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中国地震学会—地球科学科普栏目
地震科普—烈度，关乎民生大事
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17、烈度，关乎民生大事
值得一提的是，这也意味着阿根廷队已连续三届大赛打入决赛。分别是：2021年的美洲杯，阿根廷1比0击败巴西夺冠；2022的年世界杯，阿根廷在点球大战中击败法国捧起了大力神杯。
上期龙头开出奇数号码05，近10期龙头奇偶比7：3，本期龙头预测关注偶数号码，独胆参考08。
17.1 烈度的降生和发展
17.2 地震烈度的定量化
地震烈度（Seismic Intensity）是个关乎民生的参数，平直牵动着千门万户的生存。
它标志着地震在地表蜕变的“浓烈进度”（图17-1）。震级越大、震源越浅、距离越近、地基越差，烈度就越高。
2011 年东日本海的地震震级高达9.0 级，日本滨海的烈度为8 ～ 9 度，而在中国的烈度为0，东谈主员也无感。是以说，烈度是跟地点精细谋划的，不讲地点的烈度，没挑升想。几十年来，国度的地震区绘制要不停地校阅，就是为了让各地的缔造能更好地相宜当地的烈度水平。
连年，有两项紧迫的进展：
一是用“仪器烈度”替代了“素质烈度”，用加快度、周期、概率三个参数目化了烈度标度，建筑物的抗震布防有了定量磋议；二是详情了缔造“韧性城市”的永恒发展办法，有筹划地擢升城市叮属省略情趣灾害的抵挡力、相宜力和快速还原力。
图17-1 素质烈度的评定只凭证4 种客不雅景色
17.1 烈度的降生和发展
◆质朴的主意
烈度的阅历很老，早在文艺回复晚期（时值我国明朝）就降生了。不需要仪器，也没什么崇高常识。
盖斯塔尔蒂（J Gastaldi）是个舆图绘制者，在1564 年干了件大事：关于发生在法- 意界限的一次阿尔卑斯地震， 在舆图上用不同标记和颜色标注了强弱各异（图17-2），降生了原始而朴素的烈度主意。1627 年7 月30 日意大利Apulia 地震时，G Mathieu 在舆图上标注了4 个等第的不同龙套（图17-3）。1828 年，荷兰的数学教员埃根（P Egen）也用形状标示过地动荡漾的进度，红色走漏1 ～ 2 度，蓝色3 ～ 4度，黄色5 ～ 6 度。
图17-2 1564 年最早线路地震龙套各异的舆图
图17-3 1627 年意大利Apulia 地震的龙套各异
经不停立异，考古学家罗西（M S de Rossi）于1874 年编制了第一个实用烈度表。按照烈度分级，就能勾勒出地震对古文化的不同龙套进度、空间散播。1902 年，火山学家麦卡利（G Mercalli）又完善了烈度表，把烈度从10 个等第增多到12 个等第。从此，烈度的诳骗便从意大利传遍世界。
李善邦于1957 年编制了中国第一代地震区绘制（外洋称“地震危境性图”，Seismic Hazard Map）。谢毓寿提倡了首部中国地震烈度表，亦然以麦卡利表为基准编制的。
◆烈度的评定和称号
传统的烈度评定容易实行，现场看望只依据4 种客不雅景色：东谈主的嗅觉、器物反应、房屋龙套、地表变形，然后按照烈度表作念定性的分级（图17-1 和图17-4），其中的主不雅性和暧昧性天然不能幸免。
图17-4 地震烈度表暗意图（图中G是圭臬重力加快度值）
烈度散播不错在平面上绘出等震线图，龙套最严重、烈度最高的地点称“宏不雅震中”。凭证地震纪录图也不错算出岩层启动闹翻的震源位置，它在地表的投影点称“微不雅震中”。宏不雅和微不雅震中等闲是不吻合的，除断层面的歪斜等地质要求影响外，更多的是震源闹翻经过引起的各异（图17-5）。
