Основные положения общего сейсмического районирования

Основные положения общего сейсмического районирования - ОСР-97

Под стихийными бедствиями понимаются разрушительные природные явления , в результате которых может возникнуть или возникает угроза жизни и здоровью людей ,происходит разрушение или уничтожение материальных ценностей и элементов окружающей природной среды .

Стихийные бедствия могут быть геофизического или метеорологического происхождения. В некоторых случаях они возникают по вине человека, в результате его производственной или иной деятельности без учета сложившегося экологического равновесия в природе.

К стихийным бедствиям обычно относятся землетресения, наводнения, селевые потоки, оползни, снежные заносы, извержения вулканов, засухи. К таким бедствиям в ряде случаев могут быть отнесены также пожары, особенно массовые лесные и торфяные.

Стихийные бедствия можно встретить по-разному. Растеренно, как веками встречали люди различные бедствия, или спокойно с верой в собственные силы. Уверенно же принять вызов бедствий могут только те, кто, вооруженный знаниями, как действовать в той или иной обстановке, примет единственно правильное решение: спасет себя, окажет помощь другим, предотвратит насколько сможет разрушаюшее действие стихийных сил.

Землетресения-специфические явления, происходящие в определенных участках земной коры. Они могут происходить как на суше так и под водой. Для человека очень важно знать, где и когда будет землетресение. Современная наука располагает сведениями о том, где может быть такое стихийное бедствие той или иной силы, но точно предсказать день и час пока еще не может.

Предвестниками землетрясений, как это уже установлено может являтся ряд косвенных признаков. В период, предшествующий землетресению, например, изменяются параметры физико-химического сочтава подземных вод, что регистрируется специальными приборами геофизических станций. К предвестником возможных землетресений следует отнести следующие признаки, которые особенно должнознать население сейсмически опасных районов; это-появление запаха газа в районах, где до этоговоздух был чист и ранее подобное явление не отмечалось, беспокойство птиц и домашних животных, вспышки в виде рассеяного света зарниц, искрения близко расположенных, но не касающихся друг друга электрических проводов, голубоватое свечение внутренней поверхности стен домов, самопроизвольное загорание люминисцентных ламп незадолго до подземных толчков. Все эти признаки могут являтся основанием для оповещения населения о возможном землетресении.

Как же нужно действовать в случае оповещения об угрозе землетресения или появлении его признаков? Прежде всего необходимо действовать быстро, но спокойно, уверенно и без паники.

При заблаговременном оповещении об угрозе землетресения, прежде чем покинуть квартиру (дом), необходимо выключить нагревательные приборы и газ, если топилась печь-затушить ее; затем нужно одеть детей, стариков и одеться самим, взять необходимые вещи, небольшой запас продуктов питания, документы и выйти на улицу. На улице следует как можно быстрее отойти от зданий и сооружений в направлении площадей, незастроенных участков, строго соблюдая установленный общественный порядок. Если землетресение началось неожиданно, когда собраться и выйти из квартиры (дома) не представилось возможным необходимо занять место (встать) в дверном или оконном проеме, как только стихнут первые толчки землетресения, следует быстро выйти на улицу.

На предприятиях и учреждениях во время землетресения все работы прекращаются, производственное и технологическое оборудование останавливается, принимаются меры к отключению тока, снижению давления воздуха, кислорода, пара, воды, газа и т.п.; рабочие и служащие, состаящие в формированияхгражданской обороны немедленно напрвляютя в районы их сбора, остальные рабочие и служащие занимают безопосные места. Если по условиям производства остановить агрегат, печь, технолоическую линию, турбину и т.п. в короткое время нельзя или невозможно, то осуществляетс перевод их на щадящий режим работы.

