關於地面震動，筆者已發過4篇文章。本篇將爲各位介紹6月17、18日在中國宜賓和日本新潟發生的兩次地面震動。

爲方便敘述，本文對兩次地面震動簡稱如下。

6.17宜賓地面震動，6.18新潟地面震動(氣象廳命名：山形縣沖地面震動)

6.17宜賓地面震動與6.18新潟地面震動的規模與災情

6月17日晚，中國宜賓市長寧縣發生了6.0級地面震動，震央強度達8度(相當於日本震度6強)，最大加速度爲5.992m/秒2。截止6月19日13人死亡，220餘人受傷，房屋倒塌73棟，12棟嚴重受損，1萬多棟房屋部分受損。地面震動還造成部分地區的山崩、滾石，交通與電力的中斷，受災人口達14萬之多。

次日6月18日晚，日本的新潟與山形縣交界的近海處也發生了地面震動，地震規模爲6.7級，震央震度達6強，最大加速度爲6.53m/秒2。截止6月19日的資訊，0死亡，30餘人受傷，149棟房屋部分受損。

兩次地面震動僅差1天，規模相當。媒體報導一時吸引了兩國民衆的眼球，部分報導還引起了爭議。宜賓地面震動和新潟地面震動的規模與災情如表1所示。

爲什麼新潟地面震動規模比宜賓地面震動大，地震災害有效能損失反而小?

地面震動發生後，有朋友問：「爲什麼新潟地面震動比宜賓地面震動的地震規模高、震度大，死傷和房屋倒塌卻比宜賓少？」

這問題一句話很難講清楚，非要用一句話說清楚的話，那就是「地面震動地震災害有效能損失(生命財產)與地面震動規模(地震規模，震度)不一定成正比，除地面震動規模外，與地面震動搖晃特性、地面震動動波及範圍、地面震動搖晃與建築固有頻率的響應程度，以及震央附近人口密度等也有關係。」

宜賓與新潟地面震動的災害因素有啥不同?

接下來，解釋一下地面震動災害與那些因素相關，宜賓與新潟地面震動的災害因素有哪些不同。

（1） 地面震動破壞力

地面震動破壞力與地面震動規模(地震規模、震度、釋放能量、搖晃程度)、地面震動動特性相關。

① 地面震動釋放與傳遞能量的差異

新潟地面震動(Mj6.7)釋放的能量是宜賓地面震動(Ms6.0)的8倍左右。但新潟地面震動發生在離陸地6-7km的海床，地面震動發生後一部分能量在傳遞到陸地前已消耗在海水擾動上了，而宜賓地面震動傳遞到地表的能量直接作用在建築物上了。

② 地面震動搖晃程度的差異

地面震動搖晃程度用加速度來衡量。第二運動定律F=ma(作用力=質量×加速度)都還記得吧？物體的加速度跟作用力成正比。

從兩個地面震動震央附近觀測點的資料看，新潟地面震動的合成加速度比宜賓地面震動大了近10%；而宜賓地面震動鉛直加速度(上下顛簸作用力)卻是新潟地面震動的2.5倍左右(圖1)。

合成加速度是水平橫晃與鉛直顛簸的成分合成。對建築物來說，上下顛簸比橫晃更要命，這就是爲什麼相同震度時，直下型地面震動要比一般地面震動造成災害更大的終極因數。

左：宜賓(51GXT觀測點) 右：新潟(YMT005觀測點)
圖1 鉛直方向加速度變化比較【1】

③ 地面震動動特性的差異

地面震動動特性以反應譜來表示。

反應普好比廣播電臺發射的電波。各電臺使用波段不同，只有把收音機波段調到電臺波段時我們才能聽到廣播(共振效果)。同理，當地面震動反應譜與建築物固有頻率重疊時就會造成和加大建築的破壞。

宜賓地面震動反應普集中於0~0.7秒短週期，而新潟地面震動反應普則集中於0.7~1.5秒的中長週期(圖2)。

左：6.17宜賓地面震動(51GXT觀測點) 右： 6.18新潟地面震動(YMT005觀測點)
圖2 地面震動加速度反應普的比較【1】

（２）同等震度(震度)範圍

再來看一下能夠造成房屋倒塌的震度5弱(中國震度6以上)的範圍。日本震度5弱(0.6～1.10m/秒2)略大於中國地震強度Ⅵ的加速度(0.45～0.89m/秒2)。新潟震度5弱以上區域略大於宜賓地震強度Ⅵ以上的區域(圖3)。

圖3地震強度Ⅵ(6)以上波及範圍的比較(四川省地面震動局, 日本氣象廳)

（３）地面震動動搖晃與建築結構的差異

建築結構不同，固有周期也不同。一般木結構住宅的固有周期在短週期0-0.5秒之間，超高層建築在長週期2.0-20秒以上，而地震波卓越週期在警戒週期0.5-2.0秒之間(圖4,5)。

圖4 建築物的固有周期

圖５ 建築物固有周期、地面震動共振週期(日本ハウスHP)

從受災建築照片看，新潟震區多爲2層木結構住宅，其固有頻率多在0.5秒以下，躲開了新潟地面震動反應的譜卓越週期(0.7-1.5秒，表1,圖2)，所以受損不大(圖6(1))；而宜賓震區倒塌的房屋多爲農村1~2層磚混結構住宅，其固有頻率在0-1.0秒之間(表1,圖2)，恰好與宜賓地面震動反應譜的卓越週期0.5-1.0秒有重疊，加上有部分自建房沒采取防震措施，導致房屋倒塌嚴重(圖6(2))。

6.18新潟地面震動

6.17宜賓地面震動
圖6震央房屋倒塌情況【摘自：共同通訊社、視覺中國】

（４）人口分布密度的差異

從人口密度上看，宜賓市長寧縣幾乎是新潟村上市的7倍。即使其他地面震動因素相同，宜賓地面震動的災情也會大於新潟地面震動(表1)。

表1 中國6.17宜賓地面震動與日本6.18新潟地面震動概要一覽表

※ CENC：中國地面震動臺網中心；USGS：美國地質調查所；CSIS：中國地震強度。資料來源：中國地面震動局、中新社報導；日本氣象廳、NHK報導等。

（５）防災意識的差異

日本是地面震動大國，世界上6級以上的地面震動佔了兩成。從政府到民衆都有很強的防災意識，防災教育從幼兒時就開始了。近十年日本的防災已是常態。

中國地面震動災害相對不是很多。汶川大地面震動後，政府和民衆的防災意識雖有了很大的提高，但仍然還有很長的路要走。比如這次宜賓地面震動，雖然預警成功，但仍有部分民衆在收到預警後不知所措；反觀新潟地面震動，大部分民衆在收到預警後都能自主避險或採取相應的措施。

該如何因應地面震動災害？

請參照筆者之前發過的相關文章「日本的災害及其對策 –地面震動(1-4)」。

更多請關注「日本的災害及其對策」系列

供稿 李鷗(日中防災環保研究會 副會長)
編輯修改 JST客觀日本編輯部

參考資料
【1】RED-ACT：四川省宜賓市長寧縣6.0級地震帶域破壞力分析。
【2】RED-ACT：日本6.8級地面震動破壞力分析。