Экономический ущерб в густонаселенных районах всегда оказывается огромным, но его редко оценивали в денежных единицах из-за бессмысленности подобных действий. Обычно в истории сохранились записи в виде степени разрушения того или иного города, провинции, местности. Например, в 1755 г. землетрясение и сопутствующее цунами полностью разрушило Лиссабон. 23 сентября 1923 г.
Великое землетрясение Канто, более известное как Токийское землетрясение, полностью уничтожило города Токио, Иокогаму, Ёкосуку и несколько более мелких городов. Оно охватило 56 тыс. км2 острова Хонсю. На территории бывшего СССР жертвами землетрясений стали ряд городов, районов, республик. Землетрясение практически полностью разрушило Ашхабад в 1948 г., центральную часть Ташкента в 1966 г., Спитак, Ленинакан, Кировокан и еще около 60 населенных пунктов в 1988 г.
С появлением страхования от землетрясений ущерб стали достоверно оценивать в денежных единицах. Знаменательным стало катастрофическое землетрясение в Сан-Франциско в 1906 г., когда едва не обанкротилась самая мощная в мире страховая компания Munich Re, осуществлявшая так называемое перестрахование и обеспечившая выплату около 10 % общего страхового ущерба.
Наиболее тяжелые экономические потери, выраженные в денежном виде, связаны с недавним землетрясением в Кобэ (Япония), происшедшим 17 января 1995 г. и унесшим около 5 тыс. человек. Оценка экономического ущерба составила около 100 млрд. долл. США. Сильное землетрясение в Лос-Анджелесе в 1994 г. привело к оценке ущерба в 44 млрд. долл. США, из которых около трети было возмещено страховыми компаниями.
Страховые компании, сотрудничая с ведущими сейсмологическими организациями, осуществляют самостоятельные оценки вероятности крупных землетрясений в густонаселенных районах. Они уверены, что до 2032 г. Сан-Франциско подвергнется воздействию супер-землетрясения, с вероятным ущербом до 75 млрд. долл. США. С вероятностью 0,9 предсказывается гибель современного Токио от катастрофического землетрясения в период до 2050 г.
На территории России катастрофические землетрясения силой 7 баллов и более по шкале MSK-64 периодически проявляются примерно на 19 % территории, где проживает около 16 % населения. Общее число сильных землетрясений на территории России в XX в. составило около 1400, но только 40 из них привело к значительным человеческим жертвам и экономическим потерям. Самым разрушительным из них считается Нефтегорское коровое землетрясение на Сахалине, происшедшее 27 мая 1995 г.
Данный район не считался сейсмоопасным и дома были построены без учета возможности возникновения землетрясения. Был практически полностью уничтожен Нефтегорск, погибли более 2000 человек, экономический ущерб составил сотни миллионов долларов США. На территории России среднемноголетняя повторяемость (частота) сильных землетрясений 7 баллов и более достаточно высока в Сахалино-Японском, Приамуро-Приморском, Верхоянском регионах, где она составляет около 0,6 событий в год.
Примерно такая же повторяемость сильных землетрясений наблюдается в российской части Иран-Кавказ-Анатолийском регионе, в который входит Северный Кавказ с побережьями Черного и Азовского морей. В Алтай-Саяно-Байкальском регионе ежегодно происходит около двух сильных землетрясений. Важно отметить, что в последнее время усилилась опасность появления землетрясений в районах, которые не считались сейсмоопасными. Примером может служить то же Нефтегорское землетрясение, а также землетрясение в Калининграде осенью 2004 г. с магнитудой около 5 баллов, приведшее к просадке нескольких десятков метров железнодорожного полотна и перерыву в движении поездов в несколько суток.
Учитывая, что в этом районе планируется морская добыча нефти, проектировщикам придется рассматривать землетрясения в качестве фактора риска, что ранее не планировалось.
Основными поражающими факторами собственно землетрясения оказываются: вертикальные и горизонтальные перемещения почвы, появление трещин на поверхности земли. Эти перемещения почвы оказывают воздействие на здания и сооружения, вызывая или не вызывая их полные или частичные разрушения. Наибольшее разрушающее воздействие землетрясения оказывают на города и крупные технические объекты.
Чем более густонаселен район землетрясения, чем больше в районе поражения высотных зданий, газо- и нефтепроводов, химических предприятий, складов опасных химических веществ, плотин и дамб, тем выше число человеческих жертв и экономический ущерб. Землетрясения могут сопровождаться и техногенными катастрофами, возникающими в результате разрушения складов опасных химических веществ, разрывами газо- и продуктопроводов, разрушением транспортных магистралей и сооружений.
При этом поражающими факторами являются взрывы, пожары, разрушения зданий и конструкций, падения с высоты, удары о препятствия, гидродинамические воздействия. Примером является Великое землетрясение Канто 1923 г. Для Токио основным поражающим фактором оказался гигантский пожар, уничтоживший практически весь город. Число жертв составило более 140 тыс. чел. Причиной пожара явились многочисленные разрывы в городском газопроводе.