При нахождении во время землетрясения вне квартиры (дома) или места работы, например,в магазине, театре или просто на улице, не следует спешить домой, надо спокойно выслушать указание соответствющих должностных лиц по действиям в создавшейся ситуации и поступать в со ответствии с таким указанием. В случае нахождения в общественном транспорте нельзя покидать его на ходу, нужно дождаться полной остановки транспорта и выходить из него спокойно, пропуская вперед детей, инвалидов, престарелых. Учащиеся старших классов должны помочь дерекции и учителям в поддержании порядка среди школьников младших классов.

Землетрясение может длиться от нескольких мгновений до нескольких суток (переодически повторяющимися подземными толчками). Применая периодичность толчков и время их возникновения возможно будут сообщаться по радио и другими доступными способами. Следует свои действия сообразовывать с этими сообщениями.

После землетрясения или даже в процессе его будут вестись работы по оказанию помощи пострадавшим, по ликвидации последствий землетрясения. В первую очередь такие работы будут проводить лица ,состоящие в формировании гражданской обороны. Но и остальное население по призыву органов местной власти и органов управления ГО должно принимать участие в первоочередных спасательных и аварийно-восстановительных работах в районах разрушений. При проведении таких работ прежде всего извлекают из- под завалов , из полуразрушенных и горящих зданий людей , которым оказывают первую медицинскую помощь; устраивают в завалах проезды; локализуют и устраняют аварии на инженерных сетях, которые угрожают жизни людей или препятствуют проведению спасательных работ; обрушивают или укрепляют конструкции зданий и сооружений, находящихся в аварийном состоянии; оборудуют пункты сбора пострадавших и медицинские пункты; организуют водоснабжение. Последовательность и сроки выполнения работ устанавливает начальник гражданской обороны объекта ,оказавшегося в зоне землетрясения.

Большая помощь со стороны населения может быть оказана медицинским учреждениям и медицинской службе гражданской обороны в поддержании нормальных санитарно-бытовых условий жизни в местах временного расселения (в полаточных городах. антисейсмических зданиях) пострадавшего в результате землетрясения населения. Надо способствовать предупреждению вспышек в таких местах инфекционных заболеваний,являющихся, как правило, спутниками стихийных бедствий. В целях предупреждения возникновения и распространения эпидений следует строго выполнять все противоэпидемические мероприятия, не укланяться от прививок и принятия лекарств, предупреждающих заболевания. Необходимо тщательно соблюдать правила личной гигиены и следить за тем, чтобы их выполняли все члены семьи; нужно напоминат об этом соседям, товарищам по работе .

В последние годы идеи вероятностно-детерминированного прогнозирования опасных сейсмических и других геологических процессов начали все активнее внедряться в сейсмологию и в практику строительства в нашей стране. С учетом этих достижений и результатов собственных исследований было принято решение создать не одну карту с различными индексами, как это было сделано составителями карты ОСР-78, а комплект нормативных карт Общего сейсмического районирования (ОСР-97) территории Российской Федерации, предназначенных для строительных объектов разных категорий ответственности и сроков службы и отражающих равномерную для конкретного уровня риска расчетную интенсивность сотрясений.

Основные положения общего сейсмического районирования - ОСР-97.

Значительную часть указанных выше недостатков и упущений удалось избежать при выполнении в 1991-1997 гг. комплексных исследований по общему сейсмическому районированию территории Российской Федерации и всей Северной Евразии, охватывающей также территорию бывших союзных республик (фиг. 10). Исследования проводились по программе "Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии", разрабатываемой под руководством ОИФЗ РАН в рамках Государственной научно-технической программы России "Глобальные изменения природной среды и климата" и явились продолжением работ по сейсмическому районированию территории бывшего СССР, однако выполнялись на ином концептуальном, методологическом и научно-организационном уровне.

