《地球科学导论》学习指导(第十三章)

1、 第十三章 自然灾害与减灾对策1 自然灾害的一般特征与分类1.1 自然灾害及其危害自然灾害是指发生在地球表层系统中、能造成人们生命和财产损失的自然事件。灾害的孕育和发生往往涉及多种因素，是一种复杂的系统行为。人类活动在一定程度上可以改变这些事件发生的频率、影响范围和危害性，从而改变生命财产的受损程度和抗灾性能。通常把提高抗灾能力的人类活动称为减灾，包括缩小灾害的影响范围，降低其发生频率和致灾强度，以减轻受灾后果的各种努力。减灾是一种系统工程。自然灾害多数是地球系统演化过程中的正常事件，但却成为阻碍人类社会发展最重要的自然因素之一。重大灾害不仅造成人员伤亡和直接经济损失，还会进一步导致生产网络和

2、社会结构的破坏，引发民众的心理创伤，衍生出各类间接损失。12 自然灾害的一般特征自然灾害具有潜在性和突发性，周期性和群发性，复杂性和多因性等特征。（）自然灾害的潜在性和突然性作为地球系统的一种自发演化过程，灾害在发生之前都有时间长短不一的孕育期，用来积累或转换能量，以打破系统原有的平衡和稳定性。由于灾害的成因机制和涉及的影响因素不同，这一阶段少则只需几天，多则可延续几年到几百年，甚至更长的时间。（）自然灾害的周期性和群发性相同事件间隔一定的周期后反复发生，是灾害的又一重要特征。各种灾害成因不同，各有其自身独特的周期。（）自然灾害的复杂性和多因性自然灾害的复杂性表现在多方面。其一，灾害的周期性不

3、仅局限在一种时间尺度上，还可以表现出层层嵌套的特异行为。其二，某种灾害常常与其它灾害组成灾害链，于是牵一发而动全身，带动了一系列相关灾害的出现。此外，不仅一种自然营力可以引起多种灾害，同一灾害事件也可以由多种不同的原因引起，使人们对灾害的辨别和防范倍感困难。13 自然灾害的分类我国通常将自然灾害划分为 7 种类型：干旱、洪涝、地震、地质灾害、气象灾害、农业灾害和林业灾害，是综合考虑了灾害的成因和其所危害对象的一种方案。其中，干旱和洪涝在我国最为常见且危害范围甚广，为此专门成立了国家防洪抗旱总指挥部，可见对其重视的程度。在我国发生的地震灾害虽然没有旱涝灾害那样频繁，但危害程度和由之引起的社会不安

4、却并不亚于前者。故另设有国家地震总局，专司地震的研究、预报和减灾工作。- 1 - 2 气象灾害2. 干旱与沙漠化干旱是指特定地域长期无雨或少雨，气温高，湿度小，土壤水分不能满足作物的需要，使作物的正常生长受到抑制甚至死亡，造成减产或绝收的自然现象。干旱不仅使农业和林业生产受害，也给航运，发电，工业和生活用水带来威胁，还有可能诱发火灾，虫灾，疾病和沙漠化等一系列次生灾害过程。由于干旱的发生频率比一般灾害要频繁得多，故其对人类社会的危害程度在所有自然灾害中也是名列前矛的。干旱是一种时间上渐进式、效果上累加式的灾害，其危害程度随着过程的延长时间而增长；干旱又是一种空间上广延型的灾害，其影响的地域范围

5、远比其它多数灾害来得要广。长期干旱的一个直接后果是沙漠化。沙漠化的过程是一个使生物生产能力严重下降，生态系统贫瘠化，从而引起植物生殖量、土地载畜量、作物产量和人类健康水平下降等一系列不良连锁反应的过程，其最为直接的表现是土地的退化和沙漠的扩大。严格地说，多数沙漠化现象都应该看作气候和人类活动共同作用的结果。沙漠化主要发生在中纬度区的干旱和半干旱气候带。受大气环流的影响，这些地区不仅降水很少，而且很不均匀，使土壤系统难以进行自我保护；另一方面，在这些地区由于人口的压力迅速增大，过度的放牧、耕作和砍伐，加剧了植被与土壤系统的破坏程度。因而这些地区的生态系统非常脆弱和不稳定，沙漠化的危险程度正在不断

