未雨先绸缪:日本的地震减灾研究_救援动态_日本地震_气象地震

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2016-01-18

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未雨先绸缪:日本的地震减灾研究

大地震隐患笼罩首都

楼房轰然倒塌、列车突然颠覆、四处燃起大火、海啸扑面而来……这便是日本防灾科学技术研究所后藤洋三所长向记者演示的电脑模拟大震灾的画面。

虽是模拟，但场面却令人触目惊心。

2月25日，以日本总理大臣小泉纯一郎为会长的日本中央防灾会议的专业调查会，发表了首都地区发生内陆直下型大地震受灾情况推算预测。这是日本政府首次对首都地区可能发生的内陆直下型大地震进行推演。最坏的结果是大地震来临时，包括东京附近各县在内的地区预计死亡人数1300万，新干线脱轨造成200人死亡，震后无家可归者高达700万人。首都东京地区由于房屋倒塌及企业停产等将导致直接、间接经济损失112万亿日元，相当于2003年日本GDP的20％％。

日本政府曾于去年11月发表了未来18个随时处于大地震威胁之下的地区以及地震烈度预测，随后于12月份公布了各个都道府县受灾时的预计死亡人数以及房屋倒塌情况预测。11月份公布的预测显示，首都发生内陆直下型大地震时，生命财产损失为死亡1100万人、85万栋房屋倒塌或毁于地震后大火。在推演东京西部新宿地区发生里氏6.9级大地震时，预测死亡1300万人，经济损失为104万亿日元。此前预测地震并发生海啸的里氏8级的东海地震经济损失为37万亿日元，东南海南海地震经济损失为75万亿日元。

这次预测的首都直下型地震带来的经济损失将远远大于82万亿日元的政府预算。公布的数字是中央防灾会议大地震系列预测的最后部分，首都地区直下型地震是在东京湾北部断层发生的里氏7.3级地震预测情况。在经济损失方面，建筑物、道路、上下水网及煤气网等被破坏将带来67万亿日元的直接经济损失，由于设备破坏造成企业减产、物流人流停滞等间接经济损失45万亿日元。而发生在1995年的神户大地震的经济损失为10万亿日元。

中央防灾会议专业调查会将以上述推演为依据，最迟于今年夏季出台大地震发生时的政府对策，其中包括：直接被害的预防(建筑物及基础设施抗震措施)、减轻二次灾害(无家可归者、避难者对策)和减轻经济损失(充实对企业及行政的支持)。日本政府将对1992年制定的“南关东直下型地震大纲”重新审定，追加首都直下型地震的预防和应急对策。对于此次推演出现的个别课题，今年之内将做出首都直下型地震防灾战略。

在经济损失方面，中央防灾会议推演的结果是建筑物与生活保障线、交通设施等基础设施的直接损失约67万亿日元。此外在地震发生后半年时间内，物流停滞、生产停止等等间接损失额约为45万亿日元。由于股价、地价等资产价格、物价及汇率变动等变化因素难以预测，包括地震后的经济结构变化和企业破产等间接经济损失没有计算在内。

在推演东京西部以新宿为中心的里氏6.9级都心西部直下型地震中，最坏的情况是地震发生时新宿车站地下街人群发生恐慌，造成40人死亡，900人受伤。新宿车站和东京车站的地下街至少有一处发生火灾。有1100万人被封闭在电梯里。

东京湾地区受到影响最严重的将是东京湾北部地震。由于住宅倒塌和断水，在地震一天后，将有700万人被迫在室外生活，其中将有460万人在避难所生活。地震1个月后水道恢复正常，但仍将有270万人继续滞留避难所。地震后，将有340万家庭1100万人受断水威胁、200万家庭断电、120万家庭被停止煤气供应、110万个固定电话不通。地震4日后才可能有1/4的下水道恢复正常，震后1个月才能恢复90％％的下水道通畅。95％的家庭恢复电力供应需要6天时间，固定电话恢复需要2周时间，将近2个月的时间才能恢复80％的家庭的煤气供应。在高层建筑林立的东京地区会增加更大的危险，可能出现设想之外的灾害发生，增加额外的损失。