Новая программа работ по общему сейсмическому районированию выполнялась большим коллективом соисполнителей из нескольких десятков научно-исследовательских институтов Российской Академии наук и академий наук бывших союзных республик (см. список в конце статьи). Оценка сейсмической опасности и сейсмическое районирование осуществлялась не для фрагментов сейсмоактивных регионов или для отдельных республик, как было прежде, а для всей Северной Евразии, охватывающей территории России, Украины, Беларуси, Молдовы, республик Закавказья, Средней Азии и Казахстана. Вся территория Северной Евразии была разделена на несколько крупных регионов взамен многочисленным и мелким административным подразделениям, традиционно на протяжении десятилетий использовавшихся при изучении сейсмичности и сейсмическом районировании территории бывшего СССР.

В 1992 г. Программа "Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии" была скоординирована с новой Международной программой оценки глобальной сейсмической опасности (Global Seismic Hazard Assessment Program - GSHAP) и вошла в нее составной частью. После организационного совещания в Москве в 1993 г., при финансовой поддержке INTAS и Миннауки России, на территории Крым-Кавказ-Копетдагского региона был создан международный тестовый полигон GSHAP с целью совершенствования методов оценки сейсмической опасности. В этих исследованиях приняли участие сейсмологи из бывших союзных республик, а также специалисты из Ирана, Турции, Китая, Италии, Германии, Швейцарии и других стран-участников работ по GSHAP.

В результате комплексных исследований 1991-1997 гг. получен унифицированный исходный сейсмологический и сейсмогеологический материал по всей территории Северной Евразии, позволивший с принципиально новых позиций подойти к изучению структуры региональной сейсмичности и оценке сейсмической опасности на территории России и каждого из Содружества независимых государств (СНГ).

Разработана целостная методология районирования сейсмической опасности, создана единая для всей территории Северной Евразии модель зон возникновения очагов землетрясений (зоны ВОЗ), выявлены определенные закономерности в пространственно-временном и энергетическом развитии региональных сейсмогеодинамических процессов, разработаны новые методические подходы к идентификации и сейсмологической параметризации очаговых зон, а также к расчету сейсмического эффекта, создаваемого ими на земной поверхности. На основе этой и другой геолого-геофизической информации создан единый электронный банк данных, использующий современную Географическую информационную систему (ГИС). Благодаря этому все карты и приложения к ним легко могут быть представлены графически в любой проекции и в любом масштабе, но не крупнее масштаба 1:2.500.000, исходного при всех построениях.

Концепция ОСР-97 включает в себя:

n представления о предельной величине максимальной возможной магнитуды землетрясений, обусловленной структурно-динамическим единством геофизической среды и развивающихся в ней сейсмических процессов, а в итоге - размерами, прочностными свойствами и интенсивностью взаимодействия геоблоков;принцип двухстадийности в оценке сейсмической опасности, базирующийся на создании двух взаимосвязанных прогнозных моделей - модели зон возникновения очагов землетрясений и модели создаваемого ими сейсмического эффекта;

n вероятностно-детерминированный подход к оценкам исходных и выходных данных сейсмической опасности и сейсмического районирования.Основой для создания комплекта карт ОСР-97, наряду с новой методологией, явилась достаточно однородная база сейсмологических и геолого-геофизических данных для всей территории Северной Евразии, представленная в картографическом и электронном виде в ГИС-технологии - ArcView GIS (отв. исполнители: В.И. Уломов, Ш.С. Андержанов, Ю.М. Колесников). База данных включает в себя:

n Специализированный каталог землетрясений Северной Евразии с М>= 4.5 с древнейших времен по 1990 г., с М>= 3.5 - с 1960 по 1990 гг. и с М>= 5.8 за период 1991- 1995 гг. (отв. редакторы Н.В. Кондорская и В.И. Уломов).Каталог очагов палеоземлетрясений (сост. А.А. Никонов, Е.А. Рогожин).

n Каталог потенциальных очагов крупных землетрясений (отв. сост. Г.И. Рейснер, Е.А. Рогожин, Л.И. Иогансон).Каталог механизмов очагов землетрясений с М>= 6.0 Северной Евразии (отв. сост. Л.М. Балакина, А.И. Захарова, А.Г. Москвина).

