Ученый РАН о методах исследования и значении карт сейсмического риска для Северной Осетии
Специалисты Геофизического института Владикавказского научного центра РАН занимаются разработкой карт сейсмического риска для урбанизированных территорий Северного Кавказа, которые помогут оценить возможный экономический и социальный ущерб от сильных землетрясений
Научный руководитель Геофизического института ВНЦ РАН Владислав Заалишвили рассказал Sputnik о том, какие методы при этом используются, на каких данных основывается работа и зачем нужны различные сейсмические карты региона.
– Геофизический институт еще в 2008 году разработал карты детального сейсмического районирования, одни из первых в России. Затем мы на основе этих карт разработали карты сейсмического микрорайонирования всех городов Северной Осетии. Фактически это был единственный субъект Российской Федерации, где все города имели карты сейсмической опасности. На картах были выделены места ожидаемых 7-, 8- и 9-балльных землетрясений. Тогда же нами впервые были построены карты опасностей в единицах сейсмических ускорений. Это все должно было стать надежной основой для создания карт различной направленности. Мы, кстати, выиграли всероссийский конкурс в 2009 году для выполнения указанной программы и должны были дальше строить карты сейсмического риска. Такая у нас была задача.
Владислав Заалишвили
В 2010 году мы уже разработали карту сейсмического микрорайонирования территории города Владикавказ и начали выполнять для других городов. К сожалению, в 2013 году при отсутствии финансирования все работы были остановлены и отошли на второй план. С 2008 года прошло 17 лет, а карту детального районирования надо уточнять, потому что за эти годы в мире поменялись подходы. Да и у нас есть собственные разработки. Вообще говоря, сейсмические карты пересматриваются и уточняются каждые 10-15 лет. Все это обходится очень дорого, хотя ранее мы уже эти работы проводили. Сейчас мы занимаемся уточнением сейсмического режима республики, который не очень быстро, но меняется. Во всяком случае, в каждом изучении используются более современные методы и разработки. И сейчас перед нами стоит именно такая задача: мы хотим обновить карту детального районирования РСО-Алания, которая после уточнения прямо покажет, в каких местах какие опасности. А далее на ее основе в планах обновить карты всех городов республики. Это не очень большая задача. Свойства грунтов в отсутствии внешних воздействий, как правило, мало меняются, но меняется подход и уровень опасности на картах детального районирования. Мы это учтем и построим эти карты под новый сейсмический механизм.
Самое главное, мы хотим продолжить работу, которую когда-то начали, и достичь конечной цели – разработать карты сейсмического риска. В этой связи мы подготовили обращение к главе республики Сергею Меняйло, и надеемся, что какой-то деловой результат будет.
– А что такое карты сейсмического риска?
– Это карты ожидаемых экономических или социальных потерь. Поэтому построенные карты сейсмического риска позволят органам власти (начнем с них) решать вопросы развития тех же городов. Мы могли бы выделить места с большей рентабельностью и меньшими экономическими затратами на строительство, вплоть до того, что ценообразование может быть разным. Дом, который находится в карте высокого сейсмического риска, должен продаваться дешевле, чем тот, который находится в очень благоприятных условиях. Так живет весь мир, и мы к этому должны прийти.
Мощное землетрясение на Камчатке
Я руковожу подобными работами в Москве, являюсь главным специалистом и руководителем подобной темы, а именно – влияние опасных геологических процессов на сейсмический риск городских территорий. И мы хотим все-таки построить карты сейсмического риска здесь. Мало того, во Владикавказе нашим институтом еще в 2004 году была создана сеть из пяти сейсмических цифровых станций, расположенных на различных грунтах, и мы оцениваем влияние грунтов на сейсмический эффект сильных землетрясений и далее будем рассчитывать весьма обоснованную карту или карты сейсмического риска.
