ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2014, № 1, с. 56-65
ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
УДК 550.34+624.131.1 (575.1)
ТИПИЗАЦИЯ ГОРОДОВ УЗБЕКИСТАНА ДЛЯ ОЦЕНКИ СЕЙСМИЧЕСКОЙ УЯЗВИМОСТИ
© 2014 г. Н. Г. Мавлянова
Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева Российской академии наук Уланский пер., д. 13, стр. 2, Москва, 101000 Россия. E-mail: mavnad13@rambler.ru
Поступила в редакцию: 27.12.2011 г. После исправления 25.01.2013 г.
Территория Узбекистана относится к Центрально-Азиатскому региону, характеризующемуся сложным геологическим строением и высокой тектонической и сейсмической активностью земной коры. Около 55% территории республики могут подвергаться землетрясениям с магнитудой более 5 (М > 5). В этом регионе проживают 25 млн. человек. В сейсмически опасных районах расположено 120 городов, как основанных несколько тысяч лет назад, так и в прошлом столетии. В Узбекистане во второй половине XX в. жилищное строительство велось по немногим стандартным проектам, примерно одинаковым в разных республиках бывшего СССР. При предварительной оценке сейсмической уязвимости городов, предлагается разделить их на четыре основных типа: 1) исторически сложившиеся; 2) образованные на базе горнодобывающей, химической и других видов промышленности; 3) образованные на базе сельскохозяйственного освоения новых целинных земель и 4) столица республики г. Ташкент, восстановленный после землетрясения 1966 г. и застроенный сейсмически устойчивыми зданиями и сооружениями.
Ключевые слова: сейсмическая опасность, сейсмическая уязвимость, Узбекистан.
ВВЕДЕНИЕ
Узбекистан одна из наиболее густонаселенных стран Центральной Азии. Общая площадь страны составляет 447 400 км2. Высокий уровень сейсмического риска для Центральной Азии характеризуется не только сейсмической опасностью, но и уязвимостью зданий и сооружений. Землетрясения в Узбекистане издавна представляют большую опасность, принося человеческие жертвы и материальные потери. Поскольку именно на сейс-моопасных территориях республики проживает большая часть населения и расположены жилые, гражданские и промышленные здания и сооружения, а также объекты инфраструктуры, проблема оценки и уменьшения сейсмического риска особенно актуальна.
Социально-экономические последствия катастрофических землетрясений, произошедших в 2010-2011 гг. в Гаити (12 января 2010 г., М' = 7.1), Чили (27 февраля М' = 8.8) и Японии (11 марта 2011 г. М' = 8.9) еще раз напомнили человечеству, что сильное землетрясение может стать социальной и экономической катастрофой в масштабе целой страны. С развитием урбанизации землетрясения приносят все большие
людские и материальные потери. В XX в. во всем мире основное внимание в сфере защиты населения уделялось проблеме "восстановления", т.е. готовности к ликвидации последствий катастроф. В XXI в., в соответствии с развитием мирового сообщества и оценкой последствий сильных землетрясений, во многих странах принята концепция "готовности к землетрясениям", которая опирается на три главных приоритета: 1) оценка долгосрочной сейсмической опасности и риска; 2) адекватное опасности и риску сейсмостойкое строительство; 3) управление снижением риска [13].
В настоящее время среди исследователей нет единого мнения по определению двух основных терминов, используемых в данной статье [4, 16]. Проанализировав имеющийся в различных странах опыт оценки сейсмического риска, мы остановились на следующих определениях этих понятий. Сейсмический риск - вероятностная мера сейсмической опасности или совокупности сейсмических опасностей, установленная для определенной территории (объекта) в виде возможных потерь инженерного, экономического, социального и экологического видов за заданное время. Сейсмическая уязвимость - свойство объекта
утрачивать способность к выполнению естественных или заданных функций в результате поражения при сейсмических воздействиях определенной интенсивности и длительности. Выражается долей физических, экономических или социальных потерь объекта на момент его поражения при сейсмических воздействиях [12].
Концепция готовности к стихийным бедствиям подразумевает прогнозную оценку сейсмического риска, а также обоснование и реализацию мероприятий по уменьшению ущерба от возможных землетрясений с учетом экономических и социальных факторов. Наиболее ответственным элементом жизнеобеспечения градостроительных систем при сильных землетрясениях является уровень сейсмостойкости зданий и сооружений -жилых, промышленных, общественных и т.д. В бывших республиках СССР жилая застройка в определенный период времени (1950-1980 гг.) велась по однотипным проектам во многих городах [23]. Поэтому в настоящее время при предварительной оценке сейсмического риска мы имеем возможность произвести типизацию городов по времени их появления и комплексной застройке. Также при этом необходимо учитывать изменение геологической среды под воздействием урбанизации.
Наиболее мощное воздействие человека на природу происходит в пределах территории городов, оно увеличивается с ростом населения, производительных сил и интенсивным развитием техники. В настоящее время в любом городе в той или иной степени проявляются геологические процессы, которые оказывают отрицательное влияние на застройку, городское хозяйство и на устойчивость природно-технической системы в целом [5].