力推抗震减灾特别计划

日本位于太平洋板块的运动最活跃的地区，地震带横贯于日本全土。因此日本也是地震、火山、海啸等自然灾害发生频率最高的国家。

发生在1995年最近一次的神户大地震致使6400多人丧生。神户大地震之后，日本政府认识到防灾减灾的重要，从此正式开始了大地震减灾救援的科学研究。

接受神户大地震的经验教训，2003年3月，文部科学省科学技术学术审议会制定了“关于防灾研究开发的推进政策”，规定了今后10年在防灾方面的重点研究开发领域，制定了7个相关课题：1.构筑防灾对策战略；2.制定灾害发生时危险预测地图；3.研究地震时建筑物的破坏过程；4.对现行建筑物进行抗震性评价和增强抗震型；5.最合理地进行震后复兴工作；6.积极利用尖端技术进行减灾活动；7.开发灾害信息搜集工作。

文部科学省于2002年开始实行了历时5年、耗资30亿日元的“大城市大地震减灾特别计划”，从以下几个方面着手研究重点实施“大城市大地震减灾特别计划”研究工作。

地震震动预测该研究内容之一，是大深度弹性波探查，即利用复数测线对地壳大深度(约30公里深)进行深部反射法地震探查，探查了解沉入南关东下面的菲律宾板块震源断层的位置、形状、物理特性等情况，分析从震源断层分支出来的活断层的形状及潜在断层是否存在。二是了解控制震源无法查明的地球深部详细结构，揭开自然地震之谜；大规模钻探调查，在复数地区进行2000米至3000米级别的贯穿堆积层的大规模钻探调查，了解从震源到地表的弹性波速度分布，特别是了解弹性波在堆积层的速度分布情况。并通过微化石分析，了解地层的地质年代。三是建立断层模型，也就是利用“大深度弹性波探查”和“大规模钻探调查”得到的数据，建立下降至菲律宾板块上的震源断层和首都地区活断层的断层模型系统。建立包括堆积平原、地壳构造和下降板块三位一体的综合地下结构模型系统，从断层模型和地下结构模型两个方面精确预测地震强度。

研究提高建筑物抗震性研究包括实物大的立体震动破坏试验设施运用体制以及地盘和基础试验。前者利用立体震动破坏试验设施进行钢筋混凝土建筑实物试验，了解地震发生时立体震动的性质状态和破坏结构，开发数值模拟技术；后者对日本目前各种类型建筑物进行抗震强度试验，开发老房子的抗震辅助技术。然后利用立体震动破坏试验设施建立震动数据库，在确定断层模拟等立体地震震动方法的同时，建立模拟大地震强振动波形数据库。

被害者救援等灾害对策研究开发地震灾害综合模拟系统。在地震发生后及被害范围扩大时，所有机关和个人都必须迅速有效地开始紧急应急行动。大城市大地震减灾特别计划中的“震灾综合模拟系统”就是为此目的开发的系统。其中包括大规模分散模拟系统开发：各种灾害现象及灾害对应行动模拟；通过地震后市民行动模型等庞大模拟数据，预测自然现象和社会现象的灾害过程；开发地方政府日常业务系统及与灾害时系统，即地方政府平时业务与灾害发生时业务在同一空间低价格高性能的灾害时管理系统；开发灾害时与应急复兴活动模拟系统，地震发生时与灾害进行过程中随时利用传感器监视现实世界的情况，尽早模拟出灾害进行状况与对应行动，预测应急对策和恢复活动的效果。

开发反映大城市特性的尖端灾害模拟技术开发大城市发生地震时的物理现象以及关于人群避难行动的尖端灾害模拟技术，包括5个课题，它们是高层楼房空间的受害情况与对应行动模拟；地下空间受害与对应行动；密集空间的避难模拟；受海啸影响的临海城市避难模拟；预测归宅困难者和救济模拟。

大地震和海啸时太平洋沿岸城市综合对应模拟的开发以未来30年之内有40％至50％发生概率的东南海、南海地震为对象，考虑到地震发生顺序、规模等发生类型，对位于太平洋沿岸东海地区以西的大城市发生地震、海啸以及大规模生活线的安全性进行综合模拟，根据模拟的结果，在地震发生之前提高当地的抗震安全性，地震发生时减少灾害，为相关机构和个人提供最恰当的应对信息。

