng)更是一個減少人員傷亡的有效手段。
在6月14日發(fā)生的日本巖手宮城7.2級地震中,日本地震預警系統(tǒng)再次發(fā)揮作用。據(jù)日本《讀賣新聞》報道,距離震中約100公里的仙臺市地鐵系統(tǒng),在地震波到達前5秒接到了預警信號。
所謂地震預警,是指在地震發(fā)生后,利用地震波傳播速度小于電波傳播速度的特點,對地震波尚未到達的地方進行預警。
一般來說,地震波的傳播速度僅為每秒幾公里,而電波的速度為每秒30萬公里。
因此,如果利用實時監(jiān)測臺網(wǎng)獲取地震信息,進行快速分析和評估,就可能提前發(fā)出預警。
以汶川大地震災區(qū)為例。如果這一帶設(shè)有地震預警系統(tǒng),并且能夠在地震波到達北川、青川等地區(qū)之前,提前數(shù)秒至數(shù)十秒發(fā)出預警,這些災區(qū)的人員傷亡和經(jīng)濟損失或許不致如此慘重。
中國地震局工程力學所副所長李小軍博士告訴《財經(jīng)》記者:“尤其是學校,10秒鐘就可以跑出去不少孩子?!?/p>
據(jù)李小軍介紹,美國、日本、墨西哥、土耳其等國家,都在積極開展地震預警系統(tǒng)的研究和開發(fā),并建成了一定規(guī)模和數(shù)量的地震預警系統(tǒng)或地震緊急自動處置系統(tǒng)。
例如,墨西哥城于1991年8月建立了向公眾發(fā)布地震警報的地震預警系統(tǒng)。1995年,格雷羅地區(qū)發(fā)生7.3級地震,地震預警系統(tǒng)在地震波到達墨西哥城前72秒發(fā)出地震警報,為地震緊急處置贏得寶貴時間,大大減少了人員傷亡和經(jīng)濟損失。
日本于20世紀50年代開始建立鐵路系統(tǒng)緊急地震監(jiān)測和預警系統(tǒng),其國家地震預警系統(tǒng)也于2007年10月正式面向公眾運行,成為世界上第一個覆蓋全國范圍的地震預警系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以自動計算地震的震中和震級,還可估計不同地區(qū)的烈度分布。
一般來說,地震預警系統(tǒng)只對距離破裂斷層50公里至二三百公里的范圍有效。對于50公里以內(nèi)的地區(qū),可能來不及反應;而對于二三百公里以外的地區(qū),地震產(chǎn)生的破壞通常又不嚴重。
這一系統(tǒng)雖然有其局限性,但對于中國這個歷史上地震災害損失極為慘重的國家而言,仍極具現(xiàn)實意義。
目前,中國大陸地區(qū)尚未建立規(guī)模性的城市地震預警系統(tǒng),僅在少數(shù)重大工程建立了小規(guī)模的地震報警或處置系統(tǒng)。其中,在廣東大亞灣核電站1994年建成的系統(tǒng)中,當?shù)卣饎映^給定限值時,中心控制室將采取相應的緊急處置措施。此后,秦山和嶺澳核電站建成類似系統(tǒng)。2007年,冀寧輸氣管線也建立了地震監(jiān)測與報警系統(tǒng)。
在汶川大地震之前,中國政府已經(jīng)認識到地震預警系統(tǒng)的重要性。2007年10月發(fā)布的《國家防震減災規(guī)劃(2006—2020年)》中,即明確提出要建立地震預警系統(tǒng),其中,到2010年要加強地震預警系統(tǒng)建設(shè),加強重大基礎(chǔ)設(shè)施和生命線工程地震緊急處置示范工作。
據(jù)《財經(jīng)》記者了解,中國地震局將率先在首都圈和西北蘭州地區(qū),建立地震預警示范系統(tǒng)。這一計劃在汶川大地震之后,已經(jīng)得到批準,預計將于今年下半年開始正式啟動。
此外,其他一些省市也有意引入地震預警系統(tǒng)。據(jù)李小軍博士介紹,陜西省和重慶市就相繼在汶川大地震前后,著手與中國地震局工程力學所等機構(gòu)商討建立地震預警系統(tǒng)的技術(shù)方案。
強震動臺網(wǎng):遺憾與收獲
無論是地震預警系統(tǒng)的建立,還是獲得烈度分布圖,都離不開作為基礎(chǔ)的強震動觀測臺站。
