Прогноз последствий землетрясений

     Если  применить положения механики разрушений к процессу возникновения землетрясений, то можно сказать, что землетрясение - это лавинообразное распространение  трещины в неоднородном материале - земной коре. Поэтому, как и в  случае материала, этот процесс предваряют его предвестники, а непосредственно  перед сильным землетрясением они  должны полностью или почти полностью  исчезнуть. Именно этот признак наиболее часто используется при прогнозировании  землетрясения.

     Прогноз землетрясений облегчается еще  и тем, что лавинообразное образование  трещин происходит исключительно на сейсмогенных разломах, где они уже  неоднократно происходили ранее. Так  что наблюдения и измерения с  целью прогнозирования ведут  в определенных зонах согласно разработанным  картам сейсмического районирования. Такие карты содержат сведения об очагах землетрясений, их интенсивности, периодах повторяемости и т.д.

     Предсказание  землетрясений обычно ведется в  три этапа. Сначала выявляют возможные  сейсмически опасные зоны на ближайшие 10-15 лет, затем составляют среднесрочный  прогноз - на 1-5 лет, и если вероятность  землетрясения в данном месте  велика, то проводится краткосрочное  прогнозирование.

     Долгосрочный  прогноз призван выявить сейсмически  опасные зоны на ближайшие десятилетия. В его основе лежит изучение многолетней  цикличности хода сейсмотектонического процесса, выявление периодов активизации, анализ сейсмических затиший, миграционных процессов и т.д. Сегодня на карте  земного шара очерчены все области  и зоны, где в принципе могут случиться землетрясения, а значит, известно, где нельзя строить, например, атомные электростанции и где надо строить сейсмостойкие дома.

     Среднесрочный прогноз базируется на выявлении  предвестников землетрясений. В  научной литературе зафиксировано  более сотни видов среднесрочных  предвестников, из которых около 20 упоминается  наиболее часто. Как отмечалось выше, перед землетрясениями появляются аномальные явления: исчезают постоянные слабые землетрясения; меняются деформация земной коры, электрические и магнитные  свойства пород; падает уровень подземных  вод, снижается их температура, а  также меняется их химический и газовый  состав и др. Сложность среднесрочного прогнозирования состоит в том, что эти аномалии могут проявляться  не только в зоне очага, и поэтому  ни один из известных среднесрочных  предвестников нельзя отнести к  универсальным.

     Но  человеку важно знать, когда и  где конкретно ему грозит опасность, то есть нужно предсказание события  за несколько дней. Именно такие  краткосрочные прогнозы пока составляют для сейсмологов главную трудность.

     Основной  признак грядущего землетрясения - исчезновение или уменьшение среднесрочных  предвестников. Существуют и краткосрочные  предвестники - изменения, происходящие вследствие уже начавшегося, но пока еще скрытого развития крупной трещины. Природа многих видов предвестников  еще не изучена, поэтому приходится просто анализировать текущую сейсмическую обстановку. Анализ включает измерение  спектрального состава колебаний, типичность или аномальность первых вступлений поперечных и продольных волн, выявление тенденции к группированию (это называют роем землетрясений), оценку вероятности активизации  тех или иных тектонически активных структур и др. Иногда в качестве природных индикаторов землетрясения  выступают предварительные толчки - форшоки. Все эти данные могут помочь спрогнозировать время и место будущего землетрясения.

     По  данным ЮНЕСКО, такая стратегия уже  позволила предсказать семь землетрясений  в Японии, США и Китае. Наиболее впечатляющий прогноз был сделан зимой 1975 года в городе Хайчэн на северо-востоке  Китая. Район наблюдали в течение  нескольких лет, возрастание числа  слабых землетрясений позволило  объявить всеобщую тревогу 4 февраля  в 14 часов. А в 19 часов 36 минут произошло  землетрясение силой более семи баллов, город оказался разрушенным, но жертв практически не было. Эта  удача очень обнадежила ученых, однако за ней последовал ряд разочарований: предсказанные сильные землетрясения  не произошли. И на сейсмологов посыпались упреки: объявление сейсмической тревоги  предполагает остановку многих промышленных предприятий, в том числе непрерывного действия, отключение электроэнергии, прекращение подачи газа, эвакуацию  населения. Очевидно, что неверный прогноз  в этом случае оборачивается серьезными экономическими потерями.

