bigpo.ru
добавить свой файл
  1 ... 4 5 6 7 8

5. Главные отличия и преимущества методики ОСР-97.


Главные отличия и преимущества, предложенных и реализованных на практике методики и программ для усовершенствованного подхода к определению сейсмической опасности от методик 60-70 годов следующие:

  • созданы условия для учета разнообразной информации о сейсмичности (структурирование поля сейсмичности, нелинейность графика повторяемости и др.) и очагах (размер, ориентировка, сброшенное напряжение и пр.), которая ранее игнорировалась;

  • применено теоретически обоснованное описание поля некогерентного излучения в окрестности протяженного очага, что позволило решить проблему завышения балла при малых расстояниях и автоматически смоделировать эллиптичность изосейст в ближней зоне от очагов больших магнитуд;

  • обеспечен учет распределения по глубине для очагов конечного размера;

  • контролируется размещение протяженных очагов в пределах данной зоны и проводится корректный учет эффектов, связанных с расположением протяженных очагов большой магнитуды на линейных структурах, длина которых сопоставима с размером этих очагов;

  • получаемый в результате набор карт сейсмической сотрясаемости в терминах балла с определенным периодом повторения сотрясений позволяет дать вероятностную оценку сейсмической опасности данной территории и обеспечить одинаковую степень риска в пределах карты с данным периодом повторения.



6. Организация работ.

6.1. Комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации.


Рисунок 18 иллюстрирует организацию проведения исследований по ОСР-97. Программа исследований по ОСР-97 [19] выполнялась большим коллективом исполнителей из нескольких десятков научно-исследовательских институтов Российской академии наук, ее Сибирского, Дальневосточного и Уральского отделений, а также академий наук бывших союзных республик. Работа проводилась в тесной координации пятью тематическими рабочими группами, возглавлявшимися ведущими специалистами [30]:

  • Разработка методологических основ и новой технологии общего сейсмического районирования (В.И. Уломов, А.А. Гусев).

  • Унификация каталога землетрясений (Н.В. Кондорская, В.И. Уломов).

  • Создание модели зон возникновения очагов землетрясений (В.И.Уломов, В.Г.Трифонов).

  • Создание модели сейсмического эффекта (А.А. Гусев, Л.С. Шумилина).

  • Расчет и картирование сейсмической опасности (В.И. Уломов, Л.С. Шумилина).

Концепция ОСР-97 включала в себя:

- 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 стадийности в оценке сейсмической опасности, базирующийся на создании двух взаимосвязанных прогнозных моделей - модели зон возникновения очагов землетрясений и модели создаваемого ими сейсмического эффекта;

- вероятностно-детерминированный подход к анализу сейсмологических и геолого-геофизических данных и вероятностный подход к оценкам параметров сейсмической опасности и сейсмического районирования.



Рисунок 18. Организация работ и основные исполнители исследований по ОСР-97.


Как уже отмечалось выше, принципиальным отличием новой методологии и технологии ОСР-97 от прежних приемов сейсмического районирования является:

  • создание единой для всей территории Северной Евразии и количественно параметризованной линеаментно-доменно-фокальной модели зон возникновения очагов землетрясений (зоны ВОЗ),

  • представление очагов в виде протяженных (а не точечных, как было прежде) сейсмических источников, используемое на всех этапах исследований по ОСР-97 - от идентификации сейсмоактивных структур до расчета сейсмической сотрясаемости земной поверхности,

  • учет разнообразной нестандартной информации о региональной сейсмичности (фрактальная структура, нелинейность графиков повторяемости землетрясений и функции 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.).

.



Рисунок 19. Комплект карт Общего сейсмического районирования Северной Евразии (в границах бывшего СССР) – ОСР-97, рассчитанных на разные уровни (вероятности) риска возникновения и возможного превышения интенсивности сейсмических воздействий в баллах макросейсмической шкалы MSK-64. Контуром выделена территория Российской Федерации.


Новая технология оценки сейсмической опасности и сейсмического районирования, а также программно-математическое обеспечение ее реализации, в отличие от западной (SEISRISK III и др.), получила название ВОСТОК-97 (EAST-97- Earthquake Adequate Sources Technology). Описание ПМО ВОСТОК-2003 дано в специальном Приложении к Своду правил по ОСР (см. ниже).

На рисунке 18 приведены карты ОСР-97, рассчитанные на разные периоды повторяемости сейсмического эффекта. Для сравнения здесь же приведена карта образца 1978 г. с нанесенными эпицентрами сильных землетрясений, сейсмический эффект которых превышал на 2-3 балла номиналы этой карты.

