bigpo.ru
добавить свой файл
1 2 ... 7 8
Методика и принципы проведения общего сейсмического районирования (ОСР)

В этой главе описывается методология, применённая в 1991-1997 гг. при выполнении исследований по ОСР-97 и в 1992-1999 гг. – при участии Института физики Земли РАН в международной программе глобальной оценки сейсмической опасности – GSHAP, выполняемой под эгидой ЮНЕСКО.

Рекомендуемая для дальнейшего использования методология и программно-математическое обеспечение работ по ОСР оправдали себя и вполне отвечают современным международным требованиям. Приведенный ниже документ может способствовать дальнейшим исследованиям по ОСР следующего поколения.

1. Исторический очерк и основные принципы сейсмического районирования.


Для лучшего понимания развития работ по ОСР и эволюции сейсмологических знаний ниже приводится краткий исторический очерк, и иллюстрируются основные методические принципы сейсмического районирования, включая ОСР-97.

В конце XIX  начале XX столетия, благодаря выдающемуся вкладу отечественных ученых в мировую сейсмологию, Россия в течение многих лет играла ключевую роль в науке о землетрясениях. Геологическую основу изучения природы землетрясений заложили И.В.Мушкетов и А.Н.Орлов [1-3], создавшие первый российский каталог землетрясений. С именем академика Б.Б. Голицына [4] связано изобретение принципиально новых сейсмографов и начало систематических исследований сейсмичности и внутреннего строения Земли. Углубленный анализ связи сейсмических и геологических процессов и явлений был продолжен в Сейсмологическом институте АН СССР (родоначальник нынешнего ОИФЗ) Д.И. Мушкетовым, выделившим целый ряд сейсмоактивных регионов и опубликовавшим в 1933 г. первую макросейсмическую карту сейсмического районирования Средней Азии.

Первая в Европе и мире официальная нормативная карта сейсмического районирования всей территории бывшего СССР была опубликована в 1937г. Г.П.Горшковым, положившим начало их регулярному составлению в качестве основы, регламентирующей проектирование и строительство в сейсмоактивных районах страны [5].

В конце 40-х годов исследования Г.П.Горшкова [6], И.Е.Губина [7], а впоследствии С.В.Медведева [8], Ю.В.Ризниченко [9] и других ученых, привели к смене существовавшей до того времени парадигмы «сейсмического актуализма» («там, где было, там и будет») и заложили основы сейсмогенетического двухстадийного метода оценки сейсмической опасности. В соответствии с этой концепцией на первой стадии выделяются реальные и потенциальные очаговые зоны, а на второй  рассчитываются генерируемые ими сотрясения на земной поверхности.

Новой парадигмы придерживались практически все составители последующих нормативных карт общего (обзорного) сейсмического районирования (ОСР)  1957г. (редакторы С.В. Медведев, Б.А. Петрушевский), 1968г. (ред. С.В. Медведев) и 1978г. (ред. М.А.Садовский) [10]. В создании двух последних карт ОСР активное участие принимали местные специалисты из бывших союзных республик и регионов. Все исследования регулярно финансировались Госкомитетом СССР по науке и технике в рамках многолетней научно-технической программы «Сейсмология и сейсмостойкое строительство». Координация работ осуществлялась Междуведомственным советом по сейсмологии и сейсмостойкому строительству (председатели в разное время - Е.Ф. Саваренский, С.Л. Соловьев, М.А. Садовский).

Исторический очерк развития сейсмологических исследований и подробное описание применяемых ранее методов сейсмического районирования, а также критику в их адрес, можно найти в работах [10-15 и др.].

Сейсмическое районирование  и сегодня остаётся одной из наиболее сложных и чрезвычайно ответственных проблем современной сейсмологии. О социальной, экономической и экологической значимости ее говорить не приходится. Научная же сложность проблемы состоит, прежде всего, в том, что она принадлежит к категории прогнозов, базирующихся на неполной информации, скудном и не всегда удачном опыте, на недостаточно твердых методологических позициях. Поэтому каждая из составленных в прошлые годы карт сейсмического районирования территории бывшего СССР, в той или иной мере, оказывалась неадекватной реальным природным условиям, что наряду с некачественным строительством наносило народному хозяйству огромный материальный ущерб и влекло за собой многочисленные человеческие жертвы. И хотя по мере накопления дополнительной информации о землетрясениях и совершенствования сейсмологических знаний карты сейсмического районирования систематически обновлялись и несколько улучшались, фрагментарно они изменялись гораздо чаще  практически после каждого крупного землетрясения, происходящего в районах, показанных на действовавших картах как менее опасные в сейсмическом отношении.

Такая участь постигла и созданную в 1978 г. карту ОСР-78 (рисунок 1). Начиная с катастрофического землетрясения в Северной Армении в 1988 г., практически ежегодно на территории бывшего СССР возникали разрушительные 8–9- и даже 9–10-балльные землетрясения в зонах, опасность которых, судя по этой карте, оказалась заниженной, по меньшей мере, на 2–3 балла. К их числу относятся Спитакское землетрясение 1988 г. в Армении, Зайсанское землетрясение 1990 г.  в Казахстане, Рача-Джавское 1991г.  в Грузии, Суусамырское 1992 г.  в Киргизии, Хаилинское 1991 г. и Нефтегорское 1995 г.  в России (в Корякии и на Сахалине) (рисунок 1). Последнее повлекло за собой гибель около двух тысяч человек и полную ликвидацию городского поселка Нефтегорск. Оно было самым разрушительным из известных в прошлом землетрясений на территории России [16].



