Геофизические процессы и биосфера: статья

Оценка сейсмического риска на территории Ставропольского края
Н.И. Фролова1
И.П. Габсатарова2
А.И. Лутиков2,3
С.П. Сущев4
Н.С. Малаева1
1 Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, г. Москва, Россия
2 Федеральный исследовательский центр «Единая геофизическая служба РАН» ФИЦ ЕГС РАН, Калужская обл., г. Обнинск, Россия
3 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия
4 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, г. Москва, Россия
Журнал: Геофизические процессы и биосфера
Том: 21
Номер: 3
Год: 2022
Страницы: 111-136
УДК: 624.131.1; 551.252
DOI: https://doi.org/10.21455/GPB2022.3-9
Ключевые слова: система «Экстремум», зоны ВОЗ, калибровка модели оценки потерь, макросейсмическое поле, сценарные события, Ставропольский край.
Аннотация: Цель статьи – актуализация информационного наполнения Автоматизированной информационно-управляющей системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (АИУС) РСЧС МЧС России в целях повышения надежности результатов оценки сейсмического риска и обеспечения безопасности населения, проживающего в сейсмоопасных районах России. Ставропольский край рассматривается в качестве тестовой территории, где в рамках работ по ОСР и ДСР выделены зоны возникновения очагов землетрясений (ВОЗ) с Мmax = 5.0, 5.5, 6 и 7. Актуальность исследований определяется активизацией сейсмичности Центрального Предкавказья за последние годы по данным регистрации сети ФИЦ ЕГС РАН сейсмических событий широкого спектра магнитуд с М ≥ 1. Впервые в рамках одной работы для отдельно взятого региона представлены результаты выполнения всех этапов исследования. Уточнены оценки сейсмической опасности и параметров уравнения затухания макросейсмического поля для рассматриваемого региона на основе анализа умеренных событий магнитудами в диапазоне М = 3.3–4.5 с начала XX в. по настоящее время, выполнен расчет показателей сейсмического риска и возможных последствий сценарных событий для наиболее опасных зон ВОЗ. Также впервые реализован совместный анализ всех полученных величин. Для оценки показателей риска применены методы имитационного компьютерного моделирования с использованием ГИС «Экстремум», разработанной с участием авторов данной статьи. Получены оценки возможного ущерба при сценарных землетрясениях магнитудами 6.0 и 5.0 для отдельных крупных городов Ставропольского края.
Список литературы: Акимов В.А., Зайцев В.А., Ларьков А.С., Лутиков А.И., Овсюченко А.Н., Панина Л.В., Рогожин Е.А., Родина С.Н., Сысолин А.И. Карты сейсмической опасности Северо-Западного и Центрального Кавказа в детальном масштабе // Вопросы инженерной сейсмологии. 2019. Т. 46, № 4. С. 57–74. https://doi.org/10.21544/VIS2019.4-4

Ананьин И.В. Сейсмичность Северного Кавказа. М.: Наука, 1977. 148 с.

Бабаян Т.О., Кулиев Ф.Т., Папалашвили В.Г., Шебалин Н.В., Вандышева Н.В. (отв. сост.). IIб. Кавказ. [1950–1974 гг., M ≥ 4.0, I0 ≥ 5] // Новый каталог сильных землетрясений на территории СССР с древнейших времен до 1975 г. / Отв. ред. Н.В. Кондорская, Н.В. Шебалин. М.: Наука, 1977. C. 69–170.

База данных «Землетрясения России». Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2015620591. Дата регистрации 07.04.2015 г. Дата обращения 01.02.2022 г.

Габсатарова И.П., Девяткина Л.В., Иванова Л.Е. и др. Суворовское землетрясение 22 июля 2006 г. с КP = 11.3, I0P = 5–6 (Ставропольский край) // Землетрясения Северной Евразии. 2006 год. Обнинск, 2012. C. 340–350.

Габсатарова И.П., Селиванова Е.А., Малянова Л.С. Северный Кавказ // Землетрясения Северной Евразии. 2007 год. Обнинск, 2013. C. 100–116.

Габсатарова И.П., Артемова Е.В., Каменская О.П. и др. Северный Кавказ // Землетрясения Северной Евразии. 2010 год. Обнинск, 2016. C. 105–113.

