2008年6月28日星期六

四川地震講座撮要

題目:Sichuan earthquake: observations from a field excursion and reflections on Hong Kong's seismic risk
講者:香港理工大學土木及結構工程學系講座教授周錦添
時間:2008 年 6 月 27 日下午 6:30-7:30 (結果嚴重 over-run)
地點:香港理工大學 TU107 演講廳
語言:英語,部份名詞輔以廣東話及普通話
聽眾:好像要 register 及聽完講座後有證書拿的一群年青人,以及 walk-in 的普羅大眾——包括黐飲黐食,不過由頭聽到尾的小弟

(注意:本人並非地震或土木工程專家,因此錯漏難免,還望各方指正和賜教。此外,本文轉述周教授的講座內容,並不表示本文作者認同周教授的觀點。)

周教授在災後十日走訪了幾個災區,也和中國國家地震局的人見過面。今次講座主要講述周教授在其中三個災區的所見所聞,以及討論是次災難對香港的啟示。以下我會把周教授的演講分為幾個部份。

1) 是次地震的科學特性
周教授首先指出,一般報道所講的震央在甚麼甚麼地方,其實有點兒誤導,即使是一些科研機構繪畫的地震圖表亦然。譬如有報道以同心圓圖案描述在不同地區所感受到的地震猛烈程度,並說「震央」汶川經歷的烈度達九度 (Mercalli intensity scale = IX,以下按慣例使用羅馬數字),令人以為愈遠離震央災害愈低。但這次的地震其實沿著龍門山斷層發生,所以震區呈長條狀,同心圓式的描畫並不正確 [1]。事實上,沿著龍門山斷層的部份災區——例如北川曲山鎮——這次經歷到的震度最高達 XI 度,比汶川還嚴重。

除了死難和失蹤者眾多之外,這次地震亦令約四百八十萬人無家可歸。

從科學角度看,這次地震出現了一些罕有現象。例如,雖然龍門山斷層附近的地震持續了約 70 秒,十分正常,但在成都一帶,地震竟然持續了 2 至 3 分鐘,令人難以置信。周教授推測,這可能是出於所謂 basin effect [2]

周教授也展示了一些我猜地震學家才看得明的數據。雖然我也感興趣,不過完全聽不明白。


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2) 傳聞中的地震預報和預兆
跟著周教授指出,四川茂縣的疊溪在 1933 年曾發生 7.5 級大地震。事後疊溪一直都被地震局評估為有發生大地震危險的區域,但官方一直都沒有將稍南的汶川和北川一帶列為高危區域。民間方面,網上及新聞媒體都盛傳這次地震原來早有預報和預兆 [3],包括:
  • 龍小霞等人在《災害學》發表的論文《基于可公度方法的川滇地区地震趋势研究》,
  • 陳學忠刊登於《国际地震动态》的論文《四川地区7 级以上地震危险性分析》[4]
  • 阿壩地區防震減災局發出的地震預報 [5]
  • 五月九日在甘肅省出現的蟾蜍大遷徙
  • 在山東省上空出現的地震雲(可看這裏這裏),
  • 湖北省一個魚塘突然乾涸 [5]
周教授對上述兩篇論文的可信性不置可否,只指出這兩篇論文做的只是統計資料分析,沒有解釋地震發生的機制。不過他認為即使這兩篇論文的結果可信亦無用:它們一篇說 2008 年川滇地區會有大地震,一篇說由 2003 年起要注意,即使你相信這些預測,總不成疏散整個川滇地區足足一年 (2008) ,甚至無限期(從 2003 年起)疏散吧 [6]。另外,地區防震減災局的所謂警報,事後證實指的是山泥傾瀉之類的「地質災害」而非「地震災害」 [5],只是傳話的人由於口音關係而搞錯了信息。

蟾蜍遷徙方面,他說其實無論有否地震,全國各地都時有發生。至於地震雲與魚塘乾涸,他質疑山東與湖北的自然現象如何與四川扯上關係。

3) 學校的結構安全
之後話題一轉,周教授講述他在災區其中三間學校的考察結果。首先是綿竹巿的富新二小,這次死了 127 個學生,沒有老師死亡。學校的教學樓在地震中倒塌,但包圍著教學樓的十多座樓房卻全部捱過這次地震。從殘骸所見,該校舍部份用磚砌的牆和柱,部份用預製組件,包括天花版與橫樑 (precast slabs and beams) 。每兩層樓之間的天花/地版由兩塊組版疊成,疊在上面的是較重和厚 (14 cm) 的實心版,疊在下面的是較輕和薄 (12 cm) 的空心版。這些組板每塊有十二條鋼筋,每條的直徑只得 12mm。這些鋼筋也沒紮好,整間校舍可算是「積木樓」。

圍著教學樓的樓房雖然沒倒塌,但一間比鄰教學樓的校舍卻因連接教學樓的天橋倒塌而損毀。周教授展示了一幀生還者的合照,當中有一位大難不死的女生。教授說雖然投影器顯示得不清楚,但照片中女生的面上其實是仍然插著玻璃碎的。這名女生的座位接近天橋,地震時她立刻拔腿從天橋逃跑,才得生還 [7]

跟著是都江堰聚源中學的情況。這間中學死了 240 人。周教授展示了幾張相片,當中可清楚看到,校舍用的是和富新二小差不多模樣的預製組件,不過這裏的混凝土還夾雜了磚塊和木條,施工質素奇差。據說這間中學只有兩個地方的同學生還,一是在實驗大樓中的學生,一是在操場上的學生。