Карты А, В и С, вошли в отечественные строительные нормы (СНиП II-7-81*) В нормативные документы атомной отрасли страны вошли карты ОСР-97-В и ОСР-97-D. От карты ОСР-97-О, рассчитанной на период 100 лет, пришлось отказаться вовсе из-за слишком высокого риска для объектов гражданского и промышленного строительства

Комплект карт ОСР-97 (А, В, С) позволяет оценивать степень сейсмической опасности для объектов разных сроков службы и категорий ответственности на трех уровнях, отражающих расчетную интенсивность I сейсмических сотрясений в баллах шкалы MSK-64, ожидаемых на данной площади с заданной вероятностью Р(%) в течение определенного интервала времени t (в данном случае, t=50 лет):

  • Карта ОСР-97-А соответствует 10%-ной вероятности превышения (или 90%-ной вероятности не превышения) расчетной интенсивности в течение 50 лет (период Т повторяемости сотрясений один раз в 500 лет);

  • Карта ОСР-97-В - 5%-ная вероятность превышения (или 95%-ной вероятности не превышения) расчетной интенсивности в течение 50 лет (Т=1000 лет);

  • Карта ОСР-97-С - 1%-ная вероятность превышения (или 99%-ной вероятности не превышения) расчетной интенсивности в течение 50 лет (Т=5000 лет).

В иной трактовке, карты ОСР-97-А, ОСР-97-В и ОСР-97-С характеризуют 90%-ную вероятность не превышения (или 10%-ную вероятность превышения) расчетной интенсивности в течение 50, 100 и 500 лет, соответственно.

Согласно СНиП II-7-81*, карта ОСР-97-А предназначена для использования в массовом строительстве, карта ОСР-97-В  для строительства объектов повышенной ответственности (школы, больницы и т.п.) и карта ОСР-97-С  для особо ответственных сооружений (крупные гидротехнические сооружения, экологически опасные объекты и т.п.). Для объектов ядерной отрасли (атомные станции и др.) была создана карта ОСР-97-D для периода 10000 лет, соответствующая 5%-ной вероятности превышения (или 99.5%-ной вероятности не превышения) расчетной интенсивности в течение 50-летних интервалов времени.

Комплект карт ОСР-97 и методология их составления в феврале 1998 г. обсуждены на Ученом совете Института физики Земли РАН, рассмотрены на специальном заседании Межведомственной комиссии по сейсмическому районированию и сейсмостойкому строительству при Госстрое РФ. В марте 1998 г. согласованы с Госстроем РФ и утверждены Российской академией наук. С 2000 г. введены в строительные нормы и правила СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах». Комплект карт ОСР-97 в 1998 году был удостоен Диплома первой степени Международной выставки-ярмарки "ИННОВАЦИИ-98" и Медали Всероссийского Выставочного Центра. В 2002 году работа по созданию новой методологии и комплекта карт ОСР-97 были удостоены Государственной премии Российской Федерации в области науки и техники. Копии официальных документов научных обсуждений и утверждения нормативных карт ОСР-97 приведены в приложении 1

6.2. Площади зон сейсмической интенсивности на картах ОСР-97 России.


В соответствии с картами ОСР-97 (А, В и С) для территории Российской Федерации на рисунке 19 приведены размеры площадей в % зон 6, 7, 8 и 9 баллов шкалы MSK-64 по отношению ко всей площади России.

В первом столбце гистограммы показаны аналогичные величины для российского фрагмента карты образца ОСР-78, но без дифференциации зон балльности по периодам повторяемости сотрясений

Как видно на гистограмме (рисунок 20), даже наиболее «рисковая» карта А из комплекта ОСР-97 превосходит по размерам площадей разной балльности карту образца 1978 г. - ОСР-78. Незначительное уменьшение площади 9-балльной зоны на карте ОСР-97-А, соответствующей I500 (т.е. Т=500 лет), произошло главным образом за счет Прибайкалья, где по карте ОСР-78 эта зона 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, лишь определенным образом изменив свою конфигурацию от карты к карте. Остальные зоны увеличились по площади от 2-3 до 5-7 раз, по сравнению с картой ОСР-78. Наиболее существенные изменения в сторону повышения оценки сейсмической опасности произошли на Северном Кавказе и на Дальнем Востоке, особенно в Приморском крае.



Рисунок 20. Соотношения размеров площадей (% внутри прямоугольников) зон сейсмической интенсивности (римские цифры справа) на картах ОСР-97 (А.В.С.) и ОСР-78. Шкала ординат соответствует кумулятивным значениям размеров площадей и отражает суммарные площади с интенсивностью, превышающей 6, 7, 8 и 9 баллов.


