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內容簡介

　　《中國農村地震災害脆弱性研究》在地震災害係統脆弱性理論框架下，運用設定地震災害模擬經濟損失的方法，基於中國曆史地震數據庫，對中國農村鄉鎮地震災害的結構承災體脆弱性進行瞭實證研究。並以雲南省為例，研究承災體脆弱性對地震災情的放大/縮小作用和區域地震災害係統脆弱性的形成根源；以汶川地震為例，探討瞭脆弱性分析方法在案例中的應用。最後對我國農村地震災害的備災、減災給齣瞭相應的措施建議。
　　《中國農村地震災害脆弱性研究》是在大量曆史數據、調查數據基礎上，運用脆弱性理論，從區域、案例角度對中國農村地震災害脆弱性進行的係統研究，可供民政、保險、再保險、地震等領域的科學工作者、工程技術人員及高等院校相關專業師生參考。

目錄

前言
第1章 極限與連續
1.1 基本要求
1.2 重點與難點
1.3 內容提要
1.4 典型方法與例題分析
1.5 同步練習題
1.6 自我測試題
第2章 導數與微分
2.1 基本要求
2.2 重點與難點
2.3 內容提要
2.4 典型方法與例題分析
2.5 同步練習題
2.6 自我測試題
第3章 微分中值定理與導數的應用
3.1 基本要求
3.2 重點與難點
3.3 內容提要
3.4 典型方法與例題分析
3.5 同步練習題
3.6 自我測試題
第4章 不定積分
4.1 基本要求
4.2 重點與難點
4.3 內容提要
4.4 典型方法與例題分析
4.5 同步練習題
4.6 自我測試題
第5章 定積分及其應用
5.1 基本要求
5.2 重點與難點
5.3 內容提要
5.4 典型方法與例題分析
5.5 同步練習題
5.6 自我測試題
第6章 多元函數微分學
6.1 基本要求
6.2 重點與難點
6.3 內容提要
6.4 典型方法與例題分析
6.5 同步練習題
6.6 自我測試題
第7章 二重積分
7.1 基本要求
7.2 重點與難點
7.3 內容提要
7.4 典型方法與例題分析
7.5 同步練習題
7.6 自我測試題
第8章 微分方程與差分方程
8.1 基本要求
8.2 重點與難點
8.3 內容提要
8.4 典型方法與例題分析
8.5 同步練習題
8.6 自我測試題
第9章 無窮級數
9.1 基本要求
9.2 重點與難點
9.3 內容提要
9.4 典型方法與例題分析
9.5 同步練習題
9.6 自我測試題
綜閤測試題
測試題(一)
測試題(二)
測試題(三)
測試題(四)
測試題(五)
同步練習與測試題答案與提示
參考文獻

精彩書摘

　　第1章 緒 論 1.1 引 言 2008年中國汶川發生8.0級地震，2011年日本東部又發生9.0級地震。近年來發生的一係列大震級地震說明，地球又進入一個新的地震多發時間段。地震災害作為造成死亡人口最多的自然災害之一（範寶俊，1999），始終是災害研究中最受關注的災害種類。由於城市人口高度密集、財富極度集中，地震災害研究的重點關注區域一直是城市地震，但是，更大麵積的農村地震安全問題卻被人們忽視瞭。隨著經濟的發展，尤其是1990年以來，農村居住建築正在經曆一個更新換代的高潮，經濟較落後的地區嚮房屋磚瓦化發展，經濟發達的地區建兩三層磚混結構樓房（高雲學，1995；鄢傢全和郝玉芹，2003），可是這些居住建築很少經過正規的設計，抗震性能更無從談起。1990年2月，江蘇省常熟-太倉發生5.1級地震，造成106621間房屋遭到不同程度的破壞，其中損失最嚴重的就是農民自建樓房，約103565間，主要原因是建築結構不閤理、空間跨度大、房蓋重、施工質量差。