6、增加。近年来，沙漠化的趋势不仅没有明显的缓和迹象，反有越演越烈之势。沙漠化的严重危害引起了国际社会的高度关注。一些旨在遏制沙漠化发展的研究计划和工程规划开始会诸行动。其中主要的措施包括如下方面：拟定更为合理的放牧、耕作和林业开发计划；发展有助于限制沙漠入侵的土地利用方式；实施阻止沙漠推进的生态工程；资助有关的基础研究，对专业技术队伍进行科学训练和实践指导，以及提高民众的防护意识等2.2 洪涝灾害洪涝灾害是一种常见的自然灾害，包括洪水和雨涝两大类型。洪水指气候季节性变化引起的特大地表径流不能被河道容纳而泛滥，或因山洪暴发而使江河水位陡涨，导致河堤决口、水库溃坝、道路和桥梁被毁、城镇和农田淹没的现

7、象。雨涝指因长期大雨或暴雨造成洼地积水不能及时排除，从而因渍生灾的现象。海面突然上升，使海水登陆而泛滥也可以造成洪涝灾害。由于洪水和雨涝往往同时发生，有时难以区别，所以常通称为洪涝灾害。洪涝过程的发展受到多种因素的影响，与季节性区域降水量分布、流域地理位置和地貌、河道类型和形态、植被分布和水土流失，以及人类活动有关。但主要受气候异常变化、流域地貌特征和河流水文变迁等因素的制约。2.3 热带气旋台风、热带风暴或热带气旋，都是形成于北太平洋西部热带洋面上具有暖中心结构的强烈气旋，以往曾统称为台风。- 2 - 热带气旋的孕育和发生是海-气相互耦合并强烈作用的过程：在热带洋面附近，高温、高湿的不稳定大

8、气形成上升流，升到中高空后，其中的积云和积雨云受冷凝结而释放出自身潜热，使中高层大气增暖，暖中心雏型开始形成。这一结果使低空洋面气压进一步降低，低层气旋则继续加强。如此循环反复，最终形成具有巨大能量和破坏力的热带气旋，在陆洋之间温差梯度的驱使下开始向陆地移动，最终酿成灾害。3 地质灾害3.1 滑坡和崩塌滑坡是斜坡上的岩土物质沿一定的软弱面或软弱带作整体性下滑的运动，是山区常见的一种地质灾害。按其自然类别或其与工程的关系，滑坡可以分为自然边坡，岸坡边坡，矿山边坡和路堑边坡四种。崩塌是指悬崖、峭壁、陡坡和洞顶的岩石或土体，大块向下垮落的现象，崩塌主要有散落、坠落、翻落等形式。崩塌与滑坡共同的诱发因

9、素都是重力作用。但二者比较起来，崩塌发育的条件要更加局限一些，只有在大多数的滑坡条件得到满足之后，还同时具备陡峻的坡度，高倾角的裂隙和较大的地形高差才行。3.2 泥石流泥石流是含有大量固体物质（泥和砂、石）的洪流，其容重一般在1.22.3t/m3之间，泥石流的性质和流态都不稳定，常随固体物质在流体中的相对含量、固体物质的组分和颗粒大小、河床形态和坡度的变化而定；此外还随运动过程中时间和地点的不同而变化。泥石流灾害常具突发性，其运动速度快，能量巨大，因而破坏能力极强。泥石流的形成需要特定的地形条件。滑坡，崩塌和泥石流均是斜坡物质的稳定性被外界条件所破坏而发生的灾害。它们在成因上，在发育的时、空条

