vestnik Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation 1729-5459 Кубанский государственный университет RU 414 Научная статья Original article Статьи Article Оценка сейсмической опасности территории на основе современных методов инженерной сейсмологии Assessment of seismic hazard of territory on basis of modern methods of engineering seismology Заалишвили В.Б. Заалишвили Владислав Борисович Zaalishvili Vladislav B. vzaal@mail.ru

д-р физ.-мат. наук, директор Центра геофизических исследований Владикавказского научного центра РАН и Правительства Республики Северная Осетия-Алания, заведующий лабораторией инженерной сейсмологии

 Рогожин Е.А. Рогожин Евгений Александрович Rogozhin Evgeniy A. eurog@ifz.ru

д-р геол.-мин. наук, заместитель директора Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

 Владикавказский научный центр РАН и Правительства Республики Северная Осетия-Алания, Владикавказ, Республика Северная Осетия - АланияVladikavkaz Scientific Center of the Russian Academy of Sciences and the Government of the Republic of North Ossetia-Alania, Vladikavkaz, Republic of North Ossetia-Alania Институт физики Земли РАН им. О.Ю. Шмидта РАН, МоскваSchmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences, Moscow 30 03 2012 1 70 90 19 01 2012 23 01 2012 30 03 2012 Copyright (c) 2012 Заалишвили В.Б., Рогожин Е.А. 2012 Заалишвили В.Б., Рогожин Е.А. Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

The new complex method of seismic hazard assessment resulted in creation of the probabilistic maps of seismic microzonation is presented in this paper. Using modern methods (over-regional method of Shmidt Institute of Physics of the Earth of RAS - Russia) and computer programs (SEISRisk-3 - USA) in GIS technologies there were designed some probabilistic maps of seismic hazard for the Republic North Ossetia-Alania in intensity units (MSK-64) at a scale of 1:200,000 with exceeding probability being of 2%, 5%, 10% for a period of 50 years, which correspond to recurrence period of 2500, 1000, 500 years, correspondingly. Moreover, for the first time in Russia the probabilistic maps of seismic hazard in acceleration units for the large territory were made. The map of 5% probability is likely to be used for the large scale building, i.e. the major type of constructions, whereas the map of 2\% probability should be used for high responsibility construction only. The approach based on physical mechanisms of the source (FINSIM computer program developed by I. Beresnev and J. Anderson, 1998) is supposed to design the synthesized accelerograms. For each of the probabilistic maps the seismic microzonation maps with allocation of zones with different designed intensity (7, 8, 9, 9*) are developed (the zones, composed by clay soils of fluid consistency, which can be characterized by liquefaction at quite strong influences, are marked by the index 9*). The maps in accelerations units show the similar results.

В работе представлен новый комплексный метод оценки сейсмической опасности на основе создания вероятностных карт сейсмического микрорайонирования. Используя современные методы (внерегиональный метод Института физики Земли имени О.Ю. Шмидта) и компьютерных программ (SEISRisk-3 - США) в ГИС-технологиях созданы вероятностные карты сейсмической опасности Республики Северная Осетия-Алания в единицах интенсивности (MSK-64) в масштабе 1:200000 с вероятностью превышения 2%, 5%, 10% для периода 50 лет, которые соответствуют периоду повторяемости 2500, 1000 и 500 лет соответственно. Более того, впервые для обширной территории России созданы вероятностные карты сейсмической опасности в единицах ускорений. Предложено использовать 5% вероятностные карты для массового строительства, т.е. основных типов застройки, в то время как 2% карты должны быть использованы при строительстве ответственных объектов. Подход, основанный на знании физических механизмов источника (компьютерная программа FINSIM, разработанная И.Бересневым и Дж. Андерсон, 1998), был использован для генерирования синтетических акселерограмм. Для каждой из вероятностных карт разработаны карты сейсмического микрорайонирования выделением зон с различной прогнозируемой интенсивностью (7, 8, 9, 9*) (участки, сложенные глинистыми грунтами текучей консистенции, подверженные разжижению при достаточно сильных воздействиях обозначены 9*). Аналогичные карты в единицах ускорений показывают сходственные результаты.