     В России до недавнего времени прогнозирование  землетрясений не находило своего практического  воплощения. Первым шагом в организации  сейсмического мониторинга в  нашей стране было созданние в  конце 1996 года Федерального центра прогнозирования  землетрясений Геофизической службы РАН (ФЦП РАН). Теперь Федеральный  центр прогнозирования включен  в мировую сеть аналогичных центров, и его данные используют сейсмологи всего мира. В него стекается информация с сейсмических станций или комплексных  пунктов наблюдений, расположенных  по всей стране в сейсмоопасных районах. Эту информацию обрабатывают, анализируют  и на ее основе составляют текущий  прогноз землетрясений, который  еженедельно передается в Министерство чрезвычайных ситуаций, а оно в  свою очередь принимает решения  о проведении соответствующих мероприятий.

     Служба  срочных донесений РАН использует сводки 44 сейсмических станций России и СНГ. Поступавшие прогнозы были достаточно точны. В минувшем году ученые заблаговременно и правильно  спрогнозировали декабрьское землетрясение  на Камчатке силой до восьми баллов в радиусе 150-200 км.

     Тем не менее, ученые вынуждены признать, что главная задача сейсмологии еще не решена. Можно говорить лишь о тенденциях развития сейсмической обстановки, но редкие точные прогнозы вселяют надежду, что в недалеком будущем люди научатся достойно встречать одно из самых грозных проявлений силы природы.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Меры  по повышению устойчивости систем жизнеобеспечения при землетрясениях. 

Поведение в  зоне бедствия.

     Необходимо  заранее продумать образ действий во время землетрясений в различных  условиях - дома, на работе, на улице, в  кино (театре) и пр. Это поможет  в чрезвычайной ситуации действовать  спокойно, уверенно и результативно. В случае опасности землетрясения  следует освободить коридоры, проходы, лестничные клетки и внутренние двери, тяжелые шкафы и стеллажи прикрепить к стенам. Необходимо знать каждому  расположение пожарных кранов, электрорубильников и газовых кранов, нахождение и  готовность огнетушителей, аптечек  первой помощи, фонарей, радиоприемников (на батарейках). Все семьи должны научиться оказывать первую медицинскую  помощь.

     Во  время землетрясения необходимо сохранять спокойствие, не поддаваться  панике. Находясь внутри здания (в помещении) следует оставаться в нем, если на улице - оставаться на ней. В современных  высотных домах лучше всего оставаться в квартирах, стоять нужно вблизи капитальной стены, или у опорной  колонны, в дверном проеме подальше от окон и входных дверей. Безопаснее находиться также под столом и  кроватью.

     Покидая помещение, лучше спускаться по лестнице, а не на лифте. Нельзя пользоваться свечами, спичками, зажигалками во время  или сразу после подземных  толчков во избежание возникновения  взрывов и пожаров от утечки газа.

     На  улице следует перейти на открытое место, не стоять вблизи зданий. При  нахождении в транспорте (например, в автомобиле) необходимо оставаться на открытом месте, не создавать помех  уличному движению, и не покидать автомобиль, пока толчки не прекратятся.

     После землетрясения необходимо помнить, что высокая опасность повторных  толчков сохраняется особенно в  первые часы после землетрясения. Она  остается значительной также в течение 2-5 суток с момента первого  сильного толчка. Следует проверить  водопровод, газ, электричество. Если обнаружены повреждения, отключить линию. Утечку газа можно проверять только по запаху (ни в коем случае нельзя зажигать спичек!). При обнаружении утечки газа надо открыть все окна и двери, покинуть помещение, сообщить соответствующим  службам. Нельзя заходить в поврежденные здания (тем более в одиночку) за вещами, в зоны, где идут аварийные  работы. Употреблять следует только кипяченую воду или находившуюся в закрытом сосуде (посуде). Важно  экономить ресурсы (воду, продукты и  т.п.) и помогать пострадавшим. Чтобы  уберечься от повреждения колющими и режущими предметами, необходимо надеть на ноги прочную обувь.

     Число жертв при землетрясениях во многом зависит от индивидуальной подготовки населения. Каждый, кто живет, работает или путешествует в сейсмоопасной зоне, должен иметь определенные знания о землетрясениях, сейсмической безопасности, а также практические навыки поведения в этих условиях. Следует отметить, что во время землетрясения очень редко причиной человеческих жертв бывает движение почвы само по себе. Известен единственный случай гибели человека, попавшего в трещину в грунте во время землетрясения 1948г. в Японии, унесшего 5400 человеческих жизней. Большинство жертв является результатом падения предметов, камней, стекол, стен и т.п., когда сильные колебания сотрясают и разрушают здания. 
 