10、件上往往有密切的联系。其共同的诱因都是重力失稳。因此在减灾防灾研究中也常常将它们作为一个灾害系列来进行对待。3. 地裂缝和地面塌陷地裂缝是累进性发展的缓变型灾害，成因极为复杂。一种是由内动力形成的构造地裂缝，有多种几何型式；另一种是则外动力形成的非构造地裂缝，也有多种型式。地裂缝主要分布在平原、盆地、高原和台地等地貌区。内动力成因的地裂缝发育与构造地质背景相关。构造地裂缝所处的地质环境大都在地堑、断块盆地的基底活动带上部。既可以由活动断裂发生差异活动而导致地面的拉裂；也可因活动断裂的走滑与倾滑先行诱发地震，再由地震影响盖层变形而致。影响地裂缝形成的环境因素主要有两类，一是大气降水加剧了构造断裂

11、的现代活动；二是人类活动不当所致。如过量抽取地下水，或灌溉过程中水大量渗入地下，都会造成地裂缝的扩展。地面塌陷灾害是由于地面陷落或其它工程建筑物的突然塌陷，从而导致生命财产发生严重损失的一种特殊灾害。其危害最大的发生部位，一是各种规模的矿山，一是人口密集的城- 3 - 市。与地裂缝主要是因为自然因素造成的灾害不同，除了少数塌陷是由于地质因素的突然变化引起以外，约占总数 80的地面塌陷灾害是由于人类活动行为不当而造成的。4 地震、火山和海啸灾害4.1 地震灾害（） 地震效应和地震烈度地震在所有灾害中，是最令人闻而生畏的一种。主要原因在于其巨大的能量和爆发的突然性。一次地震事件产生的直接和间接后果

12、称作地震效应，它既反映了地震的强度，也是地震破坏方式的体现。地震效应包括由地震引起的地表位移和断裂；地震造成的建筑物和地面的毁坏（如地面倾斜、不均匀沉降、土壤液化和滑坡等）；以及水面的异常波动（如湖啸和海啸）等。在一定范围内地震效应通常与地震实际释放的能量、与震中的距离、当地岩土的性质、建筑物抗震性能等因素有关。因此，地震效应也是地震的破坏力、地质条件和人类活动三者之间相互影响的结果。地震造成破坏的程度用地震烈度来衡量。烈度根据多种标志综合确定。如人的感觉，家具震动情况，各类建筑物的破坏程度，地面的变形和破坏情况等。我国及世界上多数国家采用十二级烈度表，将最高地震烈度定为十二度。尽管一次地震的

13、震级是确定的，但距离震源远近不同的地区，感受到的地震强烈程度是不同的，这样在不同地区的地震烈度也就不同。一般而言，极震区的烈度最高，距离震中越远的地区，其烈度也越低。通常以极震区烈度代表地震的实际烈度。（） 地震灾害的发生过程尽管人们所感觉到地震往往发生在转眼之间，但实际上，地震从孕育、发生到震后的调整通常都要经历一定的时间过程。可以按其物理性质的差异将它们划分为孕震、临震、发震和震后调整四个阶段。孕震阶段是地应力的积累阶段。这一阶段中， 孕震地区的岩石地球物理性质将会发生一系列异常变化，岩石中会出现微弱的变形和变位。在这一阶段向下一阶段转化过渡时，还会伴随出现一些小震活动。在临震阶段，震源区

14、的应力积累已经极为接近失稳状态。此时可出现地形形变异常、地震波速异常、地磁和地电异常，以及地下水和动物活动异常等各种现象。同时还会出现明显的地震行为异常，如小震突然停止或数量急剧减少等，这类现象在地震研究中被称作大震之前的地震平静期或地震空区，是一种已经取得共识的大地震前兆。发震阶段，震源区的岩石将出现大规模破裂，或地震断层的闭锁段突然断开并发生弹性回跳，同时释放出大量应变能，引起地壳的强烈颤动。这一阶段也是地震造成危害的主要时期。震后调整阶段也称作余震阶段。在此阶段的前期，剩余的应变能还将继续释放，岩石进一步破裂并产生一些小震；至其后期，地震活动将逐渐趋于平静，地磁、地电、地下水等活动也将回

