harti de risc si de hazard

Note de curs – Hărţi de risc şi de hazard

1

CURS

HĂRŢI DE RISC ŞI DE HAZARD


2

1 – GENERALITĂŢI—HAZARD ŞI RISC Dezastrele cauzate de riscurile naturale au în continuare un impact din ce în ce mai mare asupra oamenilor din întreaga lume. Studii recente arată că mai mult de jumătate din populaţia lumii trăieşte în zone cu expunere la catastrofe naturale semnificative care sunt afectate de schimbările climatice determinate de frecvenţa sau intensitatea condiţiilor meteorologice. Toate regiunile planetei riscă să fie influenţate de hazardele produse de schimbarea climei. O dată cu mărirea temperaturii globale, este posibil ca atât numărul cât şi intensitatea fenomenelor naturale negative să se mărească în multe regiuni ale lumii. Este, deasemenea, posibil ca multe regiuni aride sa devină şi mai uscate şi să înceapă să se extindă deşertificarea. Riscul depinde de natura schimbărilor în circulaţia atmosferică şi de caracteristicile mediului local. Ciclul hidrologic al Pământului este atât de dinamic încât în prezent nu este posibil să se prezică efectele schimbării climei într-o locaţie specifică în viitor. Principala cauză a schimbării climei o reprezintă gaura mereu crescândă formată în stratul de ozon şi efectul de seră. Ca urmare a rezultatelor recentelor Conferinţe mondiale privind schimbările climatice (Bali 2007, Poznan 2008 şi Copenhaga 2009), Uniunea Europeană îşi va revizui toate politicile sale în domenii precum: energie, transport, agricultură, comerţ, mediu, dezvoltare, politici sociale, cercetare, educaţie, industrie, etc. Schimbările climatice reprezintă una dintre cele mai mari provocări căreia vor trebui să le facă faţă societăţile noastre. Într-adevăr, ţinând seama de numeroasele studii internaţionale (Raportul Stern, rapoartele CCONUSC-Convenţia-Cadru a Organizaţiei Naţiunilor Unite privind Schimbările Climatice, rapoartele IPCC-Intergovernamental Panel on Climate Change, etc.), instituţiile europene, ca de altfel toţi actorii la nivel mondial sunt conştienţi de faptul că impactul de mediu, social, economic şi cultural preconizat să se întreprindă ar putea fi uriaş. Simpla enumerare a consecinţelor calamităţilor naturale poate fi elocventă pentru a sublinia importanţa pe care o au măsurile pentru monitorizarea şi combaterea efectelor acestor fenomene. 1.1. Hazard. Dezastru. Risc - Definire Este cunoscut faptul că mediul înconjurător suportă adesea acţiunea unor fenomene extreme periculoase cu origine diferită, naturală (calamitate) sau acţiuni umane scăpate de sub control (catastrofe), ce pot produce dereglări distructive şi brutale în anumite sisteme sau situaţii prestabilite. Repartiţia pe mari categorii a evenimentelor catastrofice în lume, în ultimii 35 de ani, indică predominarea celor naturale (66%), restul (34%) find de natură antropică. Hazardul. În mod curent prin hazard se înţelege probabilitatea ca într-un amplasament, regiune sau zonă să se producă dezastre sau calamităţi care pun în pericol siguranţa oamenilor şi a bunurilor materiale existente. Aşadar hazardul exprimă doar probabilitatea producerii unor fenomene dramatice fără să definească fenomenele în sinea lor, are un caracter aleatoriu şi se măsoară în procente. Atunci când dezastrele sau calamităţile sunt provocate de cauze independente de voinţa omului sau de activităţile antropice, hazardul se numeşte natural. Evenimentele naturale extreme nu sunt considerate hazarduri fără a cauza victime şi pagube umane. O tornadă sau un cutremur puternic produs într-un loc retras, nepopulat, este un eveniment natural extrem, dar nu un hazard natural. Hazardurile naturale, prin urmare, rezultă din conflictul procesului geofizic cu populaţia. Din această interpretare a hazardurilor naturale rezultă că rolul central este al oamenilor, nu numai prin localizarea lor (hazardurile sunt numai acolo unde trăiesc oameni), dar şi prin perceperea şi dimensionarea acestora. Dezastrul. Când manifestarea unor hazarduri introduce o ruptură profundă, care determină schimbarea totală a sensului de evoluţie a sistemului faţă de traiectoria iniţială, se poate vorbi de dezastru, catastrofă ori cataclism (explozii vulcanice, cutremure catastrofale, coliziunea cu Pământul a unor obiecte cosmice precum meteoriţi de mari dimensiuni sau asteroizi ş.a.).


3

În dicţionarul IDNDR - Deceniul Internaţional pentru Reducerea Dezastrelor Naturale şi al Departamentului Afacerilor Umanitare, dezastrul este definit drept „o gravă întrerupere a funcţionării unei societăţi, care cauzează pierderi umane, materiale şi de mediu, pe care societatea afectată nu le poate depăşi cu resursele proprii”. Prin aceasta se subînţelege că un dezastru poate fi declarat atunci când posibilitatea de răspuns a ţării este depăşită. Dezastrul mai poate fi definit şi ca o situaţie când există un dezechilibru între nevoile acute şi resursele locale disponibile. În literatura de limba engleză, după Degg (1992), dezastrul rezultă din „interacţiunea spaţială dintre un fenomen extrem al mediului şi o populaţie care este sensibilă la aceste procese şi probabil la pierderile tangibile şi intangibile”. Organizaţia Mondială a Sănătăţii defineşte un dezastru ca find orice eveniment care cauzează pagube, distrugeri ecologice, pierderi de vieţi omeneşti şi deteriorarea sănătăţii şi a serviciilor în ceea ce priveşte sănătatea, la o scară suficient de mare, astfel încăt să justifice un extraordinar răspuns sau intervenţie din afara comunităţii afectate. Pe de altă parte, ceea ce ar putea fi considerat ca find un incident minor într-o ţară dezvoltată, poate fi considerat o urgenţă majoră cu valoare de dezastru într-o ţară cu posibilităţi de răspuns (de intervenţie) mai reduse în astfel de situaţii. Evident că se poate vorbi de un dezastru numai în cazul în care un fenomen extrem afectează populaţia sau rezultatele activităţii sale, provocând pagube mari. Deseori noţiunea de dezastru natural este confundată cu noţiunea de hazard natural. În acest sens, se consideră că un hazard nu presupune întotdeauna un dezastru. El nu este malefic pentru om dacă nu există o interferenţă spaţială între aria de extindere a fenomenului respectiv şi aria unei populaţi vulnerabile la acest proces.

A. Fenomen extrem B. Populaţie întâmplător (hazard) vulnerabilă NU este

dezastru A B

Figura 1.1. Interferenţa spaţială între aria de extindere a unui fenomen extrem şi aria unei populaţii vulnerabile.

Dacă cele două areale interferează, în funcţie de gradul de vulnerabilitate, este posibil ca un hazard (cauza) să provoace un dezastru (care este efectul). Creşterea efectivă a frecvenţei evenimentelor naturale catastrofice care se constată în prezent, cât şi a costurilor lor globale, poate fi pusă pe seama mai multor factori: - episoade ciclice care guvernează diferitele hazarduri naturale; - creşterea globală a populaţiei, concentrarea sa în mari aglomeraţii; - creşterea vulnerabilităţii comunităţilor umane; - neglijenţă privind previziunea, măsuri şi activităţi insuficiente de prevenire; - creşterea sensibilizării populaţiei şi a cererilor venite din partea unui public din ce în ce mai preocupat de atingerile aduse siguranţei şi securităţii sale etc.

Fenomen extreme (cutremur, inundaţie)

Susceptibilă la pierderi umane şi economice

DEZASTRU


4

Principalul factor responsabil de recrudescenţa dezastrelor este, după cele mai multe opinii, creşterea vulnerabilităţii comunităţilor umane. Alături de caracteristicile naturale care determină gradul de vulnerabilitate, omul crează sau agravează vulnerabilitatea prin nenumărate modalităţi: - instalarea, din raţiuni economice, în zone vulnerabile a centrelor populate, - urbanizarea şi industrializarea accentuată în areale expuse riscurilor; - densitatea de ocupare şi de frecventare a teritorilor de risc, forma şi tipul de utilizare a spaţiului; - natura şi calitatea construcţiilor; - dependenţa, din ce în ce mai crescută a urbanului de diferitele reţele tehnice, care sunt susceptibile de a fi perturbate, fie în mod natural, fie antropic (precum distrugerea conductelor de apă, de încălzire, a cablurilor electrice sau de telecomunicaţii, etc.); - mobilizarea crescândă a spaţiului subteran în serviciul urbanizării (linii de metrou, tuneluri, parcări subterane etc.), care lărgeşte în manieră îngrijorătoare spectrul vulnerabilităţii. Riscul Potrivit unui raport al Centrului Naţiunilor Unite pentru Asistenţă în caz de Urgenţă de Mediu, o urgenţă se poate transforma într-un risc când există ceva în neregulă în activitatea de răspuns într-o astfel de situaţie. Deci, riscul, dacă nu e controlat, poate uşor escalada într-un dezastru din cauza depăşirii posibilităţilor de a face faţă situaţiei. Dacă, într-un mod sau altul, riscul poate fi dirijat, atunci dezastrul este înlăturat în cele mai multe dintre situaţii. Aşadar, prin utilizarea unui management specializat al riscului, cursul unui dezastru poate fi modificat, iar acţiunea de răspuns ce are loc în cazul unei urgenţe, în timpul desfăşurării acesteia şi după aceea, limitează efectele sale negative asupra sănătăţii umane, activităţilor economice şi mediului înconjurător. Managementul riscului este un proces de identificare, analiză şi raportare sistematică a factorilor de risc. El presupune maximizarea probabilităţilor şi consecinţelor evenimentelor pozitive şi minimalizarea probabilităţilor şi consecinţelor evenimentelor negative. Managementul riscului presupune:

Stabilirea diagnosticului / cartografierea riscului; Tratamentul; Controlul şi monitorizarea rezultatelor.

Principalele procese de management al riscului sunt: - planificarea managementului riscului - deciderea modului în care vor fi abordate şi planificate problemele de management al riscului; - identificarea riscurilor - determinarea factorilor de risc care ar putea apărea şi documentarea lor; - analiza calitativă a riscurilor - realizarea unei ordini de priorităţi în abordarea factorilor de risc; - analiza cantitativă a riscurilor - măsurarea probabilităţii şi consecinţelor factorilor de risc şi estimarea implicaţilor lor; - planificarea răspunsului la factori de risc - dezvoltarea unor proceduri şi tehnici pentru amplificarea oportunităţilor şi reducerea ameninţărilor; - monitorizarea şi controlul factorilor de risc - monitorizarea factorilor permanenţi de risc, identificarea noilor factori de risc, executarea planurilor pentru reducerea riscurilor şi evaluarea eficienţei lor pe parcursul unei perioade cât mai îndelungate, etc. În România, conform Ordonanţei Guvernamentale nr. 47 din 12.08.1994 privind apărarea împotriva dezastrelor, evenimentele negative sunt definite ca fiind:

fenomene naturale distructive de origine geologică sau meteorologică, ori îmbolnăvirea unui număr mare de persoane sau animale, produse în mod brusc, ca fenomene de masă. În această categorie sunt cuprinse cutremurele, alunecările şi prăbuşirile de teren, inundaţiile şi fenomenele meteorologice periculoase, epidemiile şi epizootiile;

evenimentele cu urmări deosebit de grave asupra mediului înconjurător provocate de accidente. În această categorie sunt cuprinse: accidentele chimice, biologice, nucleare, în subteran, incendiile de masă şi exploziile, accidentele majore pe căile de comunicaţie, accidentele majore la utilajele şi instalaţiile tehnologice periculoase, căderile de obiecte cosmice, accidente şi avarii la reţelele de instalaţii şi telecomunicaţii.