 

3. Современная защита от землетрясений

     Сейсмоизоляция  – это современная технология защиты, обеспечивающая снижение сейсмического  воздействия на сооружения при землетрясении  и доказавшая свою эффективность  и экономическую конкурентоспособность  по сравнению с обычными способами  обеспечения сейсмостойкости различных  сооружений, таких как мосты, гражданские  здания, исторические памятники и  уникальные сооружения. Специалистами  России и зарубежных стран предложены разнообразные устройства систем сейсмоизоляции и гасители энергии колебаний  сооружений, а также системы с  использованием сплавов, запоминающих объемное состояние, и другие «интеллектуальные» системы. Первые попытки сейсмоизоляции зданий относятся примерно к третьему веку нашей эры. Древние зодчие, чтобы  защитить здания от землетрясений, придумали  возводить их на фундаментах, основанием которых служат подушки из чистой гончарной глины. Они учли, что  хорошо промешанная, определенной влажности, защищенная от высыхания сырая гончарная  глина обладает долговечными пластическими  свойствами. В силу высокой пластичности глины во время землетрясения  часть колебаний земли гасится  в этой подушке. Отмечено, что аналогом фундаментов из глины под монументальные сооружения древности являются современные  сейсмоизоляторы из слоистой резины. Другим примером применения сейсмоизоляции является устройство на стыке фундамента и цоколя горизонтального шва  под всем зданием на тощем лессовом растворе с песком. В современном  понимании это одновременно и  скользящий пояс, и выключающаяся  связь. При превышении определенного  уровня сейсмической нагрузки слабый раствор разрушается и здание проскальзывает. Прообразом устройства кинематических опор (зданий на шарах, эллипсоидах, катках) являются «камышовые пояса». Древние строители на фундаменты перпендикулярно плоскости стены  укладывали стебли камыша ровным слоем. При землетрясении основание  с фундаментом двигалось, а здание в силу своей инерции оставалось на месте. Сейсмоизолированный дом на шарах изображен в книге древнеримского зодчего Витрувия. Более поздним примером применения сейсмоизоляции на уровне интуиции является предложение англичанина Джона Мильна. Работая в Университете Токио в 1876–1895 годах, он построил сейсмоизолированное здание на шарах, находящихся в литых чугунных пластинах с «блюдцеподобными краями» на верхних торцах свай. Над шарами располагались слегка вогнутые металлические пластины, которые были соединены со зданием. Первый патент по устройству сейсмоизоляции был получен в 1909 году. Дж. А. Калантариентс, врач из города Скарборуф на севере Англии, представил на рассмотрение в Британскую патентную организацию свой метод строительства, который предполагал возведение зданий на «свободном соединении» с фундаментом. Между фундаментом и зданием располагался слой чистого песка, слюды или талька, которые позволяют ему скользить во время землетрясения, тем самым снижая силы, передаваемые на здание. В начале прошлого века, после сильнейших землетрясений в Сан-Франциско (США, 1906) и Токио (Япония, 1923), появились предложения по проектированию фундаментов сооружений с элементами, которые могли бы снижать сейсмические нагрузки на надземную часть здания. Одним из них было предложение, сделанное М. Вискордини в 1925 году по устройству катковых сейсмоизолирующих опор или опорных колонн со сферическими верхними и нижними торцами в подземной части зданий. Однако это предложение не получило распространения, поскольку конструктивное решение сейсмоизоляции трудно было выполнить практически, а используемый в то время статический метод определения сейсмических нагрузок на сооружения не позволил оценить ее эффект. В 1930-х годах возникла идея сейсмоизоляции с помощью устройства в зданиях первого (или подвального) гибкого этажа. Она основывалась на существующем в то время представлении, что при всех землетрясениях сейсмическая реакция зданий с гибкой конструктивной схемой всегда меньше, чем у зданий с жесткой конструктивной схемой. Эта идея получила довольно широкое распространение, в том числе и в нашей стране, так как не требовала специальных мероприятий, выходящих за границы традиционных способов строительства зданий. Строить здания с гибким первым этажом начали в 1930-х годах на Тихоокеанском побережье США. Позже их стали возводить в Италии, Мексике, Югославии, СССР. При внедрении в практику сейсмостойкого строительства не были учтены все особенности этой конструкции и все возможные типы землетрясений. Однако последствия ряда землетрясений, а также анализ записей сильных землетрясений показали на возможность возникновения весьма заметных ускорений в области периодов более 1,0 с. В случае расположения зданий с первым гибким этажом в зоне таких землетрясений возможны их катастрофические разрушения, что и произошло в Каракасе в 1967 году. Большие повреждения и разрушения получили каркасные здания без заполнения в первом этаже в Мехико (1957), Агадире (1960), Скопле (1963), Бухаресте (1977). Учитывая, что землетрясения с преобладанием низкочастотных колебаний, как правило, возникают при наличии определенных инженерно-геологических условий, здания с гибким первым этажом могут использоваться как средство сейсмоизоляции с учетом местных условий и правильного проектирования. Для повышения надежности дополнительно могут быть применены включающиеся или выключающиеся связи, демпферы и т.п. В 1959 году в Ашхабаде (Туркмения) по проекту инженера Ф.Д. Зеленькова впервые был построен трехэтажный жилой дом на «фундаменте-сейсмоамортизаторе». Была создана конструкция, в основу которой легли два принципа: маятник с точкой подвеса, колеблющийся во время землетрясения, и применяемый в технике амортизатор. Главным элементом фундамента-сейсмоизолятора является одноэтажная железобетонная рама. Рама имеет фундамент, который передает вес здания на грунт. Стены здания не опираются на раму, а свободно подвешены к ее ригелям на стальных подвесках с рессорами, смонтированными на их концах. Верхние концы подвесок через сжатые рессоры опираются на железобетонные ригели. На нижние, свободно висящие концы подвесок также посредством рессор передается нагрузка от стен здания. Сейсмические воздействия передаются не на здание, а на пружинные рессоры и ригели, в точках подвески. Эта попытка сейсмоизоляции не была удачной. Она основывалась на тех же чрезмерно упрощенных представлениях о сейсмоизоляции, что и многие предшествующие предложения, берущие за основу снижение жесткости системы. Широкого распространения указанная система не получила в связи с весьма сложным устройством фундамента и необходимостью дополнительного демпфирования колебаний здания при микросейсмических воздействиях, в том числе при движении автотранспорта. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Ликвидация  последствий землетрясения

