ЗАЩИТА НАСЕЛЕНИЯ И ТЕРРИТОРИЙ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА

ЗАЩИТА НАСЕЛЕНИЯ И ТЕРРИТОРИЙ ПРИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ

Общие сведения о землетрясениях

Землетрясения — это сильные подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов земной коры или верхней части мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний. Они возникают чаще всего вследствие тектонических явлений, известны также обвальные, вулканические, метеоритные и техногенные землетрясения.

В течение года на Земле происходит свыше 100 тыс. землетрясений. При этом большинство толчков не ощущаются людьми, а лишь регистрируются сейсмографами. До 10 землетрясений ежегодно достигают разрушительной силы, а единичные — приобретают катастрофический характер. В среднем, по статистике, каждый год в мире от землетрясений погибает не менее 10 тыс. человек, а количество жертв отдельных наиболее разрушительных землетрясений может достигать сотен тысяч. Так, например, землетрясение в провинции Хэбей в Китае в 1976 г. унесло несколько сотен тысяч жителей.

Ущерб, наносимый землетрясением, измеряется не только числом человеческих жертв. При катастрофических землетрясениях происходят изменения рельефа земной поверхности, образуются трещины, могут разрушаться искусственные сооружения и постройки, происходить разжижения грунта, образовываться озера, возникать цунами, горные обвалы и камнепады, оползни, сели и снежные лавины.

В России сейсмоопасными районами являются Северный Кавказ, Камчатка, Курильские острова и о. Сахалин, где в 1996 г. землетрясением был уничтожен г. Нефтегорск. Из 3000 жителей города тогда погибли 2159 человек. В последние годы активизировалась сейсмическая активность в Забайкалье и Иркутской области, где наблюдались толчки силой до 7 баллов.

Поражающими факторами землетрясения являются прежде всего механические воздействия колебаний земной поверхности и трещины. Однако следует отметить, что во время землетрясений очень редко причиной человеческих жертв бывает движение почвы само по себе. Известен единственный случай гибели человека, попавшего в трещину, образовавшуюся в грунте, во время землетрясения в 1943 г. в Японии, унесшего 5400 человеческих жизней. Главными причинами несчастных случаев и гибели людей являются вторичные факторы землетрясения: разрушения, затопления, осыпание битых стекол, падение разорванных электропроводов, взрывы и пожары, связанные с утечкой газа из поврежденных труб, а также неконтролируемые действия людей, вызванные испугом и паникой. Некоторые вторичные факторы землетрясения сами по себе представляют чрезвычайные ситуации, к ним относятся лавины, оползни, обвалы, разжижение грунта, цунами и др.

Основными критериями, определяющими характер землетрясения, являются глубина очага, продолжительность сотрясений грунта, сейсмическая энергия и интенсивность сейсмических толчков.

Глубина очага (гипоцентра) большинства землетрясений не превышает 20—30 км, однако для отдельных из них гипоцентр может находиться и на глубине 300-700 км. Участок земной поверхности, расположенный над гипоцентром, называется эпицентром. Здесь концентрируются наибольшие разрушения. Зона, располагающаяся вокруг эпицентра, называется эпицентральной зоной.

Продолжительность сотрясения грунта во время землетрясения обычно составляет от нескольких до 40-50 с, и лишь наиболее разрушительные землетрясения могут продолжаться до 1—1,5 мин.

Под сейсмической энергией понимается энергия, излучаемая из гипоцентра землетрясения в форме сейсмических волн. Большая часть выделяющейся энергии расходуется на разламывание и дробление пород, образование тепла. Часть энергии излучается из очага землетрясения (гипоцентра) во всех направлениях в виде сейсмических волн, которые распространяются в земле и, достигая ее поверхности, порождают ощущаемое нами движение грунта (колебания почвы) и вызывают повреждения зданий и сооружений. При этом одновременно распространяется три вида сейсмических волн: продольные и поперечные объемные и поверхностные. Скорость их распространения зависит от свойств грунта и может составлять: для продольных волн — 3—8 км/с, поперечных — 2—5 км/с и поверхностных — до 1,4 км/с. Разница в скорости движения различных видов сейсмических волн, а следовательно, и во время их прихода в определенную точку, удаленную от очага землетрясения, приводит к возникновению серии толчков и колебаний грунта во время землетрясения.

Сейсмическая энергия оценивается по шкале Рихтера, в качестве единицы измерения в которой используется особая величина — магнитуда. Магнитуда — это полученная из сейсмограммы мера смещения грунта. Рихтер определял ее как десятичный логарифм, выраженный в микронах, максимальной амплитуды записи толчка, сделанной стандартным крутильным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра. Практически запись колебаний грунта осуществляется сейсмографами стационарных сейсмических станций, расположенных на разном удалении от эпицентра, а затем данные приводятся к магнитуде, которая могла бы быть получена в 100-ки- лометровой эпицентрал ьной зоне.

