книги / Опасные природные процессы. Вводный курс

Гшва П. Ггаюгические опасные природные процессы

б) по количеству разрушенных зданий: отдельные — около 10*%; многие — около 50%; большинство — около 75%;

в) по степени повреждения зданий.

При землетрясениях различной интенсивности возникают следующие повреждения зданий и сооружений:

1- я степень — легкие повреждения: тонкие трещины и откалывание небольших кусков;

2- я степень — умеренные повреждения: небольшие трещины в стенах, откалывание довольно больших кусков штукатурки, падение кровельных че­ репиц, трещины в дымовых трубах, падение частей дымовых труб;

3- я степень — тяжелые повреждения: большие и глубокие трещины в стенах, падение дымовых труб;

4- я степень — разрушения: обрушение внутренних стен и стен заложе­ ния каркаса, проломы в стенах, обрушение частей зданий, разрушение свя­ зи между отдельными частями зданий;

5- я степень — обвалы: полное разрушение зданий и сооружений.

6 баллов. Повреждения 1-й степени в отдельных зданиях типа Б и во мно­ гих зданиях типа А, в отдельных зданиях типа А повреждения 2-й степени.

7 баллов. Во многих зданиях типа В повреждения 1-й степени, в отдель­ ных — 2-й степени. Во многих зданиях типа А повреждения 3-й степени и в отдельных — 4-й степени. Трещины в каменных оградах.

8 баллов. Во многих зданиях типа В повреждения 2-й степени и в от­ дельных — 3-й степени. Во многих зданиях типа Б повреждения 3-й степе­ ни и в отдельных — 5-й степени. Памятники и статуи сдвигаются. Надгроб­ ные памятники опрокидываются. Каменные ограды разрушаются.

9 баллов. Во многих зданиях типа В повреждения 3-й степени и в от­ дельных — 4-й степени. Во многих зданиях типа Б повреждения 4-й степе­ ни и в отдельных — 5-й степени. В большинстве зданий типа А поврежде­ ния 5-й степени. Памятники и колонны опрокидываются.

10 баллов. Сохраняется незначительная часть зданий типа А и отдельные здания типа Б.

11баллов. Сохраняются отдельные здания типа А.

12баллов. Тотальные разрушения.

Всвязи с тем, что в результате землетрясений происходят массовые раз­ рушения жилых и общественных зданий на значительной территории, по­ вреждение дорог, железнодорожных путей, выходят из строя объекты энер­ гообеспечения и коммунальных сетей, телефонной связи, гибнет большое количество людей и животных, необходимо решать сложные и взаимосвя­ занные задачи по ликвидации последствий.

Иногда землетрясение имеет исключительно тяжелый разрушительный характер (Армения, 1988 г.), в этом случае для ликвидации его последствий

511

Разде i Н. Опасные природные процессы

необходимо привлечение значительных людских и материальных ресурсов, что определяет многоплановый характер деятельности органов управления.

Входе ликвидации последствий любого землетрясения можно выделить два основных этапа:

первый — проведение поисково-спасательных и других неотложных работ; второй — восстановление социально-экономического потенциала зо­

ны бедствия.

Впервые часы и сутки после землетрясения необходимо в кратчайшие сроки взять под жесткий контроль ситуацию и организовать целенаправлен­ ную деятельность всех местных и прибывающих органов и сил для спасения людей, оказавшихся в завалах разрушенных зданий и сооружений. Для это­ го необходимо восстановить нарушенное управление, оценить обстановку и масштабы последствий землетрясения, усилить комендантскую службу и ох­ рану общественного порядка, изолировав от посторонних пострадавшие районы, создать группировку сил и организовать проведение поисково-спа­ сательных и других неотложных работ, обеспечить минимально необходи­ мые условия жизни населения в районе бедствия.

Первый этап включает констатацию разрушения системы общественно­ го и хозяйственного управления в обширной зоне бедствия, выхода из строя местных органов управления и нарушения систем связи. Второй этап — соз­ дание практически новой системы управления, способной обеспечить орга­ низацию деятельности всех структурных звеньев, задействованных для лик­ видации последствий.