這次地震總經濟損失為13296.29萬元，直接經濟損失達11133.89萬元，是我國一個震級小、烈度低、損失大的典型震例（安徽省地震局，1996）。1998年1月10日河北省張北發生6.2級地震，災區主要是張北、尚義、萬全、康保4個縣，雖然4個縣人口密度小，都是以農牧業為主的農村，但是地震造成49人死亡，362人重傷，直接經濟損失達8億多元，主要原因就是災區的主要房屋類型――“裏軟外硬”結構房屋，內牆石塊、外牆包磚，內外“兩層皮”，整體性極差，基本不具備抗震性能，房屋極易倒塌，導緻石塊砸死、砸傷人。此外，當地農民在建房時，不考慮地基影響，山前、溝河兩側多坡積和洪積物堆積，地基鬆軟，工程地質條件差都是造成這次地震震害重的原因（中國地震局監測預報司，2001）。上述震例暴露瞭我國在農村抗震設防管理上的諸多失誤：缺乏專門為農村居民設計的具有良好抗震性能的房屋；缺乏相應的農村地震災害防禦管理部門，對農村建築物不能進行抗震設計要求，無法進行各種監督管理。1990～2007年我國地震災情錶明，近20年來發生的破壞性地震99%以上都發生在農村地區；我國公元前23世紀以來的曆史地震的統計分析結果也說明，我國農村發生地震的概率要遠遠大於城市，農村麵臨的地震危險遠遠高於城市。隨著21世紀我國農村城市化進程的加快，農村地震災害的損失也將隨之加重，分析農村承災體脆弱性特點，針對我國農村地震風險管理的現狀，製訂符閤我國國情的農村地震減災策略，是我國地震研究的一個重要方麵。1.2 基本概念 1.地震 地震是指伴隨著地殼上的能量釋放而引起的地球錶麵的振動，這種能量釋放是由於地殼某些部位的突然斷裂、火山爆發或人為原因而引起的。強烈地震發生時，地震區的地麵劇烈搖晃、顛簸，地麵振動在很大範圍內都能被感知，全世界都能用儀器測齣。在震中附近，地麵會發生變形、隆起、下陷或水平位移。地震還會引發大規模的滑坡、山崩等地質災害以及海嘯等。大多數毀滅性地震是由地殼的斷裂引起的。地震一般分為天然地震和人工地震兩大類。天然地震又分為構造地震和火山地震。①構造地震是由於地下深處岩石破裂、錯動把長期積纍起來的能量急劇釋放齣來，以地震波的形式嚮四麵八方傳播齣去，地震波到達地麵，引起房搖地動，構造地震約占天然地震總數的90%以上，因此對人類的威脅最大。②火山地震，因火山爆發引發的火山地震隻占地球地震總數的7%。此外，某些特殊情況也會産生地震，如岩洞崩塌（陷落地震）、大隕石衝擊地麵（隕石衝擊地震）等。人工地震是由人類活動引起的地麵振動，如采礦、工業爆破、地下核試驗造成的振動；大水庫蓄水後增加瞭地殼的壓力、在深井中進行高壓注水等也會誘發地震。地震震級（M）錶示地震釋放能量的多少，是錶徵地震大小強弱的指標，也是地震的基本參數之一，通常用裏氏震級ML、麵波震級MS、體波震級MB三種方式來錶示。據研究，震級每相差1級，地震釋放的能量相差約30倍；震級每相差0.1級，釋放的能量平均相差約1.4倍，即一個6級地震相當於30個5級地震，或相當於900個4級地震。根據震級的大小，將地震分為4類。①小震：指震級為4級以下的地震；②中強震：指震級為5～6級的地震；③強震：一般指7級以上的地震；④特大地震：8級以上地震。根據震源的深淺，將地震分為3類。①淺源地震：震源深度小於70km；②中源地震：震源深度在70～300km；③深源地震：震源深度大於300km。地震動是指由地震震源形成的地震波傳播到地錶引起地錶附近物質的振動。這種振動作用在建築結構上，就會引起建築結構的震害。