Проекты: Оценка цунамиопасности на участках берегового примыкания подводных трубопроводов и геоморфологические критерии целесообразности строительства цунамизащитных сооружений

Аннотация

В статье рассмотрена проблема оценки цунамиопасности при строительстве подводных трубопроводов в Охотском и Японском морях. Проведено численное моделирование распространения волн цунами, генерируемых сильными землетрясениями, в зоне расположения средних Курильских островов. Показана география и дан обзор этого явления в районе Дальнего Востока. Перечислены нормативно-методические документы, регламентирующие порядок выполнения работ по оценке опасности цунами. Приведены значения макимальных высот волн сейсмогенных и оползневых цунами. Показана роль геоморфологических условий при решении вопроса о целесообразности строительства цунамизащитных сооружений.

Разработка месторождений углеводородов в Дальневосточном регионе закономерно сопровождается увеличением масштабов строительства разнообразных объектов нефтегазовой промышленности в береговой зоне Охотского и Японского морей. Дальневосточные окраинные моря России расположены в зоне повышенной сейсмической активности (Тихоокеанский подвижный пояс), и побережья их подвержены воздействию цунами. Как известно, цунами может иметь близкий и удаленный источник.

Для дальневосточного побережья России опасными удаленными цунамигенными зонами являются зоны, примыкающие к Тихоокеанскому побережью Северной и Южной Америки. Эти зоны, и прежде всего южноамериканская, генерируют сильнейшие трансокеанские цунами, которые сквозь проливы Курильской гряды проникают в Охотское море и далее распространяются по всему его бассейну. Однако особую опасность для промышленных объектов на побережье, при прочих равных условиях, обычно представляют региональные цунами, связанные с мелкофокусными землетрясениями, очаги которых находятся на сравнительно небольшом расстоянии от оcвоенных территорий побережья. В самом море цунамигенерирующие землетрясения редки. Единственный известный случай генерации цунами собственно в Охотском море упомянут в японском каталоге цунами. Он связан с землетрясением, произошедшим 5 марта 1956 года и имевшим магнитуду 6,2 [1].

Ближайшими к охотоморскому побережью районами с потенциальной угрозой возникновения цунами являются район Курильских островов (тихоокеанская сторона) и цунамигенные зоны на шельфе и склоне глубоководной котловины вдоль западных побережий островов Сахалин, Хоккайдо и Хонсю.

Открытая граница Охотского моря, проходящая по островам Курильской гряды, расположена в непосредственной близости от одной из основных цунамигенных зон Тихого океана – Курило-Камчатского глубоководного желоба и одноименной зоны субдукции, поэтому восточное побережье острова периодически подвергается воздействию цунами, проникающих в акваторию Охотского моря через узкие глубоководные курильские проливы.

Основная угроза цунами для побережья юга Сахалина исходит от мелкофокусных землетрясений, возникающих в восточной части Японского моря, южной части Татарского пролива, и в меньшей степени от землетрясений в южной части Охотского моря, происходящих вблизи северного побережья о. Хоккайдо (Монеронское землетрясение 05.09.1971 г., землетрясение 26.05.1983 г., Невельское землетрясение 02.08.2007 г.) [2, 3]. Всего зафиксировано около 20 случаев цунами, проникающих из Тихого океана и Японского моря [4].

При подходе к берегу высота заплеска волн цунами значительно меняется в зависимости от глубины моря, ширины шельфа, особенностей подводного рельефа, конфигурации побережья, угла направленности волн цунами, резонансных свойств бухт и заливов [5–7].