Рисунок 1. Карта общего сейсмического районирования ОСР-78 территории бывшего СССР и эпицентры сильных землетрясений, происшедших в зонах с заниженной оценкой сейсмической опасности (слева направо: Спитак, 1988 г.; Рача-Джава, 1991 г.; Суусамыр, 1992 г.; Зайсан, 1990 г.; Хаилино, 1991 г.; Нефтегорск, 1995 г.).


До получения новых результатов по общему сейсмическому районированию ОСР-97, в связи с произошедшими сейсмическими событиями, в карту ОСР-78 для территории Российской Федерации были оперативно внесены исправления в виде двух Временных схем (ВС) сейсмического районирования  Северного Кавказа и Сахалинской области, составленных в ИФЗ РАН при участии специалистов из этих регионов и принятых Госстроем России, соответственно, в 1994 и 1995 гг. Кроме того, при участии некоторых проектно-изыскательских организаций (ПНИИС Госстроя России, НИИ «Гидропроект» и др.) в связи с насущными задачами были внесены уточнения и в эти ВС для нескольких конкретных пунктов Российской Федерации (г. Грозный, Зейская ГЭС, г. Оха и др.). Все временные схемы, как и утвержденная ранее, в 1987 г., ВС-87 сейсмического районирования территории Восточно-Европейской платформы, составленная для особо ответственных объектов в НИИ «Гидропроект», а также сама карта ОСР-78, прекратили свои нормативные действия с вводом комплекта новых карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации  ОСР-97.

Как показали исследования, карта образца 1978 года (ОСР-78) на самом деле и не была «общей», поскольку составлялась фрагментарно в разных регионах и республиках, по разнотипной методике и на основе разрозненного сейсмологического и сейсмогеологического материала. Среди других недостатков карты ОСР-78, о которых будет сказано ниже, главным было отсутствие какого-либо описания используемой составителями этой карты общей методики и исходных данных. В связи с этим оказалось невозможным проверить и повторить те или иные прежние построения. Поэтому исследования по ОСР-97 были начаты в1991году фактически «с чистого листа».

Практически все предыдущие карты ОСР (1937, 1957, 1968 гг.) были детерминистскими и не учитывали основные характеристики сейсмического режима сейсмоактивных территорий, хотя еще в середине 40-х годов С.В. Медведев [8] предложил ввести в зоны сейсмической опасности внутреннюю дифференциацию в соответствии с периодом повторяемости сильных землетрясений и с предполагаемыми сроками службы различных типов сооружений. Однако даже карта 1978 года, в которую впервые были введены некие вероятностные характеристики повторяемости сотрясений, на самом деле не давала адекватных оценок сейсмической опасности. Индексы 1, 2 и 3 возле номиналов в зонах балльности на одной и той же карте, якобы отражающие повторяемость сейсмических сотрясений один раз в 100, 1000 и 10000 лет, явились одной из причин низкой надежности карты ОСР-78. В результате введенной индексации на карте 1978 г. вместо трех традиционных зон балльности (7, 8 и 9) появилось десять  71, 72, 73, 81, 82, 83, 91, 92, 93 и 9* (т.е. более 9 баллов), некорректно полученных сейсмологами и неадекватно используемых проектировщиками в СНиП-II-7-81. Как показали последующие исследования, в результате такой индексации реальный инженерный риск, определяемый картой ОСР-78, оказался не единым для всех сейсмоопасных районов страны [12].

Идеи сбалансированного риска, повторяемости сотрясений («сейсмическая сотрясаемость») и оценки вероятности превышения возможной интенсивности, хотя и были впервые предложены отечественными сейсмологами [8, 9], получили наибольшее развитие за рубежом, благодаря известной публикации К.А. Корнелла в 1968 г. в США [17], и привели западные страны к построению карт сейсмического районирования в терминах вероятности превышения (или не превышения) сейсмической опасности в заданные интервалы времени. Такой подход в свое время был одобрен и составителями карты ОСР-78 [10], но (как и многие другие интересные разработки отечественных сейсмологов тех лет) по целому ряду объективных и субъективных причин не был применен на практике, за исключением двух территорий  Узбекистана и Камчатки.

В последние годы идеи вероятностно-детерминированного прогнозирования опасных сейсмических и других геологических процессов начали всё активнее внедряться в сейсмологию и в практику строительства в нашей стране [18-22 и др.]. С учетом выявленных недостатков карты ОСР-78, на основе новейших 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 территории Российской Федерации, предназначенных для строительных объектов разных категорий ответственности и сроков службы и отражающих равновероятную для конкретного уровня риска расчетную интенсивность сотрясений.

Исследования проводились в 1991-1997 гг. по проблеме «Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии» (руководитель В.И.Уломов), разрабатываемой в ИФЗ РАН (Генеральный директор В.Н.Страхов) в рамках Государственной научно-технической программы России «Глобальные изменения природной среды и климата» и (руководитель вице-президент РАН Н.П.Лаверов) явились продолжением работ по сейсмическому районированию территории бывшего СССР, однако выполнялись на ином концептуальном, методологическом, технологическом и научно-организационном уровне [10, 19, 20, 23].



следующая страница >>