现代土木工程-第12章-土木工程防灾与减灾复习过程.ppt
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1、现代土木工程-第12章-土木工程防灾与减灾灾害的产生原因:自然因素自然因素与人类关系最密切的生物链与人类关系最密切的生物链的破坏或远离平衡的发展,的破坏或远离平衡的发展,大气和水圈在演化过程中所大气和水圈在演化过程中所出现的大区域或局部远离平出现的大区域或局部远离平衡的运动,岩石圈在运动过衡的运动,岩石圈在运动过程中出现大规模突然断裂等。程中出现大规模突然断裂等。社会因素社会因素人类对森林、植被和草原的人类对森林、植被和草原的过度砍伐和破坏等造成土地过度砍伐和破坏等造成土地荒漠,人类活动对地球表面荒漠,人类活动对地球表面环境的污染,物种灭绝,人环境的污染,物种灭绝,人口暴长等等。口暴长等等。自
2、然灾害是人类依赖的自然界中所发生的异常现象,自然灾害是人类依赖的自然界中所发生的异常现象,自然灾害对人类社会所造成的危害往往是触目惊心的。自自然灾害对人类社会所造成的危害往往是触目惊心的。自然灾害及其衍生灾害都对人类的生产和生活造成了严重的然灾害及其衍生灾害都对人类的生产和生活造成了严重的影响和后果,主要包括以下几个方面:影响和后果,主要包括以下几个方面:造成人口的大量死亡造成人口的大量死亡 给社会经济造成破坏给社会经济造成破坏 造成社会不稳定造成社会不稳定(2)自然灾害自然灾害中国近中国近6060年遭受巨大灾害一览表年遭受巨大灾害一览表 时间时间地点地点灾害种灾害种类类基本情况基本情况195
3、0年年7月月长长江中下游、江中下游、淮河流域淮河流域洪水洪水汉汉口口长长江水位高达江水位高达29.73米,米,较历较历史最高水位的史最高水位的1931 年高出年高出14.5米,淹没米,淹没农农田田 4755万万亩亩,1888万人受灾,万人受灾,财产损财产损失在失在100亿亿元以上。元以上。1959-1961年年全国范全国范围围干旱干旱干旱范干旱范围围广广时间长时间长,早情重,北方冬麦区,早情重,北方冬麦区还还遭受遭受较较重的干重的干热风热风危害,人口非正危害,人口非正常死亡增加,常死亡增加,仅仅1960年年统计统计,全国,全国总总人口人口净净减少减少1000万人。万人。1963年年8月月海河流
4、域海河流域洪水洪水暴雨面暴雨面积积大,淹没大,淹没104个个县县市市7294多万多万亩亩耕地,水耕地,水库库崩塌,崩塌,桥桥梁被梁被毁毁,京广,京广线线中中断,断,2200余万人受灾,直接余万人受灾,直接经济损经济损失达失达60亿亿元。元。1966年年3月月8日日河北邢台河北邢台地震地震震源深度震源深度10公里,震中烈度公里,震中烈度为为 9度度强强,波及波及60多个多个县县,受灾面,受灾面积积达达2.3万平方公万平方公里,里,毁毁坏房屋坏房屋500余万余万间间,8064人人丧丧生,生,3.8万余人受万余人受伤伤。仅仅邢台地区不完全邢台地区不完全统计统计,损损失就高达失就高达10亿亿多元。多元
5、。1970年年1月月5日日云南通海云南通海地震地震震源深度震源深度仅仅134米,引起米,引起严严重滑坡、山崩等,受灾面重滑坡、山崩等,受灾面积积4500多平方公里,多平方公里,15621人死亡,人死亡,338456间间房屋倒塌,房屋倒塌,166338头头大牲畜死亡。大牲畜死亡。1975年年8月月河南河南驻马驻马店店洪水洪水汝河、沙汝河、沙颍颍河、唐白河三大水系各干支流河水猛河、唐白河三大水系各干支流河水猛涨涨,漫溢决堤,板,漫溢决堤,板桥桥、石漫、石漫滩滩水水库垮坝库垮坝失事,造成特大洪水,直接失事,造成特大洪水,直接经济损经济损失失100亿亿元。元。1976年年7月月28日日河北唐山河北唐山