В частности, обобщение данных полевых геоморфологических, геологических и сейсмоакустических исследований показало, что наиболее цунамиопасными являются риасовый и абразионно-бухтовый типы берегов, обладающие «фокусирующими» свойствами, обеспечивающими увеличение высоты волн при входе в заливы и бухты [6, 8]. Именно различием в морфологии берегов объясняются данные наблюдений: самые высокие (по всему охотоморскому побережью) волны цунами (1952 и 1960 гг.) на сегодня зафиксированы в бухте Нагаева (Магадан) – 2,0–2,2 м. В то же время в разных частях менее изрезанного сахалинского берега волны были ниже – 0,4–1,9 м, несмотря на близость его к источникам цунами [9, 10]. Как показали исследования С.А. Бейзеля, В. К. Гусякова, Л Б. Чубарова и др. [7], одной из причин увеличенных колебаний уровня в Магадане могло быть резонансное усиление путем взаимодействия приходящей волны с модами собственных колебаний бух. Нагаева.

Воздействие опасных факторов цунами на береговую инфраструктуру приводит зачастую к катастрофическому социально-экономическому ущербу (цунами 26 декабря 2004 г. в Индийском океане (Суматра-Андаманское), цунами 11 марта 2011 г. вблизи о-ва Хонсю (Япония)).

Выделяют следующие основные причины ущерба от цунами [11–13]:

высокая плотность населения на побережьях;
затопление при быстром подъеме уровня воды и понижение уровня воды перед цунами, при котором обнажаются водозаборные устройства систем охлаждения АЭС;
гидродинамическое и взвешивающее воздействия;
механическое воздействие на постройки плавающими обломками, предметами и ледяными образованиями;
размыв грунтов основания сооружений от быстро текущей воды;
колебания уровня воды (прежде всего, приводящие к повреждению судов, пришвартованных к причалам);
динамическое воздействие воздушной волны перед фронтом цунами…

Полная версия материала доступна
по подписке на журнал “Инженерная защита”