5

1.2. Clasificarea hazardurilor. Scara şi managementul hazardurilor naturale Hazardul, ca fenomen extrem, poate avea o probabilitate mare de manifestare într-un anumit teritoriu şi într-o perioadă dată, cu grave consecinţe pentru mediul înconjurător şi societatea umană, depăşind măsurile de siguranţă pe care aceasta şi le impune. Fenomenele naturale sunt supuse clasificărilor după diferite criterii, alese în funcţie de scopul urmărit. Motivaţia teoretică a clasificărilor rezidă în nevoia comunităţii ştiinţifice de a avea instrumente de lucru precise şi un limbaj comun. În cazul hazardurilor naturale, există însă şi o multitudine de conotaţii practice care impun clasificări ordonate după mai multe criterii. Rezultatele clasificărilor sunt dependente de acurateţea şi obiectivitatea criteriilor. Obiectivitatea are o componentă legată strict de măsurătorile efectuate în mod curent asupra unor fenomene naturale şi o alta legată de manifestarea fenomenelor respective ca hazarduri. De exemplu, un meteorolog, în analiza unor căderi masive de zăpadă urmăreşte curent parametrii precum grosimea stratului, echivalentul în apă etc. Însă din punct de vedere al caracterului de hazard şi al reacţiei umane sunt de multe ori mai importante frecvenţa cu care se produc căderile masive de zăpadă într-un areal, momentul din zi sau ziua din săptămână în care se produce fenomenul, perioada dintre începutul ninsorii şi momentul de intensitate maximă. Hazardurile pot fi clasificate după diverse criteri: origine (tabelul 1.1), caracteristici şi impact, perioada de instalare, mod de manifestare, frecvenţă, pagube produse, grad de potenţialitate de a produce pagube, intensitatea şi durata impactului, predictibilitatea etc.

După origine Tabelul 1.1 Clasificarea hazardurilor naturale după origine

După caracteristici şi impact.

În tabelul 1.2 hazardurile sunt grupate într-o ordine relativă a importanţei privind gradul de severitate, perioada de timp, extensia areală, numărul morţilor, consecinţe economice, perturbări sociale, impactul pe termen lung, producere subită, numărul de hazarduri asociate. Cele mai severe hazarduri sunt date de compunerea sau efectele sinergice cum ar fi hazardurile produse de cicloni tropicali ce pot fi grupate sub efectele vântului, ploii, furtunilor, valurilor.


6

Tabelul 1.2 Clasificarea hazardurilor după caracteristici şi impact

a – Ordonarea este bazată pe media gradări; b – Caracteristicile şi impactul hazardurilor sunt clasificate pe scara de la 1 (cea mai cuprinzătoare sau cea mai mare), la 5 (cea mai mică sau mai puţin semnificativă).

După perioada de instalare, hazardurile pot fi: - cu o perioadă de instalare scurtă (bruscă) cum sunt inundaţiile, cutremurele; - cu o perioadă de instalare lentă, cum sunt secetele, foametea.

După modul de manifestare, hazardurile pot fi:


7

- meteorologice – uragane, cicloane, tornade, furtuni, ploi torenţiale, viscole, inundaţii, secete, canicule şi geruri; - topografice – alunecări de pământ, avalanşe; - tectonice şi telurice – cutremure de pământ, erupţii vulcanice; - tehnologice (produse de om) – accidente chimice industriale, incendii, explozii, războaie şi conflicte civile, avarii de structuri (baraje, mine, poduri); - epidemiologice – febra galbenă, holera, meningita, gripa aviară, gripa porcină etc.

Însă cea mai uzuală clasificare a hazardurilor rămâne cea care le cuprinde în: - hazarduri naturale; - hazarduri datorate acţiunii omului. 1.2.1. Hazarduri naturale Marile hazarduri naturale au următoarele surse principale: apa, focul, marile calamităţi ale pământului (cutremure, vulcani, surpări şi alunecări de teren, avalanşe, cicloane). Ca urmare a acţiuni apei pot rezulta: - inundaţii în urma cedării barajelor hidroenergetice (din cauze accidentale, defecte în construcţie, defecte în supravegherea rezistenţei barajului); - inundaţii în urma cedării digurilor marine şi fluviale se pot datora unor cauze accidentale, ca şi în cazul barajelor hidroenergetice; - inundaţii rezultate în urma combinării fluxului de maree cu furtuni puternice; - inundaţii datorate unor căderi de precipitaţii abundente cumulate cu ieşirea din albie a unor râuri, pâraie, etc., formarea de viituri, scurgeri de pe versanţi, ridicarea înspre suprafaţă a pânzei freatice, ceea ce duce la apariţia fenomenului de băltire. Hazarduri datorate apei şi focului Apar de regulă la declanşarea catastrofelor miniere, pe platformele petroliere marine şi marile nave petroliere. Aceste catastrofe prezintă unele particularităţi datorate în ambele cazuri unei izolări totale a celor sinistraţi de lumea înconjurătoare. Alte hazarduri Cutremurele de pământ pot duce la: - declanşarea de avalanşe de zăpadă, gheaţă, alunecări de pământ; - cedarea de baraje naturale sau artificiale; - producerea de perturbaţii atmosferice (nori de praf, cicloane); Erupţiile vulcanice produc distrugeri datorate: - lavei vulcanice pe care o elimină; - gazelor vulcanice emise la presiuni şi temperaturi foarte ridicate; - amestecului solid sau lichid cu gaze, cunoscute sub denumirea de nor arzător. Cicloanele şi uraganele prezintă pericol prin: - agresiunea mecanică directă a vântului, a precipitaţiilor atmosferice cu torenţi devastatori, a valurilor enorme în porturi, a trăsnetelor, fulgerelor, căderilor masive de grindină - acţiunea pe care o au asupra mijloacelor de transport terestre, maritime, dar mai ales aeriene, prin forţa combinată a vântului cu precipitaţii abundente, trăsnete, fulgere. 1.2.2. Hazarduri datorate acţiunii omului-factorul antropic Hazarduri datorate focului: - incendii; - explozii. Hazarduri rezultate în urma incendiilor (de foarte mare amploare) cum sunt: - incendiile produse în marile ansambluri portuare, industriale şi urbane; - incendii de pădure; - incendii ale marilor imobile. Incendiul este un fenomen complex, cu evoluţie nedeterminată, incluzând fenomene diverse de natură fizică şi chimică. În dezvoltarea unui incendiu intervin numeroşi factori: forma şi dimensiunea încăperii,


8

sarcina existentă, deschiderile spre exterior, natura şi poziţionarea materialelor combustibile, locul şi modul de iniţiere a incendiilor, dispunerea încăperii în clădire. Accidente chimice Prin accident chimic sau scurgeri de substanţe periculoase se înţelege introducerea bruscă în mediu a unei cantităţi de substanţă periculoasă suficient de mare care să pună în pericol sănătatea sau bunăstarea oamenilor, activităţilor economice sau a altor forme de viaţă. Asemenea incidente, denumite şi accidente tehnologice sau dezastre, includ: - scăpări în mediu de substanţe chimice (inclusiv petrochimice), toxice (inclusiv deşeuri) ca urmare a acidentelor locale la instalaţii industriale şi de depozitare care produc, prelucrează sau consumă asemenea substanţe sau la halde de deşeuri; - accidente de transport pe mare (în special în apele litorale), pe râuri interioare sau pe uscat (transport rutier, feroviar sau aerian); - scurgeri sau deversări de petrol şi gaze în special în apele litorale, pe râuri interioare sau pe uscat (din conducte şi rezervoare); - acidente nucleare sau incidente care conduc la scurgeri de substanţe radioactive în mediu, de la instalaţii nucleare sau locuri de depozitare a deşeurilor sau în timpul transportului acestor substanţe pe uscat, pe mare sau în aer. Asemenea incidente pot fi cauzate de erori umane, neglijenţă, alte forme de accident, fenomene naturale (cutremure), războaie, conflicte civile sau sabotaje etc. Scara unui hazard depinde în mare măsură de diferenţa în reacţie: variaţii individuale, culturale, societate şi sisteme politice. Aceste diferenţe pot fi adesea privite ca o expresie a unei rezilienţe (o măsură a capacităţii unui sistem de a absorbi şi recupera incidentul produs de hazard) sau reabilităţi (măsura în care un sistem se apără, se ocroteşte, el însuşi de hazardul neaşteptat). Natura mediului fizic este responsabilă pentru faptul că majoritatea hazardurilor naturale se produc în ţările puţin dezvoltate (circa 90% din hazardurile naturale raportate), prin urmare, managementul hazardurilor prezintă importante diferenţe în toată lumea şi adesea lipseşte în ţările în curs de dezvoltare. 1.2.3. Managementul hazardului Managementul hazardului este un proces de identificare, analiză şi raportare sistematică a factorilor de risc. El presupune maximizarea probabilităţilor şi consecinţelor evenimentelor pozitive şi minimalizarea probabilităţilor şi consecinţelor evenimentelor opuse. Managementul hazardului implică patru faze (stagii), adesea suprapuse: - faza de planificare predezastru - deciderea modului în care vor fi abordate şi planificate problemele de management al riscului; - faza de identificare a riscurilor şi pregătirea în vederea preîntâmpinări acestora; - determinarea factorilor de risc care ar putea apărea şi documentarea lor, analiza calitativă a riscurilor; - realizarea unei ordini de priorităţi în abordarea factorilor de risc (determinarea priorităţilor în soluţionarea potenţialilor factori de risc se face în funcţie de impactul pe care îl pot avea. Acest lucru implică şi utilizarea unor instrumente specifice care să permită eliminarea factorilor subiectivi şi revizuirea rezultatelor:

determinarea probabilităţii de a atinge un obiectiv; cuantificarea riscurilor la nivelul întregului proiect şi determinarea costurilor suplimentare care ar

putea fi necesare; identificarea factorilor de risc prioritari prin cuantificarea contribuţiei lor la indicatorul riscului

general; identificarea unor modificări realiste ale costurilor şi planului de activităţi, analiza cantitativă a

riscurilor - măsurarea probabilităţii şi consecinţelor factorilor de risc şi estimarea implicaţilor lor, monitorizarea şi controlul factorilor de risc - monitorizarea factorilor permanenţi de risc, identificarea noilor factori de risc, executarea planurilor pentru reducerea riscurilor şi evaluarea eficienţei lor;


9

faza de reacţie - planificarea răspunsului la factori de risc prin dezvoltarea unor proceduri şi tehnici pentru amplificarea oportunităţilor şi reducerea ameninţărilor;

faza de revenire şi reconstrucţie. Pentru a avea succes, o instituţie trebuie să fie gata să soluţioneze problemele de management al hazardului, oricând ar apărea acestea. Ideal, managementul hazardurilor începe cu identificarea acestora, cu o estimare a riscurilor, bazate pe intervalul de recurenţă (revenire) a evenimentului şi cu previzionarea consecinţelor, pagubelor şi continuă cu dezvoltarea strategilor de reacţie. Managementul acţiunilor în caz de urgenţe de mediu implică cunoaşterea şi analiza activităţilor ce trebuie să fie desfăşurate în astfel de situaţii, conform unor proceduri prestabilite la toate nivelurile: naţional, teritorial şi local. Se urmăreşte:

minimalizarea volumului pierderilor umane şi materiale; diminuarea şi/sau înlăturarea riscurilor, dacă este posibil.

Practic, lupta contra efectelor produse de dezastre cuprinde astfel două aspecte mai importante: - prevenirea, realizată prin:

elaborarea de metode de intervenţie şi ajutor; crearea de organe de intervenţie şi asigurarea lor cu materiale; instruirea, antrenamentul personalului specializat şi al populaţiei.