В условиях сильно расчлененных рельефов землетрясений могут генерировать сопутствующие ОЯП: оползни, обвалы, лавины, сели, которые в несколько раз усиливают разрушительный эффект землетрясений и могут обусловливать основные человеческие жертвы и экономические потери. Примерами являются упомянутые выше землетрясения в Китае в 1556 и 1920 гг., сопровождавшихся гигантскими сдвигами лесса, Анкориджское землетрясение в 1964 г., сопровождавшееся колоссальными оползнями и выходом из строя 300 км железной дороги.
Подводные землетрясения могут вызывать цунами, способные нанести значительный экономический ущерб и многочисленные человеческие жертвы. К таким землетрясениям относятся Лиссабонское землетрясение 1755 г. (около 60 тыс. погибших, город разрушен), Мессинское землетрясение 1908 г. (около 80 тыс. погибших, город разрушен), Северо-Курильское землетрясение 1952 г. (погибло все население города, весь город разрушен). Во всех этих землетрясениях основным поражающим фактором оказалось цунами, вызванное подводными толчками.
На протяжении всей истории человек пытается предсказать землетрясения. Прогнозы делятся по заблаговременности на долгосрочные, среднесрочные и краткосрочные. Наибольшие успехи достигнуты в долгосрочных прогнозах, согласно которым определенные территории объявляются сейсмоопасными и для них предсказываются районы возникновения сильных землетрясений. Наибольшую трудность представляют краткосрочные прогнозы с указанием срока и местоположения очага землетрясения с достаточной для практики точностью.
Прорыв в данном направлении связывают с разработкой новых технических систем слежения за опасными территориями, а также методов обработки значительных объемов информации и методов предсказания землетрясения. Примером может служить новая система предсказания землетрясений в окрестностях Лос-Анджелеса, расположенного по соседству с крупным тектоническим разломом Сан-Андреас. Новая сеть из 250 GPS-станций, создаваемая в Калифорнии, позволит выдавать сигнал, предупреждающий об опасности крупного землетрясения.
Это даст возможность заблаговременно прекратить подачу газа в трубопроводы, остановить поезда или снизить скорость их движения до безопасной, подготовить АЭС, а также предупредить хирургов, проводящих операции. Сеть контрольных станций, размещенных неподалеку от Лос-Анджелеса, позволит почувствовать подвижки в тектоническом разломе Сан-Андреас и тем самым дать сигнал о скором начале землетрясения.
Сеть станций, расположенных по обе стороны разлома, позволит отслеживать взаимное положение контрольных точек с частотой раз в секунду и сможет определить смещение участков земной коры на расстояние в 5 см в течение 10 с. Сейсмические волны распространяются со скоростью 5 км/с, так что в районах, расположенных далее 50 км от эпицентра землетрясения, предупреждение будет получено раньше, чем придет оно само. Подобная сейсмографическая система предупреждения о начинающихся землетрясениях уже действует в Тайване. Правда, ей нужно как минимум 15 с, чтобы выработать предупредительный сигнал; система на основе GPS позволит выиграть 10 с или даже больше. Каждая секунда здесь — это спасенные жизни и предотвращенный ущерб.
Важное внимание уделяется разработке мер по защите от землетрясений. В первую очередь такая защита связывается с постройкой так называемых сейсмостойких зданий и сооружений. Это направление стало интенсивно развиваться после Токийского землетрясения 1923 г. и к настоящему моменту достигло значительных успехов. Разработаны и построены сейсмостойкие здания и сооружения, способные выдержать землетрясение до 9-10 баллов без повреждений несущих конструкций или с минимальными повреждениями, не приводящими к полному разрушению и образованию завалов.
Применение сейсмостойких сооружений позволяет значительно снизить количество человеческих жертв и уменьшить экономический ущерб. Естественно, что сейсмостойкие здания и сооружения стоят намного дороже, чем обычные. На рис. 3.1 приведены снимки разрушенных несейсмостойких зданий (Армения, Румыния, Мексика). Видно, что они являются источниками завалов и гибели людей.
Рис. 3.1. Разрушенные землетрясением обычные задания и завалы: а — Армения; б — Румыния; в — Мексика
На рис. 3.2 приведены снимки последствий разрушения сейсмостойких сооружений и зданий (Япония). Видно, что даже разрушенные здания не являются источниками массовых завалов. Видны хорошо сохранившиеся высотные здания повышенной сейсмостойкости.
Рис. 3.2. Сейсмостойкие здания в зоне землетрясения (Япония)
Строительство крупных технических объектов может изменять сейсмичность территории, увеличивая или уменьшая ее на 2-3 балла. Это явление называется «наведенной сейсмичностью» и его необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации крупных водохранилищ, плотин, газовых и нефтяных месторождений, железнодорожных и автомобильных туннелей.
Известно, что в процессе заполнения крупных водохранилищ могут возникать сопутствующие землетрясения техногенного характера. Землетрясения могут провоцироваться и взрывами мощных, например ядерных, зарядов, а также продолжительными взрывными работами средней интенсивности. Взаимодействие природной и наведенной сейсмичности обязательно должны учитываться при проектировании, строительстве и эксплуатации крупных технических объектов.