Габсатарова И.П., Королецки Л.Н., Иванова Л.Е. и др. Землетрясение Заветненское 2 мая 2012 г. с КР = 11.2, Mwрег = 4.3, I0Р = 5 и Воровсколесское-II 15 декабря 2012 г. с КР = 10.8, Mwрег = 4.2, I0Р = 4 (Ставропольский край) // Землетрясения Северной Евразии. 2012 год. Обнинск, 2018. C. 79–94.

ГОСТ Р 57546-2017 «Землетрясения. Шкала сейсмической интенсивности». М.: Стандартинформ, 2017. 28 с.

Дягилев Р.А. IMREq. Утилита для расчета параметров макросейсмического поля: Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018610156 от 09.01.2018 г. Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2018.

Зарайский М.П., Добрыченко А.В., Казин Э.А. Новицкая Н.А. Ставропольское землетрясение 2.X // Землетрясения в СССР в 1971 году. М.: Наука, 1975. С. 32–35.

Землетрясения Северной Евразии. [Электрон. ресурс]. URL: http://www.ceme.gsras.ru/zse/. Дата обращения 01.02.2022 г.

Казин Э.А. Кавминводское землетрясение 28 февраля 1978 г. // Сейсмологический бюллетень Кавказа. 1979 г. / Отв. ред. В.Г. Папалашвили. Тбилиси: Ин-т геофизики, 1982. С. 215–226.

Кучай М.С., Лутиков А.И. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Программа расчета сейсмической сотрясаемости по методу Ю.В. Ризниченко» № 2022613244. Дата регистрации 12 марта 2022 г.

Ларионов В.И., Фролова Н.И., Угаров А.Н., Габсатарова И.П., Сущев С.П., Малаева Н.С. Повышение надежности оперативных оценок потерь от землетрясений на территории Чеченской Республики // Современные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии Северного Кавказа. Т. X. В 2 ч. / Науч. ред. А.О. Глико, И.А. Керимов. М.: ИИЕТ РАН, 2020а. Ч. 2. С. 145–155.

Ларионов В.И., Фролова Н.И., Угаров А.Н., Габсатарова И.П., Сущев С.П., Малаева Н.С. Управление сейсмическим риском в рамках АИУС РСЧС: На примере Северного Кавказа // Тр. Ин-та геологии ДНЦ РАН. 2020б. № 2 (81). С. 32–46. https://doi.org/10.33580/2541-9684-2020-81-2-33-47

Лутиков А.И., Рогожин Е.А, Овсюченко А.Н. Методика оценки сейсмической опасности на стадии уточнения исходной сейсмичности // Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных: Материалы Третьей Междунар. сейсмол. школы. Обнинск: ГС РАН, 2008. С. 81–86.

Медведев С.В., Шпонхойер В., Карник В. Шкала сейсмической интенсивности MSK-64. М.: МГК АН СССР, 1965. 11 с.

Никонов А.А. Значительные землетрясения и сейсмический потенциал района Кавказских Минеральных Вод (по макросейсмическим данным) // Физика Земли. 1994. № 2. С. 10–19.

Никонов А.А. Каталог ощутимых землетрясений Ставропольского края. М.: ОИФЗ РАН, 1995. 16 с.

Никонов А.А., Рейснер Г.И. Оценка сейсмического потенциала Кавказа с учетом палеосейсмологических и сейсмотектонических данных // Катастрофические процессы и их влияние на природную среду. М., 2002. Т. 2. Сейсмичность. С. 381–400.

Общее сейсмическое районирование территории Российской Федерации: Пояснительная записка к комплекту карт ОСР-2016 и список населенных пунктов, расположенных в сейсмоактивных зонах // Инженерные изыскания. 2016. № 7. С. 49–121.

Папалашвили В.Г., Баграмян А.Х., Гоцадзе О.В., Кулиев Ф.Т. Землетрясения Кавказа // Землетрясения в СССР в 1978 году. М.: Наука, 1982. С. 11–19.