一般的測震觀測,其主要目的是監(jiān)測地震活動性,確定地震發(fā)生的時間、震級、震中等震源特性;而強震動觀測,則主要是測量強地震引起的強烈地面運動(即強震動)過程,以及工程結(jié)構(gòu)的地震反應。
如果獲得震中及周圍地區(qū)的強震動數(shù)據(jù),還可以在更短時間內(nèi),給出更可靠的烈度分布。
強震動觀測臺站通常設(shè)置在可能發(fā)生強地震地區(qū)的各類場地和工程結(jié)構(gòu),采用無人值守方式。觀測儀器平時處于待觸發(fā)狀態(tài),當發(fā)生強地震時,儀器觸發(fā)并自動記錄直接與地震力相關(guān)的加速度。
正是由于這一臺站獲得的信息,對于災害評估、工程建設(shè)以及國土規(guī)劃,具有非常直接的參考作用,因此,在過去這些年中,無論是日本、美國還是中國臺灣,都已經(jīng)建立了覆蓋全境的強震動觀測網(wǎng)絡。
2008年4月11日,汶川大地震前一個月,總投資超過22億元的中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡項目通過專家組驗收。作為該項目的重要組成部分,中國數(shù)字強震動臺網(wǎng)在全國建立了約1200個強震動觀測臺站。
而根據(jù)在首都圈和蘭州地區(qū)計劃建立的地震預警示范系統(tǒng),還將增加布設(shè)強震動臺站;這些新增臺站的觀測數(shù)據(jù),會通過有線或無線信道實時傳輸?shù)綇娬饎优_網(wǎng)預警中心。
目前,北京、天津、蘭州、烏魯木齊、昆明這五個城市,已經(jīng)建立起地震動強度(烈度)速報臺網(wǎng),當臺網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)發(fā)生4級以上地震時,可以在十分鐘內(nèi)給出烈度分布。而在此次發(fā)生地震的龍門山斷裂帶及其周圍地區(qū),也布設(shè)了60多個強震動臺站。
這次地震發(fā)生,設(shè)在震區(qū)及周圍地區(qū)的一些強震動臺站,包括距離斷層僅10公里的什邡八角臺獲得了記錄。此外,研究人員還冒險深入現(xiàn)場,取出那些未能傳回記錄的儀器。
而四川宜賓等地區(qū),以及甘肅、云南、陜西等十多個省市的強震動臺站,則在地震當天就傳回了記錄;當然,很多臺站由于距離震中較遠,數(shù)據(jù)記錄并不理想。
正是根據(jù)收集到的數(shù)據(jù),國家強震動臺網(wǎng)中心后來繪制出汶川地震的地震動峰值加速度圖,才較好地描述了震害的分布情況。
實際上,結(jié)合強震動持續(xù)時間等數(shù)據(jù),這張圖就可以轉(zhuǎn)換為烈度分布圖。
然而,此次地震仍然暴露出不少問題。由于通信中斷,一部分臺站的記錄未能及時傳送到國家強震動臺網(wǎng)中心;在一些高烈度地區(qū),比如北川縣委院內(nèi)的強震動觀測臺站,甚至出現(xiàn)了觀測室倒塌而損壞儀器的情況。
中國地震局工程力學所周雍年研究員也對《財經(jīng)》記者表示,在這次地震中,四川省強震動臺網(wǎng)有些臺站沒有獲得紀錄,還與維護人員缺少、整個維護管理跟不上有關(guān)。
此外,中國大陸目前強震動臺站數(shù)量雖有所增加,但總數(shù)也僅與臺灣省相當,遠不能滿足要求,因此整個龍門山斷裂帶及其周圍地區(qū)的強震動臺站密度仍然處于偏低水平。其觀測儀器被觸發(fā)后,也不是實時傳輸數(shù)據(jù),并未像北京等地區(qū)那樣形成烈度速報臺網(wǎng)。
或許,這些都在不同程度上導致了未能在震后數(shù)小時甚至更短時間內(nèi)繪制出烈度分布圖。
作為中國數(shù)字強震動臺網(wǎng)的首席專家,李小軍博士告訴《財經(jīng)》記者,如果地震的烈度不大,速報的意義不大;但如果烈度很大,造成通信中斷,甚至出現(xiàn)臺站倒塌,實際上又很難作出速報。
“汶川大地震促使我們反思,今后該怎么解決數(shù)據(jù)傳輸問題,而一些地區(qū)的觀測室是不是可以采用玻璃鋼罩?!彼a充說。
區(qū)劃圖修訂:重審抗震設(shè)防
