从“百年一遇的灾害”说起

从“百年一遇的灾害”说起

张学文 2008-2-1

20081月中下旬我国东南部的大雪灾危的损失严重。一些报道说它是50年,100年一遇的灾害。这里我们说明50年一遇、百年一遇或者说N年一遇的自然灾害含义是什么,以及它与笼罩的面积的关系。

 

1)所谓50年一遇、百年一遇或者N年一遇的情况(灾害等)实际是一种工程设计上的语言。在很多设计中经常需要当地的温度、风力,雨量,雪厚,冻土、洪水等变量的极端值(最大)的具体数字(以x表示),作为依据。变量x(如降水量、风力)的估计(设计)极端值如果太高会增加工程成本;如果这个值取的偏小,实际出现比它大的情况(更大的风),建筑物就可能毁坏。一个合理的思路是,这个设计对象应当可以抵御50年(100N年)才遇上一次的极端情况,这就可以了。

在做法上通常是先求得在T时段内(经常取一年)变量x的最大值是不同数值的概率p是多少,即从资料或者理论分析中出概率分布p=p(x)。如果知道当地每年出现风速为20m/s的情况的概率是10%,也就意味着大约10年遇上一次这么大的风。如果1年的时间长度内风速为40m/s的事件的出现概率为1/100,那么也就意味着大约100年才出现一次40m/s的风速。所以知道了概率分布就可以求多年(N年)一遇极端值(可见求概率分布是重要工程设计中的问题)。

寿命不长的建筑,你没有必要在设计时采用很高的多年一遇的极端值,而大型建筑就要用100年甚至千年一遇的极端值作为设计标准。说水库可以抵御500年一遇的洪水,就是施工时采用了每年的出现概率仅为1/500的那么大的“设计洪水”(洪水的量越大,出现的概率越小)。

 

 

2N年一遇问题是我们在时间侧面思考问题。可是我们还需要在空间侧面分析问题,即某灾害在同一时间段内笼罩着多大的面积。要知道全国同时进入100年一遇的灾害的情况,对于像我国这样的面积很大的国家,应当是很少有的。于是问:难道“N年一遇”的灾害与它笼罩的面积之间有什么关系吗?

如果我们利用关于随机过程方面的知识,不难得到这样一个统计性的规律(不是每次都对,但是对的可能性比较大):对于面积大的国家,当年发生N年一遇的灾害的情况大约占全国面积的N分之一。如50年一遇的灾害大约占全国面积的50分之一。

这个规律也提示我们:大国全年风调雨顺,没有50年、百年一遇的灾害的年景几乎是不可能的出现的(不要一出现灾害就高喊气候异常、气候变暖);某年出现了大面积的百年一遇的灾害几乎是不可能的。

 

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