При создании группировки сил следует учитывать необходимость про­ ведения всего комплекса работ в возможно короткие сроки.

При проведении спасательных и других неотложных работ, а также ме­ роприятий по обеспечению жизнедеятельности населения основными за­ дачами являются:

а) по спасательным работам:

определение объемов и степени повреждений зданий и сооружений, определение мест наибольшего скопления пострадавших в завалах и рас­ средоточение на их спасение основных сил и средств;

поиск и извлечение пострадавших из-под завалов, оказание им первой медицинской и врачебной помощи с последующей эвакуацией в стацио­ нарные лечебные учреждения;

извлечение из-под завалов погибших людей, их регистрация и органи­ зация захоронения;

б) по другим неотложным работам:

расчистка подъездных путей и площадок для расстановки прибываю­ щей техники, устройство проездов и поддержание в исправном состоянии маршрутов движения; восстановление разрушенных железнодорожных ма­ гистралей;

512

Гшва 11. Геологические опасные природные процессы

локализация и тушение пожаров, ликвидация аварий и их последствий на коммунально-энергетических и технологических сетях, угрожающих жизни пострадавших и затрудняющих ведение спасательных работ;

обрушение конструкций зданий и сооружений, угрожающих обвалом, крепление неустойчивых частей завалов от перемещений в процессе работ; восстановление стационарных электросетей для освещения основных транспортных магистралей городов и населенных пунктов, а также объек­

тов, на которых проводились спасательные работы; организация комендантской службы и ООП в целях упорядочения

движения транспорта на объектах работ и прилегающих автомагистралях, осуществление контроля за использованием техники, а также пресечение случаев воровства и мародерства;

учет и передача в соответствующие органы обнаруженных в ходе работ ценностей (денег, облигаций, ювелирных изделий и т.д.);

в целях предупреждения заболеваний среди личного состава, привле­ каемого для проведения спасательных работ, проведение комплекса проти­ воэпидемических и санитарно-гигиенических мероприятий, организация за­ хоронения животных, погибших во время землетрясения;

в) по материальному и техническому обеспечению:

укомплектование формирований автокранами, экскаваторами, погруз­ чиками, бульдозерами, автосамосвалами и средствами малой механизации; техническое обслуживание и текущий ремонт техники, обеспечение ее

горючесмазочными материалами; своевременное обеспечение личного состава сменным обмундировани­

ем, средствами индивидуальной защиты, необходимым инструментом и обо­ рудованием:

обеспечение жизнедеятельности личного состава, привлекаемого для проведения работ; организация питания, банно-прачечного и медицинского обслуживания, работы почтовой связи;

г) по обеспечению жизнедеятельности населения пострадавших городов и

населенных пунктов:

временное отселение из пострадавших районов нетрудоспособного на­ селения, в первую очередь женщин и детей, в непострадавшие районы и области;

обеспечение пострадавшего населения теплыми вещами и предметами первой необходимости, организация питания и обеспечение водой, вре­ менное размещение в палатках, домиках и сохранившихся сейсмоустойчивых зданиях:

профилактика и предупреждение возникновения инфекционных заболе­ ваний среди населения, своевременное выявление и изоляция заболевших; проведение комплекса мероприятий по ликвидации психологических травм и шоковых состояний, организация справочно-информационной

513

Разбег //. Опасные прнробные процессы

службы о местах и времени захоронения погибших, размещение постра­ давших в лечебных учреждениях и местах расселения эвакуированного населения.

На втором этапе ликвидации последствий землетрясений развертывают­ ся работы по экономическому и социальному восстановлению пострадавших районов — возобновлению производственной деятельности промышленно­ сти и объектов инфраструктуры, обеспечению жизнедеятельности населения в пострадавших районах.

Характер задач, которые должны решаться в жесткие сроки, предъявля­ ет особые требования к организации и ведению ГО и МЧС в мирное время, деятельности органов управления и сил ГО и МЧС, к организации взаимо­ действия и всестороннего обеспечения действия в чрезвычайных ситуациях.

