2020年7月25日，首都科学讲堂线上开讲，本次首都科学讲堂邀请了中国地震局地球物理研究所研究员、原副所长高孟潭，为大家带来主题为《唐山大地震与城市地震灾害防治》的精彩讲座。

　　唐山大地震与城市地震灾害防治

　　“我非常清楚地记得，1976年7月27日下午是一个非常闷热的下午。那天晚上，我看了两场露天电影，电影结束已是深夜11点钟左右，回去以后我倒头就睡，并且很快进入了梦乡。凌晨3点左右，我被房屋剧烈的抖动惊醒，一刹那我感觉整个大地都在颤抖，我非常惊恐，手足无措，几乎是在同时，我还清楚地听到远处有房屋倒塌的声音。过了一段时间，大地平静下来之后，我赶紧跑到室外。这是我一生中遇到的最强烈的一次地震。

　　第二天早晨从广播里听到，唐山地区在凌晨3点多发生了特大地震，我所在的地方实际上离地震的震中还有100多公里，但震动之强烈，终生难忘。”——高孟潭

　　1976年唐山大地震是无数中国人刻骨铭心的记忆，今年7月12日清晨，唐山5.1级地震的发生，又唤起了很多人对地震科学的关注。2020年7月28日是唐山大地震44周年纪念日，当年大地震给京津冀地区，尤其是唐山城区造成的破坏和人员伤亡为何异常惨烈？唐山大地震以后，中国地震科技的发展取得了哪些进步？汶川地震又揭示了哪些新的问题和挑战？这些年我国是如何完善城市地震灾害风险防治体系的？

　　第一讲 唐山大地震为何损失惨重？

　　唐山大地震发生以后大量房屋被夷为平地。唐山这样一个百万人口、百年工业的城市就这样毁于一旦。这场地震为什么会造成如此惨重的损失，从下面几个方面来分析。

　　首先，缺乏对地震的预判，以至于城市许多新建建筑多选择预制板式。当时这个城市几乎是一个对地震不设防的城市，人们的认知是唐山这个地区不会发生大的地震，大家认为这个地方地震的烈度也就是6度左右，这种烈度的地震一般房屋倒塌的可能性不大。因此大量的房屋建筑没有进行抗震设防，在房屋建筑选型方面也没有考虑到地震的威胁。当时在城市建设的高潮时期，采用了大量预制板式的建筑，后来很多实际情况表明这种预制板式的建筑很不结实，在强烈的震动中非常容易倒塌，人员会瞬间被埋压在废墟之下。唐山大地震的震级达到7.8级，震中的烈度达到11度。整个唐山地区房屋严重破坏和倒塌的程度达到了81%，最重的区域达到了90%以上。房屋的大量倒塌，导致大量人员伤亡。但是从另外一个角度来看，预制板式的建筑又足够“结实”，它使得救援人员很难从这样的废墟下把被埋压者抢救出来，这也是导致大量人员死亡的一个很重要的原因。

　　其次，地震发生的时间在深夜，睡梦中的人们难以快速应对。唐山大地震发生的时间是凌晨3点左右，这个时间恰恰是人们深度睡眠的时间，绝大多数的人对地震到来初期的晃动没有知觉，当大地剧烈摇动起来的时候，人们才可能被惊醒，这时候一切都来不及了。另外，震源在城市的正下方，留给人们逃生的时间几乎没有。唐山发生的是一个直下型的大地震，也就是地震恰巧发生在这个城市的下边，从大地开始抖动到房屋倒塌，时间非常短暂，最多也就是10秒左右，人们很难在如此短的时间内展开避险、逃生。

　　最后，震后救援迟缓也是唐山大地震伤亡惨重的重要原因。当时我国整个监测台网的监测能力非常有限，分析手段也非常落后，唐山大地震发生之后很长一段时间确定不了地震的大小和震中。大家只知道是北京附近发生了一个大的地震，直到早晨6点钟，当时的国家电信局才报告中央，全国的信号都通，只有唐山地区不通，通过这种电信排查手段才初步认定是唐山地区发生了大地震，但是情况多严重，依旧不清楚。唐山地震造成了道路破坏和交通中断，所以向外界及时报告是非常困难的，到了8点15左右，开滦煤矿的矿工终于开车直奔中南海，直接向中央报告了唐山地区的破坏情况，也就是说，在地震发生之后的4个小时左右，我们才把灾区的情况探明。这对救援行动造成了很大影响，错过了非常宝贵的时间。

