Трехмерные геологические модели могут спасти жизни и защитить сооружения, помогая нам выявлять и понимать те особенности геологической среды, которые усиливают сейсмические воздействия.
Обеспечение безопасности сообществ, проживающих в регионах, затронутых угрозами с точки зрения сейсмической активности, является одной из самых сложных задач, стоящих перед сейсмостойким строительством. Часто возникает «идеальный шторм» проблем (как стечение крайне неблагоприятных обстоятельств) — высокая плотность населения, устаревшая инфраструктура и коммуникации, некачественно построенное жилье, и все это на фоне сложных, труднопредсказуемых и нестабильных геологических условий.
Душанбе, столица Таджикистана, является именно таким местом. Окруженный сейсмически нестабильной местностью и имеющий ограниченные возможности для расширения агломерации, город рискует стать очагом катастрофического землетрясения. (Расположенная поблизости активная зона разлома Иляк уже спровоцировала несколько мощных толчков в этом районе за последние 100 лет.)
Составляя профиль риска для города, сейсмологи часто пытаются создать так называемые «микрозоны». Они опираются на геологический анализ, данные пробуренных скважин и данные сейсмического шума для определения локальных геологических условий, которые могут усилить воздействие любого землетрясения в конкретных зонах.
Тем не менее, применение числового моделирования, включающего трехмерную геологическую модель для симуляции перемещения грунтов и учета всех процессов распространения сейсмических волн, имеет неоценимое значение для составления карты сейсмической безопасности для более обширной территории, особенно в сложных условиях городской среды.
В этом независимом исследовании, опубликованном в рецензируемом журнале Geosciences, группа сейсмологов и геологов использовала Leapfrog при создании трехмерных геологических моделей для избранных районов города Душанбе, Таджикистан, с целью провести анализ распространения сейсмических волн в различных литологических и топографических условиях. В частности, они использовали трехмерную геологическую модель для решения следующих задач:
- Изучить влияние грунтовых условий, которые в преобладающей степени влияют на последствия сейсмических толчков при строительстве.
- Разработать более точные карты сейсмической опасности и улучшить строительные стандарты.
- Создать карты влияния на площадку и модели пикового ускорения грунта (ПУГ) для различных сценариев землетрясений. Карты и модели можно применять и за пределами Душанбе, в других городах и важнейших экономических районах Таджикистана, где планируется сооружение крупных промышленных объектов.
Применение двумерного числового моделирования в сочетании с трехмерной геологической моделью открыло новые горизонты для анализа потенциальных угроз. Отдельное внимание было уделено анализу воздействия на площадку и выявлению районов, наиболее подверженных рискам вследствие землетрясений. Эти данные принесли неоценимую пользу для планирования мер предосторожности и разработки стратегий устойчивого развития.
![Figure 1. (a) Study area: the city of Dushanbe, marked on the map with an area of 12 × 12 km2, featuring high-lighted river networks and lithological characteristics of the study area; (b) Epicentres of shallow earthquakes for the period from 818 CE to 2023.
Earthquake data was taken from the Central Asia Seismic Risk Initiative, Earthquake
Modelling for Central Asia (CASRI-EMCA; [36,37]) Active faults are highlighted in red.](https://i0.wp.com/www.seequent.com/wp-content/uploads/Figure-1-2.png?fit=2048%2C996&ssl=1)
Рисунок 1. (a) Район исследования: город Душанбе, обозначенный на карте площадью 12×12 км2, с выделенными речными сетями и литологическими характеристиками района исследования;
(b) Эпицентры землетрясений с неглубоким очагом за период с 818 г. нашей эры по 2023 г. Данные о землетрясениях взяты из отчетов Инициативы по уменьшению сейсмического риска в Центральной Азии, Моделирование землетрясений для Центральной Азии (CASRI-EMCA; [36, 37]). Активные разломы выделены красным цветом.
Прочитайте полный текст научного исследования, чтобы подробнее узнать о том, какие факторы усиливают последствия землетрясений и как модели соотносятся с историческими наблюдениями за землетрясениями.
Фарход Хакимов (Farkhod Hakimov) является аспирантом, работающим совместно с кафедрой неотектоники и природных опасностей Рейнско-Вестфальского технического университета в г. Ахен (Германия) и кафедрой геологических рисков и окружающей среды Льежского университета в г. Льеж (Бельгия). Его исследования специализируются на сейсмическом микрорайонировании при помощи динамического числового моделирования в различных геологически значимых регионах, включая города Ахен (Германия) и Душанбе (Таджикистан) и район Букит-Тимах (Сингапур).
Фарход Хакимов привносит в свои исследования опыт разнообразной и всесторонней научной работы. Он обладатель диплома в области сейсмологии Национальной академии наук Таджикистана и инженерных степеней по системной инженерии и радиофизике. Его опыт охватывает множество дисциплин, в том числе инженерное проектирование сейсмостойкости, оценку рисков и самое современное числовое моделирование.
В своих проводимых в настоящее время научных исследованиях г-н Хакимов делает акцент на сейсмостойком строительстве, оценке сейсмической опасности и сейсмологии. Обладает квалификацией и опытом в использовании двумерных и трехмерных динамических числовых моделей для упрощения сейсмического микрорайонирования в районах, требующих тщательной и подробной оценки сейсмического риска. Его труды вносят значительный вклад в повышение сейсмической безопасности за счет применения различных геофизических инструментов и сейсмического оборудования. Следует обратить внимание на то, что за выдающийся вклад в исследования в рамках аспирантуры Фарход Хакимов удостоен стипендии Германской службы академических обменов (DAAD).
Исследования г-на Хакимова направлены на улучшение понимания сейсмических рисков, что способствует развитию сейсмостойкого строительства и сейсмического микрорайонирования. Его последняя работа под названием «Оценка влияния на площадку и числовое моделирование сейсмических колебаний грунта для обоснования сейсмического микрорайонирования города Душанбе, Таджикистан» демонстрирует его приверженность использованию строго научных подходов, основанных на данных, для решения сложных геофизических задач при помощи трехмерного геологического моделирования в сочетании с двумерным динамическим числовым моделированием — метода, впервые примененного в этом регионе. Фарход Хакимов родился и вырос в Таджикистане, где детский опыт наблюдения за сейсмической активностью страны пробудил в нем интерес к науке о землетрясениях. Его научный путь пролегал от Национальной академии наук Таджикистана до международных высших учебных заведений в Германии и Бельгии, где он приобрел репутацию скрупулезного и новаторского ученого. В Рейнско-Вестфальском техническом университете города Ахен и Льежском университете он получил признание за свой вклад в оценку сейсмической опасности и междисциплинарный подход, объединяющий геофизику, инженерное проектирование и компьютерное моделирование.