开发救援机器人等下一代防灾基础技术在大地震发生后，为有效进行紧急灾害救援行动，开发搜寻人体、搜集信息、发送信息等目的的搜寻、救援机器人，并形成搜集信息、进行紧急救援系统。包括开发救援人员难以到达的受灾地区的调查，提高信息搜集能力为目的的信息搜集机器人的移动技术和信息图；搜集整理信息的智能传感器和便携式终端的研究；远程遥控技术和信息技术研究；通过上述网络系统形成高效的下一代防灾社会基础系统研究；系统的性能评价方法以及标准化研究。

地震防灾对策在地震之前，对日本传统木结构建筑进行安全诊断和加强抗震措施，开发精度高操作方便的抗震诊断技术，提高室内的安全性。当地震发生后，妥善搜集灾害信息，开发信息的加工传达系统，使地震相关信息迅速有效地传达。同时研究城市基础设施的复兴技术。

尖端救援装备开发

在东京近邻的神奈川县境内，有一处占地面积9公顷的科技园区———“川崎中心技术创新园”。

科技园内有两家著名的地震灾害研究机关，即行政独立法人防灾科学技术研究所和国际救援系统研究机构，它们的任务是研究开发文部科学省委托的“大城市大地震减灾特别计划”。

从2002年开始的这一计划，预计5年完成，投资30亿日元，现已完成一半。在计划的前2至3年，试行各种有效技术，确定重点研究开发技术。在计划后半的2至3年中，利用前半部分开发的技术，每年重点开发2种机器人，进行实用试验。2004年度，国际救援系统研究机构已经开发出了9种“特遣部队”，即空中信息搜集、瓦砾表面信息搜集、瓦砾内部信息搜集、地下通道信息搜集、先进工具、搜集信息的社会基础设施、人机对话、通信数据形式、场地评价。

由国际救援系统研究机构开发的“救援机器人等下一代防灾基础技术”是以大地震等紧急灾害时救援人为目的的搜寻伤员、搜集信息等机器人智能传感和终端系统。在灾害严重环境危险救援人员无法到达的地区，操作、引导机器人有效地查询救援受伤者。在搜寻倒塌的建筑物和地下街等地区情况提供给消防员等救助人员，防止二次灾害的发生。处在开发阶段的有以下几种救援系统。

深入瓦砾内部行走的救援机器人特遣队为寻找掩埋在瓦砾下的人员，需要搜寻机器进入瓦砾内部。瓦砾内部空间具有如下特征：入口狭窄；上下左右空间不稳定，不便于移动；进入通道情况复杂。但是即使上下左右有堆积的瓦砾，仍会有若干空隙，例如钢筋混凝土建筑物倒塌后内部会形成某种程度的空间。这种蛇形机器人不但防尘防水，行动灵活，可爬高翻身自如，还能深入到瓦砾内部，直接接触被困人员或利用人体传感器发现被困人员。

先进工具特遣队已开发出能检查瓦砾下和沙土内部情况的“探查工具”，能抬起和切断瓦砾的“作业工具”，能用人工进行发电和制作高压气体的“人工工具”等3大类，共计13种类的工具，应灾害现场情况的不同分别使用，发挥救援效果。

瓦砾外部信息搜集救援机器人可在倒塌的建筑物上局部移动50米左右，利用照相机搜集受害者情况，检查建筑物破坏情况和煤气等危险物情况。特点为在有二次倒塌危险的现场能够在高低不平瓦砾上行走，具有优良的行走特长；系统本身防水、防尘、防爆破；能够远程遥控操作。

空中信息搜集系统可从上空搜集震灾地区情况和地面救助请求等情况。目前正在开发机动性强的无人直升机型“智能空中机器人”、在倒塌的房屋上方低空飞行，搜集被救助者声音等信息的“小型飞艇型机器人”和在受灾地区上空静止不动、从上空鸟瞰受灾地区并转播通信的“气球型机器人”。这些空中机器人随时与别的机器人群保持联系，从灾害开始时就开始持续的搜集信息活动。研究人员手持的发射装置平时安装在居民家中，灾害发生时可通过该装置与空中的机器人联系，平时可以当作煤气报警器使用，在紧急情况下也可以通过该装置与警察、医疗机构联系。

此外，还有地下街远程遥控移动体搜集救援信息、广域灾害信息搜集的社会基础设施、通信信息形式、人机对话、场地评价等研究。

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