Петрова Н.В., Дягилев Р.А., Габсатарова И.П. Особенности затухания сейсмического эффекта землетрясений Русской платформы и Урала // Вопросы инженерной сейсмологии. 2020. Т. 47, № 4.С. 5–25.

Пшеничкина В.А., Экба С.И., Сидякин П.А., Щитов Д.В. Оценка сейсмостойкости жилищного фонда Ставропольского края // Вестн. МГСУ. 2017. Т. 12, вып. 4 (103). С. 452–456. https://doi.org/10.22227/1997- 0935.2017.4.452-456

Рогожин Е.А., Нечаев Ю.В., Солодилов Л.Н., Исмаил-заде Т.А. Тенденция развития сейсмичности Кавказа и сейсмогенерирующие зоны Ставрополья // Разведка и охрана недр. 1998. № 2. С. 23–27

Рогожин Е.А., Лутиков А.И., Овсюченко А.Н. и др. Оценка сейсмической опасности Северного Кавказа в детальном масштабе // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2013. № 5. С. 14–19.

Рогожин Е.А., Овсюченко А.Н., Лутиков А.И., Собисевич А.Л., Собисевич Л.Е., Горбатиков А.В. Эндогенные опасности Большого Кавказа. М.: ИФЗ РАН, 2014. 256 с.

Рейснер Г.И., Иогансон Л.И., Рейснер М.Г., Баранов Ю.Е. Типизация земной коры и современные геологические процессы. М.: ИФЗ РАН, 1993. 207 с.

Сейсмическая сотрясаемость территории СССР / Отв. ред. Ю.В. Ризниченко. М.: Наука, 1979. 190 с.

Соболев Г.А., Рогожин Е.А., Богачкин Б.М., Иогансон Л.И., Нечаев Ю.В., Рейснер Г.И., Сидорин А.Я. Составление карты сейсмогенерирующих зон сейсмотектоническим внерегиональным методом // Отчет ОИФЗ РАН «Составление карты детального сейсмического районирования территории Ставропольского края». М., 1996. Т. 3. 87 с.

Составление карты детального сейсмического районирования Ставропольского края. Т. 1–6. М.: ИФЗ РАН, 1996.

СП 286.1325800.2016. Свод правил «Объекты строительные повышенной ответственности: Правила детального сейсмического районирования». М.: Росстандарт, 2016. 36 с.

Уломов В.И., Данилова Т.Н., Медведева Н.С., Полякова Т.П., Шумилина Л.С. К оценке сейсмической опасности га Северном Кавказе // Физика Земли. 2007. № 7. С. 31–45.

Фабрициус В.З., Фабрициус З.Е., Шавкань П.В. и др. Верхнее-Янкульское землетрясение 19 октября 1999 года с MS = 4.4, I0 = 6–7 (Северный Кавказ) // Землетрясения Северной Евразии в 1999 году. Обнинск, 2005. С. 311–322.

Фролова Н.И., Угаров А.Н. База знаний о сильных землетрясениях как инструмент повышения надежности оперативных оценок потерь // Геоэкология. 2018. № 6. C. 1–18.

Фролова Н.И., Габсатарова И.П., Петрова Н.В., Угаров А.Н., Малаева Н.С. Влияние особенностей затухания сейсмической интенсивности на надежность оперативных оценок потерь от землетрясений // Геоэкология. 2019. № 5. C 23–37.

Шебалин Н.В. Оценка размеров и положения очага Ташкентского землетрясения по макросейсмическим и инструментальным данным // Ташкентское землетрясение 26 апреля 1966 года. Ташкент: ФАН, 1971. С. 68–79.

Шебалин Н.В., Ершов И.А., Шестоперов Г.С., Гехман А.С. Улучшенный вариант шкалы сейсмической интенсивности (MMSK-86) на базе шкал MSK-64 и МСССС-73: Заключительный отчет. М.: МСССС; ИФЗ РАН, 1986. 61 с.