   Ликвидация  последствий землетрясения делится на 5 фаз: аварийных работ, реабилитации и собственно реконструкции. В первой фазе максимальные усилия направляются на спасение людей из-под обломков и помощь раненым. Наибольшая интенсивность работы - первые 4 дня, хотя мероприятия по спасению из завалов следует продолжать значительно дольше. Этика и мораль требуют фиксировать факты гибели людей при извлечении и опознания погибших, отдания им ритуальных почестей. Завершает первую фазу организационная работа по восстановлению жизненно важных для населения служб. За первой расчисткой района бедствия следуют налаживание систем местной власти, обеспечение населения и работающих спасателей питанием, водой, временным жильем, противоэпидемической защитой. Нужно сохранить и учесть оставшиеся и завезенные материальные ценности и максимально задействовать наиболее важные из них.

   В фазе реабилитации краткосрочные задачи уступают место среднесрочным. К  ним относятся продолжение расчистки  территории, восстановление жилищ, получивших повреждения, и систем нормального  жизнеобеспечения населенных пунктов (вначале за счет временно возводимых сооружений, подвода воды, энергии), удаления отбросов и отходов строительства, промышленности и т.п. На этом этапе  воссоздается комплекс служб, обеспечивающих нормальную жизнь населенного пункта и служб по его реконструкции.

   Третья  фаза начинается с восстановления плана  реконструкции с участием местных  служб. Как правило, здесь выделяются 4 этапа: диагностика ситуации, составление  проекта плана, его принятие и  осуществление. Все работы в зоне поражений координируются из единого  центра, который должен быть наделен  достаточными полномочиями в отношении  контроля действий участвующих в работе организаций и располагать юридическими и административными ресурсами для такого контроля. Подготовка к выполнению плана включает принятие новых законодательных актов, введение новых административных мер и раз работку критериев оценки программ.

   Экстремальные ситуации, возникающие в очагах поражения, требуют введения особого положения  на период ликвидации последствий землетрясения. Создаваемой для этой цели административной структуре должны быть временно предоставлены  более широкие правовые полномочия в подборе и расстановке кадров, расходовании ресурсов и денежных средств, в стимулировании наиболее эффективного труда при высоком его качестве и темпах. В зоне восстановления должны поддерживаться образцовый порядок, дисциплина, и обеспечиваться четкая работа в первую очередь социальных служб, которым предстоит сложнейшая функция возрождения нормальной жизни после десятков тысяч трагедий. В этом важном деле основными действующими лицами должны стать представители  медицинских служб, социальные функции  которых следует значительно  расширить за пределы обычной  лечебно-профилактическол деятельности, для каждого стихийного бедствия характер медико-социальных проблем  можно довольно точно предсказать, исходя из данных о рельефе местности  и характере катастрофы для землетрясений  типичен большой приток пострадавших в первые дни, причем лица, получившие травмы, как правило, будут иметь  легкие поражения, среди пострадавших будут преобладать женщины и  дети, лица пожилого возраста.