Для этого во Владикавказе будут установлены семь специальных станций, столько же в Чечне, порядка десяти – в Махачкале, Дагестане и Кабарде. Благодаря этому у нас будет создана объединенная система наблюдений – инструментальная сеть всего Северного Кавказа. Мы будем руководить ее размещением в силу своей опытности и работы на таких станциях. На основе всего этого будут строиться карты сейсмического риска. Для каждого города будет отдельная карта. Но это уже в будущем. А здесь нас интересует, в первую очередь, карта сейсмического риска Северной Осетии и, соответственно, Северного Кавказа.
Карта расположения сейсмостанций
– Как в процессе работы учитываются исторические данные о землетрясениях в регионе?
– Это действительно важный вопрос. В качестве основы мы имеем грузинские и армянские источники, которые содержат упоминания о сильных землетрясениях, происходивших от IV до XIII веков и, конечно, позже. Российские летописи также фиксируют такие события, включая известное Астраханское землетрясение XVII века, которое затронуло обширные территории от Астрахани до Каспийского моря.
В начале 90-х годов произошло Рачинское землетрясение, а до него – Спитакское. Исторические данные о землетрясениях можно проследить со II века нашей эры, когда начали появляться географические описания Страбона. Множество таких описаний было оценено нашими коллегами с точки зрения ожидаемой магнитуды и их влияния на Осетию и соседние страны, где отсутствуют летописные записи.
В развитых странах на основе исторических и инструментальных данных (начало XX века) сформированы т.н. каталоги землетрясений, которые позволяют отслеживать частоту и повторяемость этих событий. Существует такой условный термин, как повторяемость землетрясений. Например, для Северной Осетии она составляет 1000 лет, а для Грузии – около 500 лет и т.д. Это считается относительно максимальным показателем.
Интересный случай наблюдается в Батуми, где я занимался изучением сейсмических рисков. В этом городе есть участок между Батуми и турецкой территорией Сарпи, где никогда не фиксировались никакие сейсмические воздействия – это своего рода "белое пятно" на сейсмической карте опасности Грузии.
Такие же каталоги есть в Китае, там данные о землетрясениях имеются за последние 3000 лет, включая примитивные записи о движениях земной коры периода до нашей эры.
В России тоже существуют каталоги землетрясений, которые обновляются практически ежемесячно. Каждый раз, когда происходит новое землетрясение, уровень сейсмической активности пересматривается. Эти каталоги являются основой для расчета сейсмического режима и служат важным инструментом при создании карт сейсмической опасности.
Карта-схема с очагами происшедших землетрясений
При составлении карт сейсмического реагирования учитываются все аспекты воздействия землетрясений. Важно также учитывать влияние грунтов на сейсмическую опасность: рыхлые и слабые грунты ведут себя иначе, чем коренные породы. Например, в Ереване были зафиксированы странные случаи, когда многие разрушенные здания — в основном церкви — находились на мощных скальных породах. Как было установлено, жесткие сооружения попадали в резонанс из-за взаимодействия с жестким же грунтом, что приводило к значительным разрушениям. Это особенности надо учитывать.
И во Владикавказе есть девятибалльная зона, к примеру, район Хольцмана. При девятибалльной нагрузке разрушения могут оказаться менее серьезными, так как основная энергия здесь уйдет на необратимые деформации пластичных и рыхлых грунтов. К счастью, в этом районе возведены весьма качественные здания, которые не будут разрушены, а лишь могут опрокинуться или попросту лечь.
Кстати, в 2007 году была создана карта сейсмического риска улицы Куйбышева вплоть до реки Терек в рамках международного проекта, который я возглавлял вместе с коллегами из Северной Осетии и Москвы. В ходе этой работы мы оценили риски для всех зданий и сооружений по улице Куйбышева и выявили наиболее экономически стабильные из них. Социальные потери в случае расчетного воздействия были минимальными в районе Хольцмана. Однако в других районах были выявлены значительные риски и был установлен высокий уровень возможных экономических и социальных потерь.