Для территории Российской Федерации комплект карт ОСР-97 составлен в соответствии с Техническим заданием Минстроя России (от 31 января 1996 г.) и предназначен для использования в новой редакции Строительных норм и правил (СНиП II-7-81*) «Строительство в сейсмических районах».

Общее сейсмическое районирование ОСР-97 впервые осуществлено для всей территории Северной Евразии, включая равнинные территории и шельфы окраинных и внутренних морей. Комплект карт ОСР-97, начиная с 2000 г., заменил действующую с 1978 г. нормативную карту ОСР-78.

Как показали новейшие исследования, свыше трети территории Российской Федерации подвержено 7-балльным сейсмическим воздействиям, требующим проведения антисейсмических мероприятий. Более 30% площади России занимают чрезвычайно опасные в сейсмическом отношении 8-9-ти и 9-10-балльные зоны. К ним относятся весь Дальний Восток, юг Сибири, а также Северный Кавказ. Определенную угрозу в сейсмическом отношении представляют и 6-7-балльные зоны Европейской части России, а также шельфы окраинных и внутренних морей. Это Средний Урал и Приуралье, Приазовье, Поволжье, Кольский полуостров и сопредельные с ними территории.

В нефтедобывающих районах Татарстана, на горнопромышленных объектах Пермской области и других субъектов Российской Федерации к естественной сейсмичности добавляется и индуцированная локальная сейсмотектоническая активизация, способная причинить дополнительный ущерб народному хозяйству. Известны местные землетрясения и в Воронежской области, где расположена Ново-Воронежская АЭС. Сейсмоопасными и в связи с этим экологически уязвимыми являются бассейны Черного и Каспийского морей, шельфы моря Лаптевых, Охотского, Чукотского и Баренцево морей. Продолжительные низкочастотные 4-5-балльные сотрясения, распространяющиеся на огромные расстояния от заглубленных очагов крупных землетрясений в Восточных Карпатах, способны повредить чувствительные к таким колебаниям уникальные высотные строительные объекты даже на большом удалении от эпицентров, в том числе на территории Москвы и Московской области.

Дальнейшее развитие фундаментальных и прикладных исследований в области сейсмогеодинамики и сейсмического районирования должно быть направлено на создание научных основ и методов динамического районирования сейсмической опасности, основанных на изучении динамики сейсмичности, миграции деформационных волн и сейсмической активизации, повторяемости землетрясений в одном и том же очаге и разработке других нерешенных проблем сейсмогенеза.

7. Международное сотрудничество.


Признавая природные бедствия в качестве главной угрозы развитию человечества, Организация Объединенных Наций (UN), решила провести под своей эгидой в период 1990  2000 гг. Международную Декаду по уменьшению ущерба от природных бедствий (UN/IDNDR). Цели Декады состоят в том, чтобы на основе применения достижений современной науки и новых технологий повысить во всем мире осведомленность населения о природных бедствиях, способствовать уменьшению и предотвращению ущерба от природных катастроф. Научный и технический комитет (STC) Декады в качестве необходимой меры реализации стратегии уменьшения риска признал целесообразным осуществить международные демонстрационные проекты (Женева, март 1992 г.), разрабатываемые для повышения достоверности оценок опасности стихийных бедствий (землетрясений, вулканов, тропических циклонов, наводнений и т.п.).

В число ключевых программ, принятых в рамках Декады, вошли предложения Международной программы по изучению литосферы (ILP) осуществить Программу оценки глобальной сейсмической опасности (Global Seismic Hazard Assessment Program  GSHAP), поддержанные Международным комитетом научных союзов (ICSU). Программа GSHAP координируется с другими программами по оценке сейсмической опасности, реализуемыми международными организациями (например, IASPEI, ICSU, IUGG PAIGH, ESC, HABITAT, UNESCO), и с инициативами международных сообществ по инженерной сейсмологии (IAEE, WFEO/UATI). Она объединяет результаты трех проектов Международной программы ILP – мировой карты напряженно-деформированного состояния, карты активных разломов мира и палеосейсмичности позднего голоцена, предпринятых для улучшения понимания процессов возникновения землетрясений и интеграции другой геофизической и геологической информации.

Было отмечено, что землетрясения сопровождают человечество на всем протяжении истории его развития, а жертвы от них составляют около 60% всех человеческих потерь при различных стихийных бедствиях. В то время как крупнейшие катастрофические события с магнитудой М=8.5 и выше случаются довольно редко и в ограниченных регионах мира, сильные и умеренные землетрясения с 6.5<М<7.5 могут происходить во всех континентальных районах, хотя и с разной частотой повторения. Более слабые сейсмические события с 5.0<М<6.5 случаются практически повсеместно. Средняя частота возникновения за год на земном шаре землетрясений различной величины составляет: 1  для наиболее значительных землетрясений с М>8.0; 10  для крупных сейсмических событий с М=7.0; 100  для умеренных землетрясений с М=6.0 и более 1000  для небольших землетрясений с М=5.0.