汶川大地震后,中國地震局迅速啟動了《汶川地震災區(qū)地震動參數(shù)區(qū)劃圖》的編制。作為這份區(qū)劃圖的主編,中國地震局地球物理所副所長高孟潭研究員對《財經(jīng)》記者表示,地震區(qū)劃圖反映了不同地區(qū)潛在地震危險程度的狀況,是震災防御的重要基礎(chǔ)。
2001年,中國編制出第四代地震區(qū)劃圖——《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》,并將其作為強制執(zhí)行的國家標準(第一、二及三代分別是在1957年、1977年和1990年完成的)。原有的地震烈度區(qū)劃概念,也被地震動參數(shù)區(qū)劃所代替。
地震動參數(shù)包括地震動峰值加速度等指標,與地震烈度有所區(qū)別;不過,在地震動峰值加速度和地震烈度之間,也可簡單地進行對照。
汶川大地震災區(qū)地震動參數(shù)區(qū)劃圖的修訂,就成為災后重建的一項緊急課題。所幸的是,早在2007年7月,第五代地震區(qū)劃圖的編制工作已經(jīng)啟動,編制組積累了不少基礎(chǔ)資料和研究成果。按計劃,中國第五代地震區(qū)劃圖將于2010年完成。
結(jié)合此次汶川大地震的烈度分布和強震動觀測結(jié)果,以及現(xiàn)場考察情況和其他相關(guān)資料,編制組很快完成了汶川地震災區(qū)地震動參數(shù)區(qū)劃圖的修訂。而這些修訂,也被國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和國家標準化委員會批準,作為2001年國家標準《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》的首次修改內(nèi)容,于6月11日起實施。
高孟潭研究員在接受《財經(jīng)》記者采訪時承認,過去人們的確低估了汶川地震災區(qū)所在龍門山斷裂帶的地震風險。因此,需要重新審視這一地區(qū)的抗震設(shè)防。
不過,他同時指出,這并不意味著汶川地震災區(qū)及其周圍地區(qū)的抗震設(shè)防將普遍提高一個等級,或者說設(shè)防烈度將普遍提高一度。對于不同的地區(qū),有不同的考量。例如,與2001年的地震區(qū)劃圖相比,汶川、茂縣、北川、都江堰的地震動峰值加速度分區(qū)被調(diào)整為0.2g(g為重力加速度),對應的抗震設(shè)防基本烈度也從7度調(diào)為8度;計劃修建大型石化項目的彭州,雖設(shè)防烈度仍為7度,但加速度分區(qū)亦從0.1g上調(diào)為0.15g。至于成都、郫縣等地,則維持了原來的0.1g的分區(qū)。
當然,高強調(diào),作為國家標準的地震區(qū)劃,只是建設(shè)工程抗震設(shè)防的最低依據(jù)。而對于地質(zhì)條件復雜的城市和某些重大工程等,還必須做專門的研究。
在他看來,汶川地震造成如此慘烈傷亡,固然與其震級大、烈度高以及設(shè)防標準偏低有關(guān);但更重要的,或許還是很多地區(qū)的抗震設(shè)防工作并沒有真正到位。
這次地震中,遭受重創(chuàng)的往往是那些沒有抗震設(shè)計的農(nóng)村建筑,或者是建筑質(zhì)量和抗震設(shè)防沒有達到標準的城鎮(zhèn)建筑,尤其是學校、醫(yī)院等公共建筑。而那些建筑質(zhì)量合格、遵循設(shè)防要求的房子,在地震中的表現(xiàn)大不一樣。實際上,即使在烈度超過10度的極震區(qū),仍然有一些房子沒有倒塌;而在一些烈度為7度、8度的區(qū)域,卻有大量房屋倒塌。
“汶川地震發(fā)生后,我們對已經(jīng)在城市推行的抗震設(shè)防更有信心,事實證明,抗震設(shè)防可以避免大量傷亡?!备呙咸墩f,“而鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村的抗震設(shè)防等公共服務,由于歷史原因,長期處于真空狀態(tài)。相信這次地震,會在這方面起到巨大的推動作用。”
下一次災難:我們準備好了嗎?