 сейсмическая опасность зоны ВОЗ детальное сейсмическое районирование сейсмическое микрорайонирование seismic hazard PSS zones detailed seismic zoning seismic microzonation Cornell C A. Engineering risk in seismic analysis // Bull. Seism. Soc. Am. 1968. Vol. 54. Р. 583-1606. McGuire R. Probabilistic Seismic hazard analysis and design earthquakes: closing the loop. 1995. Vol. 83. No 5. Р. 1275-1284. Bazzurro P., Cornell C.A.. Disaggregation of Seismic Hazard // Bull. Seism. Soc. Am. 1999. Vol. 98. No 2. P. 501-520. McGuire R. FORTRAN computer program for seismic risk analysis, US Geological Survey, open file report. 1976. Р. 76-67. McClusky S., Balassanian S., Barku C. et al. Global Position System constraints on plate kinematics and dynamics of the Mediterranean and Caucasus // J. Geophys. Res. 2000. Vol. 105. No B3. P. 55695-5719. Хромовский В.С., Солоненко В.П., Семенов Р.П., Жилкин В.М. Палеосейсмогеология Большого Кавказа. М.: Наука, 1979. 188 с. Рогожин Е.А., Богачкин Б.М., Нечаев Ю.В. Сейсмотектонические значения поперечной зональности северо-западной части Большого Кавказа // Построение моделей развития сейсмического процесса. Гос. науч.-тех. Программа России: Глобальные изменения природной среды и климата. М.: ОИФЗ, 1993. С. 139-148. Рогожин Е.А., Остач О.М., Джибсон Р. и др. Интенсивное оползнеобразование в Ставропольском крае как пример "тихой" природной катастрофы // Федеральная система сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений: Инф.-анал. Бюл. 1994. С. 114-120. Рогожин Е.А., Нечаев Ю.В. и др. Тенденция развития сейсмичности Кавказа и сейсмогенерирующие зоны Ставрополья // Разведка и охрана недр. 1998. №2. С. 23-28. Рогожин Е.А., Страхов В.Н., Юнга С.Л. Новая концепция прогноза землетрясений // Комплексирование сейсмологических и наземно-космических геофизических методов в целях среднесрочного и краткосрочного прогноза землетрясений. М.: ОИФЗ РАН. 1999. С. 13-18. Трифонов В.Г. Неотектоника Евразии. М.: Научный Мир, 1999. 252 с. Рогожин Е.А. История активности сейсмогенерирующих структур Северной Евразии в голоцене // ДАН. 2000. Т. 370. №3. С. 390-392. Рогожин Е.А., Овсюченко Н.И. Соотношение геологической и сейсмической составляющих современных движений на Северном Кавказе // Тектоника Неогея. Общие и региональные аспекты: Материалы XXXIV Тектон. Совещ. М., 30 янв. - 3 февр. 2001 г. М.: ГЕОС, 2001. Т. 2. С. 145-148. amkrelidze I., Giorgobiani T., Kuloshvili S., Lobjanidze G., Shengelaia G. Active Deep Faults Map and the Catalogue for the Territory of Georgia // Bulletin of the Georgian Academy of Sciences. 1998. Vol. 157. No 1. P. 80-85. Ulomov V.I., Shumilina L.S., Trifonov V.G. et al. Seismic Hazard of Northern Eurasia // Annali di Geofisica. 1999. Vol. 42. No. 6. P. 1023-1038. Рогожин Е.А. Сейсмотектоника центрального сектора Большого Кавказа как основа для сейсмического мониторинга и оценки сейсмической опасности // Вестник Владикавказского научного центра. 2009. Т. 9. №4. С. 16-22. Рейснер Г.И., Иогансон Л.И. Комплексная типизация земной коры как основа для решения фундаментальных и прикладных задач. Статья 1 и 2 // Бюлл. МОИП. 1997. Отд. геол. Т. 72. Вып. 3. С. 5-13. Рогожин Е.А., Рейснер Г.И., Иогансон Л.И. Оценка сейсмического потенциала Большого Кавказа и Апеннин независимыми методами // Современные математические и геологические модели в задачах прикладной геофизики: Избр. Науч. Тр. / Под ред. акад. В. Н. Страхова. М.: ОИФЗ РАН. 2001. С. 279-300. Аракелян А.Р., Заалишвили В.Б., Макиев В.Д., Мельков Д.А. К вопросу сейсмического районирования территории республики Северная Осетия-Алания // Труды I международной конференции "Опасные природные и техногенные геологические процессы на горных и предгорных территориях Северного Кавказа", Владикавказ, 20-22 сентября 2007. Владикавказ. 2008. С. 263-278. Рогожин Е.А., Овсюченко А.Н., Мараханов А.В., Новиков С.С., Дзеранов Б.В., Мельков Д.А. Отчет о научно-исследовательской работе "Изучение следов возможных проявлений сейсмической активности в зоне Владикавказского глубинного разлома", выполненного по теме "Современная геодинамика, сейсмическое районирование, риск, регистрация сигналов, создание баз данных и сейсмостойкое строительство в горных регионах". Владикавказ, 2008. Т. 1. Книга 8. 33 с. № гос. регистрации 01200701676. Рогожин Е.А. Сейсмотектоника центрального сектора Большого Кавказа как основа для сейсмического мониторинга и оценки сейсмической опасности // Вестник Владикавказского научного центра. 2009. Т. 9. №4. С. 16-22. Заалишвили В.Б. Дзеранов Б.В., Габараев А.