　　第二讲 近年地震科学的重大进展

　　唐山大地震的发生，提示人们要高度重视震前的监测、预测、预报、预警；要从科技角度提升城市建筑抗震的能力；要发展专业力量，提高强震之后大规模的灾害救援能力。此后我国充分汲取了唐山大地震的教训，逐步形成了覆盖全国的地震观测系统，可确保在任何情况下及时捕捉我国，乃至全球发生的所有地震。有了先进的通信手段之后，我们可以用实时的、秒级的时间，把大量台站的信号传到分析中心，以此来确定地震发生的时间、地点和震级。为了防止数据中心本地遭受地震破坏之后所造成的影响，我们建立了备份分析中心系统，我们国家的地震台网中心设在北京，同时在广州设立了一个分析的中心。即使再大的地震也不可能把两地的分析系统同时破坏，这就保证了我们可以及时地捕捉任何破坏性地震的信息。

　　我国的地震台网几十年来不断地依托科技的进步进行改造，从数据化、网络化、自动化到信息化，一步一步地升级。数据中心和备份中心同时具备了超快速报的能力，在国内发生的地震，无论是大地震还是小地震，基本上可以把速报时间缩短到分钟的量级。唐山地震时，4个小时之后才把灾区情况搞清楚，现在可以在分钟的量级很快确定什么地方出了事。这些年更大的进步是空间对地成像技术的应用，我们在卫星、大飞机、直升飞机，到无人飞机等等这一系列的空间对地观测方面，现在都发展了相应的技术，在地震发生以后可以用来对灾区进行侦查。在比较短的时间内，我们就可以得到大量的关于灾区的信息。

　　目前，我国也在完善地震预警和自动处置系统，可以向各个方面发出预警信息。一个大地震的发生往往是从断裂带上的某一点开始破裂，然后地震波随着破裂向四周扩展。地震震动的强度与断层上破裂的位置及时间相关，离断层越近、越强，开始破裂的时候震动就越强。这样的话，从震动刚开始短短的几秒钟，如果能够迅速判断并发出信号，就可以让人们多一点时间采取应急措施，从而减少人员的伤亡和次生灾害的发生。在次生灾害方面，比如手术预警、轨道交通预警等可以有效避免次生灾害的伤亡。在医院里，像眼科手术、脑神经的手术，手术刀一旦晃动是非常危险的，前者很可能就会使患者的眼睛失明，后者则有可能失去生命。如果在震动之前有一个预警的信号，哪怕是一两秒钟的时间，只要把手术刀拿开，严重的后果就可以避免。在高铁、城市轨道交通中装上地震预警系统以后，可以在震动开始之前就对所有的在轨车辆进行紧急控制，让它降速或者是停下来，就可以防止车辆颠覆或者是车辆之间的碰撞带来人员伤亡和财产损失。另外，对燃气管线设置一些自动安全装置，可以及时切断入户的燃气，都可以大大降低次生灾害带来的损失。对于一个7.5级以上的大地震，通常伤亡人数在数以万计，如果地震预警和自动处置系统运用得好，便能拯救成千上万人的生命。

　　第三讲 我国城市地区要加强8级地震设防能力

　　我国做过一个统计，从中国的城市所面临的地震危险来看，未来可能会受到灾难性地震影响的县级城镇约占31%，地级城市约占33%，省会一级的城市约占到41%。这里大家可以看到一个规律性的东西，城市越大遭遇到的灾难性地震机会越多。为什么会这样呢？这或许跟我国城市的地理分布等因素有关系。城市的建设需要盆地、土壤、水、河流。盆地和河流的形成往往和促使大地震发生的构造运动有着密切的关系，所以从中国城市面临地震危险的角度来讲，我们必须要加以关注，特别是像京津冀、长三角和粤港澳大湾区这样的区域，我们必须从国家战略的层面充分地注意大地震的影响，对可能发生的大震巨灾风险加以防控。

　　唐山大地震40年来，其他重大的进步就是在地震工程、地震区划和地震安评方面。当初，唐山大地震发生之后，我国所有与城市建设有关部门的技术人员都赶到了唐山，对唐山大地震造成的灾害进行了非常深入的分析和研究。唐山地震极大地促进了地震工程技术的快速发展，经过40年的研究，逐步形成了我国系列抗震设计规范，包括建筑物、构筑物、铁道、公路等等，各个行业都有抗震设计规范。这些年来，在工程防震方面，我们有了很大的进步，特别是城市地区新建建筑都进行了抗震设防。那么为什么发生8级左右的大地震还会造成人员的伤亡和损失？实际上我们国家，对于8级左右大地震的设防还是严重不足。我们说的“大震不倒”只是相对于中等的地震而言，不是最大的地震。根据对我国现有建筑物抗震能力分析，当地震烈度达到9度和10度的时候，即使是抗震能力比较好的钢，或钢筋混凝土结构，它毁坏、倒塌的比例也是我们难以承受的。特别是城市地区，即使建筑物没有倒毁，它发生了严重破坏之后，也会使城市重要功能中断，使得灾民安置、经济运行、恢复生产都会受到严重冲击和影响。