每種地震動的特徵均可由振幅、頻譜和持時來描述，稱為地震動的三要素，各類建築結構的震害錶現是這三個基本要素綜閤影響的結果。2.地震災害 地震災害是指地震對人類社會的破壞，它具有突發性、隨機性、續發性、毀滅性等特點，破壞麵積分布通常較大，對社會生活和經濟發展都會造成極為嚴重的危害。據統計，全世界每年平均發生破壞性地震近韆次，其中震級達7級或7級以上的大地震約十幾次。研究各種地震災害案例是人們進行抗震設計、完善防震減災技術、開拓研究領域的重要依據。一般來說，地錶破壞引起的結構破壞屬於靜力破壞，而因地麵振動引起的結構破壞屬動力破壞。在一次地震發生之後，在震中區及其鄰近的範圍內，破壞主要由地麵斷裂和地麵振動造成，而在其他地區，破壞主要是由地麵振動引起的。根據地震災害的後果不同，地震災害可分為直接災害、次生災害（又稱鏈生災害）。1）直接災害 直接災害是指強烈地震動和地麵破壞作用引起的結構破壞、倒塌及城市生命綫係統的損壞，這些都屬於地震造成人員傷亡和經濟損失的最直接原因。建築結構的地震反應是由輸入的地震動特徵（強度、頻譜、持時，即地震動的三要素）和結構的特性（結構的剛度、阻尼、自振周期等）共同決定的，當建築結構的抗力不足以抵禦地震作用時，建築就會發生不同程度的破壞。生命綫係統主要包括供水係統、供電係統、供氣係統、通信係統及交通係統等，地震後生命綫係統的破壞將嚴重影響震後居民的正常生活，給震後的應急救援和恢復重建工作帶來障礙。2）次生災害 自然災害通常是多重過程發生，一種災害常常會觸發其他災害。例如，地震引發山崩、地陷、地裂、滑坡、泥石流等地質災害，後者進而引起堰塞湖，堰塞湖潰壩又造成洪水災害。這一係列因地震引發的其他災害就稱為次生災害，也稱鏈生災害。例如，1786年6月1日，四川濾定發生7.5級地震，大渡河沿岸山崩引起河流壅塞斷流；10日後，河道潰決，高數十丈的洪水洶湧而下，淹沒民眾10餘萬。地震引發的次生災害通常還有火災、水災、毒氣泄漏、爆炸和放射性汙染等。地震時房屋倒塌，生命綫係統破壞，火源失控導緻起火，同時由於消防係統受損、社會秩序混亂，火勢不易得到有效控製，從而釀成大災。例如，1923年9月1日日本關東發生7.9級地震，由於地震發生時正好是做午飯時間，地震造成整個災區都發生瞭火災；據統計共發生火災227起，其中133起火災蔓延。在死亡的10萬人中，因建築物倒塌壓死的不過數韆人；在毀壞的70萬棟房屋中，燒毀的房屋達44.7萬棟。1994年美國Northridge地震造成瞭多處起火，其中一處由於地裂縫造成一根22英寸的煤氣管道裂開，一輛卡車發動引發泄漏的煤氣著火，導緻周圍數個停車房被燒，大約100輛汽車被燒毀。此外，中毒也是震後極易發生的次生災害。化工廠藏有毒物質的容器、管道在地震作用下破壞後，可導緻毒氣、毒液及放射性等有毒物質的溢齣，造成毒氣泄漏災害。1976年唐山地震時，在天津市發生毒氣汙染7起，使3人死亡、18人中毒。1979年1月14日日本伊豆大島近海地震，使位於東京西南160km處的礦業公司一個蓄水壩開裂，被氰化物汙染的大量泥水排入附近的持越河和狩野川河，緻使10萬條魚中毒死亡。由於次生災害是緊緊伴隨著地震災害發生的，在地震災害損失評估時，很難區分是直接地震災害損失還是次生災害損失，故將它們都計算在一起，稱為直接災害損失。除瞭上述直接災害、次生災害外，隨著社會的進步和經濟技術的發展，地震災害往往還會引發一些新的、危害巨大的間接災害，包括停工停産、數據丟失、經濟失衡、社會混亂、瘟疫、心理創傷等。而2011年3月日本東部9級大地震引發的海嘯，之後引發的核電廠爆炸，以及全球核輻射危險，更讓人們深刻地感受到由於現代社會的科技進步所帶來的各種意料不到的間接災害。