n Карта очаговой сейсмичности Северной Евразии (отв. сост. В.И. Уломов, Н.С. Медведева,Л.С. Шумилина, Т.П.Полякова).Карта сейсмической регионализации Северной Евразии (сост. В.И. Уломов).

n Карта новейшей тектоники Северной Евразии (гл. ред. А.Ф. Грачев).Карта активных разломов Северной Евразии (отв. ред. В.Г. Трифонов, А.И. Кожурин).

n Карта сейсмогеологической таксономии территории Северной Евразии (отв. сост. Н.В.Шебалин, В.Г. Трифонов).Карта сейсмотектоники шельфов (отв. сост. И.П. Кузин, А.И. Иващенко, Б.А. Ассиновская).

n Методология идентификации и сейсмологической параметризации зон возникновения очагов землетрясений (отв. исп. В.И.Уломов).Карта зон возникновения очагов землетрясений (линеаментно-доменно-фокальная модель) на территории Северной Евразии и характеристика их сейсмического режима (отв. ред. В.И. Уломов).

n Программно-математическое обеспечение расчетов сейсмической опасности (отв. исп. А.А. Гусев, В.М. Павлов, Л.С. Шумилина).Матрица цифровой информации о повторяемости сотрясений разной интенсивности в узлах квадратной сетки с ячейками 25х25 км2, покрывающей всю территорию Северной Евразии (отв. сост. Л.С. Шумилина, Ш.С. Андержанов, Ю.М. Колесников, Н.С. Медведева).

n Комплект карт районирования сейсмической опасности на территории Северной Евразии для трех уровней риска (отв. сост. В.И. Уломов, Л.С. Шумилина)Принципиальным отличием новой методологии от прежних приемов сейсмического районирования (и в том числе, от современных западных) является представление сейсмических очагов в виде протяженных (а не точечных) источников землетрясений, используемое на всех этапах исследований по ОСР-97 - от идентификации сейсмоактивных структур и пространственного распределения очагов разных магнитуд до расчета сейсмической сотрясаемости земной поверхности. Осуществлен учет разнообразной нестандартной информации о региональной сейсмичности (структурирование поля сейсмичности, нелинейность графиков повторяемости землетрясений и затухания сейсмического эффекта и др.) и о сейсмических очагах (размер, ориентировка, моментные магнитуды, сброшенное напряжение, размещение очагов в сейсмоактивном слое, а не на фиксированной глубине, как прежде и др.).

Использование при расчетах сейсмической сотрясаемости повышенных значений частоты возникновения землетрясений с Ммах>= 6.5, наблюдаемых в каждом из сейсмоактивных регионов, привело к более реалистичным оценкам сейсмической опасности по сравнению с сильно заниженными прежними оценками карты ОСР-78.

Усовершенствована методика расчета сейсмической опасности, позволяющая оперировать протяженными сейсмическими очагами и вычислять амплитуды высокочастотных сейсмических колебаний путем расчета поля излучения вокруг двумерного прямоугольного некогерентного излучателя. Для учета влияния большого числа статистически зависимых факторов применена техника счета по Монте-Карло на основе протяженного во времени случайного каталога землетрясений.

Разработаны и созданы две основополагающие модели, необходимые для оценки сейсмической опасности и общего сейсмического районирования Северной Евразии (СЕА):

а) модель зон возникновения очагов землетрясений (зоны ВОЗ), включающая в себя три основные структурные элемента каждого из сейсмоактивных регионов - линеаменты, домены и потенциальные очаги

землетрясений, параметризованные в соответствии с долговременным средним сейсмическим режимом каждого из регионов СЕА;

б) модель сейсмического эффекта, создаваемого всеми структурными элементами зон ВОЗ и определяющего сейсмическую сотрясаемость земной поверхности.