В очаге постепенно создается неустойчивое состояние пород, которое и приводит, в конце концов, к разрывам и резкому, внезапному смешению больших масс. Но еще ранее здесь происходят медленные небольшие смеще­ ния пластов, которые порой ощущаются людьми. Так, жители северной ок­ раины Ташкента еще до начала землетрясения (1966 г.) неоднократно слы­ шали, особенно в подвалах домов, подземный гул.

Можно предположить, что при неустойчивом состоянии в очаге будуще­ го землетрясения происходят постоянные мелкие колебания пород, которые являются источником инфразвука. Таким образом, если сигнал тревоги из «подземного царства» подают животным именно они, то можно будет соз­ дать приборы, рассчитанные на то, чтобы заблаговременно предупреждать людей о землетрясении.

Группе российских ученых был выдан диплом на открытие, благодаря которому можно предвидеть землетрясения. Они установили, что в месяцы, предшествующие катаклизму, в подземных водах близ будущего эпицентра землетрясения увеличивается количество благородных газов — радона, ге­ лия, аргона, а также соединений фтора и урана. Зная эту закономерность, можно достаточно уверенно предсказывать землетрясения силой в 4—5 бал­ лов и выше.

Как видим, в гипотезах, в научных наблюдениях, связанных с землетря­ сениями, недостатка нет. Возможно, не за горами время, когда каждый че­ ловек, живущий в сейсмоопасных районах, будет иметь у себя дома прибор, который, подобно барометру, своевременно будет сигнализировать о том, что подземный враг готов к нападению.

Вся история науки показывает нам: в природе нет ничего непознавае­ мого — человек все глубже и точнее познает ее закономерности. Значит, не* сомненно, и то, что в будущем мы научимся точно предсказывать не толь­ ко место, но и силу, и время наступления землетрясений.

Успешные предсказания. В 1969 г. в районе г. Тяньцзынь по поведению животных было предсказано землетрясение с М = 7,4. В 1976 г. в Китае по

514

Гшва // . Геологические опасные природные процессы

сейсмичности, повторным нивелировкам и магнитным аномалиям были по­ следовательно предсказаны землетрясения: 29 мая. 16 августа, 7 ноября.

В США было предсказано лишь несколько слабых землетрясений. В СССР 1 ноября 1978 г. в районе полигона Гарм по комплексу признаков за 24 ч предсказали землетрясение.

Разрушение сооружений — это главная причина массовой гибели людей при землетрясениях, а также колоссальных убытков. Люди гибнут в основном под развалинами домов, не выдерживающих сейсмических нагрузок. Гораздо реже — от возникающих при землетрясениях пожаров, оползней, цунами, специфических болезней. Таким образом, важнейшая задача — усовершенст­ вование антисейсмического строительства.

11.3.2

Сейсмотектоническое

районирование

Актуальность проблемы. По своим разрушительным

последствиям, числу жертв и деструктивному воздействию на среду обитания человека землетрясения занимают одно из первых мест среди других природ­ ных катастроф. Они обуслоштены продолжающейся сотни миллионов лет глобальной эволюцией литосферы нашей планеты. На территории Северной Евразии все геодинамические и сейсмические процессы тесно связаны со взаимодействием 8 крупных литосферных плит — Евразийской, Африкан­ ской, Аравийской, Индостанской, Китайской, Тихоокеанской, Охотомор­ ской и Северо-Американской.

Предотвратить землетрясение невозможно. Однако разрушительные по­ следствия и число человеческих жертв могут быть уменьшены, если будут созданы достоверные карты сейсмического районирования и применены адекватные данному району нормы сейсмостойкого строительства. В сейс­ моактивных районах необходимо проводить долгосрочную политику, напра­ вленную на повышение уровня осведомленности населения и федеральных органов об угрозе землетрясений и подготовке к противостоянию подзем­ ной стихии

Приведем определения некоторых терминов.

Сейсмическоерайонирование —это картирование сейсмической опасности. Сейсмическая опасность — вероятность возникновения (превышения, непревышения) сейсмического эффекта определенной величины в данном пун­ кте в течение заданного интервала времени (измеряется в баллах, пиковых и

спектральных ускорениях и т.п.).

