ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2008, № 5, с. 452-459
ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ ПРИРОДНЫХ _
И ТЕХНОПРИРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ И РИСКА
УДК 550.344.24
ОЦЕНКА РИСКА ЦУНАМИ В МОРСКИХ БЕРЕГОВЫХ ЗОНАХ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РФ (НА ПРИМЕРЕ ПОБЕРЕЖИЙ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО ЯПОНСКОГО МОРЯ ПРИМОРСКОГО КРАЯ
И КУРИЛЬСКИХ ОСТРОВОВ)
© 2008 г. Г. Л. Кофф, А. М. Иванова, И. В. Чеснокова, М. А. Кондратьева
Институт водных проблем РАН Поступила в редакцию 29.05.2007 г. После исправления 14.02. 2008 г.
Методика изучения риска цунами позволяет оценить основные параметры цунами - высоту заплес-ка волны цунами над урезом (H) и дальность распространения заплеска волны (S). Для определения реализации опасностей сейсмогенных волн цунами в береговых зонах природные факторы рассматриваются как зональные и локальные факторы риска. Статистическая обработка характеристик бухт и береговых участков позволяет установить связи между основными параметрами цунами и факторами риска.
ЦУНАМИ В ПРИМОРЬЕ
Грозное природное явление - цунами, подчас достигающее разрушительной силы, приносит неисчислимые бедствия и огромный материальный ущерб. Об этом свидетельствуют многочисленные катастрофические случаи, строго описанные в научной литературе.
Движение волны происходит под действием гравитационной силы или силы тяжести, а толщина водного слоя в области распространения волны оказывается значительно меньше длины волны. Отметим, что средняя глубина Мирового океана составляет 4 км.
При подходе волны к берегу из-за резкого уменьшения глубины воды скорость распространения волны цунами быстро падает, а крутизна переднего фронта возрастает. Взаимодействие волны с береговым рельефом характеризуется высотой заплеска и длиной участка затопления. Для катастрофических цунами высота заплеска или вертикальное превышение подъема воды над обычным уровнем акватории достаточно часто превышает 10-30 м, а расстояние от стандартного положения береговой линии до границы зоны затопления может составлять 3-5 км [1, 3].
Современные представления об источнике цунами неоднозначны. Обычно источником цунами называют ограниченную область возмущения акватории (размером примерно 100 км х 300 км и более), которая представляет собой отклик поверхности водного слоя на определенное возмущение положения дна [1].
На побережье Приморья цунами - редкое явление, причем оно, к счастью, никогда не достига-
ло сокрушительной силы, такой, как она описывается в своей классической форме. Причины этого - значительная "закрытость" Японского моря со стороны Тихого океана и весьма незначительная сила подводных землетрясений, происходивших в ложе Японского моря. При этом следует иметь в виду, что далеко не каждое подводное землетрясение сопровождается цунами [4, 6].
Известно всего три случая цунами, когда его воздействию подверглось побережье Приморья (в 1907, 1940, 1983 гг.), причем в двух первых случаях, по-видимому, весьма слабых, никоим образом не проводилось измерение характеристик этого явления и практически, даже очевидцами, не были приближенно зафиксированы их основные элементы.
Третье цунами, обрушившееся на побережье Приморья (26 мая 1983 г.), было, по-видимому, более сильным, чем два предыдущие, несмотря на то, что его ударная сила далеко не достигала максимальной мощи, свойственной развитой форме этого явления. Достаточно сказать, что это цунами не сопровождалось крутой многометровой стеной воды, с огромной скоростью обрушивающейся на берег и сметающей все на своем пути. Тем не менее весьма быстрое чередование подъема и опускания уровня и сопутствующие ему течения принесли значительный материальный ущерб, который мог бы быть большим [4].
До начала приборных мареографических наблюдений на Сахалине в 1947 г. можно указать лишь на один случай цунами, о котором имеются отдельные упоминания или краткие описания. 1 августа 1940 г. в 15 ч 08 мин по Гринвичу в 140 км к северо-западу от полуострова Сякотан (Хок-
кайдо) под дном Японского моря произошло землетрясение М = 7.5 и по глубине гипоцентра до 30 км. Координаты эпицентра - 44° с.ш. и 139.5° в.д. Сила подземного толчка не превышала 3 баллов. Через 40 мин первая волна высотой 1.52.0 м докатилась до берегов поселков Тетюхе и Рудная Пристань. Волнение, которое сопровождалось обрушениями и размывом берега, продолжалось еще некоторое время.
При землетрясении 14 июля 1971 г. у острова Монерон (М = 7.2) цунами докатилось до берегов Приморья (Советская Гавань и Адими). Высота цунами в очаге составляла 41 см, а у берегов Приморья, по сведениям местных жителей - около 2 м, что вызвало обрушение кекуров в бухте Кю-ма.
15 июля 1993 г. в северо-восточной части Японского моря произошло землетрясение интенсивностью около 8 баллов по шкале Рихтера. После этого от эпицентра в сторону близлежащих берегов направилась волна цунами. Координаты землетрясения - 40° с.ш. и 140° в.д. Примерно через час цунами докатилось до побережья Приморья. Наибольшая высота волны (до 4.0 м) зарегистрирована в ряде поселков: Рудная Пристань, Каменка, Валентин. Ударившись о мыс Поворотный, она в ослабленном состоянии покатилась вдоль южного берега Приморья. Однако последствия цунами отголоском коснулись Уссурийского, Амурского заливов и залива Находка, толчки ощущались в городах Владивосток и Находка [2, 6].