- protecţia contra acestor efecte, realizată prin: organizarea măsurilor de protecţie; prevederea măsurilor de protecţie; întocmirea unui plan de intervenţie.

Metode de intervenţie 1. Cercetarea sau controlul zonei sau regiunii sinistrate prin:

întocmirea unui plan de intervenţie; stabilirea tipului dezastrului şi a gravităţii lui; controlul instalaţiilor şi reţelelor indispensabile pentru intervenţie (mijloace de telecomunicaţii,

reţeaua energetică, apă, etc.); punerea în acţiune a forţelor armate pentru menţinerea ordinii, asigurarea protecţiei personalului şi

a bunurilor acestuia, protecţia mulţimii intrate în panică; organizarea căilor de circulaţie în zona sinistrată.

2. Trimiterea de ajutoare în zona afectată prin: punerea în acţiune a mijloacelor de intervenţie; punerea în acţiune a mijloacelor de ajutor (primul ajutor de urgenţă, triajul în vederea evacuării

răniţilor, evacuarea cu mijloace locale şi din afară, măsuri contra panici, măsuri de profilaxie şi igienă).

Intervenţia propriu-zisă, constă, practic, în: ajutorul imediat; asistenţa populaţiei; reconstrucţia.

Misiunea fundamentală a organelor care intervin pentru ajutorare este realizată practic în primele două etape. 1. Ajutorul - se declanşează imediat după producerea dezastrului şi se referă la:

evacuarea populaţiei sinistrate; acordarea ajutorului medical celor răniţi; limitarea extinderi dezastrului.

2. Asistenţa populaţiei - se referă la asigurarea condiţiilor de trai ale populaţiei sinistrate şi constă în: asigurarea condiţiilor de locuit; asigurarea aprovizionării cu produse de primă necesitate (hrană, îmbrăcăminte, medicamente etc.); estimarea pierderilor materiale şi omeneşti.


10

1.3. Tipuri de hărţi de risc şi de hazard Criterile de clasificare sunt identice cu modalităţile de clasificare a tuturor hărţilor. 1.După conţinutul hărţii

hărţi parţiale de risc (ale riscului generat de diferite procese şi fenomene ca: torenţialitatea, alunecările de teren, avalanşele, inundaţiile, fenomenele seismice, valurile marine, etc.)

hărţi generale de risc (ale expunerii la risc a tuturor terenurilor dintr-un areal limitat, indiferent de procesul care îl generează).

2. Metoda de reprezentare hărţi realizate prin metoda fondului calitativ; hărţi realizate prin metoda semnelor convenţionale; hărţi realizate prin metoda haşurilor; hărţi realizate prin metode combinate; hărţi realizate prin metode fotogrametrice sau prin teledetectie;

3.Scara de reprezentare: planuri şi hărţi la scări mari; hărţi la scări medii; hărţi la scări mici.

4. Aplicabilitatea practică hărţi informative (generale sau parţiale, pe spaţii largi, limitate la bazinele morfohidrografice şi

subunităţi de relief sau chiar la regiuni administrative şi istorice); hărţi şi planuri folosite la amenajarea teritoriului (ale expunerii la risc previzibil, ale localizării

prealabile a avalanşelor, ale terenurilor inundabile, de regulă la nivel de subdiviziune administrativă);

hărţi şi planuri folosite în proiectele de construcţie. În ţările avansate din punct de vedere tehnologic s-au asigurat condiţiile de risc minim acceptabil pe baza unor strategii de supraveghere a fenomenelor care produc atingere condiţiilor de supravieţuire a populaţiei şi protecţiei mediului, în care un rol deosebit de important revine reprezentării cartografice, mai precis realizarea de hărţi analitice bazate pe calculul unor indici de risc şi mai ales pe integrarea unui volum foarte mare de informaţii incluse în sisteme informatice geografice (GIS). Importanţa practică a acestor produse cartografice este recunoscută de mai toţi utilizatorii, fie că sunt direct implicaţi cum sunt geografii, hidrologii, climatologii, pedologii, geologii, etc., dar şi factorii de decizie, care sunt beneficiarii sistemelor de cunoaştere cât mai precisă a vulnerabilităţii terenurilor, de localizare, delimitare spaţială a arealelor cu grad diferit de expunere la calamităţi naturale şi care pot acţiona eficient pentru diminuarea efectelor păguboase ale stihiilor naturii. Hărţile capătă, astfel, valenţe analitice şi aplicative, sporindu-şi latura utilităţii sociale pe lângă cele de importanţă ştiinţifică şi practică, fiind adesea denumite modele matematice ale terenului. Modelele sunt folosite pentru studierea fenomenelor fizice reale sau abstracte, atât pentru creearea unor imagini cât mai precise ale realităţii, dar mai ales pentru crearea unui prototip virtual care descrie structura şi comportamentul fenomenelor naturale în diferite condiţii. Modelul digital al terenului este foarte utilizat în lume. Sunt importante definirea unor specificaţii tehnice comune în vederea realizării unei baze de date topografice alcătuită dintr-un număr mare de ortofotograme şi modele digitale ale elevaţiilor (DTM) precum şi date de tip vector utilizabile în mai multe tipuri de aplicaţii ce se bazează pe produse cartografice. Schematic procesul de modelare pentru realizarea sistemului de monitorizare a calamităţilor naturale: cutremure, alunecari de teren, inundaţii, având ca finalitate hărţile de hazard şi de risc, care susţin afirmaţiile anterior prezentate este prezentat în figura 1.2.


11

Figura 1.2. Schema procesului de modelare pentru monitorizarea calamităţilor, folosind hărţile de hazard şi de risc (după TERRARISC).


12

CAPITOLUL 2 -INUNDAŢII 2.1 Clasificare, cauze şi mod de producere a inundaţilor Inundaţiile reprezintă acoperirea temporară cu apă a unor teritorii ca urmare a creşterii de nivel a unei mase de apă, depăşind cota terenului din teritoriile respective, find evenimente naturale în viaţa fiecărui lac, râu sau ocean. Ele pot fi provocate şi prin creşterea nivelului apei subterane peste cota terenului sub efectul unui gradient hidraulic prin infiltraţii din albiile râurilor în lunci, unde ocupă suprafeţe întinse, utilizate de om pentru agricultură, habitat, căi de comunicaţie etc. Inundaţiile constituie fenomene frecvente, care comportă riscuri serioase pentru om şi activităţile sale. Fiind hazardul cel mai larg răspândit pe Glob, ocupă primul loc în privinţa pagubelor provocate de catastrofele naturale, cauzând anual pierderi economice de mari proporţi, moartea a zeci de mi de oameni, afectarea în diferite forme şi nivel de gravitate a altor câteva sute de mii de persoane. În Franţa, spre exemplu, statisticile indică faptul că trei sferturi din dezastre, ca valoare, sunt datorate inundaţiilor şi curgerilor de noroi, cauzând anual pierderi economice cuprinse între 0,5 şi 2,5 miliarde de euro. În ţara noastră, în perioada 1992-2006, inundaţiile au fost responsabile de aproape 80% din pagubele generate de dezastrele naturale şi au cauzat moartea câtorva zeci de persoane. La nivel european, în perioada 1998-2004, s-au produs circa 100 de viituri majore, cauzând moartea a circa 700 oameni, pagubele directe au afectat aproape 1 mil. oameni, însumând cca. 25 miliarde euro. În anul 2005 principalele ţări afectate de inundaţii au fost: Austria, Bulgaria, Franţa, Germania şi România. Principalii factori care au dus la înregistrarea acestor pagube sunt: producerea de viituri şi de debite cu valori mari (ca o consecinţă a schimbărilor climatice), dezvoltarea obiectivelor economice în zonele cu risc mare de inundabilitate,vulnerabilitatea mare a zonelor locuite situate în zonele de risc. Un criteriu general de clasificare şi cauzalitate, relativ complet pentru inundaţii, ar fi:

Inundaţii provocate de fenomene naturale: A. Datorate particularităţilor climatice: - revărsările cursurilor de apă (datorită producerii de precipitaţii abundente); - apele provenite din ploi sau topirea zăpezilor, a gheţii sau scurse de pe versanţi - sau combinaţii ale acestora; - rata de evaporaţie a apei meteorice; - ridicarea apelor subterane peste nivelul solului datorită infiltraţilor; - furtuni marine; - erupţi vulcanice submarine. B. Datorate particularităţilor morfohidrografice reale ale cursurilor de apă: - poziţia bazinului hidrografic, suprafaţa şi forma acestuia; - altitudinea şi gradul de fragmentare a reliefului; - tipul şi densitatea reţelei hidrografice; - permeabilitatea substratului; - lărgimea şi adâncimea albiei minore etc.

Inundaţii provocate de fenomene accidentale: - ruperea sau avarierea barajelor sau a altor construcţii hidrometrice; - manevre greşite sau neconforme cu situaţia hidrologică la evacuarea acumulărilor; - alunecarea bruscă a versanţilor în cuveta lacurilor de acumulare.

Inundaţii provocate de activităţi umane: - tăierea intenţionată a digurilor de apărare; - realizarea sistemelor de irigaţii cu pierderi mari de apă fară măsuri adecvate de drenaj; - inundaţii provocate de cutremurele induse de acumulări; - utilizarea neraţională a terenurilor, gradul de antropizare, lucrări neconforme de inginerie hidrologică etc. Acţiunea umană are de multe ori consecinţe negative, contribuind la creşterea gradului de risc de producere a inundaţiilor şi la accentuarea efectelor produse de acestea prin:


13

- modificarea particularităţilor morfohidrografice naturale ale râurilor prin regularizări, îndiguiri şi taluzări care, deşi produc o îmbunătăţire a condiţiilor de scurgere, pot produce ştrangulări ale secţiunii de curgere sau pot avea efecte grave în anumite cazuri de compunere nefavorabilă a hidrografelor; - despăduriri excesive în cuprinsul bazinelor hidrografice; - exploatarea defectuoasă a descărcărilor de ape mari la unele acumulări, fără corelare cu amenajările din aval; - accidente şi avarii survenite la lucrările hidrografice (ruperea barajelor, degradări ale sistemelor de etanşare a marilor canale ş.a.), care pot produce inundaţii mult mai mari decât cele în regim natural, creând situaţii extrem de periculoase, mai ales dacă se produc în timpul viiturilor; - nu lipsită de importanţă este practicarea culturilor neacoperitoare (porumb, cartof ş.a.) în lunci şi pe terasele joase, ca şi dispariţia haturilor dintre parcele, favorizând astfel scurgerea apei, în timp ce păşunile naturale, câmpurile de lucernă ş.a. ar avea efect de burete. - o serie de procese precum tasarea solurilor (prin utilizarea maşinilor agricole şi prin păşunat excesiv), extinderea suprafeţelor betonate şi asfaltate din localităţi (cu efect în scăderea permeabilităţi terenurilor), prelevarea de pietrişuri şi nisipuri din albii (având ca efect adâncirea cursurilor de apă), constituie tot atâţia factori ce contribuie la creşterea gradului de risc de producere a viiturilor şi la accentuarea efectelor produse de acestea, etc. 2.2. Evaluarea hazardului natural de producere a inundaţiilor Inundaţiile cauzează pagube însemnate pe suprafeţe întinse, pierderi de vieţi omeneşti, iar consecinţele economice sunt grave şi greu de remediat, mai ales în contextual situaţiei actuale, iar dacă nu se respectă direcţiile de acţiune pentru a diminua vulnerabilitatea la inundaţii - o mai bună înţelegere a proceselor de risc, perfecţionarea metodelor de studiu şi a comunicaţiilor etc. – efectele ar fi şi mai dezastruoase. Efectele negative ale inundaţiilor se manifestă pe mai multe direcţii. (figura 1.2).