6、地震地震震源深度震源深度12公里,震中烈度达公里,震中烈度达11度,造成度,造成24.2万人死亡,万人死亡,16.4万人受重万人受重伤伤,仅仅唐唐山地区山地区总总的直接的直接经济损经济损失达失达54亿亿元。元。1985年年8月月辽辽河流域河流域洪水洪水造成造成辽辽河流域中小河流决口河流域中小河流决口4000多多处处,致使,致使60多个市、多个市、县县,1200多万人,多万人,6000多万多万亩农亩农田和田和 大批工大批工矿矿企企业业遭受特大洪水遭受特大洪水袭击袭击,死,死230人,直接人,直接经济损经济损失失47亿亿元,元,东东北三省减北三省减产产粮食粮食100亿亿斤。斤。1998年年7月下旬
7、至月下旬至9月中旬初月中旬初长长江流域江流域洪水洪水自自1954年以来年以来长长江全流域性大洪水,受灾人数上江全流域性大洪水,受灾人数上亿亿,近,近500万所房屋倒塌,万所房屋倒塌,2000多万公多万公顷顷土地被淹,土地被淹,经济损经济损失达失达1600多多亿亿元人民元人民币币。2008年年南方地区南方地区雪灾雪灾全国全国19个省个省级级行政区均受影响,死亡行政区均受影响,死亡129人,失踪人,失踪4人,人,紧紧急急转转移安置移安置166万人;万人;农农作物受灾面作物受灾面积积1.78亿亩亿亩,倒塌房屋,倒塌房屋48.5万万间间,损损坏房屋坏房屋168.6万万间间;因灾直接;因灾直接经经济损济
8、损失失1516.5亿亿元。元。2008年年5月月12日日四川汶川四川汶川地震地震震源深度震源深度10-20公里,震中烈度达公里,震中烈度达11度,造成度,造成69225人死亡,人死亡,374640人受人受伤伤,17939人失踪,直接人失踪,直接经济损经济损失达失达8451亿亿元人民元人民币币。由于人们不当的知识或缺乏知识、由于人们不当的知识或缺乏知识、不当的选址、不当不当的选址、不当的设计、不当的施工、不当的使用和不当的维护的设计、不当的施工、不当的使用和不当的维护,导致所,导致所建造的土木工程不能抵御突发的载荷,导致土木工程的失建造的土木工程不能抵御突发的载荷,导致土木工程的失效和破坏,乃至
9、倒塌而造成了灾害,给人类带来了损失。效和破坏,乃至倒塌而造成了灾害,给人类带来了损失。(3)土木工程灾害土木工程灾害地震引起的铁轨地震引起的铁轨变形变形 土木工程灾害有两大基本特点土木工程灾害有两大基本特点 土木工程是造成灾害的主要载体土木工程是造成灾害的主要载体 减轻这种灾害的主要手段和方法必须要依靠土木工程减轻这种灾害的主要手段和方法必须要依靠土木工程方法,其他方法都不能根本地解决土木工程灾害问题方法,其他方法都不能根本地解决土木工程灾害问题广东九江大桥塌陷事故现场广东九江大桥塌陷事故现场 飞石砸断彻底关大桥事故现场飞石砸断彻底关大桥事故现场 12.1.2 土木工程防灾减灾发展历史与现状
10、由于各种自然灾害相互联系而构成自然灾害系统,影由于各种自然灾害相互联系而构成自然灾害系统,影响到社会的方方面面,因此,减灾需要社会各部门、各地响到社会的方方面面,因此,减灾需要社会各部门、各地区、各学科、各阶层协调行动,减灾的各项措施必须相互区、各学科、各阶层协调行动,减灾的各项措施必须相互衔接、紧密配合,并形成一套系统工程。减灾系统工程是衔接、紧密配合,并形成一套系统工程。减灾系统工程是一个由多种减灾措施组成的有机整体,主要由一个由多种减灾措施组成的有机整体,主要由监测监测、预报预报、防灾防灾、抗灾抗灾和和重建重建等多个环节组成,每个环节又包括若干等多个环节组成,每个环节又包括若干个相互联系