有些地震会发生屡次闹翻，如2008 年汶川大震、2001 年轻海昆仑山口大震，震源闹翻络续300 ～ 426km，极其严重的龙套区也就出当今多个部位，烈度大体筹商，此时不错把这几个部位齐称为“极震区”，宏不雅震中仅是其中之一闭幕。
app图17-5 烈度等震线和震中的两种界说
当强地震的龙套区域比较大的时候，地震的定名就只可罗致微不雅震中所属的行政“县”或“地区”的称号，不能能用“村、镇”的小地名来称呼（即便它是宏不雅震中）。这个各异偶而会引起一些社会诬告，济急救济天然是领先前去极震区，不会是狭义上的行政区域。
连年，坊间频频冒出了一个日真名词——直下型地震，不应该宣传。日本是个地域窄小的岛国，大大批地震在近海海域，一朝发生在岛内，便称为“直下型地震”以示别离，并莫得任何新的地学含义。我国和其他国度的绝大大批致灾区震齐发生在陆地里面，如故处于震中地区的“直下”位置了，天然莫得必要再引入一个虚词。是以除日本外，世界列国齐未罗致这个名词。
◆叮属地震，区画先行
有了历史地震尊府， 东谈主们存眷畴昔。
畴昔若干年， 各地可能遭逢到的地震烈度天然会与该区的断裂带展布、地基要求、历史地震布景关系极大。于是列国纷纷制定了《地震区绘制》， 以便法度各地区的建筑设想、施工圭臬， 作念到“频频之需”。不外费力好多， 因为影响烈度的因素太多（ 图17-6），手机管理系统开发 即便合并次地震的不同建筑物也会有一丈差九尺的反应（图17-7），定性的作念法已走到特别。
图17-6 影响烈度的因素
图17-7 不同地层和建筑对合并地震波的不同反应
21 世纪的烈度评定走上了定量化的谈路。罗致“仪器烈度”（Instrumental Intensity）表征地动的强弱进度，取代了传统的震后“素质烈度”。区绘制也改用峰值加快度、频谱、概率等量化参数来编制，往日那种用烈度（Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ…）来划区的图件已不再使用。
当今实行的2015 年区绘制（第五代）如故与国际接轨，以建筑物抗倒塌为办法，属于强制性的国度圭臬。图17-8 暗意了我国地震区绘制的发展历程。
图17-8 中国地震区绘制的发展
17.2 地震烈度的定量化
◆烈度量化三参数
领先，烈度量化的第一参数是加快度a。由图17-9 可知，当地震水平加快度为a 时，建筑物势必受到惯性力Ma 的反办法作用，它是最为实质的龙套力。
图17-9 建筑物资量M 和地蜕变加快度a
其次， 地蜕变不是钢琴键盘上的单频振动，复杂变化的振幅和频率有着不同的遴荐性龙套。举例， 小震、硬地基的高频身分多，易龙套刚性结构；大震、松软地层的低频身分丰富，容易损坏高柔结构（图17-10）。是以，地蜕变反应频谱就成为烈度量化的第二个基本参数。
临了， 地震手脚存在省略情趣。列国的区画编制只可作念统计分析， 按照最可能会遭逢到的地蜕变水平——“基本烈度”给出30 ～ 50 年的展望意见。天然，就势必要引出第三个基本参数——概率。
图17-10 低频蜕变是龙套高柔结构的主要因素
◆峰值加快度PGA 和特征周期Tg
先看一个实例。
日本大船渡台和神户台的建筑性能临近，遇到的地震烈度也临近（图17-11）。前者的地蜕变峰值加快度（Peak Ground Acceleration，PGA）为1 105Gal（伽，重力加快度的单元），建筑未受损。后者的PGA 为818Gal，亏本雄壮。仪器纪录给出了谜底：地蜕变的龙套进度不仅与加快度的幅值PGA 谋划，还取决于振动周期和抓续技术。前者的PGA 天然高，但频率高、抓续技术短；后者蜕变的上风周期显着大于前者，共振推崇了作用。