ОЦЕНКА ЦУНАМИОПАСНОСТИ.
МЕТОДИКА РАБОТЫ
Среди комплекса задач по динамике цунами описание трансформации волн в прибрежной полосе - одна из самых сложных. Это определяется в первую очередь нелинейностью задачи и наличием подвижной границы - линии уреза воды. Типы наката волны цунами на берег изменяются от плавного подтопления (типа приливного) до обрушения на побережье вертикальной стены пенящейся воды - бора. Б.Н. Пелиновский выделяет три основных типа наката волн на берег [3]: расплескивающийся бурун, характерный для малых уклонов дна; ныряющий бурун, характерный для больших уклонов дна; вздымающийся бурун, характерный для крутых откосов. Значительное влияние на величину заплеска волн цунами оказывает шероховатость дна, определяющая донное трение. Значительное влияние на величину заплеска оказывают также крутизна и высота откоса, обрывающегося в воду, а на величину горизонтального заплеска - наличие или отсутствие речных долин, впадающих в бухты или в открытое побережье, характер побережья, в том числе степень открытости бухты и др. [4]. Важную роль
играет амплитуда волны. Для априорной оценки риска цунами в береговых зонах необходима систематизация данных о морфологии и рельефе дна и побережья, а также о приливных колебаниях уровня. Очень важна дифференциация данных о литологии, растительности и, в первую очередь, застройке прибрежной полосы.
Опасность цунами Р(Н) оценивается совокупностью региональных, субрегиональных и локальных факторов. Уязвимость береговой зоны у(И) характеризуется плотностью населения (чел/кв.км), плотностью застройки (кв.м./кв.км), плотностью основных производственных фондов (млн.руб./кв.км), балансовой стоимостью имущества, жилья, дорог, мостов и т.д.
В свою очередь, уязвимость /-того участка береговой зоны при реализации опасности цунами зависит не только от социотехногенных, но и от природных особенностей /-того участка береговой зоны.
С целью выявления и ранжирования природных факторов реализации опасностей сейсмоген-ных волн цунами авторами в 1962-1966 гг. (г. Усть-Камчатск), в 1994-1995 гг. (Курильские острова - Кунашир, Итуруп, Шикотан), в 20022004 гг. (г. Вилючинск) и в 2006 г. (о. Шикотан, залив Петра Великого Японского моря) изучались природные факторы береговой зоны, определяющие реализацию риска сейсмогенных волн цунами. В результате была выделена система зональных и локальных факторов риска. В числе первых как наиболее значимые были выделены морфология подводного берегового склона (обрывистый, крутой или пологий), наличие подводной аккумулятивной отмели (в контексте данной статьи не рассматривается) и экспозиция соответствующего берегового участка по отношению к расположению эпицентра цунамигенного землетрясения (выделяются участки, расположенные по отношению к эпицентру под углами: 0°, 0-90°, >90°). В числе локальных факторов риска наиболее значимы наличие или отсутствие пляжа и (или) широкой первой морской террасы, наличие или отсутствие прорезающих бухту речных долин, степень открытости бухты по отношению к свободной акватории. При априорных оценках риска цунами последний может определяться соотношением Я = Х(к х w), где к - коэффициент значимости зонального или локального фактора при формировании риска, w - вес вклада конкретной разновидности фактора в формирование риска для всех факторов. В табл. 1 и 2 в качестве примера приведены экспертные значения к и w, для бухт, где проявлялись волны цунами от сейсмогенных источников. Значения к и w устанавливались авторами по результатам предварительного факторного, корреляционного и кластерного анализов. На графиках связи приведена зависи-
Таблица 1. Значения веса вклада зональных и локальных факторов формирования параметров цунами (и1) (о. Шикотан)
Максимальные величины параметров цунами 1. Зональные факторы риска 2. Локальные факторы риска га о ft о н м се •Ф
№ Бухты 1 щ о 0-3 2 sT О - Ч § Ч Л Ен ® 1.1. Характер подводного берегового склона, к = 4 1.2. Экспозиция берегового участка по отношению к эпицен-тру цунамигенного землетрясения, к = 8 2.1. Наличие пляжа или широкой I террасы, м, к = 4 2.2. Наличие речных долин в тыловой части бухты, к = 2 2.3. Степень открытости бухты, к = 3 и 3 и га н се и О со К и
ж о w о и g "J и со М се К ^ S О 3 а м я ь га !=г о „ 3 з Р 2 о и га се м 5 к м и ° К н н в U се га го 1.1.1. Обрывистый, ц> = 3 1.1.2. Крутой, w = 2 1.1.3. Пологий, IV = 0.5 1.2.1. 0°, w = 3 1.2.2. 0°-90°, w = 2 1.2.3. >90°, w = 1 2.1.1. Пляж отсутствует, п> = 0 2.1.2. До 50, w = 0.8 2.1.3. >50, w = 0.3 2.2.1. Речная долина отсутствует, = 0 2.2.2. Узкие или ветвящиеся, w = 0.5 2.2.3. Широкие корытообразные, = 1.5 2.3.1. Узкая горловина, IV = 0.8 2.3.2. Прикрытая останцами или косами, IV = 1 2.3.3. Широкий открытый вход, ^ = 2
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.