Во время нашего исследования мы также обнаружили, что здания XIX века могли быть разрушены даже при незначительных колебаниях. Мы обратились в МЧС с рекомендациями по сносу этих объектов. На их месте построены банки. Нужны были эти банки или нет, это не самое главное, зато мы увеличили безопасность населения.
– Владислав Борисович, вы отметили, что работа над картами сейсмической опасности и риска, например, для Владикавказа, может оказать влияние на стоимость жилья в отдельных районах города. Важно также отметить, что Владикавказ в настоящее время активно застраивается новыми зданиями. Как это может отразиться на рынке недвижимости сегодня? Как такие исследования могут встретить застройщики?
– Застройщики сейчас пока ничего не боятся, поэтому мы должны прежде внутри самих себя измениться. Если у меня есть интересный проект, но он расположен в зоне повышенной сейсмической опасности, то важно понимать, что здание должно быть построено в комфортных и безопасных условиях.
Тем не менее, если участок находится рядом с разломом или в зоне повышенного риска, это должно учитываться при проектировании. В итоге все участники процесса выигрывают: застройщики получают информацию о зонах повышенной опасности и могут избегать их или применять современные технологии для усиления зданий. Это позволит строить объекты, которые будут служить на века.
Хочу подчеркнуть, что даже при наличии минимальных антисейсмических мер здания будут выдерживать нагрузки лучше, и количество жертв в случае землетрясения значительно сократится. Правильно заваренная арматура и использование других антисейсмических систем может существенно снизить риск летальных исходов. Да, может быть, экономические потери будут невосполнимыми, но при соблюдении современных стандартов безопасности можно ожидать гораздо меньших потерь среди людей.
Последствия землетрясения в Турции
– Владислав Борисович, наверное, важно наладить работу научного сообщества с различными организациями, ведомствами и государственными учреждениями. Происходит ли это сотрудничество на сегодняшний день при разработке карт?
– В настоящее время мы от имени Евразийской СЕЙСМО ассоциации, где я являюсь вице-президентом, уже подготовили письмо, в том числе об установке в Северной Осетии новых станций, что является частью Федеральной программы. Мы стремимся к тесному взаимодействию с правительством, включая министра строительства и руководителей других ведомств, а также частными предприятиями, заинтересованными в том, чтобы улучшить условия жизни и обеспечить безопасность нашего населения.
Наша цель — обновить детальное районирование, чтобы не полагаться на устаревшие данные. Сейчас первая экспедиция нашего института уже работает в горах с коллегами из Института физики Земли. Мы надеемся, что это позволит уточнить карту детального районирования. Это лишь один из шагов в этом направлении. Мы также рассчитываем на поддержку главы республики Сергея Ивановича Меняйло и руководителей других властных структур в этом важном для населения процессе.
С нашей стороны мы готовы предоставить все необходимые данные. Мы живем здесь, у меня здесь три внука и двое детей, и мне важно, чтобы все жители региона могли жить комфортной и безопасной жизнью.
– Вы отмечали, что по Северному Кавказу будут установлены некие станции, которые будут отслеживать сейсмическую активность всего региона.
– Хочу подчеркнуть, что мы планируем установить современные цифровые станции, которые позволят более эффективно отслеживать сейсмическую активность во всем Северо-Кавказском регионе.
Наша Ассоциация уже определила задачу по размещению этих станций, и мы рассматриваем различные локации, в том числе и во Владикавказе. Мы выберем около семи подходящих мест, включая здания, которые смогут обеспечить качественное получение данных. Эти станции будут работать по телеметрии, что позволит нам оперативно реагировать на изменения в сейсмической активности.
Сейчас мы активно взаимодействуем с министерством строительства и другими заинтересованными сторонами, чтобы обеспечить правильный выбор мест для установки станций. Наша цель — наладить сотрудничество с организациями, занимающимися застройкой, чтобы гарантировать высокое качество собираемых данных.
– Можете дать прогнозы относительно изменения сейсмической активности в регионе в ближайшие десятилетия, или таких исследований не проводилось?