В 1985 г. О.М. Худайбергенов при изучении особенностей современного градостроительства и его взаимосвязи с геологической средой привел классификацию городов Узбекистана, разделив их на 3 группы по историко-экономическим условиям формирования [19]. Данная статья развивает и дополняет классификацию городов с целью типизации населенных пунктов для предварительной оценки их сейсмической уязвимости.
АНАЛИЗ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ТЕРРИТОРИИ УЗБЕКИСТАНА
Территория Узбекистана расположена в Центрально-Азиатской зоне, которая характеризуется сложным геологическим строением и высокой тектонической активностью земной коры. Она испытывает деформирующее воздействие
крупных блоков консолидированной земной коры: на севере и западе - Центрально-Казахстанский щит и Туранская плита, на востоке - Таримская, на юге - Индийская платформы. На территории Узбекистана очень разнообразный рельеф, хотя он и является одной из самых равнинных республик Центральной Азии. Горная область занимает восточную и юго-восточную части республики и представляет собой периферию мощных горных хребтов Тянь-Шаня и Памиро-Алая, чередующихся с межгорными впадинами или открытыми предгорными равнинами с общей тенденцией к снижению их абсолютных высот к западу [7]. Основными элементами горной области являются системы структур: Чаткало-Кураминская, Нурата-Туркестанская, Гиссаро-Зарафшанская горные поднятия и их разделяющие межгорные и предгорные впадины - Ферганская, Приташкент-ская предгорная котловина, Сурхандарьинская межгорная впадина и малые горные впадины -Галля-Аральская, Койташская, Нуратинская, Ар-насайская. Равнинно-низменная область занимает около 70% территории республики и включает в себя Бухаро-Каршинскую степь, дельты Зараф-шана, Кашкадарьи, Акчадарьи, Сарыкамыша, современную дельту Амударьи, плато Устюрт и пустыню Кызылкум. Таким образом, рельеф территории Узбекистана сочетает высокие горные хребты и разделяющие их межгорные впадины, переходящие на западе и северо-западе в равнинные пространства, что связано геологическим развитием региона [8].
По историческим сведениям известно о более 500 землетрясениях с магнитудой более 5 (М > 5), прозошедших на территории республики. Инструментальные наблюдения проводятся в Узбекистане с 13 июля 1901 г., когда в Ташкенте была открыта одна из первых сейсмических станций в мире. На сегодняшний день собраны уникальные сейсмологические данные за 100 лет, функционируют 24 цифровые станции по всей территории республики, в ближайшее время планируется установка еще 8 станций. В Институте сейсмологии АН РУз имеется унифицированный (генеральный) каталог сильных землетрясений Центральной Азии. За период с 1955 по 2010 г. на территории Узбекистана зарегистрированы 82 землетрясения с магнитудой М > 5. Из них с М = 5-58; М = 5.5-14; М = 6-4; М = 6.5-4; М = 7 - 2 [11]. Анализ землетрясений по историческим данным и регистрация современных сейсмических событий показали, что катастрофические землетрясения с интенсивностью 9 баллов (по MSK-64) на территории Узбекистана наблюдались в 1209 г. в Хорезме, в 1822 г. - Фер-
Столицы и областные центры
* Ташкент
• Термез Сейсмичность в баллах
□ 5 CZ16
□ 7 IZZ18
IZZ19_
Рис. 1. Схематическая карта общего сейсмического районирования Узбекистана непревышения исходной сейсмической интенсивности в течение 50 лет ( на средних грунтах в баллах шкалы MSK-64 ) с вероятностью 90% [1].
гане, в 1902 г. - Андижане, в 1907 г. - Каратаге, в 1946 г. - Чаткале, в 1976 и 1984 гг. - Газли [8].
В Институте сейсмологии АН РУз при составлении новой карты сейсмического районирования на основе унифицированного каталога землетрясений Центральной Азии с М > 5.5 с исторических времен по 1994 г. построены послойные карты эпицентров и оценено пространственное распределение крупных землетрясений и прилегающих территорий. Для каждого значения М = 5.5; 6; 6.5; 7; 7.5 выделены глубины очагов землетрясений и составлены аналогичные схемы. Очаги землетрясений с М = 6 в восточной части территории Узбекистана могут возникать на глубине 35-40 км, но в большинстве выделенных областей -15-30 км. Вблизи Ташкента очаги землетрясений с М = 5.5 расположены в основном на глубине 10 км, а с М = 6.5 - 20-30 км [1].
В 2001 г. в лаборатории региональной сейсмичности была составлена карта сейсмического районирования территории Узбекистана на вероятностной основе. Карта 0СР-2001 построена в изолиниях, оконтуривающих зоны разной балльности по шкале MSK-64 для фиксированного интервала времени t = 50 лет с 90-, 95-, 99%-й вероятностью не превышения расчетной интенсивности в каждой из зон (рис. 1). Это соответствует со-трясаемости It с периодом повторяемости в 500, 1000 и 5000 лет (один раз на рассматриваемой площади), т
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.