Figura 2.1. Efectele negative ale hazardului de tip inundaţie

Pagube în economie

Pagube directe: Pagube indirecte: - Localităţi; - Întreruperea proceselor de producţie - Obiective agricole şi zootehnice; - Reducerea exportului - Linii electrice şi de telecomunicaţii - Cheltuieli pentru apărare - Construcţii hidrotehnice; - Întârzieri în livrarea produselor - Obiective industriale - Costuri suplimentare de transport - Drumuri şi căi ferate - Cheltuieli pentru normalizarea vieţii - Conducte de petrol, apă şi gaze - Animale şi păsări

Efecte sociale negative

- Victime omeneşti - Evacuarea populaţiei - Provocarea panicii - Pericolul epidemiilor - Diminuarea veniturilor populaţiei - Distrugerea de bunuri culturale

Efecte ecologice negative

- Degradarea mediului ambiant - Poluarea solurilor - Exces de umiditate - Degradarea versanţilor - Degradarea peisajului - Distrugeri ale faunei şi florei


14

Pagubele economice directe constau în pierderi de vieţi omeneşti în localităţile afectate total sau parţial, în numărul de case distruse sau avariate, în obiective industriale afectate etc. Tot pagube directe se pot produce şi la obiectivele agricole şi zootehnice care înregistrează pierderi de animale în cazul în care acestea nu au putut fi evacuate din zona devastată. Este afectată direct cu pagube materiale reţeaua de drumuri şi căi ferate prin distrugere completă sau prin avarierea de poduri, drumuri şi căi ferate. Reţeaua de lini electrice şi de comunicaţi are de suferit în cazul în care stâlpii de susţinere au fost avariaţi, la fel reţeaua de conducte de transport de gaze, petrol sau apă potabilă şi industrială. Pot fi afectate construcţiile hidrotehnice, lacurile de baraj etc., prin distrugere completă, avariere sau pur şi simplu colmatare. Astfel de situaţii se pot întampla frecvent, mai ales acolo unde lacurile de acumulare au fost construite în regiuni cu un transport mare de aluviuni în suspensie Lacurile sunt practic transformate în simple trepte în profilul longitudinal cu reducerea la maxim a volumului util şi fără perspective, deoarece cheltuielile pentru decontarea lor sunt foarte mari. De exemplu, se poate adopta o tehnică aparte de protejare a lacurilor de acumulare de astfel de fenomene - în corpul barajului sunt prevazute nişte vane foarte mari, care în timpul viiturilor sunt deschise, viitura trece fără dificultăţi şi închiderea lor se face numai la turbidităţi mici, prelungind foarte mult durata de viaţă a lacurilor. Alte pagube directe se pot produce la depozitele de materiale sau de materii prime, dacă acestea sunt amplasate în zonele inundabile. Pagubele economice indirecte constau din efectele pe care le au inundaţiile asupra întreruperii temporare sau permanente a proceselor de producţie, asupra întârzierilor produse în livrarea produselor şi chiar prin reducerea exportului. Intervin apoi costurile suplimentare de transport, cele de apărare prin măsurile adoptate în timpul inundaţiilor, fără a mai vorbi de cheltuielile efectuate pentru normalizarea situaţiei şi reluarea activităţilor economice, ca şi pentru plata asigurării bunurilor materiale şi umane. Pe lângă pagubele economice care pot fi cuantificate, inundaţiile au şi efecte care se răsfrâng atât asupra vieţii sociale, cât şi asupra mediului înconjurător prin consecinţele de ordin ecologic pe care ele le pot produce. Efectele sociale negative constau în primul rând din pierderile de vieţi omeneşti şi consecinţele ulterioare ale acestora asupra vieţii comunităţilor umane şi ale societăţii în general. În timpul inundaţiilor se desfăşoară ample acţiuni de evacuare a populaţiei care pot genera panică, cu efecte psihologice negative. Dacă nu sunt luate măsurile de protecţie medicală necesare, se poate ajunge la declanşarea unor epidemii. Pe perioada inundaţiilor sunt drastic diminuate veniturile populaţiei, fie prin întreruperea activităţilor, fie prin pagubele directe pe care le suportă comunităţile riverane. Tot în această categorie trebuie să fie introduse şi distrugerea unor valori culturale ale comunităţilor umane din arealele inundate. Efectele ecologice negative sunt evidente prin degradarea mediului ambiant prin afectarea stării de calitate a factorilor săi. În timpul inundaţiilor are loc poluarea apelor de suprafaţă prin antrenarea în albiile de râu a tuturor deşeurilor de pe malurile apelor, prin descompunerea animalelor înecate şi transportate, prin ruperea conductelor de transport a produselor petroliere etc. Are loc o poluare a apelor subterane şi chiar poluarea solurilor din zonele inundate în cazul în care apele transportă astfel de substanţe. Efectele geomorfologice ale viiturilor şi ale inundaţiilor sunt foarte importante şi prin urmările lor. Sunt cazuri când la viituri se produc spectaculoase eroziuni de maluri şi in albie. La acestea se adaugă efectele care se produc în albia majoră unde orizontul de sol este acoperit cu un strat de aluviuni şi mal de diferite grosimi în funcţie de adâncimea şi viteza apei. În felul acesta, terenurile inundate suferă o modificare a modului de folosinţă anterior, un proces de autoînălţare, o dereglare a ecosistemelor anterioare şi instalarea unei perioade de dezordine până la refacerea echilibrului, pe baza puterii de autoreglare a ecosistemelor. În timpul viiturilor, foarte multe râuri transportă volume importante de aluviuni în suspensie şi care în mare parte se depun la gura de vărsare, iar prin tasare se provoacă o înaintare a deltelor, în funcţie de cantitatea depusă. 2.3 Elementele tehnice de apărare împotriva inundaţiilor Riscul la inundaţii asupra vieţii şi activităţilor umane poate fi minimizat printr-o serie de proiecte, studii şi cercetări privind dezvoltarea controlată a zonelor de inundabilitate cum ar fi: delimitarea zonelor inundabile, reglementarea utilizării terenurilor, planuri de amenajare a teritoriului, rezervarea unor spaţii


15

de mobilitate etc., având ca scop fundamentarea măsurilor, acţiunilor, soluţiilor, şi lucrărilor pentru atingerea gradului acceptat de protecţie la inundaţii a aşezărilor umane şi a bunurilor. Prevenirea pasivă, cea mai simplă şi de departe cea mai eficace metodă, adoptată pe scară largă în trecut, constă în evitarea amplasării localităţilor şi a obiectivelor economice pe terenurile cunoscute ca susceptibile la inundare. În zilele noastre, multiplicarea mijloacelor de observare (fotografii aeriene şi imagini satelitare) permit cartografierea precisă a zonelor inundabile, încât una din sarcinile principale ale factorilor de decizie la nivel local sau naţional ar trebui să fie tocmai realizarea de hărţi de risc şi hazard. Ideal ar fi ca fiecare bazin hidrografic cu risc de inundaţie să posede propria sa “carte de identitate”, în care să figureze perioada de revenire, calculată pe baza şirurilor lungi de date, întrucât cea mai mare parte a inundaţiilor sunt repetitive şi deci, previzibile. Întreţinerea albiilor - se pare că o curăţare perfectă a albiilor cursurilor de apă (de trunchiuri de copaci căzuţi, crengi, gunoaie etc.) nu este soluţia cea mai bună pentru a reduce pagubele provocate de inundaţii. Se consideră uneori că această curăţare duce la accelerarea scurgerii în aval şi la ridicarea gradului de ameninţare a localităţilor, fără a mai socoti o intensificare a eroziunii. Ceea ce trebuie luat în considerare este bazinul hidrografic în ansamblu, abordarea globală fiind, de departe, cea mai coerentă în materie de gestiune a mediului natural şi de investiţii. Printre altele, aceasta presupune: - conservarea unor zone specifice, umede, în lungul râurilor, care să colecteze apele de inundaţie, având dublu rol: reţinerea scurgerii şi reducerea vitezei apei, pe de o parte şi favorizarea evaporaţiei, pe de altă parte; - construirea de baraje de retenţie, cu rol de a egaliza viiturile, de a atenua momentele de vârf ale scurgerii (acestea se dovedesc cu adevărat eficiente când se combină cu noile metode bazate pe informatică şi automatizare, pe analiza imaginilor radar de la centrele meteorologice); - evitarea exploatării pietrişurilor şi nisipurilor din albii, care conduce la accentuarea pantei şi imprimarea unei energii suplimentare râurilor (efectele nefaste ale acestei energii se regăsesc în creşterea efectului de drenaj, cu consecinţe importante asupra vitezei de propagare a viiturilor), etc. Lucrările de protecţie - există o mare varietate de lucrări de protecţie care au efect asupra dinamicii fluviale, regimului viiturilor şi schimburilor între cursul de apă şi zonele umede ale albiei majore. În general, acţiunile cele mai eficace pe termen scurt şi pentru viiturile medii sunt lucrările de corecţie şi de regularizare a cursurilor: stocarea temporară a apei în spatele unor baraje echipate cu evacuatoare de viitură, crearea unor zone cu rol de amortizare a efectelor viiturilor, dirijarea apelor către rezervoarele naturale (chiuvete inundabile, lacuri etc.). 1. Anrocamentele – sunt destinate protecţiei malurilor concave şi mai ales a construirii de diguri laterale. Utilizate în special pentru anumite sectoare şi de mică întindere (sectoare industriale şi urbane, vecinătatea podurilor, meandre etc.), ele şi-au dovedit eficacitatea în marea majoritate a cazurilor, protejând riveranii şi bunurile materiale contra inundaţiilor şi eroziunii malurilor. Pe de altă parte, prin ridicarea nivelului apei şi creşterea vitezei curentului, cât şi prin faptul că împiedică etalarea apelor pe suprafeţe mai mari, aceste construcţii contribuie la creşterea violenţei viiturilor. Există şi riscul de rupere a digurilor şi debordarea violentă a apelor ca şi acela ca ele să împiedice, în momentul stingerii viiturilor, revenirea apelor în matcă, agravând efectele inundaţiilor. 2. Barajele filtrante – sunt prevăzute cu orificii de dimensiuni variabile şi la înălţimi diferite. În caz de viituri periculoase scurgerea apei nu este blocată, ci modulată şi frânată considerabil, efectele devastatoare sunt anihilate sau reduse drastic. 3. Canalizările – sunt operaţiunile cele mai costisitoare şi care pun cele mai multe probleme. Ele se realizează doar la traversarea sectoarelor urbane, acolo unde valoarea funciară a terenurilor adiacente justifică construirea lor şi unde nu pot fi adoptate alte soluţii. În teorie, aceste construcţii garantează protecţia chiar şi la cele mai mari viituri, însă ele provoacă adesea probleme atât în amonte cât şi în aval, unde viiturile devin mai destructive. Previziunile - chiar dacă s-ar putea detecta cantitatea de apă care cade într-un anumit loc la un moment dat (cu ajutorul radarului), cât şi înălţimea apei la sol (cu ajutorul pluviometrelor), rămâne dificilă prevederea timpului de deplasare a apei de suprafaţă, care depinde de umiditatea solului şi de nivelul cursului de apă de dinaintea producerii ploii, ca şi de lucrările de orice fel care au modificat constant bazinul hidrografic.