– Знаете, очень заманчиво назначить и сказать, что вот через 10 лет будет землетрясение, или через восемь лет... Есть успешные прогнозы. Например, землетрясение в феврале 1975 года в Китае. Там в течение нескольких лет, кроме инструментальных сейсмических наблюдений, проводились исследования магнитного поля Земли и сейсмической активности, изучался уровень воды в колодцах и многое другое. Не удивляйтесь. Ученые обнаружили, что при повышении напряжения в подземных слоях уровень воды над ними может подниматься на 2-3 метра, а перед землетрясением он опускается. Это наблюдение позволило заранее эвакуировать население из миллионного города за несколько часов перед сильным землетрясением, которое достигло 7,5 по шкале Рихтера, что спасло множество жизней.
Тогда думали, что задача прогнозирования решена. Но ровно через год после успешного прогноза, в июле 1976 года, произошло еще одно землетрясение магнитудой 8.2, которое полностью разрушило город и унесло жизни сотен тысяч людей. Статистика по жертвам часто занижается, как это было в случае с Ашхабадским землетрясением, где реальные цифры значительно превышали официальные данные. Там погибли 80 тысяч человек. Я лично узнал об этом в 1999 году, когда уже давно не было советского государства, и только тогда впервые цифры попали ко мне и другим коллегам.
Прогнозирование сейсмической активности — это очень сложно. Даже если в одном случае удается достичь успеха, это не гарантирует аналогичных результатов в будущем, как в том же Китае. Существует множество факторов, которые могут повлиять на возникновение землетрясений, и их взаимодействие крайне сложно предсказать. Это очень неблагодарная работа, иногда прогноз может быть успешным или сработать, а может и нет. Потому что землетрясение – многофакторный процесс.
– Насколько карты сейсмоактивности Северной Осетии могут быть использованы в Южной Осетии, или это два совершенно разных региона в этом плане?
– Разделение сейсмической активности по регионам, безусловно, является важной темой для обсуждения. Например, Южный Кавказ демонстрирует более выраженную сейсмическую активность, чем другие районы. Армения, например, сталкивалась с необходимостью переносить свою столицу множество раз из-за разрушительных землетрясений. Древние города Армении неоднократно были уничтожены.
В Грузии, например, в Тмогви произошло сильнейшее землетрясение во втором веке нашей эры, которое привело к полному разрушению города, и еще два года ощущались афтершоки. Несмотря на то, что эти территории находятся по разные стороны от горного хребта, их сейсмическая активность не так уж сильно различается. Но при этом невозможно утверждать, что на одной стороне горы может произойти землетрясение магнитудой 9, а на другой — лишь 7.
Естественно, такие работы надо проводить и в Южной Осетии. Лет 10 назад я и Иван Давидович Алборов, он заведующий кафедрой экологии СКГМИ, были в Южной Осетии. Мы встречались с руководством администрации президента Борисом Чочиевым и обсуждали возможность совместной работы. Передали для президента, находящегося в командировке, предложения по организации совместных научных исследований и программы (установка сейсмических станций в регионе и т.д.). Эта тема была освещена в местной прессе, и мы выразили готовность к сотрудничеству.
Последствия землетрясения в поселке Дзау и Хахет, произошедшего в 1991 году
Хочу сказать, что делить опасности, в зависимости от территории, не стоит. Если, например, будет очень высокая активность в Южной Осетии, вряд ли в Северной Осетии она будет меньше. Очаги сильнейших землетрясений часто влияют на обе стороны, характеризуясь лишь естественным затуханием. При этом многие разломы практически одинаково опасны как для Южной, так и для Северной Осетии.
Мы, со своей стороны, открыты к сотрудничеству и наши коллеги всегда могут поехать в Южную Осетию, если будет такая возможность для работы. Кроме того, мы можем помочь в установке сейсмических станций и проведении соответствующих исследований.
Диана Козаева