Aguilar-Melendez A., Pujades L.G., de la Puente J., Barbat A.H., Ordaz S M.G., Natan Gonzalez-Rocha S., Welsh-Rodrнguez C.M., Rodriguez-Loyola H., Lantada N., Ibarra L., Garcнa-Elias A., Campos Rios A. Ch. 13. Probabilistic assessment of seismic risk of dwelling buildings of Barcelona. Implication for the city resilience // Urban resilience for risk and adaptation governance, resilient cities / Eds G. Brunetta et al. Springer Inter. Publ. AG, pt. of Springer Nature, 2019. https://doi.org/10.1007/978-3-319-76944-8_13

Balasanian S., Ashirov T., Chelidze T. et al. Seismichazard assessment for the Caucasus test area // Ann. Geofis. 1999. V. 42, N 6. P. 1139–1152.

Crowley Y., Colombi M., Borzi B., Faravelli M., Onida M., Lopez M., Polli D., Meoni F., Pinho R. A сomparison of seismic risk maps for Italy // Bull. Earthq. Engin. January 2009.

Daniell J.E. Comparison and production of open source earthquake loss assessment packages // Earthquake engineering and engineering seismology: European School for advanced studies in reduction of seismic risk. Pavia, Italy. 2009.

Daniell J. Development of socio-economic fragility functions for use in worldwide rapid earthquake loss estimation procedures, civil engineering, geo- and environmental sciences. Karlsruhe: Karlsruhe Inst. of Tech., 2014.

Daniell J.E., Simpson A., Murnane R., Tjissen A., Nunez A., Deparday V., Gunasekera R., Baca A., Ishizawa O., Schafer A. Review of open source and open access software packages available to quantify risk from natural hazards: Understanding risk. Washington: Global Facility for Disaster Reduction and Recovery (GFDRR), 2014.

da Porto F., Donа M., Rosti A., Rota M.,•Lagomarsino S., Cattari S., Borzi B., Onida M., De Gregorio D., Perelli F.L., Del Gaudio C., Paolo Ricci P., Speranza E. Comparative analysis of the fragility curves for Italian residential masonry and RC buildings // Bull. Earthq. Engin. 2021. V. 19. P. 3209–3252. https://doi.org/10.1007/s10518-021-01120-1

Dolce M., Prota A., Borzi B., da Porto F., Lagomarsino S., Magenes G.,•Moroni C., Penna A., Polese M., Speranza E.,•Verderame G.M., Zuccaro G. Seismic risk assessment of residential buildings in Italy // Bull. Earthq. Engin. 2021. V. 19. P. 2999–3032 https://doi.org/10.1007/s10518-020-01009-5

Gomez-Zapata J.C., Brinckmann N., Harig S., Zafrir R., Pittore M., Cotton F., Babeyko A. Variable-resolution building exposure modeling for earthquake and tsunami scenario-based risk assessment: An application case in Lima, Peru // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2021. V. 21. P. 3599–3628. https://doi.org/10.5194/nhess-21-3599-2021

Jaiswal K.S., Wald D.J., Hearne M. Estimating casualties for large earthquakes worldwide using an empirical approach. 2009. 78 p. (U.S. Geol. Survey Open-File Rep. OF 2009–1136).

Newman J.P., Maier H.R., Riddell G.A., Zecchin A.C., Daniell J.E., Schaefer A.M., van Delden H., Khazai B., O'Flaherty M.J., Newland Ch.P. Review of literature on decision support systems for natural hazard risk reduction // Current Status and Future Research Directions. Environmental Modelling & Software. 2017. URL: www.elsevier.com/locate/envsoft http://dx.doi.org/10.1016/j.envsoft.2017.06.042

Pittore M. Focus maps: A Geophysics means of prioritizing data collection for efficient geo-risk assessment // Ann. of. 2015. V. 58 (1). S0107. https://doi.org/10.4401/ag-6692

Xin D., Daniell J., Wenzel F. Review of fragility analyses for major building types in China with new implications for intensity-PGA relation development // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. August 2019. V. 20. P. 643–672. https://doi.org/10.5194/nhess-20-643-2020

Xu Z., Wu S., Dai E., Li K. Quantitative assessment of seismic mortality risks in China // J. Resour. Ecol. 2011. V. 2 (1). P. 83–90.

Zhang L., Tao Z., Wang G. Assessment and determination of earthquake casualty gathering area based on building damage state and spatial characteristics analysis // Inter. J. Disaster Risk Reduction. 2021. V. 67. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2021.102688