16

Exploatarea băncilor de date, a hidrografelor viiturilor, permit modelizarea hidraulică (calcularea probabilităţilor, calcularea înălţimii maxime “posibile” a viiturii, care rămâne totuşi aleatoare), în scopul de a face previziuni şi eventual de a asigura evacuarea locuitorilor ameninţaţi. Primul demers care se intreprinde este realizarea unui inventar al observaţiilor de teren, iar al doilea constă în punerea la punct a unui serviciu de avertizare asupra viiturilor. 1. Observaţiile de teren - urmăresc analizarea, în diferite puncte ale bazinelor hidrografice susceptibile de a produce inundaţii, a următorilor parametri: - delimitarea precisă a sectoarelor inundabile (şi aceasta pentru fiecare tip de viitură); - tipologia inundaţiilor (cu momentul de vârf, durată, recurenţă, intensitate); - amploarea inundaţiei posibile; - perioadele de revenire (viituri decenale, centenale); - evaluarea pagubelor posibile, atât de ordin material cât şi uman; În toate cazurile, redactarea unei cartografii adecvate s-ar impune ca necesară, la diferite scări, căci ea pare a fi mult mai utilă şi cu siguranţă mult mai ieftină decât studiile de modelizare hidraulică preconizate de birourile de studii şi de către ingineri. Recurgerea la foto-interpretare este foarte eficace pentru cartografierea rapidă a unor mari porţiuni de câmpie aluvială, pentru analiza fină a microreliefului (taluzuri) şi integrarea structurilor morfologice puţin perceptibile pe teren. De abia după aceea, prin combinarea analizei pantelor şi a densităţii cuverturii vegetale, este deschisă calea pentru modelizarea scurgerii potenţiale a bazinelor hidrografice supuse riscului ploilor torenţiale. 2. Punerea la punct a unui serviciu de avertizare asupra viiturilor - operaţiunea de previziune sau prevedere se bazează pe colectarea şi transmiterea datelor pluviometrice şi hidrologice şi depinde în mare măsură de cantitatea lor şi de eficacitatea sistemelor de alertă. Se pot diferenţia două aspecte ale prevederii: Prevederea imediată - constă în alertarea populaţiei cu câteva ore înainte de a interveni viitura. Acest lucru era asigurat în trecut de observatori umani însărcinaţi cu urmărirea creşterii apelor şi transmiterea informaţiilor prin telegrame, telefon sau radio. În prezent ei sunt tot mai mult înlocuiţi de sisteme automatizate de colectare a datelor şi de avertizare. În acest sens, radarele meteorologice constituie un instrument extrem de eficace, permiţând anticiparea cu mult mai multă acurateţe, prin depistarea ploii încă înainte de a cădea, deci înainte de acumularea ei la sol. Practic, activităţile de meteorologie au ca scop protecţia meteorologică a vieţii şi bunurilor, desfăşurând în mod unitar şi calificat supravegherea factorilor meteorologici pentru informarea populaţiei şi a factorilor de decizie, pentru prevenirea sau diminuarea pagubelor datorate fenomenelor periculoase, prin elaborarea diagnozelor şi prognozelor meteorologice şi a studiilor de cercetare specifice. De asemenea, administraţiile de meteorologie asigură constituirea şi gestiunea fondului naţional de date meteorologice necesar pentru fundamentarea meteorologică a proiectării, execuţiei şi exploatării diverselor obiective economico-sociale şi pentru elaborarea strategiilor de dezvoltare durabilă, precum şi implicarea activă în integrarea şi schimbul internaţional de date şi informaţii meteo pentru monitorizarea şi protecţia mediului. Previziunea pe termen lung - este de preferat. Ea se poate face utilizând documentele istorice şi hărţile de risc. Cei cu preocupări în acest sens trebuie să ţină seama de zonarea riscurilor, elaborată prin studiile evocate mai sus, ca de exemplu riscul uman (cu valoare crescută în perioada de vară, cu o puternică frecventare turistică) şi, mai ales, riscurile materiale ce decurg din prezenţa sau nu a instalaţiilor de producţie, comerciale sau a locuinţelor de importanţă diversă. De pildă, analiza structurii reţelei hidrografice poate fi de mare interes în vederea previziunilor. De asemenea, cartografia ocupării solului permite evaluarea densităţii cuverturii vegetale şi estimarea “aptitudinii” la şiroire a diferitelor parcele. Administraţiile de meteorologie promovează strategii de modernizare a infrastructurii sale funcţionale, bazate pe înalte tehnologii, ca de exemplu: - sisteme meteorologice integrate; - reţele de radare meteorologice DOPPLER; - reţele de staţii meteorologice automate; - reţele de detectare de fulgere; - staţii de recepţie satelitară;


17

- reţele de telecomunicaţii şi sisteme de vizualizare – care integrează toate informaţiile disponibile etc. Programele internaţionale spaţiale gestionate de NASA, ESA, EUMETSAT oferă alternative eficiente pentru studiul şi monitorizarea fenomenului inundaţiilor, a distribuţiei spaţiale şi a evoluţiei temporale a acestuia. Sistemele moderne de evaluare şi supraveghere a suprafeţelor de apă includ şi o componentă satelitară, care permite obţinerea de informaţii obiective, pe suprafeţe mari, referitoare la starea şi evoluţia inundaţiilor. Produsele derivate din prelucrarea imaginilor satelitare permit: extrapolarea spaţio-temporală continuă a informaţiilor hidrologice la nivelul unui bazin hidrografic, tararea, pe baza informaţiilor hidrologice obţinute la staţiile hidrometrice, a caracteristicilor imaginilor satelitare, astfel încât acestea să fie transformate în timp real în informaţii hidrologice (niveluri de apă, debite de apă, zone inundate, zone sensibile şi vulnerabile. Pertinenţa unei cartografii geomorfologice specializate este din plin demonstrată. Ea permite situarea lucrărilor susceptibile de a modifica funcţionarea hidro-morfologică de bază: eliminarea apei din zonele inundabile, frânarea scurgeri apelor, accelerarea şi amplificarea viiturilor. De asemenea, utilizarea tehnologilor moderne de teledetecţie şi GIS, poate duce la îmbunătăţirea activităţii de prevenire şi protecţie faţă de fenomenele periculoase generate de inundaţii şi reducerea socio-economică a impactului dezastrelor naturale. Cursul de faţă se referă în mod explicit numai la trei tipuri de hazard natural: seismic, de alunecare şi inundaţii. Dintre acestea trei numai hazardul seismic este impredictibil şi aproape imposibil de prevenit. Pentru hazardele-riscurile de alunecare şi inundaţii există în prezent anumite concepte şi tehnologii de punere sub control. Hazardele biologice, chimice, de incendiu, militare, tehnologice sau teroriste nu fac obiectul acestui curs, în schimb concepţia documentaţiei elaborate ca şi rezultatele obţinute pot deveni utile dacă în viitor domeniul de cercetare se extinde. Hărţile de hazard-risc natural trebuie definite la nivelul teritoriului judeţean, ceea ce implică o precizie mare pe care numai o echipă multidisciplinară o poate asigura prin specialişti şi dotări adecvate. Modificările climatice sunt la ora actuală o certitudine, care afectează deopotrivă planeta şi vieţile oamenilor. Încălzirea globală, această tară a mileniului trei, a început să-şi facă simţită prezenţa încă de pe acum: inundaţiile, alunecările de teren, seceta, etc. sunt fenomene care produc an de an importante pagube materiale şi pierderi însemnate de vieţi omeneşti. Impactul lor asupra existenţei cotidiene, asupra activităţii economice şi sociale este amplificat de efectele psihologice care crează anxietăţi şi angoase şi au un efect devastator asupra mediului şi a existenţei durabile pe areale imprevizibile şi din ce în ce mai extinse, mai ales dacă nu există un sistem de monitorizare, analiză şi de luare a deciziilor optime pentru diminuarea şi anihilarea efectelor dezastrelor şi calamităţilor generate de aceste fenomene. Studiile şi cercetările propuse în cadrul acestui demers sunt axate pe analiza fenomenelor climatice în vederea realizării unui sistem suport de decizii (DSS) , bazat pe un GIS (Geographical Information System) specilizat, având ca bază hărţile digitale multistratificate pe care sunt amplasate staţii şi senzori de urmărire a fenomenelor climatice, care să transmită în timp real datele de intrare în sistem şi să permită factorilor de decizie, în principal, dar şi cetăţenilor, să acţioneze în cunoştiinţă de cauză pentru elaborarea strategiilor şi acţiunilor de diminuare sau anihilare a efectelor distructive ale calamităţilor naturale. Modelul conceptual, logic şi fizic al sistemului de suport decizii (DSS) are drept scop analiza condiţiilor de producere a fenomenelor, studierea parametrilor care favorizează efectele distructive şi simularea pe baza datelor reale, a efectelor distructive, în vederea luării deciziilor fundamentate ştiinţific, pentru protecţia mediului ambiant şi îmbunătăţirea calităţii vieţii, sistem care să fie implementat de autorităţile locale ca instrument permanent de lucru pentru prevederea şi prevenirea dezastrelor naturale. Atât directivele europene cât şi legislaţia din ţara noastră impun luarea unor măsuri şi decizii de către autorităţi, în cazuri de dezastre naturale, generate de modificările factorilor climatici. Dificultăţile care apar la nivelul autorităţilor locale, care au atribuţii în acest domeniu sunt: - fonduri insuficiente pentru realizarea unui sistem de monitorizare a modificărilor factorilor climatici; - lipsa de resurse, echipamente şi personal; - lipsa de expertiză; - absenţa unui sistem coerent bazat pe date obţinute în timp real şi istorice pentru analiză şi decizie. Principalii factori limitativi constau în: - lipsa unor hărţi digitale care să conţină ca informaţii factorii de hazard şi de risc; - număr insuficient de staţii şi senzori de culegere a datelor din teren;