Литература

Гусяков В. К., Чубаров Л. Б., Бейзель С. А. Оценка цунамиопасности побережья Охотского моря от региональных и удаленных источников // Вулканология и сейсмология. 2015. № 4. С. 59–72.
Методика расчета максимальных высот волн цунами в защищаемых пунктах побережья Дальнего Востока Российской Федерации /Косых В. С., Чубаров Л. Б., Гусяков В. К. и др. // Информационный сборник. 2013. № 40. С. 115–134.
Невельское землетрясение и цунами 2 августа 2007 года, о. Сахалин /Левин Б. В., Тихонов И. Н., Кайстренко В. М. и др. М.: Янус-К. 2009. 195 с.
Гидрометеорология и гидрохимия морей. Том IX. Охотское море. Вып.1. Гидрометеорологические условия. Гидрометеоиздат. СПб.: Гидрометеоиздат, 1998. 342 с.
Геологические стихии: землетрясения, цунами, извержения вулканов, лавины, оползни, наводнения. Пер. с англ. М.: Изд-во «Мир», 1978. 440 с.
Игнатов Е. И., Фроль В. В., Лохин М. Ю., Никифоров А. В. Геоморфологические проблемы цунамиопасности (на примере Японского моря). Смоленск: Маджента, 2008. 128 с.
Бейзель С. А., Гусяков В. К., Чубаров Л. Б., Шокин Ю. И. Анализ проявления удаленных и ближних цунами на охотоморском побережье России на основе результатов математического моделирования // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России. Труды IV научно-технической конференции. Петропавловск-Камчатский. 30 сентября–6 октября 2013 г. Обнинск: ГС РАН, 2013. С. 236–240.
Важенин Б. П. Специфика проблемы исследования цунами в Северном Охотоморье // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России. Труды Второй региональной научно-технической конференции 11–17 октября 2009 г. Петропавловск-Камчатский, 2010 г. С. 133.
Исторические цунами в Охотском море // Монографический справочник. Проект «Моря». Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. IV.Охотское море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия. СПб.: Гидрометеоиздат, 1998. 370 с.
Важенин Б. П. Проблемы исследования цунами в Северном Охотоморье // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России. Труды Второй региональной научно-технической конференции 11–17 октября 2009 г. Петропавловск-Камчатский, 2010 г. С. 312-317.
Гир Дж, Шах Х. Зыбкая твердь: Что такое землетрясение и как к нему подготовиться. Пер. с англ. М.: Изд-во «Мир», 1988. 220 с.
Кофф Г. Л., Левин Б. В., Морозов Е. Н., Борсукова О. В. Оценка риска цунами и сейсмического риска береговых зон Сахалинской области. М., Южно-Сахалинск, 2005. 61 с.
Цунами: предупреждение и защита / Ю. Л. Воробьев, В. А. Акимов, Ю. И. Соколов. М.: МЧС России, 2006. 264 с.
СП 11-103-97. Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства. М.: Госстрой России, 1997.
СП 58.13330.2012 Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003. М.: Минрегион России, 2012.
РД 31.31.55-93. Инструкция по проектированию морских причальных и берегоукрепительных сооружений / Федеральная служба морского флота России. М., 1996. 187 с.
РД 31.33.07-86. Руководство по расчету воздействий волн цунами на портовые сооружения, акватории и территории. Рекомендации для проектирования. М.: Союзморниипроект, 1986. 53 с.
Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии НП-050-03. «Размещение ядерных установок ядерного топливного цикла. Основные критерии и требования по обеспечению безопасности». (Утв. постановлением Госатомнадзора РФ от 31 декабря 2003 г. №11. Введены в действие с 28 мая 2004 г.)
Атлас природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации / Под ред. Шойгу С. К. М.: ИПЦ «Дизайн. Информация. Картография», 2005. 269 с.
Атлас максимальных заплесков волн цунами. Владивосток: ДВНИГМИ, 1978. 61 с.
Щетников Н. А. Цунами, вызванное Монеронским землетрясением 1971 г. // Изучение цунами в открытом океане. М.: Наука, 1978. С. 137–144.
Чижов Н. А. Экологические аспекты строительства железнодорожного перехода через пролив Невельского / Под ред. Чижовой Ю. Н. М.: МАКС Пресс, 2008. 116 с.
Куликов Е. А., Иващенко А. И., Миронюк С. Г. Оценка цунамиоопасности северо-восточного побережья о. Сахалин и уроки аварии на АЭС «Фукусима-Дайичи» // Геориск. 2015. № 1. С. 28–38.
Гусяков В. К. ETDB/PAC Expert Tsunami Database for the Pacific. Version 4.9 of December 31, 2003, CD-ROM, Tsunami Laboratory, ICMMG SD RAS, Novosibirsk. 2003.
Рогожин Е. А. Очерки региональной сейсмотектоники. М.: ИФЗ РАН, 2012. 340 с.
Куликов Е. А., Иванова А. А., Баранов Б. В. Генерация цунами подводными оползнями // Труды IV Международной научно-практической конференции «Морские исследования и образование (MARESEDU)», 19–24 октября 2015 г. М.: Феория, 2015. С. 39–43.
Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. 8. Японское море. Вып. 1. СПб.: Гидрометеоиздат, 2003. 394 с.
Пинегина Т. К.. Разжигаева Н. Г. Исследования палеоцунами на дальневосточном побережье России // Мировой океан. Т. I. Геология и тектоника океана. Катастрофические явления в океане. М.: Научный мир, 2013. С. 488–498.
СП 116.13330.2012. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 22-02-2003. М.: Минрегион России, 2012.
Природные опасности России. Т. 6. Оценка и управление природными рисками / Под ред. Рагозина Л. А. М.: Изд-во «КРУК», 2002. 316 с.
Шульгин В. Н. Инженерная защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени. М.: Академический проект, 2010. 684 с.
Миронюк С. Г., Скврцов С. А. Литодинамика берега и северо-восточной части присахалинского шельфа (Охотское море, Киринская площадь) // Материалы Международной научно-практической конференции «Обеспечение гидрометеорологической и экологической безопасности морской деятельности» (16–17 октября 2015 г., Астрахань). Астрахань: Издатель Сорокин Р. В., 2015. С. 129–131.
Миронюк С. Г. Морские инженерные изыскания и оценка опасности субаквальных геологических процессов // Инженерные изыскания. 2014. № 4. С. 60–64.