3.脆弱性 1974年，G.F.White在其著作NaturalHazards中提齣“脆弱性”（vulnerability）的概念，他分析瞭人類對各種自然災害等極端事件作齣反應、調整的方式，首次在理論上將人們防災減災的視綫從單純的緻災因子研究和工程措施防禦擴展到人類對災害的行為反應，指齣通過調整人類行為而減少災害影響和損失的途徑，為其後的災害研究與實踐奠定瞭理論基礎。30年來，“脆弱性”概念在可持續發展領域以及風險學、災害學、氣候變化等領域都得到瞭廣泛應用（Whiteetal.，1975；Raskinetal.，1996；Cutter，2001；Mileti，1999；Kaspersonetal.，2003）。筆者認為，脆弱性是指承災體（人類社會經濟係統）對緻災因子的敏感反映程度。脆弱性越大，則緻災後易形成災情；反之，脆弱性越小，則緻災後不易形成災情。因此，脆弱性研究就是對自然災害承災體易於受到緻災因子的破壞、傷害或損傷的特性和各類承災體對自然災害的承受能力進行分析，其最終結果就是建立各災害強度與災害損失之間的函數關係，如地震災害中各類建築物的“烈度-平均損失率”麯綫，即可認為是地震災害脆弱性。4.恢復性 恢復性是與脆弱性相伴隨的另一災害係統特性。UN/ISDR（2004）認為，在麵對自然災害潛在壓力時，恢復性是自然界和人類係統一個有價值的特性，有助於減小脆弱性及保持可持續發展。災後恢復不僅是設施的重建，更是一個復雜的社會功能再造問題（Milesetal.，2006）。恢復牽涉區域中的各種主體，包括居民傢庭、社區、政府、商業等。災後恢復的目標就是達到或者超過恢復主體原有的各種社會指標，如人口健康水平、居民生活水平和社會安全水平等（LiuandDlyer，2009）。通常，社會邊緣群體由於不容易獲得保險、貸款、急救護理、政府政策參與權等恢復資源，且要忍受低收入房屋的缺陷，所以這類人群的恢復性會相對較差（Msilimba，2010）。此外，種族、社會經濟狀態等對災後恢復也有較強的影響（Fussell，2010）。5.自然災害風險管理 UN/ISDR在《與風險共存》報告中提齣，自然災害風險是指自然災害與承災體的脆弱性相互作用所導緻的一種災害結果和預期損失（UN/ISDR，2004）。而自然災害風險管理是包含災前降低風險、災時應急處置和災後恢復重建一係列的過程，並形成一種循環模式。在自然災害頻發的今天，災害風險管理受到越來越多的重視（Catter，1991）。加深對自然災害脆弱性形成機製的瞭解，進行高效而科學的自然災害風險管理，是減少自然災害損失、實現可持續發展的必然手段。一方麵，基於脆弱性分析結果，可以預測自然災害可能造成的經濟損失，進而製定相應的風險管理措施；另一方麵，對自然災害係統進行脆弱性分析，可以找到管理中的脆弱環節，有針對性地完善災害風險管理。例如，Y.Ye等（2002）通過對中國和日本的一些曆史地震案例對比，分析區域性脆弱性，提齣必須進行包括搜尋、營救、治療等在內的多方麵綜閤地震風險管理。Pelin等通過比較分析瞭土耳其兩次地震的社會、技術、行政、法律、經濟等脆弱性因素，提齣瞭土耳其災害管理的改善措施（Pelinetal.，2002）。因此，科學的地震災害風險管理必須在正確的災害脆弱性分析基礎上進行，脆弱性分析的最終目的就是為自然災害風險管理服務。6.中國農村鄉鎮的界定 農村是指從事農業的農民的聚居地，是相對於城市、城鎮範圍而言的。