图17-11 临近的烈度关联词龙套进度不同
进一步讲：通盘的建筑，岂论国贸大厦如故菜地瓜棚，齐有一定的自振周期。单层砖混建筑的自振周期在0.2s 以下，中高层建筑多在0.3 ～ 0.5s，20 层以上以及复杂的建筑物会达到1 ～ 2s 甚而更长。通过频谱分析，地蜕变情景和建筑体的性能就被剥离开来了，评释烈度是个二维问题——同期取决于加快度a 的幅值和振动周期T 的界限。
地蜕变的反应谱经过平滑后，齐会呈一种非对称状的梯形（图17-12）。平台值即是峰值加快度PGA，平台值右侧脱手下落的拐点G 最具代表性，相应的周期Tg称为“特征周期”。Tg 可由下式详情：
（17-1）
PGV 是仪器实测的峰值速率（Peak Ground Velocity）［1］。
Tg 对应着潜源的震级上限，震级上限越大其值越大，Tg 还反馈地震环境对反应谱的适度作用。深厚的软土场面会使地蜕变长周期重量变得丰富，加快度反应谱的长周期谱值会显着增大。举例1989 年9 月19 日墨西哥Mw8.0 地震， 距震中约400km 的墨西哥城是个古湖床场面，它的地蜕变超卓周期真是高达2.0 ～ 4.0s，成为龙套高层建筑的元凶。
图17-12 地震的加快度反应频谱的对比（凭证JMA 数据）
刻下的地震区绘制给出了PGA 和Tg 在宇宙各地的散播，无异于提供了反应谱的关键信息，对地震工程既科学又实用［2］，它的紧迫价值远不是传统的、定性的区绘制所能比拟的。
◆概率展望的含义
地震区绘制的永久展望意见用概率来抒发。
社会生存等闲会遇到这么的推行问题：100 年内长江会出现多大的洪峰？200 年内核电站会遭逢到的最大烈度是几许？
有谜底吗？有。
准确吗？否。东谈主算只可八九成，总有一成省略情！
对天然界的这种省略情趣问题，水利、地震部门要凭证历史的、现存的尊府作念统计分析，长江大坝的缔造高度、核电站的防范步调就是按照“护理大批，承认不测”的原则来拍板决定的。过度产生阔绰，不及导致危境，不存在100% 的准确。既然有风险，就还要在基本烈度的基础上再依据建筑物的紧迫性、失败后产生的次生灾害、使勤奋能可否中断来分级调动。
地震概率的打算有几个假设：潜在震源区里各类地震的年发生率保抓牢固，发生技术上孤立赶紧、空间上概率均等，一般用泊松散播来刻画；地蜕变参数死守随距离衰减的统计规则等。当罗致了断层模子、地震手脚性模子或地震矩速率模子后，便能算出概率的技术和空间散播。
○参考文件
［1］ 雷建成，高孟潭，吕红山，等. 四川及邻区抗倒塌地震区绘制编制［J］. 地震学报，2011，33（2）：219-233.
［2］ 北京市地震局. 话说第五代地震区绘制［M］. 北京：地震出书社，2016。
［3］ Kerr R A. Seismic crystal ball proving mostly cloudy around the world［J］. Science，2011，332：912-913.
［4］Geller R J. 日腹地震学已到变革之时［J］. 国际地蜕变态，2011，5：3-6.
［5］ 马玉宏，谢礼立. 我国社会可经受地震东谈主员逝世率的商榷［J］. 天然灾害学报，2001（3）：56-64.
［6］ 白立敏，修春亮，冯兴华，等. 中国城市韧性轮廓评估相配时空分异特征［J］. 世界地舆商榷，2019，28（6）：77-87.
图文起头：《预料地震学》
起头：中国地震学会