18

- lipsa unor echipamente şi a unor laboratoare de analiză; - lipsa unei pregătiri în domeniul modelării şi simulării proceselor din zone stiinţifice inter-disciplinare care necesită cooperarea specialiştilor din domenii stiinţifice diverse. Pentru realizarea hărţilor de risc-hazard este necesară o bună colaborare a specialiştilor din domeniile: fizică teoretică şi aplicată, geodezie – cartografie, fotogrammetrie şi teledetecţie, protecţia mediului şi nu în ultimul rând, a speciliştilor în informatică şi telecomunicaţii. Aşadar pornind de la obiectul principal - realizarea unui sistem suport de decizii –DSS fundamentat pe un GIS specializat, coroborat cu programe de simulare, în vederea analizei şi studiului unei realităţi virtuale, pe baza datelor măsurabile din teren, rezultatele pot contribui la realizarea unui pas înainte în acest domeniu. Principalele beneficii care se pot obţine prin crearea unei baze de date spaţiale la nivelul unei zone includ: a. Construirea unei baze de date spaţiale centralizate care să fie accesibilă tuturor compartimentelor dintr-o structură administrativă locală. O astfel de bază de date va permite accesul tuturor compartimentelor la date actualizate, precis raportate pe planuri, indiferent de natura lor - fie date cartografice sau date tabelare. b. Devine posibil accesul la informaţia de calitate a factorilor de decizie. Astfel, factorii de decizie, atât cei de la nivelul operativ cât şi cei ce stabilesc politicile de dezvoltare, vor avea la dispoziţie informaţii pe baza cărora se pot lua decizii optime. În plus, o astfel de bază de date va conduce la creşterea încrederii în capacitatea autorităţilor locale de a rezolva problemele curente ale zonei. c. Creşterea eficienţei activităţilor curente desfasurate în unităţile administrativ teritoriale. Implementarea GIS conduce la creşterea eficienţei multor activităţi curente ale administraţiei locale. De exemplu, GIS va oferi informaţiile corecte necesare combaterii efectelor distructive generate de modificarea factorilor climatici. Accesul rapid la informaţia dintr-o zonă afectată crează condiţiile optime de desfăşurare a întregii activităţi a administraţiei locale. d. Apariţia unor noi tipuri de servicii atât pentru utilizatorii din cadrul instituţiei cât şi pentru cetăţeni. Accesul la informaţia corectă şi actuală îmbunatăţeşte considerabil calitatea activităţii administraţiei locale. e. Creşterea capacităţii de comunicare între autorităţile locale şi cetăţeni. Realizarea acestui proiect va contribui la rezolvarea unor probleme care necesită o referire spaţială pentru luarea deciziilor în cazuri extreme pentru prevenirea efectelor distructive ale calamitatilor naturale –pagube materiale şi pierderi de vieţi omenesti şi la o dezvoltare economico-socială durabilă a mediului în concordanţă cu cerinţele Uniunii Europene. Evidenţa dezastrelor naturale şi catastrofelor a devenit preocuparea prioritară a guvernelor şi a organismelor internaţionale. Această preocupare este justificată de faptul că pagubele produse depăşesc bugetele existente sau perturbă planurile naţionale de dezvoltare economică şi socială. Într-adevăr, statisticile oficiale ale Comisiei europene arată o creştere explozivă a valorii pagubelor din ultimele decenii produse de calamităţile naturale, deşi de sute de ani fenomenele climatice care produc alunecări de teren sau inundaţiile catastrofale survin aproximativ cu aceleaşi frecvenţe şi intensităţi. În decursul ultimelor cinci decenii valorile pagubelor produse de catastrofele naturale în lume, îndeosebi cele produse de cutremurele de pământ, alunecări de teren şi inundaţii, au crescut exponenţial. Din statisticile de lungă durată rezultă că în deceniul 1950-59 au avut loc 20 catastrofe cu pierderi de 42,2 miliarde dolari, iar în deceniul 1990-99 numărul lor a crescut la 89 cu pierderi de 652, 3 miliarde dolari. Numai în 2001 s-au înregistrat în lume 700 catastrofe naturale din care în categoria celor majore au fost incluse şi două cutremure de pământ: cel din El Salvador de la 13 ianuarie cu 845 morţi, 10.000 alunecări de teren şi 1,5 miliarde dolari pierderi, iar cel din India de la 26 ianuarie cu 14.000 morţi şi 4,5 miliarde dolari pierderi. O contribuţie remarcabilă la evoluţia fenomenelor care sunt incluse în hazardele naturale o au schimbările climatice. Încălzirea progresivă a planetei are loc în mod neuniform cu convulsii climatice care atrag după sine fie ploi torenţiale, fie topirea bruscă a zăpezilor din munţi, perturbaţiile climatice extinzându-se şi asupra culturilor agricole. În sfârşit, situaţiile cele mai dramatice apar când dezastrele şi calamităţile naturale se asociază între ele. Este cazul alunecărilor de teren provocate de cutremure sau inundaţii, dar şi de inundaţiile produse sub cerul senin când în munţi zăpezile se topesc în urma încălzirii abrupte a aerului.


19

În urma prelucrărilor datelor rezultate s-a trecut apoi la redactarea hărţilor de risc preliminare pentru evaluarea pagubelor şi a principalelor nuclee de producere şi manifestare a fenomenelor de inundaţii la nivelul teritoriului European. Redactarea acestei hărţi a avut la bază date generale furnizate de ţările europene. Datele furnizate de hărţile de risc preliminarii au fost înscrise pe o scară valorică de la minimum la maximum de pagube înregistrate. Prezentarea a fost realizată ca pagube însumate, repartizate pe unităţi administrativ teritoriale statale ale UE denumite NUTS-3, sau pe o hartă generală a UE, punctual pentru anumite zone reprezentative de interes, în funcţie de GDP – paguba pe cap de locuitor. Preocuparea pentru realizarea hărţilor de hazard şi risc pe plan internaţional este majoră, existând numeroase congrese internaţionale, workshop-uri şi publicaţii care au drept obiect de studiu acest subiect. Iată de pildă cum a fost abordată problema în cazul alunecărilor de teren. Hărţile de hazard la alunecare se definesc ca fiind: hărţi care indică probabilitatea anuală de apariţie a unei alunecări de teren într-o arie anume. O hartă ideală de hazard la alunecare ar trebui să arate nu numai posibilitatea de apariţie a unei alunecări de teren într-un anume loc, clar specificat dar şi urmările pe care le-ar putea avea o alunecare de teren dintr-o zonă învecinată. Prin “Proposal for a Directive of the European Parlament and Council on the assessment and management of floods” redactat la Bruxelles, la data de 18.01.2006 Uniunea Europeană, doreşte reglementarea managementul riscului la inundaţii. Nivelul de importanţă al elementelor de risc expuse la hazardul de alunecări de teren În perioada 1998-2004 în Europa s-au produs cca.100 viituri majore, cauzând moartea a cca.700 oameni, pagubele directe au afectat cca.1 milion de oameni, însumând cca.25 miliarde euro. În anul 2005 principalele ţări afectate de inundaţii au fost: Austria, Bulgaria, Franţa,Germania şi România. Principalii factori care au dus la înregistrarea acestor pagube sunt: producerea de viituri şi de debite maxime cu valori mari (ca o consecinţă a schimbărilor climatice), dezvoltarea obiectivelor economice în zonele inundabile cu risc mare, vulnerabilitatea mare a zonelor locuite situate în zonele de risc. În urma producerii acestor evenimente Parlamentul Uniunii Europene propune Directive cu scopul reducerii riscului natural, protecţiei populaţiei, protecţiei mediului şi a reducerii pagubelor obiectivelor social-economice. Directivele privind gestionarea inundaţiilor se vor aplica pe tot teritoriul Uniunii Europene. În prima etapă statele membre ale UE au obligaţia de a elabora harta de risc la inundaţii având ca termen 22 decembrie 2013, cu revizuirea acestora la fiecare 6 ani. În a doua etapă, statele membre ale UE vor stabili nivelul de apărare a zonelor de risc la inundaţii în funcţie de probabilitatea de producere a viiturilor de calcul corespunzător apărării zonelor locuite şi a obiectivelor social-economice situate în arealele inundabile. În concordanţă cu aceasta se va elabora planul de amenajare a bazinelor hidrografice privind protecţia contra inundaţiilor pe bazine şi subbazine hidrografice- termen 22 dec.2015, cu revizuirea acestora la fiecare 6 ani. Dacă teritoriul bazinului hidrografic este situat pe teritoriul comun a ţărilor membre UE, statele riverane vor ajunge la un acord comun pentru elaborarea unui singur plan. 2.5 – Legislaţia în domeniu -alinierea la normele europene- contextul internaţional şi national privind realizarea hărţilor de hazard şi de risc Pentru elaborarea hărţilor de risc şi de hazard se are în vedere legislaţia în domeniu, în speţă atribuţiile prevăzute la art.18, alin (b) al Legi 350/2001 ca organ specializat al Guvernului în domeniul amenajării teritoriului şi al urbanismului de colaborare cu consiliile judeţene şi consiliile locale, precum şi urmărirea modului în care se aplică programele guvernamentale şi liniile directoare în domeniul amenajării teritoriului şi al urbanismului la nivel regional, judeţean şi local, în vederea aplicării prevederilor Legii 575/2001 privind aprobarea Planului de Amenajare a Teritoriului Naţional - Secţiunea a V-a, Zone de risc natural. Identificarea, localizarea şi delimitarea zonelor expuse la hazarduri naturale, cutremure, alunecări de teren şi inundaţii au ca obiect, elaborarea hărţilor de hazard pentru aceste zone, definirea condiţiilor de


20

producere a acestor fenomene la nivelul teritoriului judeţean, precum şi de stabilire a programului de măsuri pentru prevenirea şi atenuarea efectelor acestora. 2.5.1. Prevederi legislative:

Legea 575/2001 privind aprobarea Planul de Amenajare a Teritoriului Naţional - PATN - Secţiunea a V-a, Zone de risc natural.

Legea nr.138/2004 a îmbunătăţirilor funciare cu completările şi modificările ulterioare. Legea nr.18/1991, republicată, cu modificările şi completările ulterioare.

Documentaţia se elaborează ţinând seama de următoarele acte legislative în vigoare: • GT006-97: Ghid privind identificarea şi monitorizarea alunecărilor de teren; • GT019-98: Ghid de redactare a hărţilor de risc la alunecare a versanţilor pentru asigurarea

stabilităţii construcţiilor; • Ordinul Guvernului nr. 288/1998 privind delimitarea zonelor expuse riscurilor naturale; • Legea nr. 575/2001 privind aprobarea Planului de amenajare a teritoriului naţional –

Secţiunea V-a – zone de risc natural; • Hotărârea Guvernului nr. 382/2003, privind exigenţele minime de conţinut ale documentaţiilor

de amenajare a teritoriului şi de urbanism pentru zonele de riscuri naturale; • Hotărârea Guvernului nr. 447/2003, privind modul de elaborare şi conţinutul hărţilor de risc

natural la alunecări de teren; • Legea nr. 350/2001 privind amenajarea teritoriului şi urbanismul,

-utilizând următoarele surse cartografice referenţiate, vectorizate:harta digitală la scara 1:50.000, ortofotoplanurile realizate după zborurile efectuate în ani 2003, 2004, 2005,2006, înregistrări satelitare. 2.5.2. Metodologii privind elaborarea documentaţiilor:

HG nr.382/2003, pentru aprobarea Normelor metodologice privind exigenţele minime de conţinut ale documentaţiilor de amenajare a teritoriului şi de urbanism pentru zonele cu riscuri naturale. de elaborare şi conţinutul hărţilor de risc natural al alunecărilor de teren.

Ordinul MLPAT nr 62/N/1998 privind delimitarea zonelor expuse riscurilor naturale. Ordinul MLPAT nr. 18/N/1997 de aprobare a Ghidului privind identificarea şi monitorizarea

alunecărilor de teren şi stabilirea soluţiilor de intervenţie - GT006-97, aprobat prin şi publicat în Buletinul construcţiilor nr.10/1998.

Ordinul MLPAT nr. 80/N/1998 de aprobare a Ghidului de redactare a hărţilor de risc la alunecarea versanţilor, pentru asigurarea stabilităţii construcţiilor - GT019-98, aprobat şi publicat în Buletinul Constructiilor nr. 6/2000

2.5.3. Normative pe plan naţional Pe plan naţional, încă din anii ’70 au fost realizate hărţi cu răspândirea teritorială a alunecărilor de teren în România, luându-se în considerare în principal factorul geomorfologic, ca principal factor de producere a alunecărilor de teren. Începând cu anul 1990, în principalele unităţi de învăţământ superior au existat programe Tempus postuniversitare pentru realizarea hărţilor de hazard la alunecare şi introducerea sistemului GIS pentru studiul acestora, au fost introduse în programele de învăţământ universitar metodele de realizare a hărţilor de hazard la alunecare. În anii 1997 şi 1998, apar GT006-97: Ghid privind identificarea şi monitorizarea alunecărilor de teren, respectiv GT019-98: Ghid de redactare a hărţilor de risc la alunecare a versanţilor pentru asigurarea stabilităţii construcţiilor, elaborate de ISPIF-SA Bucureşti, în colaborare cu prof. dr. ing. E. Marchidanu de la Universitatea Tehnică de Construcţii din Bucureşti – Catedra Geotehnică şi Fundaţii, sub coordonarea Direcţiei de Programe Cercetare şi Reglementări Tehnice din MLPAT. În anul 1995 se emite Ordonanţa Guvernului nr. 47/1994, privind apărarea împotriva dezastrelor, aprobată prin Legea nr. 124/1995. În anul 1996 apare Regulamentul general de Urbanism, aprobat prin Hotărârea Guvernului nr. 524/1996 cu privire la delimitarea în fiecare judeţ a zonelor expuse la riscuri naturale.