Созданный Комплект карт ОСР-97 позволяет оценивать степень сейсмической опасности на трех разных уровнях (А, В, С) в средних грунтовых условиях, характерных для соответствующих регионов. Для территории Российской Федерации этот комплект принят Госстроем России для использования в Строительных нормах и правилах (СНиП) "Строительство в сейсмических районах":

Карта ОСР-97-А - соответствует 90%-ной вероятности не превышения расчетной интенсивности в течение 50 лет (или 10%-ной вероятности превышения) может быть предназначена для массового гражданского и промышленного строительства;

Карта ОСР-97-В - соответствует 95%-ной вероятности не превышения расчетной интенсивности в течение 50 лет (или 5%-ной вероятности превышения) - для объектов повышенной ответственности;

Карта ОСР-97-С - 99%-ной вероятности не превышения расчетной интенсивности в течение 50 лет (или 1%-ной вероятности превышения) - для особо ответственных объектов.

Окончательное решение о категорировании строительных объектов должно быть принято в законодательном порядке Госстроем России или вышестоящими директивными органами страны.

В соответствии с картами ОСР-97 (А, В и С) для территории России в таблице приведены размеры площадей в тыс. кв. км (верхние строки) зон 6, 7, 8 и >= 9 баллов шкалы MSK-64 и в % (по отношению ко всей площади Российской Федерации). В нижней строке таблицы показаны аналогичные величины, но только в %, для карты ОСР-78 (%) без дифференциации зон балльности по периодам повторяемости сотрясений (т.е. без учета "индексов" 1,2,3).

Таблица

Как видно из таблицы, даже наиболее "рискованная" карта ОСР-97-А из нового комплекта превосходит по размерам площадей разной балльности карту ОСР-78. Незначительное уменьшение площади 9-балльной зоны на карте ОСР-97-А, соответствующей I500 (т.е. Т=500 лет), происходит главным образом за счет Прибайкалья, где по карте ОСР-78 она показана с индексом 2, что соответствует I1000 (т.е. Т=1000 лет).На карте же ОСР-97-В площадь 9-балльной зоны Прибайкалья увеличилась.

Менее всего претерпела изменения 6-балльная зона, определенным образом изменяя свою конфигурацию от карты к карте. Остальные зоны увеличились по площади от 2-3 до 5-7 раз по сравнению с картой ОСР-78, хотя общая их конфигурация изменилась в меньшей степени. Исключение составляет вся Восточно-Европейская платформа (ВЕП) и восточное Приуралье. Наиболее существенные изменения в сторону повышения оценки сейсмической опасности произошли на Северном Кавказе и на Дальнем Востоке, особенно в Приморском крае.

Заключение.

Общее сейсмическое районирование территории Российской Федерации и всей Северной Евразии, предпринятое в 1991-1997 гг. Объединенным институтом физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН, впервые осуществлено на основе целостной методологии, единой прогнозной карты сейсмичности и зон возникновения очагов землетрясений. Разработаны новые методы идентификации и сейсмологической параметризации зон возникновения очагов землетрясений, отражающие иерархическое структурно-динамическое единство геофизической среды и развивающихся в ней сейсмических процессов. В решении практически всех задач сейсмического районирования использованы вероятностно-детерминированные характеристики, учитывающие как закономерные, так и случайные факторы сейсмогенеза. Создан комплект новых карт общего сейсмического районирования Северной Евразии, принятый для территории России в качестве нормативных документов, призванных обеспечить рациональное землепользование и сейсмостойкое строительство.

Карты общего сейсмического районирования (ОСР) являются основой для адекватной оценки сейсмической опасности и сейсмического риска. Они необходимы для детального районирования (ДСР) сейсмоактивных территорий, микрорайонирования (СМР) городов и населенных пунктов, для рационального землепользования и долгосрочного государственного социально-экономического планирования, для оценки сейсмической уязвимости, сейсмического риска и обеспечения готовности к сейсмическим явлениям в каждом из конкретных регионов.

