实施地震易发区房屋设施加固工程,是提升北京市地震灾害风险防治能力的必然行动。根据北京市印发的《房屋设施加固工程工作方案》要求:对地震易发区内居民小区、大中小学校、医院、农村民居,以及重要交通生命线、电力和电信络、水库大坝、危化品厂库、重要军事设施进行抗震鉴定、评估和加固,科学规划并高标准建设应急避难场所。
而在抗震设防入户调查中,老百姓经常会问“我家房子能抗几级地震啊?”“如果发生6级地震,烈度可能达到Ⅷ度,满足抗震设防标准的房屋基本完好。”老百姓听完吁了口气,说“我知道了,我家房子抗震烈度是8度,8级地震来了都不用怕!”
其实,这就把震级和烈度两个概念给混淆了。今天我们就来区分一下地震震级和地震烈度。
ONE
什么是地震的震级?
地震的震级是衡量地震本身强度的一把尺子,一般用字母M表示,可以由地震波的振幅或地震矩的大小来表征。
的里克特和古登堡在1935年提出以地震波振幅的常用对数来计算震级标度,上称为里氏震级。地震波按传播方式的不同分为体波(P波、S 波)和面波。
相应地,由体波振幅计算得到的震级叫体波震级,由面波振幅计算得到的叫面波震级,二者反映的是地震释放能量大小与震级的统计关系。
地震越大,震级的数值也越大。常用的震级标度包括面波震级、体波震级和近震震级。
图丨中国地震台科普宣传片截图
严格来说,一次地震只有一个震级,但不同计算方式给出的震级数值可能略有差异。比如下图的2014年云南鲁甸6.5级地震,面波震级是6.5级,矩震级是6.1级。由于面波震级和矩震级计算原理不一样,不能做简单的类比和换算。
震级之间的比较于同类型的震级,比如,面波震级和面波震级相比较,矩震级和矩震级相比较,面波震级和矩震级不能比较,体波震级和矩震级也不能打破次元壁。
图丨2014年云南鲁甸6.5级地震烈度分布图
TWO
为什么要引入“烈度”?
一般情况下,地震震级越大,造成的破坏和伤亡也越严重。此外,同等强度的地震,发生在地质构造环境、人口密度、房屋抗震能力不一样的地区,造成的破坏和伤亡情况也不一样。同一次地震中,距离震中远近不同的地区受到的破坏程度也不一样。这就需要引入一种直观表征地震破坏分布情况的标度——烈度。
烈度不仅与震级有关,同时还与震源深度、距离震中的远近、地震波通过的岩层性质以及建筑物的抗震性能等多种因素有关。
一般而言,地震震源深度越深,震中烈度越小;距离震中越远,建筑物抗震性能越好,烈度也越小。然而也有例外,比如1985年墨西哥海域发生8.0级地震,距震中400多公里外的墨西哥城震害比震中附近还要严重。2008年汶川8.0级地震中,地处四川盆地边缘的汉源县烈度也高于它周边地区,这些都与盆地造成的地震动放大效应有关。
1564年意大利地图绘制者提出个地震烈度表,17世纪和18世纪曾采用四度烈度,19世纪出现十度划分的麦卡利烈度表,1904年德国人在麦卡利烈度表基础上编制成当时最的十二度烈度表。此后,除日本外,世界各国多以此为蓝本,结合本国的具体情况编制烈度表。
THREE
地震烈度编制情况
亦沿用欧洲的十二度烈度表,以房屋震害、人的感觉、器物反应、生命线工程震害、其他震害现象和仪器地震烈度作为评定指标,编制《中国地震烈度表》。烈度表并非一成不变,而是随着建筑物形式和质量的变化,地震经验的积累,以及人们对地震认知的提升而不断修改。一般用罗马数字Ⅰ至Ⅻ表示烈度值大小。
2020年发布的标准《中国地震烈度表》中,烈度Ⅰ至Ⅴ度主要由人的感觉和器物反应,结合仪器烈度来评定。
从烈度Ⅵ开始,主要依据房屋的平均震害指数、人和器物反应、生命线工程和其他震害现象,结合仪器地震烈度来评定。
以上对烈度的描述均为宏观现象,在烈度调查评估工作中,还需结合仪器测定的地震烈度来综合评定实际烈度值。
目前,中国地震台牵头建设地震烈度速报与预警工程项目,未来将实现分钟级地震烈度速报能力。烈度速报基于强震动观测台提供的数据,给出的值为仪器地震烈度,与仪器设备、数据传输、台站场地条件、环境噪声水平和烈度计算公式等有关。
FOUR
“地震”和 “烈度”的区别
常有人把8级地震和Ⅷ度烈度搞混,其实二者差别巨大。一方面,震级是定量的,烈度是定性的,二者性质不同。
2008年汶川5·12大地震,面波震级为8.0级,而破坏重的汶川县映秀镇和北川县县城烈度达到Ⅺ度,也就是说8级地震的烈度远超过Ⅷ度。
及以上烈度分布,直观地表示一次地震的破坏分布情况。
通过烈度图,我们能进一步评估地震造成的经济损失,为抗震救灾工作提供参考,同时为灾区的恢复重建工作提供科学依据。对于中小地震,部分地震局可能绘制并发布Ⅲ度、Ⅳ度,或Ⅴ度及以上烈度图,表征地震的有感范围,也就是受到地震影响但不造成破坏的范围。
图丨灾后重建
地震烈度图中的烈度为震灾区实际遭遇烈度,与开篇所说的抗震设防烈度(或称区划烈度)又不一样。按照《中华人民共和国防震减灾法》要求,一般工程结构的抗震设计必须满足地震区划图的要求。代地震烈度区划图于1957年完成,到现在已出版第五代。
前三版用地震烈度表述,从2001版(第四版)起采用地震动参数区划图,给出工程设计所需的地震反应谱相关参数,为抗震设防提供强制性的标准。
如果实际遭遇烈度小于或等于这个标准值,建筑物基本完好,而高于这个标准值就会产生破坏。的区划图中,唐山市位于Ⅷ度设防区,那么实际烈度为Ⅷ度时房屋基本完好,Ⅸ度房屋坏了可修好,Ⅹ度房屋不会塌。
简而言之,震级8级是地震本身的强度;烈度Ⅷ度是地震造成震区某一特定地点的破坏程度;抗震设防烈度是一般工程结构必须满足的抗震设防标准。
地震发生后,指挥决策者可以通过地震烈度图明确地震灾害分布情况,及时有效地指导应急救援;灾后重建时,政府和施工单位可根据区划烈度图进行抗震设防规划建设,实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标;科学研究中,学者可以通过对历史地震烈度图进行规律总结,有针对性地开展地震烈度衰减关系研究。
可以说,地震烈度与震级形影不离,是地震研究和防震减灾工作中的重要角色。
图文:徐志双(中国地震台)
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