最後是北川擂鼓鎮,這個鎮感受到的地震烈度有 IX 度,損毀極為嚴重。周教授視察了擂鼓初中,這學校距離鎮中心只有五公里,全校共 1392 學生,師生在地震後全體生還。校舍方面,只有教學大樓有部份倒塌。雖然其他校舍出現裂縫、地基移位、外牆又有部份剝落,但從照片中可以看到柱子是有鋼筋補強的。雖然校舍被地震嚴重損毀,已成危樓,但地震時它總算沒有塌下來壓死學生。此學校的校舍於 2003 年建成,花了百五萬人民幣。周教授說,只要建築得當,要校舍捱過一次地震其實並不困難。

不過擂鼓初中也一樣用了預製組件,對於學校普遍使用預製組件,周教授說他感到不安。

4) 災區路上所見所聞
這部份可算是幻燈秀,大體上都是塌方道路、軍人、防疫人員及運送救災物資的照片。有一點我覺得有意思的,是教授說災後的鎮中心其實常常塞車,原因是有太多救災車輛。

5) 香港與防震建築
要防震,建築方法與建築地點都是要點。周教授讓我們看了一間廟宇的災後照片。這間廟宇依山而建,景色優美,可是後山由石灰岩組成,加上廟宇用木做,於是地震的結果就如我們在照片中看到的一樣:廟宇輕易給山泥壓毀。周教授說很多旅遊景點在地震中其實也很危險。

除了樓房,橋樑和道路亦須防震。他給我們看其他照片,其中大部份都是在這次地震中斷開的橋樑和損毀的道路的照片,不過倒有一幅是隧道照,其中道路雖然有點毀壞,但隧道仍能通車。不知教授是否想暗示隧道比橋樑耐震。

周教授說,內地的建築防震規範 (seismic codes),從 1974 年至 2001 年,已修訂過三次,現在的標準已經很完備。只要 (我覺得是個 big If)照足規範做,地震時應該不會有大問題。

反而香港的情況值得注意。周教授說,現時香港是中國境內唯一沒有建築防震規範的地區(澳門的 seismic code 已是第二代)。很多人以為香港不在地震帶,不會有大地震,周教授認為是誤解。他指出,在中國國家地震局編撰的地震地圖上,香港其實屬於 VII 度地震區域,香港的檐杆島,其實就是斷層所在,這可以從他展示的高空照片中清楚看見。這個斷層約有 44000 年歷史,是個依然活躍的斷層 (an active fault)。如果大家記憶猶新的話,當記得 2006 年 9 月在檐杆島發生的 3.5 級地震。周教授說,其實在 1874 年 6 月 23 日,檐杆島亦曾發生 5.75 級地震,而根據中國國家地震局估計,檐杆島的地震相信最高可達 7.5 級(maximum credible magnitude = 7.5,沒交代是那一種 magnitude scale)。由於香港沒有建築防震規範,許多建築又採取怪異的設計,檐杆島離香港島又近,香港實在極需評估港島商業區的地震風險。

接著周教授簡介了理工大學正在做的地震研究。他說這些研究其實都是因為 06 年的檐杆島地震才開始的。之後有答問時間,但由於講座嚴重超時,聽眾似乎沒有發問的興趣,於是在一名聽眾要求周教授澄清先前提到的 basin effect 的意思後,講座便——借用大陸的說法——在熱烈的掌聲中勝利結束了。

註:
[1] 周教授說即使是 USGS 的圖表所用的橢圓形(我想應說是膠囊形)也不算近似,原因是這次地震以 reverse fault 的形式發生。一般來說擠向上的板塊會較被擠向下的板塊移動得多,所以震區的形狀並不對稱。
[2] 聽到這裏,小弟不禁打了個冷顫,因為我彷彿記得
幾十年前有個南美洲城市,由於位處泥土鬆軟的盤地之上,以至在一次地震中泥土出現液化,塌了許多屋,死了很多人。地基不穩,有多少條鋼筋都不管用。
[3] 不過教授倒沒提及耿慶國的旱震理論。
[4] 網上應有下載版本,請自己找。
[5] 我明明記得在《東南西北》看過有關報道的,不過就是找不著。有誰有適合的 links 的話,請告訴我。
[6] 這個看法與《東南西北》的宋以朗先生相近。
[7] 聽到這裏,我更覺得「范跑跑」范美忠(前)老師跑得有道理。

相關網頁:

2 則留言:

方潤 / Andrew Fong 說...

香港d樓起到咁高、又冇防震規格,一地震唔知要死幾多人。

The suffocated 說...

這個嘛,周教授關注的雖然有道理,不過也不排除佢o係度賣廣告、搵 budget。無論如何,呢家野真係要地震 and/or 土木工程專家先識評估。

周教授話香港在 intensity VII zone, 據 Wikipedia 說, VII 度地震的意思是

Difficult to stand; furniture broken; damage negligible in building of good design and construction; slight to moderate in well-built ordinary structures; considerable damage in poorly built or badly designed structures; some chimneys broken. Noticed by people driving motor cars.

所以我猜中環o個碌國金唔會塌吧,危險的反而是中環會唔會落玻璃雨插死人、斜坡會否有山泥傾瀉和以前起落D唐樓同鹹水樓會唔會有事,重有D招牌、簷蓬同冷氣機水塔等等。不過我咁講真係純粹斷估。

另一方面,如果檐杆島有 7.5 級地震的話,我估烈度恐怕唔止 VII 度,特別係西九此等填海區。會唔會有「天璽力拚凱旋門」,或者「君臨天下」變「君臨地下」,就真係天曉得了。