在中國工程院院士、中國地震局工程力學所研究員謝禮立看來,地震的最大威脅,實際上來自于“土木工程災害”。
因此,他認為,除了公眾一般關(guān)心土木工程的設(shè)防水準,即按照什么烈度來設(shè)防,實際上更重要的是設(shè)防目標。傳統(tǒng)的抗震設(shè)計思想是:經(jīng)過抗震設(shè)計的房屋,當遭遇超過本地區(qū)設(shè)防烈度水準的強烈地震時,容許出現(xiàn)一定程度的損壞,但應確保使用者的生命安全。
他指出,對于怎樣才算是“一定程度的損壞”,目前在中國簡直就是一筆糊涂賬。因此,即使是按照同一個設(shè)防水準,針對建筑物的使用性質(zhì)和重要性,也應該規(guī)定出不同的設(shè)防目標。對一些重要建筑,可以要求連玻璃幕墻都不能掉;對于學生、病人、老人、殘障人士等弱勢群體集中的建筑物,則應該要求有更多的時間逃生。
2004年,謝禮立擔任主編的《建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計通則》作為行業(yè)推薦標準,在全國試行。據(jù)他介紹,按照抗震性態(tài)進行設(shè)計,就完全可以解決設(shè)防目標的問題。
對于有些人士將成本作為抗震設(shè)防的一大障礙,他并不認同。因為在其看來,采用土木工程方法,并不會增加很多投資;哪怕是將不抗震的建筑物提升到抗9度地震的水準,建筑成本增加大約在15%至25%,還不及很多老百姓裝修所花的費用。
中國地震局地球物理所副所長高孟潭研究員也對《財經(jīng)》記者表示,設(shè)防水準每增加一個檔次,或者說設(shè)防烈度增加一度,每平方米建筑成本大概增加幾十元。在很多城市,這不過是樓盤售價的一個零頭。
“抗震設(shè)防并不是錢的問題,主要是一個意識問題?!彼麖娬{(diào)。
此外,一個地區(qū)的防震減災能力,不僅與其建筑物的設(shè)防有關(guān),還與其通訊、道路等生命線工程等諸多因素有關(guān)。早在1994年,國務院就曾發(fā)文提出防震減災十年目標,“爭取用十年左右的時間,使我國大中城市和人口稠密、經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)具備抗御6級左右地震的能力?!?/p>
如今十多年已經(jīng)過去,但種種跡象顯示,這份文件并未受到應有的重視和貫徹執(zhí)行。在地震災害預防工作較好的日本和美國,5級到6級地震一般不會對社會造成大的沖擊;但2005年11月26日發(fā)生在江西九江的5.7級地震,極震區(qū)烈度僅為7度,就造成13人死亡,一度有40多萬人露宿街頭,直接經(jīng)濟損失超過了20億元。
《國家防震減災規(guī)劃(2006—2020年)》提出,到2020年,中國基本具備綜合抗御6級左右、相當于各地區(qū)地震基本烈度的地震的能力。但有專家在接受《財經(jīng)》記者采訪時擔心,這一規(guī)劃會不會再次成為一紙空文?
面對未來的地震風險和“土木工程災害”隱患,謝禮立還建議,在關(guān)注災區(qū)重建的同時,必須審視其他地區(qū)的抗震設(shè)防。例如,當前需要對現(xiàn)有建筑物進行評估鑒定,該加固的一定要加固。
他強調(diào),評價一個國家的防災減災工作,主要看這個國家是“災前忙”還是“災后忙”。往往災后越忙,越說明災前措施不得力;而災前預防做得越好,災后損失就會越小。
“我現(xiàn)在最擔心的是,如果下一次地震來襲,我們是否已經(jīng)真正做好了準備?”這位從事地震減災工作近半個世紀的專家對《財經(jīng)》記者坦言?!?/p>