Таким образом, шкала Рихтера дает оценку выхода сейсмической энергии в эпицентре землетрясения, а поэтому любому землетрясению соответствует одна-единственная магнитуда. Шкала Рихтера — математическая, поэтому верхнего предела не имеет, однако сильнейшие из зарегистрированных землетрясений имели магнитуду не более 8,9. Поскольку шкала Рихтера логарифмическая, возрастание силы толчка на одну магнитуду приводит к увеличению амплитуды колебаний почвы в 10 раз, а сила толчка возрастает в 35—48 раз.

Интенсивность сейсмических толчков характеризует степень ущерба, причиненного землетрясением. Сейсмическая энергия является лишь одной из составляющих интенсивности, поскольку объем разрушений и количество жертв зависят также от расстояния данного пункта от гипоцентра землетрясения и ряда других факторов, таких как качество построек, свойства грунта, плотность населения и пр.

Для определения интенсивности силы толчков землетрясения не только в эпицентре, но и в точках поверхности, удаленных от него, используется 12-баллъная шкала Меркалли[1].

Как показывает табл. 5.1.1, шкала Меркалли основана на субъективных ощущениях людей и видимых физических эффектах. Каждому баллу соответствуют определенные ощущения и наблюдаемые эффекты, а при сильных толчках — разрушения. По этой шкале землетрясения до 6 баллов считаются слабыми, 6—7 баллов — сильными, 8—9 баллов — разрушительными и 10-12 баллов — катастрофическими.

Характер воздействия землетрясения на окружающую среду определяется его сейсмической энергией и интенсивностью (см. табл. 5.1.1).

Соотношение между сейсмической энергией и интенсивностью землетрясения показано в табл. 5.1.2.

Таким образом, шкала Рихтера дает точную (до десятых долей магнитуды) характеристику выхода сейсмической энергии, но только для эпицентрал ьной области. Однако ее нельзя использовать для

Табл и ца 5.1.1

Краткая характеристика возможной интенсивности землетрясений по 12-балльной шкале Меркалли (MSK)

Балл

Краткая характеристика землетрясения

I

Отмечается только сейсмическими приборами

II

Ощущается отдельными людьми, находящимися в полном покое

III

Ощущается многими в зданиях как вибрация от проходящего грузовика

IV

Ощущается большинством. Колебания висящих предметов, дребезжание посуды и стекол

V

Общее сотрясение зданий. Пробуждение спящих. Смещение мебели. Трещины в стеклах и штукатурке

VI

Неуверенная походка людей. Лопаются стекла. Трещины в непрочных зданиях

VII

Трудно устоять на ногах. Обрушение черепицы и карнизов. Повреждение непрочных зданий. Волны в водоемах

VIII

Признаки паники. Обрушение заводских труб и сдвиг памятников. Полное разрушение непрочных и повреждение домов средней прочности

IX

Всеобщая паника. Разрушение домов средней прочности. Повреждение домов высокой прочности. Трудно вести автомашину

X

Разрушение большинства кирпичных, каркасных и деревянных домов. Рушатся мосты. Оползни и обвалы со склонов гор. Выплескивание воды на берега водоемов. Рельсы искривляются

XI

Полное разрушение большинства кирпичных, каркасных и деревянных домов. В грунте очень большие трещины. Выход из строя подземных трубопроводов

XII

Смещение больших масс горных пород. Изменение рельефа. Изменение течения рек и т.п.

Примечание. Характеристика землетрясений дается в сокращении.

характеристики толчков на определенном удалении от эпицентра. Потому, если требуется охарактеризовать степень ущерба, причиненного землетрясением на расстояниях более 100 км, используют 12-балльную шкалу.

Максимальные разрушения при землетрясении претерпевают сооружения, построенные на слабых, рыхлых грунтах. Особенно опасны водонасыщенные пески (лёссы), разжижающиеся под действием вибраций, что приводит к просадкам грунта, вызывающим разрушение зданий. Наибольшей устойчивостью обладают здания,

Таблица 5.1.2

Примерное соотношение между шкалой Рихтера и 12-балльной шкалой

Магнитуда

<2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

>8,0

Балл

I—II

III

IV-V

VI-VII

VII—VIII

IX-X

XI—XII

Примечание. Магнитуду принято обозначать арабскими цифрами, а интенсивность — римскими.

построенные на твердом скальном основании. По конструктивным особенностям самыми прочными являются здания, имеющие металлический или железобетонный каркас либо связанные жесткими поясами и балками, что придает им определенную гибкость, а также сложенные из массивных монолитов и блоков; хорошей устойчивостью обладают также деревянные дома, прошитые гвоздями и скрепленные болтами. Наибольшие разрушения претерпевают дома, сложенные из некачественного кирпича, на слабом растворе, без усиливающих конструкций.

Воздействие землетрясения на население зависит от его балльности и характера вторичных факторов и может выражаться в травмах и ожогах различной степени тяжести, отравлениях продуктами сгорания и бытовым газом, а также приводить к гибели людей.

  • [1] В странах СНГ используется 12-балльная шкала MSK (Медведева, Шпон-хойера, Карника), являющаяся современной модификацией шкалы Меркалли.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >