Файл: Прогнозирование и способы защиты населения и объектов жизнедеятельности от.pdf

21 зоны с различной интенсивностью колебаний, оцениваемой обычно в баллах.
В итоге создаются карты сейсмически опасных областей с выделением районов 9 -, 8 -, 7 -, 6 - и 5-балльной интенсивности землетрясений. Такое деление территорий на районы с разной степенью интенсивности ожидаемых землетрясений называется сейсмическим районированием [2]. Карты сейсмической активности учитывают также тот факт, что эффект проявления землетрясения существенно зависит от инженерно-геологических условий строительства сооружений и резонансных колебаний слоев грунта в основании сооружений.
Измеряются и постоянно фиксируются движения участков земной коры вверх и вниз. Делается это с помощью нивелиров и мареографов. С помощью мареографов постоянно фиксируется уровень воды. Сам аппарат установлен на суше. Долговременно поднятие и опускание уровня воды в море говорит о поднятии участка земной коры на дне. Еще один прибор, с помощью которого можно предсказывать землетрясения – наклономер. С помощью этого устройства фиксируются наклоны земной поверхности. За наклонами земной поверхности наблюдают обычно в местах разлома.
Данные о наклонах позволяют говорить о землетрясения, задолго до его начала. Обязательными данными при прогнозировании и предсказании землетрясений являются и деформации. Чтобы измерить деформацию, нужно пробурить скважину и углубить туда деформограф. Деформографы на столько чувствительные устройства, что реагируют даже на деформации, вызванные земными приливами и отливами. Земные приливы – это движение масс земной коры [4].
Некоторые данные можно получить даже от горных пород. Эти данные получили название сейсмических волн. Скорость сейсмических волн перед землетрясением значительно снижается, а перед землетрясением возвращаются к своему нормальному значению.

22
Геомагнетизм, земное электричество, содержание радона в подземных водах, уровень воды в колодцах, изменения температуры, изменения химического состава воды и газов и, конечно, поведение домашних и диких животных – все это, особенно в комплексе позволяют достаточно точно предсказать время и место очередной трагедии [5].
В настоящее время в России разработано более 20 методик и технологийпрогнозирования землетрясений. Создана сеть сейсмических станций, однако огромные размеры территории страны требуют много больших материальных затрат на мониторинг многокилометровых пространств, модернизацию и оснащение их современной и измерительной диагностической техникой, создание новых стационарных и мобильных наземных, самолетных и космических систем мониторинга.
Организация постоянного контроля за сейсмической обстановкой заключается в проведении сейсмического мониторинга ипрогнозировании возможных землетрясений.
К числу приоритетных видов контроля литосферы, безусловно, следует отнести контроль состояния сейсмичности и прогнозирование землетрясений. Также режимное наблюдение и оценку загрязнения подземных и грунтовых вод в местах расположения водозаборных и других систем, контроль состояния почв, грунтов, подземных и поверхностных вод в районах горнодобывающих предприятий, контроль распространенности естественных и искусственных радионуклидов и некоторые другие виды контроля [6].
1.3 Виды прогнозирование землетрясений
Различают долгосрочный, среднесрочный, и краткосрочный прогнозы.
Наименее дискуссионным пожалуй, является долгосрочный прогноз плавно смыкающийся с задачами районирования. Этот прогноз основывается на наблюдениях за изменением режима землетрясений т.е. за появлением зон сейсмического застоя за изменениями напряженного состояния вещества

23 литосферы изменением ее сейсмической прозрачности наблюдении за тем как отдельные небольшие блоки в своем поведении постепенно отказываются от самостоятельности и объединяются в процессе подготовки одного большого удара. Наблюдения над этими процессами, могут дать с ведения о подготовке землетрясения за срок от нескольких месяцев до нескольких лет.
Среднесрочный прогноз, дающий возможность получить предупреждение о сейсмическом событии за недели – месяцы обладает практической конкретностью [8]. Этот прогностический уровень предполагает сценарий развития процесса разрушения по данным текущих наблюдений за геофизическими полями за изменениями наклонов земной поверхности режимные наблюдения над дебитом и химическим составом водных источников и глубоких водяных нефтяных и газовых скважин.
Используются формализированные критерии оценки статистической значимости каждого из предвестников и их комплекса. На основе установленных главным образом эмпирических связей между параметрами предвестников и землетрясениями находится оценка места и магнитуды ожидаемого землетрясения [7].
Успехи по исследованиям среднесрочных предвестников скромны.
Также как и в долгосрочном прогнозе, специалисты вправе гордится конкретными результатами, но это исключение в общем потоке событий.
Краткосрочный прогноз – прогноз с заблаговременностью в несколько часов или дней. Здесь сохраняют силу почти все методы, описанные выше, но особое внимание уделяют активизации процесса изменения напряженно- деформированного состояния [10].
К надежности краткосрочного прогноза ввиду его большого социального значения должны предъявляться самые строгие требования.
Особенно высока ответственность ученых и должностных лиц при объявлении
«сейсмической тревоги». Чтобы было понятно насколько не проста здесь

24 ситуация напомним о знаменитом прогнозе китайских сейсмологов. В 1975 году они неоднократно объявляли тревогу в районе относительно небольшого города Хайчена даже проводили эвакуацию населения. Несколько тревог оказались ложными, но в условиях аграрного района это не приводило к значительным экономическим потерям. Зато одна из эвакуаций была проведена за 2 часа до 9 – бального землетрясения и позволила сохранить тысячи жизней. Однако уже в следующем году обнаружив, предвестники надвигающегося землетрясения, ученные не решились объявить тревогу в г.
Таншанеб с населением 1.3 млн [9] человек и развитой горнодобывающей промышленностью. Последовавшее землетрясение привело к гибели сотен тысяч людей.

25
Прогноз включает в себя как сейсмическое районирование, так и выявление предшественников землетрясения.
Рисунок 1 – Сейсмическое районирование России
Сейсмическое районирование – выделение областей, в которых можно ожидать землетрясения определенной магнитуды или балльности.
Сейсмическое районирование разного масштаба проводится на основании учета множества особенностей: геологических, тектонических и других.
Карты сейсмического районирования несут информацию о распространении землетрясений в том или ином районе. В границах бывшего СССР карта

26 сейсмического районирования впервые была составлена Г.П. Горшковым в
1936 г. С тех пор эта карта несколько раз уточнялась и переиздавалась [11].
Для территории России составлен комплект новых карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации. (Уломов
В.И., 2004) – ОСП-97 А, В, С, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта
Российской академии наук (ИФЗ РАН) при участии многих других организаций геолого-геофизического и сейсмологического профиля. Общее сейсмическое районирование масштаба (1:8 000000) впервые осуществлено для всей территории Российской Федерации, включая платформенные территории и шельфы окраинных и внутренних морей. Этот комплект карт, включён в Строительные нормы и правила – СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмоопасных районах» и принят в 2000 г. Госстроем России в качестве нормативных документов, выполнение которых является обязательным для всех проектных и строительных организаций, осуществляющих работы на территории страны [13]. На картах показана интенсивность сейсмической активности в баллах (6–10 баллов) для средних геологических условий
(песчано-глинистые грунты с глубиной залегания подземных вод более 6 метров), а также место землетрясения. Карты характеризуют разную степень сейсмической опасности на трёх уровнях вероятности – 90 % (карта А), 95 %
(карта В), 99 % (карта С): вероятность возможного превышения интенсивности в течение 50 лет (ОСП-97-А – 10 %; ОСП-97-В – 5 %; ОСП-97-
С – 1 %). Время не прогнозируется.
Новые карты ОСР-97 впервые позволили количественно оценивать степень сейсмического риска для конкретных строительных объектов. Карта
ОСП-97-А, соответствующая
500-летнему периоду повторяемости сейсмических воздействий, рекомендуется для использования при массовом строительстве (такая степень риска приемлема в большинстве стран мира).
Карты ОСП-97-В и ОСП-97-С, соответствующие 1000- и 5000-летнему периодам повторяемости сотрясений, предназначены для использования при

27 проектировании и строительстве объектов повышенной ответственности и особо ответственных объектов [12].
Для грамотного проектирования антисейсмического строительства сейсмоопасных районов составляются карты более крупного масштаба – сейсмического микрорайонирования. Цель их – уточнение балльности участка с учётом конкретных геологических (грунтовых) условий. Она необходима проектировщикам для грамотного проектирования антисейсмического строительства, т.е. правильного выбора строительной площадки, типа фундаментов, специальных конструктивных мероприятий.
Существует большое количество разнообразных предшественников землетрясений, начиная от собственно геофизических и кончая гидродинамическими и геохимическими методами [2].
Обнаружить на ранней стадии возникновение сейсмической опасности позволяет созданный в институте физики Земли прибор – геофон с магнитоупругим сенсором для измерения подземного фонового звука на недоступной ранее глубине. Другими предвестниками землетрясений являются быстрый рост частоты слабых толчков (форшоков), деформации земной коры, улавливаемые с помощью лазерных источников света спутниками из космоса, содержания радона в воде, изменения колебания уровня подземных вод и т.д. [10]. Косвенные признаки сильного землетрясения должен знать каждый, проживающий на сейсмоопасной территории:

резкое изменение уровня воды в водоемах и колодцах;

изменение температуры воды в водоёмах и ее помутнение;

яркие вспышки, столбы света, светящиеся шары, зарницы, красноватые отблески на облаках и земле;

появление необычных запахов (газ радон);

за несколько часов до землетрясения устанавливается необычайная тишина;

28

нарушения в работе радио, телевизора, электромагнитных приборов, компаса;

самопроизвольное свечение люминесцентных ламп;