21

În anul 1998 apare în Monitorul Oficial al României nr.354 Ordinul Guvernului nr. 288/1998 privind delimitarea zonelor expuse riscurilor naturale, prin care, printre altele, se aduce la cunoştinţa Consiliilor Judeţene că trebuie realizată identificarea şi inventarierea zonelor în care s-au produs alunecări de teren, realizarea fişelor de identificare şi poziţionarea pe harta fizico – administrativă a zonelor în care s-au produs alunecări de teren. În anul 2001, apare în Monitorul Oficial al României numărul 726 din noiembrie 2001, Legea nr. 575 privind aprobarea Planului de amenajare a teritoriului naţional – Secţiunea V-a – zone de risc natural, care defineşte principalii termeni de referinţă şi care realizează o zonare la nivel teritorial pentru riscul la seism, inundaţii şi alunecări. În plus această lege aduce obligativitatea Consiliilor Judeţene, ca în termen de trei ani de la intrarea în vigoare a legii, să identifice în detaliu, să delimiteze geografic şi să declare zonele de risc de pe teritoriul unităţilor administrativ teritoriale şi să constituie bănci de date informatizate privind aceste zone, care vor fi reactualizate periodic şi integrate în sistemul naţional de monitorizare. În anul 2003, apare în Monitorul Oficial al României, partea I, nr. 263 din 16.04.2003, Hotărârea Guvernului nr. 382, privind exigenţele minime de conţinut ale documentaţilor de amenajare a teritoriului şi de urbanism pentru zonele de riscuri naturale, care indică exigenţe minime de conţinut ale documentaţiei de amenajare a teritoriului, privind:

diagnoza, prin care se analizează principalele probleme rezultate din analiza situaţiei existente referitoare la riscurile naturale (cadrul natural/mediu, tipologia fenomenelor de risc natural);

reţeaua de localităţi, infrastructurile tehnice ale teritoriului şi activităţile afectate de riscuri naturale (delimitarea şi ierarhizarea zonelor de risc natural, efectele riscurilor naturale);

strategia de dezvoltare, prin care se formulează propuneri cu caracter director care vizează prevenirea, atenuarea/eliminarea şi/sau acceptarea riscurilor naturale, în concordanţă cu obiectivele de dezvoltare (cutremure de pământ, inundaţii, alunecări de teren).

În anul 2003, apare în Monitorul Oficial al României partea I, nr. 305 din 07.05.2003, Hotărârea nr. 447, privind modul de elaborare şi conţinutul hărţilor de risc natural la alunecări de teren şi inundaţii, care impune cadrul general privind succesiunea operaţiilor de întocmire a hărţilor de risc natural la alunecări de teren şi conţinutul acestora. Alte legi privind măsuri de protecţie şi intervenţie în caz de dezastre, conflicte armate şi atacuri teroriste pentru reducerea pierderilor de vieţi şi valori materiale la instituţiile financiar-bancare: • H.G. 635 / 18.08.1992 privind culegerea de informaţii şi transmiterea deciziilor în cazul apărării împotriva dezastrelor. • H.G. 531 / 04.09.1992 privind realizarea unor măsuri de apărare civilă. • H.G. 282 / 17.06.1994 privind asigurarea spaţiilor de depozitare pentru materiale şi tehnică necesare intervenţiei la calamităţi şi catastrofe. • H.G. 308 / 09.05.1995 privind organizarea si conducerea activităţii de pregătire în domeniul apărării civile. • Legea 124 / 15.12.1995 privind apărarea împotriva dezastrelor. • H.G. 222 / 19.05.1997 privind organizarea şi conducerea acţiunilor de evacuare în cadrul protecţiei civile. • O.U. nr.14/13.03.2000 privind înfiinţarea formaţiunilor de protecţie civilă pentru intervenţie la urgenţe în caz de dezastre. • Legea Protecţiei Civile Nr. 106 / 25.09.1996.


22

Figura 2.2. Organizarea protecţiei civile conform legii 106 din 1996

Prevederi legislative: • Legea 575/2001 privind aprobarea Planul de Amenajare a Teritoriului Naţional - PATN - Secţiunea a V-a, Zone de risc natural. • Legea nr.138/2004 a îmbunătăţirilor funciare cu completările şi modificările ulterioare. • Legea nr.18/1991, republicată, cu modificările şi completările ulterioare. Metodologie privind elaborarea documentaţiilor: • HG nr.382/2003, pentru aprobarea Normelor metodologice privind exigenţele minime de conţinut ale documentaţiilor de amenajare a teritoriului şi de urbanism pentru zonele cu riscuri naturale. • HG nr.447/2003, pentru aprobarea Normelor metodologice privind modul de elaborare şi conţinutul hărţilor de risc natural al alunecărilor de teren şi inundaţii. • Ordinul MLPAT nr 62/N/1998 privind delimitarea zonelor expuse riscurilor naturale. • Ordinul MLPAT nr. 18/N/1997 de aprobare a Ghidului privind identificarea şi monitorizarea alunecărilor de teren şi stabilirea soluţiilor de intervenţie - GT006-97, aprobat prin şi publicat în Buletinul construcţiilor nr.10/1998. • Ordinul MLPAT nr. 80/N/1998 de aprobare a Ghidului de redactare a hărţilor de risc la alunecarea versanţilor, pentru asigurarea stabilităţii construcţiilor - GT019-98, aprobat şi publicat in Buletinul Constructiilor nr. 6/2000. A. Studii şi cercetări pentru elaborarea legii 575/2001 În vederea redactării proiectului “Lege privind aprobarea Planului de amenajare naţional – Secţiunea V-a – Zone de risc natural”, au fost elaborate, de diverse instituţii de specialitate în domeniu, documentaţii la nivelul anilor 1997-2000, ce au fost utilizate şi au stat la baza Legii 575/2001. Documentaţiile au avut ca beneficiar Institutul Naţional de Cercetare – Dezvoltare pentru Urbanism şi Amenajarea Teritoriului –URBANPROIECT Bucureşti şi au fost reunite sub titulatura “Studii P.A.T.N. agricultura factor determinant în amenajarea teritoriului şi dezvoltarea localităţilor”. Documentaţia cuprinde date la nivelul teritoriului naţional, după cum urmează:


23

• Unităţi administrativ teritoriale urbane amplasate în zone pentru care intensitatea seismică echivalentă pe baza parametrilor de calcul privind zonarea seismică a teritoriului României, este de minimum VII (exprimată în grade MSK). – INCERC Bucureşti.

• Unităţi administrativ teritoriale afectate de inundaţii, în funcţie de tipul de inundaţii: pe cursuri de apă şi pe torenţi - M.M.G.A., A.N.A.R.

• Unităţi administrativ-teritoriale afectate de alunecări de teren –GEOTEC Bucureşti. Tipologia fenomenelor a fost stabilită în funcţie de:

– potenţialul de producere (scăzut, scăzut-mediu, scăzut-ridicat, mediu, mediu-ridicat, mediu- ridicat) determinat pe următoarele criterii: litologic,geomorfologic, structural, hidrologic-climatic, hidrogeologic – tipul alunecărilor (primară, reactivă),

Figura 2.3 Factorii implicaţi în apărarea împotriva dezastrelor conform legii

B. Studii şi cercetări conexe elaborate: • Cercetări privind zonele inundabile din bazinele hidrografice ale României în vederea dezvoltării

programelor de acţiune pentru prevenirea şi combaterea inundaţiilor, -M.C.T.1997. • Cercetări privind gradul actual de vulnerabilitate la inundaţii raportat la pagubele înregistrate în

judeţele României, M.C.T. 1998. • Studii hidrologice şi hidraulice efectuate pe diverse sectoare de râuri unde au fost propuse lucrări

de apărare contra inundaţiilor şi de verificare a celor existente. A.N.A.R. (1980-2000) 2.5.4. Situaţia pe plan internaţional. Alinierea la Normele Europene privind conţinutul hărţilor Prin “Proposal for a Directive of the European Parlament and Council on the assessment and management of floods” redactat la Brussels, în 18.01.2006 Uniunea Europeană, doreşte reglementarea managementul riscului la inundaţii. În esenţă principalele directive conţinute în acest document sunt:

• În perioada 1998-2004 în Europa s-au produs cca.100 viituri majore, cauzând moartea a cca.700 oameni, pagubele directe au afectat cca.1 mil.oameni, însumând cca.25. miliarde euro. În anul


24

2005 principalele ţări afectate de inundaţii au fost: Austria, Bulgaria, Franţa, Germania şi România.

• Principalii factori care au dus la înregistrarea acestor pagube sunt: producerea de viituri şi a debitelor maxime cu valori mari (ca o consecinţă a schimbărilor climatice), dezvoltarea obiectivelor economoce în zonele inundabile cu risc mare, vulnerabilitatea mare a zonelor locuite situate în zonele de risc.

• În urma producerii acestor evenimente Parlamentul Uniunii Europene propune Directive cu scopul reducerii riscului natural, protecţiei populaţiei, protecţiei mediului şi a reducerii pagubelor obiectivelor social-economice. Directivele privind gestionarea inundaţiilor se vor aplica pe tot teritoriul Uniunii Europene.

• În a doua etapă statele membre ale UE vor stabili nivelul de apărare a zonelor de risc la inundaţii în funcţie de probabilitatea de producere a viiturilor de calcul corespunzător apărării zonelor locuite şi a obiectivelor social-economice situate în arealele inundabile. În concordanţă cu aceasta se va elabora “Schema Directoare de Amenajare şi Management ale Bazinelor şi Spaţiilor Hidrografice” privind protecţia contra inundaţiilor pe bazine şi subbazine hidrografice.Termen 22 dec.2015 cu revizuirea acestora la fiecare 6 ani.

Dacă teritoriul bazinului hidrografic este situat pe teritoriul comun a ţărilor membre UE, statele riverane vor ajunge la un acord comun pentru elaborarea unui singur plan. În Uniunea Europenă operează (inclusiv, în domeniul administrării hazardelor naturale, dezastrelor sau catastrofelor şi implicit a riscului acestora) 5 instrumente legislative şi politice:

Regulamente: - obligatorii integral tuturor Statelor Membre. - trecute prin Consiliu şi Parlament. - implementate de Comisie, Agenţie, sau Statele Membre.

Directive: - obligatorii Statelor Membre, doar în privinţa obiectivelor de atins, nu şi a procedurilor necesare pentru atingerea acestor obiective.

- trecute prin Consiliu sau Parlament. - implementate de Comisie, Agenţie, sau Statele Membre.

Decizii: - obligatorii celor cărora li se adresează (State Membre, companii sau indivizi). - trecute prin Consiliu, Parlament sau Comisie. - implementate de Comisii, Agenţie sau Statele Membre.

Recomandări: - o opinie a Comisiei Europene neobligatorie pentru Statele Membre. - puse în discuţie de Consiliu, Parlament, Comisie, Agenţie, Statele Membre.

Opinii: - adresată Statelor Membre şi agenţilor economici. - neobligatorii Statelor Membre. - puse în discuţie de Consiliu, Parlament, Comisie, Agenţie sau de Statele Membre. În cadrul Uniunii Europene (htp://europa.eu) sunt implicate în administrarea riscului la toate categoriile de hazarde şi dezastre multe grupuri, ale căror mandate şi obiective sunt elaborate după principii individuale. Grupurile EU care administrează aceste domenii sunt instituţii ale Uniunii Europene: Consiliul Uniunii Europene (CEU) Comisia Europeană (EC), care administrează: Directoratul General de Mediu (DGE) (care cuprinde: Directoratul Integrat al Strategiei UE pentru Strategie şi Prevenţie, Pregătire şi Reacţie la Riscurile Naturale, Antropice sau de alte naturi; Directoratul B: Calitatea Mediului Resurselor Naturale, cu B4. Protecţia Civilă şi Accidente de Mediu; Directoratul C: Mediu şi Sănătate, cu C4. Protecţia Radiaţiilor; Directoratul E: Afaceri globale şi internaţionale, E1. Schimbări Climatice Directoratul General Central de Cercetare Asociată (DG JRC), care cuprinde Institutul pentru protecţia şi Securitatea Cetăţenilor (IPSC), Arhiva de Hărţi Digitale (DMA); Laboratorul European pentru Conoaşterea Structurii - Ingineria Construcţiilor şi a Cutremurelor (ELSA); Biroul Accidentelor majore de Hazarde (MAHB); Directiva Sevenso I; Proiectul Hazardelor Naturale (NHP), Sistemul Schimburilor Informaţionale a dezastrelor Naturale şi de Medizu (NEDIES). Directoratul General de Cercetare (DGR) administrează Programele de cercetare-dezvoltare cu domenii specifice. (de la FP2 la FP 6 - în derulare, până la FP7 – Decembrie 2006).