GSHAP охватил большую часть приоритетных и стратегических направлений Декады, заполняя существующую во многих странах брешь в попытках правильных оценок сейсмической опасности их территории, необходимых для осуществления стратегии уменьшения риска. Программа ориентировалась на регионально координируемый унифицированный подход к оценке сейсмической опасности. Конечным результатом реализации Программы стали полученные к концу Декады оценки сейсмической опасности территории различных стран, регионов и Земли в целом. Отмечено также, что применение на практике реалистичных оценок сейсмической опасности для уменьшения сейсмического риска позволит сконцентрировать усилия на предупреждении негативных последствий землетрясений, а не на последующем их устранении.

Первый год реализации GSHAP был начат с совещания по разработке технической политики, состоявшемся в Риме в июне 1992 г., в котором приняли участие В.Н.Страхов, А.Д.Гвишиани, В.И.Уломов (ИФЗ РАН) и В.Г.Трифонов (ГИН РАН) [33]. Совещание было посвящено главным образом разработке регионального деления земного шара и выбору Региональных центров на всех континентах, а также инициированию начала работ на тестовых полигонах в районах с высоким уровнем сейсмической активности. С этого момента отечественные исследования по сейсмическому районированию Северной Евразии были скоординированы с GSHAP и вошли составной частью в эту Международную программу.

Реализация GSHAP на территории Северной Евразии, охватывающей территорию России, всех стран СНГ и сопредельные сейсмоактивные регионы стран Восточной Европы, Ближнего Востока, Центральной и Восточной Азии, осуществлена путем создания в России при Институте физики Земли РАН Регионального центра GSHAP - одного из девяти Международных региональных сейсмологических центров GSHAP:

  1. Северная и Центральная Америка (Мехико);

  2. Южная Америка (Сант-Яго);

  3. Центральная Европа (Потсдам);

  4. Запад Средиземноморья (Рабат);

  5. Континентальная Африка (Найроби);

  1. Средний Восток (Тегеран);

  2. Северная Евразия (Москва);

  3. Центральная и Южная Азия (Пекин);

  4. Восточная Азия - Океания (Манила).





Московский региональный центр (Научный координатор В.И.Уломов) возглавил также исследования на тестовом Крым-Кавказ-Копетдагском полигоне, основы которого были заложены на двух международных совещаниях, организованных ОИФЗ РАН в 1993 г. в Москве и в 1994 г. в Ашхабаде. В дальнейшем аналогичные совещания проводились в Ереване (1996 г.) и Тбилиси (1997 г.), а также за пределами стран СНГ. Результаты работ на разных этапах регулярно освещались нами в хрониках журнала «Физика Земли» [35-37], в специальных тематических сборниках [60-62] и в других публикациях.

Главным координатором GSHAP был проф. Джиардини (Giardini, Италия). Координационный центр GSHAP функционировал в Национальном геофизическом институте Италии в Риме, а с 1996 г. – в Геофизическом центре в Цюрихе. Ожидалось, что Региональные центры будут существовать и после завершения работ в рамках Декады, расширяясь и развиваясь в последующие годы, и обеспечат возможность модернизации моделей сейсмической опасности по мере получения новой информации в науках о Земле.

Рисунок 21. КартаОСР-97-А в пиковых ускорениях колебаний грунта в пределах внешней границы регионализации Северной Евразии (рисунок 22, таблица 1).



Рисунок 22. Сейсмическая регионализация территории Северной Евразии, примененная для

ОСР-97 и GSHAP.

В результате исследований по GSHAP, одновременно с работой над ОСР-97, в ИФЗ в 1997 году была создана карта районирования сейсмической опасности Северной Евразии в терминах пиковых ускорений (PGA), вероятность превышения которых в течение 50 лет оценена в 10% (рисунок 21). Для этого была использована составленная для Северной Евразии карта ОСР-97-А, пересчитанная в ИФЗ в пиковые ускорения PGA. Как видно на рисунке 21, полученные для Северной Евразии (Регион 7 GSHAP) данные хорошо согласуются с результатами зарубежных исследователей (за внешним контуром регионализации Северной Евразии (рисунки 4 и 21, таблица 1). Эта карта, пояснительная статья, специализированный каталог землетрясений и основные параметры зон возникновения очагов землетрясений в настоящее время находятся в Интернет на портале GSHAP в Швейцарии: http://seismo.ethz.ch/gshap/nordasia (Цюрих).




<< предыдущая страница   следующая страница >>