11、的子系统。个相互联系的子系统。防灾减灾通常采取两大类措施:即灾前的措施和灾后防灾减灾通常采取两大类措施:即灾前的措施和灾后的措施。的措施。灾前的措施就是灾前的措施就是“预防为主预防为主”;灾后的措施包括灾后的措施包括4R4R:Rescue抢救生命抢救生命;Relief救济救济,包括给受害者生活和医疗的必需品和必需,包括给受害者生活和医疗的必需品和必需的条件或货币;的条件或货币;Resettlement对灾民的重新安置对灾民的重新安置;Re-covering and Reconstruction恢复与重建恢复与重建。早期土木工程的任务主要是解决人类早期土木工程的任务主要是解决人类“住与行住与行”
12、的基的基本问题本问题;重大的灾害及其对土木工程设施的破坏,引起了人们重大的灾害及其对土木工程设施的破坏,引起了人们对土木工程防灾减灾的逐渐关注与重视对土木工程防灾减灾的逐渐关注与重视;地震发生的不确定性及工程质量(设计和施工)对于地震发生的不确定性及工程质量(设计和施工)对于抗震防灾的重要性抗震防灾的重要性;对发展中和发达国家的防灾减灾以及结合地域特点的对发展中和发达国家的防灾减灾以及结合地域特点的防灾减灾提出了新的课题防灾减灾提出了新的课题。塔科马塔科马悬索桥悬索桥的垮塌的垮塌 土木工程灾害主要内容土木工程灾害主要内容 土木工程规划性防灾土木工程规划性防灾 工程性防灾工程性防灾 工程结构抗灾
13、工程结构抗灾 工程技术减灾工程技术减灾 工程结构在灾后的检测与加固工程结构在灾后的检测与加固 前面前面4项内容是灾害发生前进行的工作,第项内容是灾害发生前进行的工作,第5项内容是灾害发项内容是灾害发生后进行的工作,涉及灾害材料学、灾害检测学、工程修复生后进行的工作,涉及灾害材料学、灾害检测学、工程修复和加固等领域。和加固等领域。12.2 12.2 主要灾害与防灾减灾对策主要灾害与防灾减灾对策 12.2.1 地震灾害及其防灾减灾对策 地震,又称地动、地振动,是自然灾害中发生最多、地震,又称地动、地振动,是自然灾害中发生最多、影响最大的一种。从时间上看,地震有活跃期和平静期交影响最大的一种。从时间
14、上看,地震有活跃期和平静期交替出现的周期性现象。从空间上看,地震的分布呈一定的替出现的周期性现象。从空间上看,地震的分布呈一定的带状。带状。(1)地震灾害基本概地震灾害基本概况况中国地震带中国地震带分布示意分布示意 地震分为地震分为天然地震天然地震和和人工地震人工地震两大类。天然地震主要两大类。天然地震主要是构造地震,它是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积是构造地震,它是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来,以地震波的形式向四面八方累起来的能量急剧释放出来,以地震波的形式向四面八方传播出去,到地面引起的房摇地动,构造地震约占地震总传播出去,到地面引起的房摇地动,构造地震约
15、占地震总数的数的90%90%以上。以上。构造地震产构造地震产生原理生原理 20082008年,四川汶川特大年,四川汶川特大地震是新中国成立以来地震是新中国成立以来破坏性最强、波及范围破坏性最强、波及范围最广、救灾难度最大的最广、救灾难度最大的一次地震,震级达里氏一次地震,震级达里氏8 8级,最大烈度达级,最大烈度达1111度,度,余震余震3 3万多次。引发的崩万多次。引发的崩塌、滑坡、泥石流、堰塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等次生灾害举世罕塞湖等次生灾害举世罕见。汶川大地震也震断见。汶川大地震也震断了外界连接震中地区的了外界连接震中地区的所有公路、桥梁,致使所有公路、桥梁,致使灾区群众和救灾队伍、灾
