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1城市灾害学主讲人:范涛2第4篇风灾害第10章风的类型与分类第11章风灾害及对建筑物的影响2006.33第10章风的类型与分类10.1风的类型10.2风的等级2006.3410.1风的类型1.热带气旋2.季风3.龙卷风4.其他风灾2006.3510.1风的类型1.热带气旋热带气旋是发生热带或副热带海洋上的气旋性涡旋，在北半球做逆时针方向旋转，在南半球做顺时针方向旋转。阳光照射海面，水汽上升，热低压区和稳定的高压区气压差产生空气流动，由于平衡产生相互补充的力使之成为螺旋状流动。台风的气旋直径可达600—1000km，紧紧环绕在其周围的圆环形风带为强烈的暴风，并在旋转中向前水平移动。2006.3610.1风的类型1.热带气旋热带气旋的强度以其中心附近的平均风力来确定，世界气象组织对此规定了四个强度等级，即国际热带气旋的名称与等级标准。(1)热带低压。中心附近最大平均风力6—7级，即风速为10.8～17.1m／s。(2)热带风暴。中心附近最大风力达8—9级，即风速为17.2—24.4m／s。(3)强热带风暴。中心附近最大风力在10—11级，即风速为24.5—32.6m／s。(4)台风。中心附近最大平均风力达12级或以上，即风速在32.6m／s以上。2006.3710.1风的类型2.季风季风是大气流中出现的最为频繁的风，它是由内陆和海洋空气温差引起的风。这种风冬季由内陆吹向海洋，夏季由海洋吹向内陆，这是由于陆地上四季气温的变化要比海洋大所引起的。由于地表性质不同，对热的反应也不同。冬季大陆上辐射冷却强烈，温度低就形成高压，而与它相邻的海洋其辐射冷却比大陆缓慢，温度比大陆高，因而气压低。因此，气压梯度的方向是由大陆指向海洋，即风从陆地吹向海洋。到了夏天，风向则相反。这种风由于与一年的四季有关，故称为季风。2006.3810.1风的类型3．龙卷风龙卷风是一个猛烈旋转着的圆形空气柱，它的上端与雷雨云相接，下端有的悬在半空中，有的直接延伸到地面或水面，一边旋转，一边向前移动。发生在海上，犹如“龙吸水”的现象，称为“水龙卷”；出现在陆上，卷扬尘土，卷走房屋、树木等的龙卷，称为“陆龙卷”。据统计，每个陆地国家都出现过龙卷风，其中美国是发生龙卷风最多的国家。加拿大、墨西哥、英国、意大利、澳大利亚、新西兰、日本和印度等国，发生龙卷风的机会也很多。2006.3910.1风的类型3．龙卷风龙卷风的范围小，直径平均为200～300m；直径最小的不过几十米，只有极少数直径大的才达到1000m以上。它的寿命很短促，往往只有几分钟到几十分钟，最多不超过几小时。其整体移动速度平均为15m/s，最快的可达70m/s；移动路径的长度大多在10km左右，短的只有几十米，长的可达几百或千米以上。它造成破坏的地面宽度一般只有1～2km。2006.31010.1风的类型3．龙卷风一般情况，龙卷风(就地旋转)的风速在50—150m／s，极端情况下，可达到300rals或超过声速。超声速的风能，可产生极大的威力。当龙卷风扫过建筑物顶部或车辆时，由于它的内部气压极低，使建筑物或车辆内外形成强烈的气压差，顷刻间就会使建筑物或交通车辆发生“爆炸”。如果龙卷风的爆炸作用和巨大风力共同施展威力，那么它们所产生的破坏和损失将是极端严重的。2006.31110.1风的类型4．其他风灾雷暴大风天气是强雷暴云的产物。强雷暴云，又称“强风暴云”，主要是指那些伴有大风、冰雹、龙卷等灾害天气的雷暴。强风暴云体的前部是上升气流，后部是下沉气流。由于后部下降的雨、雹等的降水物强烈蒸发，使下沉的气流变得比周围空气冷。这种急速下沉的冷空气在云底就形成一个冷空气堆，气象上称“雷暴高压”，使气流迅速向四周散开。这种雷暴大风，突发性强，持续时间甚短，一般风力达8～12级，所以有很大的破坏力。2006.31210.1风的类型4．其他风灾黑风：所谓“黑风”是一种强烈的沙尘暴或沙暴，现在已常用沙尘暴这个词了。它是由强风将地面大量的浮尘细沙吹起，卷入空中，使空气混浊，能见度很低的一种恶劣天气现象。