Ф. Оценка сейсмической опасности территории и построение вероятностных карт // Геология и геофизика Юга России. 2011. №1. С. 47-57. Chelidze T., Javakhishvili Z. Natural and technological hazards of territory of Georgia: implications to disaster management // Journal of Georgian Geophysical Society. Issue (A) Solid Earth. 2003. Vol. 8. P. 3-18. Бюс Е.И. Сейсмические условия Закавказья: Ч. I; II; III. Тбилиси: АН СССР, 1948; 1952; 1955. 304 с.; 176 с.; 131 с. New Catalogue if strong Earthquake in the USSR from Ancient times through 1977. (1982) NOAA, USA. P. 15-21. Рогожин Е.А., Габсатарова И.П., Погода Э.В. Зоны ВОЗ и сейсмичность территории Республики Северная Осетия-Алания // Сейсмичность Северной Евразии. Мат. Междун. конф., посвященной 10-летию выпуска сб. научн. тр. "Сейсмичность Северной Евразии". Обнинск, 2008. С. 243-249. Смирнова М.Н., Бражник В.М., Чуприн В.В., Дадашев С.Г. Геодинамика и нефтегазоносность Грозненской купольно-кольцевой структуры (по геолого-геофизическим данным) // Поиски и освоение месторождений термальных вод Дагестана. Махачкала: Ин-т проблем геотермии Даг Фан СССР. 1984. Вып. 1. С. 30-39. Чартарян Э.А. Сейсмичность и хронология землетрясений юга Северо-Осетинской АССР // Сейсмологический бюллетень Кавказа, 1979 г. Тбилиси: Ин.-т геоф. 1982. С. 227-245. Богачкин Б.М., Борисов Б.А., Рогожин Е.А. Рачинское землетрясение 29 апреля 1991г.: Результаты геологического обследования // Физика Земли. 1992. №8. С. 12-23. Javakhishvili Z., Varazanashvili O., Butikashvili N. Interpretation of the Macroseismic field of Georgia // Journal of Georgian Geophysical Society. Issue (A) Solid Earth. 1998. Vol. 3. P. 85-88. Balassanian S., Ashirov T., Chelidze T., Gassanov A., Kondorskaya N., Molchan G., Pustovitenko B., Trifonov V., Ulomov V., Giardini D., Erdik M., Ghafory-Ashtiany M., Grunthal G., Mayer-Rosa D., Schenk V., Stucchi M. Seismic Hazard Assessment for the Caucasus Test Area // Annali Di Geofisica. 1999. Vol. 42. No 6. P. 1139-1151. Balassanyan S., Nazaretyan S., Avanessyan, Arakelian A., Igumnov V., Badalian M., Martirosian A., Ambartsumian V., Tovmassian A. The new seismic zonation map for the territory of Armenia // Natural hazards. 1997. Vol. 15. P. 231-249. Balassanyan S., Martirosian A., Nazaretyan S., Arakelian A., Avanessyan Igumnov V., Ruttener E. Seismic Hazard assessment in Armenia // Natural hazards. 1999 b. Vol. 18. P. 227-236. Джавахишвили З.Ш. Анализ сейсмической опасности, сейсмичность площадки высотной плотины Ингури // Геодинамическая опасность высотных плотин. Тбилиси. 2002. С. 88-96. Javakhishvili Z., Godoladze T., Elashvili M., Mukhadze T. The Tbilisi earthquake of April 25, 2002 in the context of the seismic hazard of Tbilisi urban area // Bolletino di geofizika: Teorica ed Applckata. September 2004. Vol. 45. No 3. P. 169-185. Arakelyan A., Asatryan L., Melikyan A., Margaryan S., Durgaryan R. "Background" seismic hazard assessment for Achapnyak community of Yerevan-City. (Submitted on May 12, 2006 for publication in the Collection // "Seismic Hazard and Risk", Proceedings of the 1st All-Russian school-seminar of young-scientists held on October 19-22, 2005). Smit P., Arzmanian V., Javakhishvili Z., Arefiev S., Mayer-Rosa D., Balassanian S., Chelidze T. The Digital Accelerograph Network in the Caucasus. In: "Earthquake Hazard and Seismic Risk Reduction" // Kluwer Academic Publishers. 2000. P. 109-118. Bender B., Perkins D.M. SEISRISK III: A Computer Program for Seismic Hazard Estimation // US Geological Survey Bulletin. 1987. 1772. 48 p. Заалишвили В.Б. Физические основы сейсмического микрорайонирования. М.: ОИФЗ РАН, 2000. 367 с. Заалишвили В.Б. Основы сейсмического микрорайонирования. Владикавказ: ВНЦ РАН и РСО-А. 2006. 242 с. Заалишвили В.Б. Сейсмическое микрорайонирование территорий городов, населенных пунктов и крупных строительных площадок. М.: Наука, 2009. 350 с. Beresnev I.A. Atkinson G.M. Modeling finite fault radiation from $omega n$ spectrum // Bull. Seism. Soc. Am. 1997. Vol. 87. P. 67-84. Beresnev I.A., Atkinson G.M. Stochastic finite-fault modeling of ground motions from the 1994 Northridge, California earthquake. I. Validation on rock sites // Bull. Seism. Soc. Am. 1998a. P. 1392-1401. Заалишвили В.Б., Мельков Д.А., Бурдзиева О.Г. Определение сейсмического воздействия на основе конкретной инженерно-сейсмологической ситуации района // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2010. №1. С. 35-39. Beresnev I.A., Atkinson G.M. FINSIM - a FORTRAN program for simulating stochastic acceleration time histories from finite faults // Seismological Research letters. 1998b. Vol. 69. No 1. С. 27-32.