地震灾害的特点和破坏形式

1.地震灾害特征

强震会造成严重的地震灾害,其中最常见的地震灾害仍然是各种建筑物的破坏,人员伤亡主要是房屋倒塌。特别是在大城市、大型工矿区等人口密集、房屋集中的地区,地震的破坏性和灾害的严重程度往往更加突出。地震灾害的特点是瞬间发生、灾情严重、预测困难。

1)地震灾害突发性强,凶猛,几秒到几十秒就能摧毁一座城市。有时地震前没有明显的预警,以至于人们无法躲避,导致大规模的毁灭性灾难。中国自1949以来,地震已造成27.4万人死亡,76.5万人受伤,居所有灾害之首。同时,地震还造成600多万间房屋倒塌,造成直接经济损失数百亿元。

2)地震成因的特殊性,使得临震预测很不成熟。所以地震对人类的危害还是很大的。随着科学技术的进步,人类已经能够有效地监测、预测和预防许多其他的地质灾害。然而,地震灾害仍然处于监测阶段,仍然无法准确有效地预测地震的发生,更不用说有效地减轻地震灾害了。

3)地震不仅直接破坏建筑物,造成人员伤亡,还不可避免地诱发多种次生灾害。有时次生灾害的严重程度大大超过地震灾害本身造成的损失。

4)在地震灾害过程中,有时没有发生地震灾害,这在其他地质灾害中是很少见的。地震谣言引发灾难的例子很多。现代通讯技术和媒体技术发达,有时可以放大地震谣言中的灾情。

2.地震灾害的破坏形式

根据地震灾害与地面运动的密切关系和地震灾害要素的构成,地震灾害可分为原发性灾害、次生灾害和间接灾害。地震的原生灾害来源于地震的原始效应,是由地震引起的直接灾害,如地震时房屋倒塌造成的人员伤亡,地震时喷砂、突水对农田的破坏等。地震次生灾害一般是指地震运动的过程和结果引起的灾害,如地震砂土液化引起的地基破坏引起的建筑物倒塌、地震引起的水库溃坝引起的洪水、地震引起的边坡岩土失稳引起的灾害、地震海啸引起的洪水等。地震间接灾害又称衍生灾害,是地震对自然环境和人类社会长期影响的表现形式。比如地震降低了城市局部地区的地面标高,导致暴雨季节洪水泛滥,地震引发的疾病传播,地震灾区停产带来的社会经济影响,灾区社会动荡不安等等。可视为地震的衍生灾害。

(1)地面运动

地面运动是由地震波在浅层和表层土中的传播引起的。当强震(震级> 8.0)发生时,人们有时可以观测到地面的波状运动。地面运动是地震破坏的最初原因。地震地面运动的破坏形式有:

1)水体被破坏,导致海啸和地面涌水。

2)土体破坏,导致砂土液化、淤泥触变性、沉陷、地裂缝、崩塌、滑坡等。

3)岩体破坏,包括岩体破裂、崩塌、滑坡和地裂缝等。

4)地震构造力的直接破坏主要形成地震断层、地裂缝等构造特征。

地面破坏与地震强度有关。当烈度较高时,地震的直接破坏明显;强度低的时候,地表破坏的只是水土。

(2)断裂和地面破裂

地震震裂地面的地方,建筑经常开裂,道路中断,管道断裂等。断层上和跨断层的所有地貌都是交错的,有时地面上会出现不同规模的地裂缝。统计表明,地震断层只有在震级≥5.5时才会发生,尤其是震级大于6.5时。一般来说,震级越大,地震断层的破裂长度越长(Barbara W Murck等,1997)。

(3)余震

余震往往会加重地震灾害。余震是主震后短时间内发生的小地震。比如1964阿拉斯加地震,4个月内记录了1260次余震。9月21999日台湾省南投县发生里氏7.6级地震后,共发生余震11790次,其中余震109次。

(4)火灾

火灾是一种比地面运动造成的灾害更大的次生地震效应。地面运动导致炉灶移动,煤气管道破裂,输电线路松弛,从而引发火灾。地面运动还损坏了供水主管线,中断了供水源,无法灭火。

(5)边坡变形和破坏

在陡坡地,地震振动可能会引起表土滑动或陡壁坍塌等地质灾害。阿拉斯加、加利福尼亚、伊朗、土耳其和中国都发生过地震滑坡和崩塌。房屋、道路和其他建筑被迅速下滑的滑坡摧毁。

(6)砂土液化

在大多数大地震中都可以看到砂土液化。1964年美国阿拉斯加地震和日本新潟地震发生砂土液化。1976,中国唐山大地震时大面积喷水喷砂的现象也是由砂土液化引起的。

(7)地面标高变化

地震还会引起大范围的地面高程变化,诱发地面沉降或岩溶塌陷。1976唐山大地震期间发生了多次岩溶塌陷。美国阿拉斯加1964地震造成科迪亚岛至威廉王子海峡约1000km海岸线垂直位移。有的地方地面下沉超过2 m,有的地方地面垂直上升到11 m。

(8)海啸

地震的另一个次要影响是地震波,也称为海啸。水下地震是引发海啸的主要原因。海啸对太平洋海岸尤其有害(表9-4)。

表9-4世界上有历史记录以来的地震和海啸

(根据Barbara W Murak等人,1997,有增补)

(9)洪水

洪水是地震的次生或间接灾害。地震引发的地面沉降、水库溃坝或海啸都可能引发洪水。后两者造成的洪水都是一次性的,而地震诱发的地面沉降属于永久性的地面高程降低,在雨季可能造成多次洪水,有时甚至会造成永久性积水。比如美国密西西比河的田纳西一侧穿过了新马德里的里尔弗特湖,这是在1811 ~ 1812之间的一系列地震中,地面沉降引起的洪水形成的。