15、复正常。（）地震灾害的成因类型略。（） 地震灾害的地理分布- 4 - 地震的地理分布与地壳各大板块之间的边界基本一致，集中于以下几个可称之为地震带的地区。4.2 火山灾害火山活动是地球内部构造-岩浆活动的一种特殊形式。岩浆在高温高压下形成时，一般呈潜柔状态，与所处环境保持平衡。由于强烈的构造运动使岩石圈破裂，导致上覆岩石的静压降低，塑性的岩浆变为液态，从较深处的高压区向地壳浅层的低压区运移，于构造薄弱部位冲出地表，形成火山爆发。火山爆发的直接致灾方式有火山泥石流、火山碎屑流、火山熔岩流、火山灰云和有毒性气体排放等。火山喷发还常常伴随或诱发地震、海啸、爆炸、火灾、崩塌等灾害，更加剧了对建筑物，道

16、路、桥梁、农田、森林和城市设施的毁坏程度，从而造成严重的生命伤亡和财产损失。4.3 海啸海啸是由海底地震，海底或海岛火山爆发以及海底塌陷、滑坡和地裂缝等激发而引起的一种重力长波。因此可以看作是它们（尤其是地震和火山）引起的一种次生灾害。海啸造成灾害的方式包括淹没作用和海浪的机械拍击作用。其在滨海区域的表现形式是海水陡涨，于骤然间形成向岸推进的巨大水墙。海啸登陆之际，如果这一巨浪的波峰在前，海水会先涨后落；波谷在前，则先落后涨。在涨落进退之间，海啸会迅速吞没土地和村庄，摧毁城镇和建筑，造成巨大的生命和财产危害。5 减灾对策5.1 自然灾害的预报在地震研究中，预测一般指对地震灾害发生可能性的一种趋

17、势估计，预报则需要对地震事件的发生时间、地点和大小三要素进行准确的界定。但在其它自然灾害的研究中，广义的预报概念往往涵盖了这两种类型。自然灾害的预报是制定减灾对策的首要基础，但也是灾害研究中最为困难的一类课题：当前气象灾害的短期预报准确率已可以达到60左右，但中长期预报不仅没有解决，而且就现在的科学认识水平来看，在理论上已被证明是一个无法解决的问题；地震预报虽不乏成功的范例，但成功的预报都是经验预报，尚处于唯象层次，理论预报则时有错漏，近期还难以取得共识；海洋灾害、洪涝灾害和地质灾害的趋势预测，也只在 2030的准确率上徘徊。因此可以说，灾害的预测和预报，还是一个任重而道远的难题。5.2 自然

18、灾害的风险评价不同的灾害在不同的条件下，究竟会主要危害哪些对象；在灾害的发生过程中，究竟会产生哪些关键性的损害；一次灾害产生的后果，究竟有多么严重？这些方面的研究，统称作自然灾害的风险评价。风险评价不仅是自然灾害学本身所需要研究的，更是制定减灾对策所- 5 - 必须了解的。因此它的研究内容和性质，都超出了单一自然科学或单一社会科学的范畴，而成为一个跨学科的课题。灾害风险评价的内容包括灾害的风险辨识、灾害的风险估算和灾害的风险评价（狭义）三个方面。灾害的风险辨识着重于描述潜在的灾害可能对人类社会产生的负作用或不良影响；风险估算则着眼于定时地描述处于风险中的人口分布，阐明事件的成因、发生的概率、相应于不同强度时的后果，并将这些强度事件的概率统计作为风险的定量结果。狭义的灾害风险评价所要回答的中心问题则是：当灾害降临时，怎样才算安全和怎样才能安全？5.3 自然灾害的减灾工程在灾害预报和风险评价的基础上，减灾工程是确保生命和财产安全的关键一步。尽管