16、区群众和救灾队伍、救灾机械、救灾物资被救灾机械、救灾物资被阻断在了阻断在了“生命线生命线”两两边。边。地震时造成房屋破坏的地震时造成房屋破坏的“元凶元凶”是是地震力地震力,它是一种惯性,它是一种惯性力。力。结构物破坏的影响因素结构物破坏的影响因素与地震本身有关与地震本身有关,地震越大,震中距越小,震源深度,地震越大,震中距越小,震源深度越浅,破坏越重;越浅,破坏越重;与结构本身的质量与结构本身的质量,包括其结构是否合理,施工质量,包括其结构是否合理,施工质量是否到位等;是否到位等;结构物所在地的场地条件结构物所在地的场地条件,包括场地土质的坚硬程度、,包括场地土质的坚硬程度、覆盖层的深度等等;
17、覆盖层的深度等等;局部地形对震害的影响也很大局部地形对震害的影响也很大。(2)地震灾害的土木工程对策地震灾害的土木工程对策对于地震灾害采用的土木工程对策主要从规划设计和施工建对于地震灾害采用的土木工程对策主要从规划设计和施工建造两方面着手,选择有利的抗震设计方法和原则,并对结构造两方面着手,选择有利的抗震设计方法和原则,并对结构物采取合理可行的减震措施以减轻地震力对结构造成的影响。物采取合理可行的减震措施以减轻地震力对结构造成的影响。国内外土木工程抗震原则国内外土木工程抗震原则我国一般建设工程抗震设防要求采用三个水准概率我国一般建设工程抗震设防要求采用三个水准概率来设防来设防 “小震不坏、中震
18、可修、大震不倒小震不坏、中震可修、大震不倒”地震抗震标准,针对不同地区的建筑物是不一样的地震抗震标准,针对不同地区的建筑物是不一样的 强制性的抗震标准强制性的抗震标准采用一些新的建筑理念和结构形式来抵抗地震作用采用一些新的建筑理念和结构形式来抵抗地震作用 改变改变“以地球为相当好的惯性参考系以地球为相当好的惯性参考系”的传统设的传统设计理念计理念新的土木工程抗震设计新的土木工程抗震设计刚性结构提高建筑物的抗震性能刚性结构提高建筑物的抗震性能使用橡胶、弹簧等弹性装置提高建筑物的抗使用橡胶、弹簧等弹性装置提高建筑物的抗震性能震性能 上部结构与基础的分离式设计上部结构与基础的分离式设计 滚动支撑式基
19、础提高建筑物抗震性能滚动支撑式基础提高建筑物抗震性能 12.2.2 风灾害及其防灾减灾对策 形成风的直接原因,是形成风的直接原因,是气压在水平方向分布的不均匀气压在水平方向分布的不均匀。地面风不仅受气压梯度力和地转偏向力的支配,而且在很地面风不仅受气压梯度力和地转偏向力的支配,而且在很大程度上,风还受大气环流、地形、水域等不同因素的综大程度上,风还受大气环流、地形、水域等不同因素的综合影响。合影响。(1)风灾害基本概况风灾害基本概况典型的龙卷风典型的龙卷风 热带气旋热带气旋 热带气旋是发生在热带或副热热带气旋是发生在热带或副热带洋面上的低压涡旋,是一种强大带洋面上的低压涡旋,是一种强大而深厚的
20、热带天气系统。热带气旋而深厚的热带天气系统。热带气旋通常在赤道南北通常在赤道南北3030纬度以内的海面纬度以内的海面(如西北太平洋、北大西洋、印度(如西北太平洋、北大西洋、印度洋)上形成。热带气旋的最大特点洋)上形成。热带气旋的最大特点是它的能量来自水蒸气冷却凝固时是它的能量来自水蒸气冷却凝固时放出的潜热。热带气旋登陆后,或放出的潜热。热带气旋登陆后,或者当热带气旋移到温度较低的洋面者当热带气旋移到温度较低的洋面上,便会因为失去温暖而潮湿的空上,便会因为失去温暖而潮湿的空气供应能量,而减弱消散或转化为气供应能量,而减弱消散或转化为温带气旋。温带气旋。名名 称称属属 性性超强台风(超强台风(Su