发生黑风的条件，一是要有足够强大而持续的风力；二是大风经过地区植被稀疏，土质干燥松软。因此，我国阿拉善高原、内蒙古北部、河西走廊和塔里木盆地、柴达木盆地及黄土高原北部等是最易出现黑风的地区。2006.31310.2风的等级为了区分风的大小，根据风速的大小，将风划分为13个等级。无风，软风，轻风，微风，和风，清风，强风，疾风，大风，烈风，狂风，暴风，飓风最大为飓风，风速在32.7m/s以上2006.314第11章风灾害及对建筑物的影响11.1风灾害实例11.2大风造成的危害分类11.3风对建筑物的破坏作用2006.31511.1风灾害实例大风，尤其是强热带风暴(在西北太平洋和我国东南沿海称为台风，在大西洋、加勒比海、墨西哥湾及东太平洋地区称为飓风)对人类造成的灾害在各种自然灾害中排在前三位之内，是发生很频繁的自然灾害。强热带风暴引发的灾害除强大的风力可以破坏建筑物外，还因引起大浪、风暴潮及暴雨而造成灾害。热带气旋是世界上最严重的自然灾害之一，在世界历史上一次灾害死亡人数达5000以上的，热带风暴占20％之多，一次死亡人数在30万人以上的也有三次。全球平均每年发生热带气旋80个左右，平均年死亡2万人左右，造成经济损失60-70亿美元。2006.31611.2大风造成的危害分类1．直接危害直接危害主要是大风对农、林业生产可造成直接损失及对土地造成土壤风蚀沙化。在我国北部和西北内陆地区，风蚀比较强烈。近半个多世纪以来形成的沙漠化土地约5万km2，如内蒙古乌兰察布盟后山地区开垦的农田已有43％被风蚀沙漠化。近20多年来，海拉尔周围开垦的土地，黑土层平均已被吹蚀20～25cm。2006.31711.2大风造成的危害分类1．直接危害此外，在嫩江下游、吉林西部和黄河故道等地区也出现沙漠化土地。强风可造成农作物和林木折枝损叶、拔根、倒伏、落粒、落花、落果和受粉不良等。受害程度因风力、株高、株型、密度、行向和生育期等而异。风还能加速植物的蒸腾作用，特别在干热条件下，使其耗水过多，根系吸水不足，可以导致农作物灌浆不足，瘪粒严重甚至枯死；林木也出现成枯顶或枯萎等现象。2006.31811.2大风造成的危害分类2．间接危害间接危害指传播病虫害和扩散污染物，由农作物无收而引起的饥荒、疾病等。2006.31911.3风对建筑物的破坏作用土木工程防灾、减灾工程更加侧重于风对建筑物破坏的研究，从中找出规律并制订完善的抗风设计方法以减轻风的灾害。风对建筑物的破坏主要有以下几个方面：1．房屋建筑2．对高耸结构的破坏3．对生命线工程的破坏4．对大跨度柔性桥梁的破坏5．对广告牌、标语牌等附属建筑的破坏2006.32011.3风对建筑物的破坏作用1．房屋建筑(1)对高层结构的破坏作用。(2)对简易房屋，尤其是轻屋盖房屋造成的破坏。(3)对外墙饰面、门窗玻璃及玻璃幕墙的破坏。2006.32111.3风对建筑物的破坏作用2．对高耸结构的破坏高耸结构主要涉及一些桅杆和电视塔，其中桅杆结构更容易遭受风灾害。桅杆结构的刚度小，在风载下易产生较大幅度的振动，从而容易导致桅杆的疲劳或破坏。世界范围内曾发生了数十起桅杆倒塌事故。2006.32211.3风对建筑物的破坏作用3．对生命线工程的破坏供电线路的电杆埋深浅，在大风中容易被刮倒，造成停电事故，严重影响生产和生活。公交线路上的停车路牌受风面大而埋深浅也易在大风中被刮翻。2006.32311.3风对建筑物的破坏作用4．对大跨度柔性桥梁的破坏桥梁的风毁事故最早可以追溯到1818年，苏格兰的DryburghAbbey桥首先因风的作用而遭到毁坏。随后，到1940年，相继有11座桥因风的作用而受到不同程度的破坏，其中英国苏格兰的Tay桥的倒塌造成了75人死亡的惨剧。2006.32411.3风对建筑物的破坏作用5．对广告牌、标语牌等附属建筑的破坏广告牌、标语牌常建在主建筑物的顶部，常为竖向悬臂结构，受风面积相对较大，而根部抗弯能力往往不足，遇大风即倒翻。在大风中广告牌吹翻砸伤行人的事是屡见不鲜的。2006.325第11章风灾害及对建筑物的影响