515

Разде i //. Опасные природные процессы

Сейсмическая уязвимость — отношение ожидаемых затрат по восстано­ влению объекта к его первоначальной стоимости (измеряется от 0,0 до 1,0).

Сейсмический риск — вероятность потерь от землетрясений за опреде­ ленный промежуток времени в соответствии с сейсмической опасностью и уязвимостью объектов (число возможных жертв, экономический и эколо­ гический ущерб и др.).

Сейсмическое районирование актуально для всех без исключения регио­ нов России, так как даже на относительно спокойных в геологическом отно­ шении равнинных территориях имели место (и возможны в будущем) доста­ точно сильные и разрушительные землетрясения. Свыше 1/4 территории Российской Федерации подвержено сейсмическим воздействиям, здесь необ­ ходимо проведение антисейсмических мероприятий. Значительную площадь занимают чрезвычайно опасные в сейсмическом отношении 8—10-балль­ ные зоны. К ним относятся северо-восток, Дальний Восток и весь юг Сиби­ ри. В Европейской части страны таким регионом является Северный Кавказ. Ощутимые и 6—7-балльные землетрясения свойственны Среднему Уралу и Приуралью, Поволжью, Кольскому полуострову и сопредельной с ним тер­ ритории. Техногенная сейсмотектоническая активизация характерна для нефтедобывающих районов Татарстана и Башкортостана. Случаются ме­ стные землетрясения и в Воронежской области, где расположена Ново-Во­ ронежская АЭС. Угроза землетрясений с каждым годом растет по мере ос­ воения сейсмоактивных территорий и строительства в их пределах особо ответственных сооружений.

Исследования в области сейсмического районирования базируются на детальном и комплексном изучении глубинной структуры земной коры и всей литосферы, современной геодинамики, региональной сейсмичности, сейсмотектоники и инженерной сейсмологии. Они включают идентифика­ цию сейсмоактивных структур, определение параметров их сейсмического режима и затухания генерируемого ими сейсмического эффекта с расстояни­ ем, а в итоге — вероятностный расчет и картирование сейсмической опасно­ сти на земной поверхности. В зависимости от задач, степени детальности и масштаба исследований сейсмическое районирование может быть общим (ОСР, масштаб 1:5 млн — 1:2,5 млн), детальным (ДСР, масштаб 1:500 тыс. — 1:100 тыс.) и микросейсмическим (МСР, масштаб 1:50 тыс. и крупнее). Однако первостепенным и опорным для всех последующих построений яв­ ляется ОСР, основанное на региональных и межрегиональных сейсмологиче­ ских и геолого-геофизических исследованиях, способствующих выявлению планетарных сейсмо-геодинамических взаимодействий литосферных плит и блоков земной коры сейсмоактивных регионов.

Карты ОСР в генерализованном виде характеризуют степень сейсмиче­ ской опасности всей территории страны и сопредельных сейсмоактивных ре­ гионов, они используются для социально-экономического планирования, ра­

516

Гшва / /. Геологические опасные природные процессы

ционального землепользования и сейсмостойкого строительства. Только на их основе должны составляться более детальные карты ДСР и МСР, которые на­ ряду с региональными учитывают локальные сейсмотектонические, сейсми­ ческие, грунтовые и другие природные условия.

С каждым годом сейсмическая опасность возрастает в связи с хозяйст­ венным освоением сейсмоактивных территорий и воздействием человека на литосферу Земли (строительство крупных гидротехнических сооружений, добыча полезных ископаемых и т.п.). Повышенный сейсмический риск связан и с размещением в сейсмоактивных регионах атомных электростан­ ций и других экологически опасных объектов, поскольку даже незначитель­ ные землетрясения могут нарушить их нормальное функционирование.

В основе оценки сейсмоопасности территорий лежат методы выделения зон ВОЗ (возникновения очагов землетрясений) и оценки максимально возможного землетрясения. Зоны ВОЗ выделяются на дневной поверхности в виде скоплений эпицентров землетрясений. Они обладают мозаичностью полей напряжений из-за гетерогенности в геологическом и тектоническом отношении и, как следствие, мозаичностью геофизических, геоморфологи­ ческих и геохимических проявлений.