21、per Super TYTY)底层中心附近最大平均风速底层中心附近最大平均风速51.0 51.0 米米/秒,也即秒,也即1616级或级或以上以上强台风(强台风(STYSTY)底层中心附近最大平均风速底层中心附近最大平均风速41.5-50.9 41.5-50.9 米米/秒,也即秒,也即14-14-15 15 级级台台 风(风(TYTY)底层中心附近最大平均风速底层中心附近最大平均风速32.7-41.4 32.7-41.4 米米/秒,也即秒,也即12-12-13 13 级级强热带风暴强热带风暴(STS)(STS)底层中心附近最大平均风速底层中心附近最大平均风速24.5-32.6 24.5-32.6
22、 米米/秒,也即风力秒,也即风力10-11 10-11 级级热带风暴热带风暴(TS)(TS)底层中心附近最大平均风速底层中心附近最大平均风速17.2-24.4 17.2-24.4 米米/秒,也即风力秒,也即风力8-9 8-9 级级热带低压热带低压(TD)(TD)底层中心附近最大平均风速底层中心附近最大平均风速10.8-17.1 10.8-17.1 米米/秒,也即风力秒,也即风力为为6-7 6-7 级级热带气旋按中心附近地面最大风速划分等级热带气旋按中心附近地面最大风速划分等级 热带气旋灾害的危害热带气旋灾害的危害强风强风 暴雨暴雨 风暴潮风暴潮 龙卷风龙卷风 龙卷风是一种龙卷风是一种强烈的、小
23、范围强烈的、小范围的的空气涡旋空气涡旋,是在极,是在极不稳定天气下由空气强烈对流运动而产生的,由雷暴云不稳定天气下由空气强烈对流运动而产生的,由雷暴云底伸展至地面的漏斗状云底伸展至地面的漏斗状云(龙卷龙卷)产生的强烈的旋风,其产生的强烈的旋风,其风力可达风力可达1212级以上,风速最大可达每秒级以上,风速最大可达每秒100100米以上,一米以上,一般伴有雷雨,有时也伴有冰雹。龙卷风的袭击突然而猛般伴有雷雨,有时也伴有冰雹。龙卷风的袭击突然而猛烈,对建筑的破坏也相当严重,经常是毁灭性的。龙卷烈,对建筑的破坏也相当严重,经常是毁灭性的。龙卷风难以准确预报,但可根据天气条件判断在某一地区产风难以准确
24、预报,但可根据天气条件判断在某一地区产生龙卷的可能性,并通过雷达监测及时发出警报。生龙卷的可能性,并通过雷达监测及时发出警报。龙卷风破坏力的组成龙卷风破坏力的组成风压极大,可将沿途的建筑物摧毁风压极大,可将沿途的建筑物摧毁 建筑物与龙卷之间的巨大的气压梯度力,足以使建建筑物与龙卷之间的巨大的气压梯度力,足以使建筑物由内向外爆炸筑物由内向外爆炸 上升气流极强,能将上万吨的整节大车厢卷入空中,上升气流极强,能将上万吨的整节大车厢卷入空中,将上千吨的轮船由海面抛到岸上将上千吨的轮船由海面抛到岸上 寒潮风暴寒潮风暴 来自极地或寒带向中纬度或低纬度侵略的强烈冷空来自极地或寒带向中纬度或低纬度侵略的强烈冷
25、空气,所经之地短期内造成大范围急剧降温和大风、雨雪气,所经之地短期内造成大范围急剧降温和大风、雨雪的天气过程。寒潮一般多发生在秋末、冬季、初春时节。的天气过程。寒潮一般多发生在秋末、冬季、初春时节。不同国家和地区使用的降温及所达到的最低温度标准不不同国家和地区使用的降温及所达到的最低温度标准不尽一样。尽一样。寒潮和强冷空气带来的雨雪、冰冻天气对交通运输危害寒潮和强冷空气带来的雨雪、冰冻天气对交通运输危害不小。不小。20082008年中国南方雪灾造成多处铁路、公路、民航年中国南方雪灾造成多处铁路、公路、民航交通中断。由于正逢春运期间,大量旅客滞留站场港埠。交通中断。由于正逢春运期间,大量旅客滞留
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