Комплект из трех карт ОСР-97 составлен для оценки сейсмической опасности на трех уровнях (10%, 5% и 1%) вероятности превышения значений интенсивности, указанной на каждой из карт (А, В, С). Новая триада карт ОСР-97 предназначена заменить карту ОСР-78 и все временные схемы СР с их некорректной индексацией (1, 2, 3). Каждая из трех новых карт ОСР-97 отражает равновероятную величину сейсмической опасности на всей охватываемой ею территории.

Фиксация всего огромного массива исходных и выходных данных в цифровом электронном виде в Географический информационной системе является одним из фундаментальных отличий новой технологии сейсмического районирования по сравнению со всеми предыдущими и позволяет оперативно получать справочно-аналитическую информацию о всех параметрах и использовать материалы ОСР-97 для создания на их основе карт более крупного масштаба (ДСР, СМР и др.), а также адекватно оценивать сейсмическую опасность, сейсмический риск и уязвимость тех или иных регионов и страны в целом. В случае выявления каких-либо дополнительных данных о сейсмической угрозе (обнаружение не известных ранее палеосейсмодислокаций, новых исторических сведений о прошлых землетрясениях, миграции сейсмической активизации и т.п.) банк данных ОСР-97 позволит оперативно вносить те или иные необходимые коррективы в расчеты сейсмической опасности и, соответственно, в ее картирование.

Новая методология оценки сейсмической опасности и сейсмического районирования, а также программно-математическое обеспечение ее реализации, в отличие от западной, получила название ВОСТОК-97 (Earthquake Adequate Sources Technology - EAST-97, Технология адекватных источников землетрясений) и была одобрена руководством Международной программы GSHAP.

Организации - ответственные исполнители исследований по ОСР-97 территории Российской Федерации.

Объединенный институт физики им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук (Головная организация, Москва), Институт земной коры СО РАН (Иркутск), Институт геофизики СО РАН (Новосибирск), Якутский институт геологических наук СО РАН (Якутск), Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН (Южно-Сахалинск), Институт вулканологии ДВО РАН (Петропавловск-Камчатский), Институт вулканической геологии и геохимии ДВО РАН (Петропавловск-Камчатский), Северо-восточный комплексный НИИ ДВО

РАН (Магадан).

Организации - соисполнители исследований по ОСР-97 территории Северной Евразии.

Опытно-методическая экспедиция АН Республики Азербайджан (Баку), Национальная служба сейсмической защиты Республики Армения (Ереван), Институт геологии АН Республики Армения (Ереван), Институт геофизики, геологии и геохимии АН Республики Беларусь (Минск), Институт геофизики АН Грузии (Тбилиси), Институт сейсмологии МН-НАН Республики Казахстан (Алматы), Институт геофизики и геологии АН Республики Молдова (Кишинев), Институт сейсмостойкого строительства и сейсмологии АН Таджикистана (Душанбе), Институт сейсмологии АН Туркменистана (Ашгабад), Институт сейсмологии АН Республики Узбекистан (Ташкент), Институт геофизики АН Украины (Киев).

Стихийные бедствия являются трагедией для всего государства, и, особенно, для тех районов страны, где они возникают. В результате стихийных бедствий страдает экономика страны, так как при этом разрушаются производственные предприятия, уничтожаются народные богатства и, самое главное, возникают потери среди людей, гибнет их жилье и имущество.

Правильное поведение населения при стихийных бедствиях, опирающееся на знание основ гражданской обороны, является основой снижения людских потерь и материального ущерба.

Особую важность приобретает участие населения в работах по ликвидации последствий стихийных бедствий, как предпосылка скорейшего востановления нормальной жизни населения на территории, охваченной стихийным бедствием.

Необходимо отметить, что действия населения при стихийных бедствиях и при ликвидации их последствий должны проводить в строгом соотвестствии с указаниями органов гражданской обороны.