Для анализа специфики зон ВОЗ проводится тектоническое райониро­ вание, включая макро-, мезо- и локальные исследования.

Макрорайонирование осуществляется на основе картирования эпи­ центров землетрясений и выделения по ним площадей сейсмоактивности (зон ВОЗ). Далее осуществляется более детальный анализ с помощью ис­ следования тектонических карт и схем. На схемах показывают крупнейшие структуры, установленные геолого-геофизическими методами: 1) разновозра­ стные структурные комплексы (догерцинские, киммерийские, геосинклинальные и орогенные); 2) осадочный чехол платформ и срединных массивов: 3) комплексы магматических образований, в частности офиолитовых. На схе­ мах также указывают положение крупнейших глубинных разломов: краевых швов, сквозных, межзональных, поперечных (трансзональных). Разломы диф­ ференцируют по интервалам их проникновения: 1) секущие только осадочный чехол; 2) секущие фундамент; 3) секущие осадочный чехол и фундамент.

Интерпретация данных о механизме очагов землетрясений дает возмож­ ность рассмотреть блоковое строение и кинематику отдельных тектониче­ ских единиц. Так, в области шельфа моря Лаптевых основные сейсмоопасные зоны связаны с пересечением продолжения континентального склона Баренцова моря (субширотная зона) и рифтового хребта Гаккеля (меридио­ нальная зона). Основная сейсмоопасная зона Берингова моря — пересече­ ние континентального склона с Алеутской глубоководной впадиной.

Важнейшим фактором, выражающим сейсмичность данной террито­ рии, являются неотектонические вертикальные движения с максимальны­ ми амплитудами, отмечаемые на неотектонических картах в виде скоростей

517

Раздея 11. Опасные природные процессы

вертикальных движений (в мм в год). Одни исследователи отмечают пря­ мую зависимость сейсмичности от амплитуды неотектонических движений, а другие — очаги землетрясений связывают с границами зон новейших под­ нятий и погружений. Особенно важны вертикальные движения вдоль раз­ ломов. Подтверждением активности разломов служит наличие повышенных эманаций гелия и радона вдоль зон разломов.

Критериями сейсмической активности являются:

1) максимальные амплитуды новейших вертикальных тектонических движений:

2)высокие скорости и градиенты этих движений;

3)контрастность новейших вертикальных движений;

4)места виргаций или пересечения разломов разного порядка, вклю­ чая линеаментные зоны;

5)изменение знака вертикальных движений в новейшем этапе;

6)ориентировка и величина тангенциальных напряжений.

Для этого проводят изучение новейших накоплений и геоморфологи­ ческих уровней посредством картирования и профилирования (карты но-

180°

160°Е

Рис. 11.15. Карта-схема размещения эпицентров землетрясений для северовостока России. Точками обозначены эпицентры земзетрясений. Ветчина точек характеризует магнитуду [Бобровников В.А., 1989]

518

Гшва 11. Геологические опасные природные процессы

вейших накоплений с указанием мощностей и элементов залегания, карты поверхностей выравнивания и разделяющих их эрозионных врезов (мас­ штаб < 1:100 000)).

Дополнительно проводится анализ палеосейсмодислокаций и определе­ ние интенсивности палеоземлетрясений по размерам и генетическим типам палеодислокаций.

На рис. 11.15—11.19 в качестве примера приведены карты, которые ис­ пользуют при сейсмическом районировании.

Рис. 11.16. Карта основных разломов северо-востока России [Бобровников В.А., 1990]

В геофизическом плане используются исследования нарушений изостазии в земной коре, анализируется соотношение квазипластических и квазиупругих свойств в земной коре. Таким образом, сейсморайонирование долж­ но учитывать множество факторов:

связь землетрясений с глубинным строением земной коры (сейсмотекто­ нические карты, карты фокальных механизмов, карты тектонических разло­ мов и движений);

519