　　第四讲 加强城市地震灾害的防治

　　2008年5月12日汶川地震的发生，从防患于未然的角度给我们提出了更高的要求，我们应该怎么做才能使城市的防震减灾能力更强？我们必须从底线思维出发，加强城市地震灾害的防治。

　　我认为以下几个方面非常重要。第一，两源排查。什么是两源？一个是大地震的危险源，一个是地震的风险源。什么是大地震的危险源？对一个城市而言，我们必须开展大量的、基础的调查工作，来排查这个城市是不是会遭受到大地震的威胁。发生大地震的断层在什么地方，它的性质如何？一旦发生大地震，它所引起的地面震动、地表错动等等到底是什么样的？在空间上是怎么分布的？地震的风险源排查，是排查可能会造成严重后果的那些房屋、建筑、设施等等，即会引起整个城市巨大损失的那些具体的源头在什么地方？

　　我国在最近的几十年里开展了大量地震危险源的排查，即城市地震活动断层的排查，我个人认为，在风险调查里最重要的是应该先把那些危险的房屋建筑设施找出来，也就是说要把城市的薄弱环节找出来，为后续的加固或者其他方面的工作提供科学依据。

　　我国城市的发展经历了一个扩展的过程，城市由城区向周边农村地区进行扩展。从一个城市房屋建筑的构成来讲，既有经过严格抗震设计的现代建筑，也有没有采取抗震措施的乡镇建筑；既有标准比较高的建筑，也有早期标准比较低的建筑；既有新建的建筑，也有用了几十年的建筑和设施，它们的抗震能力都不一样。所以结合城市地震风险排查，找出抗震薄弱的房屋建筑和设施，采取必要的工程措施对它进行加固，这对保障城市抗震防灾能力是最关键的。从世界各国防范自然灾害的理念来看，通过规划进行防灾是非常重要的，通过规划可以规避一些我们极不愿意看到的那些灾害的发生。我一直坚持的一个观点就是，通过规划来防灾是最经济、最人道，也是最有效的手段。我们前面讲了中国城市所面临的灾害，城市规模越大，它所面临的地震风险也越大，所以必须在城市规划建设，特别是在规划阶段对大震巨灾给予充分的考虑。

　　从两个方面来看：第一，要划定红线，哪些地方可以建，哪些地方不可以建；哪些地方的规模、密度、类型必须要加以控制；哪些地方可以放开等等，都必须有一个红线划定。大的断裂带附近，无疑是未来巨灾发生的主要区域，我国很多城市与大的断裂带非常接近，所以在城市布局、城市发展方向方面要充分考虑到这些大的断裂带存在，切实通过一些红线的划定防止在大地震的断裂带上有太多的人口、产业或者财富聚集。划定红线还有另外一层意思，现在国家正在推进安全城市的示范建设。安全城市涉及很多方面，我觉得地震，特别是大地震的灾害预防应该是一个非常重要的方面。如果一些危化企业、大量危化品、巨型储油罐区库等等靠近断裂带，一旦发生大的地震，它们本身就是巨灾源。比如日本2011年的3·11大地震时，很多油库爆炸，福岛核电站也出现了严重泄漏。所以在城市规划里，包括一些重要项目确定的时候要提前做好规避。另外，在城市改造更新的过程中，也应该有意识地把断裂带附近的居民点、危化企业、重大设施等逐步疏解，以减少风险。

　　第二，在产业布局方面，要考虑到断裂带可能发生巨灾的情况，采取优化布局，能避免的、能躲开的就躲开。如果躲不开，可以采取一些措施来减少它可能成灾的程度，或者它一旦成灾要尽可能地加以控制。无论划定红线也好，优化布局也好，应该把地震风险调查的基本信息充分利用起来。一旦具体确定某一个项目，或者批准某一个小区建设的时候，必须要衡量建在这个地方，要采取什么样的抗震标准，一旦发生大地震，会造成什么样的后果。所以在规划阶段一定要把工作做足，从源头上控制城市巨大地震灾害的发生。