аномальное поведение животных.
К ним можно отнести и поведение животных и насекомых перед землетрясением: кошки покидают селение и переносят котят в луга; домашние животные впадают в панику; муравьи за несколько часов до толчка покидают муравейники, захватив своих «куколок» [5]. Верным
«рыбьим сейсмографом» в аквариумах японцы считают зубатку и угря.
Хорошо чувствуют приближение «подземных гроз» голуби, ласточки, воробьи.
Собаки проявляют перед землетрясением повышенную беспокойность и даже пытаются спасти своего хозяина перед началом страшных подземных толчков.
Вовремя прочитать эти признаки – значит, гарантированно спастись.
Жителям сейсмоопасных зон надо всегда быть готовыми к неприятным сюрпризам природы. Лучшая защита от них – прочные здания, а значит строгого соблюдения сейсмостойкого строительства.
Сейсмологи из США разработали методику, способную предсказать мощность землетрясения еще до того, как оно произойдет. Эта методика основана на оценке амплитуды смещения вертикального компонента P-волн, которые возникают в земной коре перед землетрясением [11]. Корректность метода подтверждается анализом данных по землетрясениям из различных мест Земли.
Думаю, нет смысла говорить, насколько важна для человечества возможность прогнозировать землетрясения, хотя бы за несколько часов до того, как оно произойдет. Однако увы, точной методики составления долгосрочного прогноза пока что нет, дело в том, что землетрясение вызывается сочетанием множества различных факторов и, в какой-то мере, является случайным событием. Кроме того, все внешние признаки,

29 свидетельствующие о том, что возможно в каком-то месте вскоре всколыхнется земная твердь, не являются специфическими именно для этого явления — например, повышение доли инертных газов в водоемах, которое наблюдается перед тектоническими катастрофами, может быть вызвано также и совсем другими причинами [8].
Впрочем, это совсем не значит, что относительно землетрясения нельзя сделать краткосрочный прогноз. Ориентируясь нате явления, которые свойственны именно этой катастрофе. Конечно же, такой прогноз не поможет заранее организовать, например, эвакуацию людей, однако он даст возможность заранее определить мощность надвигающегося землетрясения.
А это уже кое-что, получив такие данные, машинисты высокоскоростных поездов начнут торможение. Автоматические системы введут стержни в атомных реакторах в активную зону и обесточат объекты с высоким напряжением, закроют предохранительные клапаны на магистральных газа и нефтепроводах и. т. п. То есть можно будет сделать много для того, чтобы минимизировать ущерб от землетрясения.
Однако на какие же именно явления следует ориентироваться при составлении таких прогнозов? Сейсмолог Хусейн Серд ар Куюк и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли (США) считают, что краткосрочный прогноз можно составить, ориентируясь на характеристики возникающих перед самим землетрясением P-волн [19]. Напомню, что так называют быстро движущиеся (скорость в граните может достигать 5 000 м/с) волны сжатия, колеблющиеся в направлении своего распространения под землей. В отличие от поперечно распространяющихся S-волн, которые и являются причиной всех разрушений, P-волны совершенно безопасны для всего, что находится на поверхности Земли. Наверное, именно поэтому до сих пор сейсмологи уделяли им не так много внимания [11].

30
1.4 Предвестники землетрясений
Следя за изменением различных свойств Земли, сейсмологи надеются установить корреляцию между этими изменениями и возникновением землетрясений. Те характеристики Земли, значения которых регулярно изменяются перед землетрясениями называют предвестниками, а сами отклонения от нормальных значений – аномалиями[22].
Сейсмичность. Положение и число землетрясений различной магнитуды может служить важным индикатором приближающегося сильного землетрясения. Например, сильное землетрясение часто предваряется роем слабых толчков. Выявление и подсчет землетрясений требует большого числа сейсмографов и соответствующих устройств для обработки данных.
Движения земной коры. Геофизические сети с помощью триангуляционной сети на поверхности Земли и наблюдения со спутников из космоса могут выявить крупномасштабные деформации (изменение формы) поверхности Земли[15]. На поверхности Земли проводится исключительно точная съемка с помощью лазерных источников света. Повторные съемки требуют больших затрат времени и средств поэтому иногда между ними проходит несколько лет и изменения на земной поверхности не будут вовремя замечены и точно датированы. Тем не менее, подобные изменения являются важным индикатором деформаций в земной коре[1].
Опускание и поднятие участков земной коры. Вертикальные движения поверхности Земли можно измерить с помощью точных нивелировок на суше или мареографов в море. Поскольку мареографы устанавливаются на грунте, а записывают положение уровня моря они выявляют длительные изменения среднего уровня воды, которые можно интерпретировать как поднятия и опускания самой суши [10].
Наклоны земной поверхности. Для измерения угла наклона земной поверхности был сконструирован прибор называемый наклономером.
Наклономеры обычно устанавливаются около разломов на глубине 1–2 м