但是，由於我國長期以來龐大的農業人口比例，以及近十年來城市化的快速發展，齣現瞭大範圍的城鄉結閤帶、人口密集的小城鎮，使得我國農村的範圍很難進行清晰的界定。嚴格意義上來說，城市隻應該是各城鎮的建成區部分。但是，在實際統計中建成區的空間分布很難準確界定，缺乏可操作性。1999年，國傢統計局發布瞭《關於統計上劃分城鄉的規定》（試行），其中第六條指齣：“城市是指經國務院批準設市建製的城市市區”。它包括設區市的市區和不設區市的市區。設區市的市區是指：①市轄區人口密度在1500人/km2及以上的，市區為區轄全部行政區域；②市轄區人口密度不足1500人/km2的，市區為市轄人民政府駐地和區轄其他街道辦事處地域。不設區市的市區是指市人民政府駐地和市轄其他街道辦事處地域。按照我國2007年行政區劃，截至2007年12月1日，我國除香港、澳門、颱灣外，共有283個地級市、368個縣級市、1632個縣（旗）、1個林區、2個特區、1個自治州直轄地區。縣級行政單元分布見圖1-1。從目前世界範圍看，人口接近100萬的城市纔被定義為中等城市（世界銀行，2000）。根據我國2007年各省（自治區、直轄市）統計年鑒，284個地級市轄區的平均人口密度為1040人/km2114個地級市人口超過100萬；400個縣級市的平均人口密度為440人/km2僅有68個縣，級市城市人口超過100萬；1632個縣（旗）的平均人口密度為256人/km2。也，就是說，縣級市的人口密度與縣（旗）的人口密度相差不到2倍。此外，我國目前的縣級市大多是1985年後由整縣改為市的，地域麵積較大，人口密度較低，農村比例較大。以經濟發達地區的浙江省為例，縣級市內的行政村與居民區的平均比例為3.8∶1（方泉堯等，2003），縣級市的居住人群依然以農民為主。本書所進行的農村地震災害研究，主要目的是分析與大、中城市承災體有較大差彆的農村鄉鎮對地震的脆弱性，以及應該采取的相應防災、減災對策。因此，為瞭研究數據的可獲得性，本書的農村範圍主要從行政單元上研究我國農民目前的主要聚集地，包括368個縣級市和1632個縣（旗）共計2000個行政單元的所有區域，稱之為“縣級農村鄉鎮”。這種縣級農村鄉鎮範圍比上述國傢統計局的城鄉劃分規定的鄉村範圍相對要大，因此書中數據會和農村鄉鎮實際情況存在一些差距，尤其是我國東部發達地區的農村鄉鎮，城鎮化水平較高，書中的承災體類型與實際情況會存在一些差異，有待將來更深入的數據加以完善。1.3 中國地震災害數據庫 地震災害是一種破壞力極大的自然災害，因此長期以來地震記錄都受到各國高度重視。中國的地震記錄具有悠久的曆史，最早在堯舜時代（公元前23世紀），發生在蒲州（現稱）的地震就有史書記載。近代，特彆是新中國建立以來，一方麵逐步完善地震監測網的建設，使其遍布全國各地震區，並於1986年建成中國數字地震颱網（CDSN），使地震監測工作與國際接軌。另一方麵不斷收集整理曆史地震資料，編輯齣版多部曆史地震目錄，資料的科學性和規範程度也逐步提高。前人大量的工作使得中國曆史地震數據在時間和空間尺度上都具備較為完善的數據。1.數據來源 《中國曆史強震目錄》（公元前23世紀～公元1911年）（Ms≥4.0）（國傢地震局震害防禦司，1995）和《中國近代地震目錄》（公元1912～1990年，Ms≥4.7）（中國地震局震害防禦司，1999），記載瞭共計5323條曆史地震信息，包括地震發震時間、發震地點（震中經緯度）、震級大小、震源深度、震中烈度等地震要素基本信息，以及一些地震災情的文字描述。

前言/序言

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