25

Oficiul de Ajutor Umanitar al Comisiei Europene (ECHO) care asigură asistenţă de urgenţă şi sprijin victimelor dezastrelor naturale sau armate din afara UE (Regulation nr. 1257/96). Parlamentul European are trei funcţii principale: împarte cu Consiliul puterea legislativă, autoritatea bugetară, şi exercită supervizarea democratică a comisiilor). Agenţiile UE Agenţia Europeană pentru Reconstrucţie (EAR) Agenţia Europeană Aviatică de Securitate (EASA) Agenţia Europeană de Mediu (EEA) Autoritatea Europeană de Securitate Alimentară (EFSA) Agenţia Europeană de Securitate Marină (EMSA) Agenţia Europeană pentru Securitate şi Sănătatea Muncii (EU-OSHA) Alte Demersuri şi Activităţi ale UE în domeniu: Sistemul European de Navigaţie Satelitară (GALILEO); Monitorizarea Globală pentru Mediu şi Securitate (GMES); Infrastructura pentru Informaţii Spaţiale din Europa (INSPIRE); Proiecte finanţate de CE (EU Colaborare în domeniul reducerii dezastrelor, Managementul riscului dezastrelor - FP6) Politica ţărilor europene privind gestionarea şi managementul riscurilor naturale în general şi la inundaţii în special, s-a bazat pe studii şi cercetări coerente ample, la nivel de bazine hidrografice pentru diverse componente ale hărţilor de risc, începând cu anii 1980, prin programe-cadru succesive de lucru propuse de Uniunea Europeană. Propunerile privind un nou program vor continua să sprijine cercetările privind evaluarea şi managementul unitar al zonelor de risc extinse la nivelul teritoriului UE. Pagubele datorate fenomenelor de risc natural înregistrate în Europa perioada 1998-2004 culminând cu anul 2005 au determinat forurile UE să propună elaborarea hărţilor de risc unitare la nivelul teritoriului UE, structurate pe bazine hidrografice într-o concepţie unitară „fără graniţe statale”. Uniunea Europeană conform “Article 2 of Directive 2000/60 EC participation” a prevăzut iniţial redactarea hărţilor de hazard şi vulnerabilitate în funcţie de extinderea geografică şi gradul de afectare. Hărţile de hazard s-au bazat pe un algoritm de calcul care a avut în vedere: descrierea geometriei secţiunilor de curgere (prin curbe de nivel/profile transversale) în lungul albiilor şi de nivelurile debitelor maxime de calcul înregistrate. Diferenţele de cote realizate indică potenţialul de risc la inundaţii pe o scară valorică a producerii hazardului. Diferenţele de cote realizate indică potenţialul de risc la inundaţii pe o scară valorică a producerii hazardului. În urma prelucrărilor datelor rezultate s-a trecut apoi la redactarea hărţilor de risc preliminare pentru evaluarea pagubelor şi a principalelor nuclee de producere şi manifestare a fenomenelor de inundaţii la nivelul teritoriului European. Redactarea acestei hărţi a avut la bază date generale furnizate de ţările europene. Datele furnizate de hărţile de risc preliminarii au fost înscrise pe o scară valorică de la minimum la maximum de pagube înregistrate. Prezentarea a fost realizată ca pagube însumate, repartizate pe unităţi administrativ teritoriale statale ale UE denumite NUTS-3, sau pe o hartă generală a UE, punctual pentru anumite zone reprezentative de interes , în funcţie de GDP - paguba pe cap de locuitor. Principalii factori care au dus la înregistrarea acestor pagube sunt: producerea de viituri şi a debitelor maxime cu valori mari (ca o consecinţă a schimbărilor climatice), dezvoltarea obiectivelor economoce în zonele inundabile cu risc mare, vulnerabilitatea mare a zonelor locuite situate în zonele de risc. Preocuparea pentru realizarea hărţilor de risc la alunecări de teren pe plan internaţional este majoră, existând numeroase congrese internaţionale, workshop-uri şi publicaţii care au drept obiect de studiu acest subiect. Necesitatea studierii acestui subiect a venit ca urmare a ocurenţei foarte mari a alunecărilor de teren. Hărţile de hazard la alunecare se definesc ca fiind: hărţi care indică probabilitatea anuală de apariţie a unei alunecări de teren într-o arie anume. O hartă ideală de hazard la alunecare ar trebui să arate nu numai posibilitatea de apariţie a unei alunecări de teren într-un anume loc, clar specificat dar şi urmările pe care le-ar putea avea o alunecare de teren dintr-o zonă învecinată. A. Inundaţii Schemele de amenajare structurale cu lucrări hidrotehnice de apărare contra inundaţiilor până la această perioadă au vizat apărarea obiectivelor social economice punctuale sau pe zone cu areale mai mari unde erau amplasate complexe social –economice dezvoltate.


26

Schimbările climatice ce au urmat, au înregistrat ploi cu intensităţi deosebite pe perioade mari de timp şi au generat lanţuri de viituri cu modificări remanente de la o viitură la alta ale caracteristicilor hidrogeologice ale solurilor, morfologiei albiei, caracteristicilor constructive ale lucrărilor hidrotehnice. În acest caz s-a constatat că pagubele datorate unor asemenea fenomene complexe cu probabilitate de apariţie extremă sunt mult mai mari decât la producerea unei viituri singulare cu debit maxim asociat unei probabilităţi mai mici de apariţie. Exemple: Ungaria datorită zonelor de risc la inundaţii (care practic ocupă tot teritoriu, 70% b.h.Tisa 30% b.h.Dunărea), a condiţiilor de relief, dispoziţiei reţelei hidrografice şi a amplasamentelor obiectivelor social economice, are una dintre cele mai dezvoltate scheme de amenajare privind apărarea contra inundaţiilor din Europa. Execuţia lucrărilor hidrotehnice a început în perioada 1870 şi a fost finisată la nivelul anului 1950. În faza actuală gradul de apărare asigurat nu mai corespunde cu cel iniţial (conform inundaţiilor înregistrate în 2000-2001), datorită modificărilor survenite privind valoarea debitelor maxime de calcul, valoarea coeficienţilor de scurgere, compunerii hidrografelor în zonele amonte de formare ale viiturilor (Ucraina, România, Slovacia). Pentru acest caz se impune o tratare a hărţilor de risc cu participarea tuturor ţărilor riverane. Bazinul Tisa va fi analizat sub acest aspect şi în cadrul “Forum Tisa” cu participarea ţărilor riverane. Studiile recente arată că Valea Rhinul supusă la fenomene cu risc extrem necontrolate poate afecta o populaţie de cca.10 mil.locuitori şi pagube în valoare de 165 miliarde. Cooperările existente între ţările riverane în domeniu au fost realizate între ţările riverane sub auspiciile International River Commissions pentru cursurile Dunărea, Oder, Elba, Rhine, Mass/Meuse. România este membră a Comisiei Dunării şi Tisa Forum. În urma prelucrărilor datelor rezultate s-a trecut apoi la redactarea hărţilor de risc preliminare pentru evaluarea pagubelor şi a principalelor nuclee de producere şi manifestare a fenomenelor de inundaţii la nivelul teritoriului European. Redactarea acestei hărţi a avut la bază date generale furnizate de ţările europene. Datele furnizate de hărţile de risc preliminarii au fost înscrise pe o scară valorică de la minimum la maximum de pagube înregistrate. Prezentarea a fost realizată ca pagube însumate, repartizate pe unităţi administrativ teritoriale statale ale UE denumite NUTS-3 sau pe o hartă generală a UE, punctual pentru

anumite zone reprezentative de interes, în funcţie de paguba pe cap de locuitor. Fig.2.4. Harta de hazard privind inundaţiile B. Alunecări de teren Preocuparea pentru realizarea hărţilor de risc la alunecări de teren pe plan internaţional este majoră, existând numeroase congrese internaţionale, workshop-uri şi publicaţii care au drept obiect de studiu acest subiect. Necesitatea studierii acestui subiect a venit ca urmare a ocurenţei foarte mari a alunecărilor de teren. Ele pot să apară în orice arie care nu este morfologic plată. Cauzele apariţiei alunecărilor de teren fiind foarte numeroase, se impune o studiere cât mai amănunţită a acestui fenomen. Încălzirea globala care a dus la precipitaţii şi furtuni abundente, cutremurele de intensitate mare care au avut loc în ultimii ani au dus la apariţia unor alunecări de teren cu efecte dezastruoase asupra oamenilor, bunurilor materiale şi


27

mediului. În general realizarea hărţilor de risc, alegerea unor studii de caz pentru zone foarte locuite şi cu susceptibilitate mare de alunecare a dus la realizarea unor ghiduri de utilizare a pământurilor în zonele respective, chiar şi la educarea oamenilor în situaţii de criză. Hărţile de hazard la alunecare se definesc ca fiind: hărţi care indică probabilitatea anuală de apariţie a unei alunecări de teren într-o arie anume. O hartă ideală de hazard la alunecare ar trebui să arate nu numai posibilitatea de apariţie a unei alunecări de teren într-un anume loc, clar specificat dar şi urmările pe care le-ar putea avea o alunecare de teren dintr-o zonă învecinată.

Fig. 2.5. Harta de hazard privind zonele cu alunecări de teren C. Cutremure Hazardul seismic din România este datorat sursei seismice subcrustale Vrancea şi mai multor surse seismice de suprafaţă (Banat, Făgăraş, Dobrogea,etc.). Sursa Vrancea este determinanta pentru hazardul seismic din circa doua treimi din teritoriul Romaniei, în timp ce sursele de suprafaţă contribuie mai mult la hazardul seismic local. La nivel European seismicitatea României poate fi caracterizată drept medie, dar având particularitatea ca seismele cu focarul în sursa subcrustala Vrancea pot provoca distrugeri pe arii intinse incluzand şi ţările învecinate. Cutremurele vrâncene au fost sesizabile în Europa pe suprafeţe care au atins 2 milioane de km2. După cum se poate observa din seismicitatea Europei,

fig.2.6.,activitatea seismică în România este concentrată în câteva zone seismice distincte, datele caracterisrice vor fi analizate în detaliu în cursurile următoare. În comparaţie cu sursa Vrancea celelalte zone seismice din Romania prezintă o activitate redusă, mai activă în ultima perioadă dovedindu-se zona Banatului. Un eveniment periculos produs datorat unui hazard natural devine un “dezastru natural” atunci când efectele sale asupra vieţii şi proprietăţii oamenilor, precum şi asupra mediului reprezintă consecinţe de severitate majoră. Cu cât o regiune este mai săracă, cu atât este mai sever impactul social al dezastrului. Reducerea efectelor dezastrelor naturale (conform O.M.M. inundaţile provoacă cca.70% din totalul pagubelor mondiale), reprezintă un obiectiv de primă necesitate în cadrul acţiunilor privind cooperarea internaţională precum şi în cadrul Uniunii Europene. În acest context în decembrie 1989, Adunarea Generală a Naţiunilor Unite a adoptat Rezoluţia nr.44/236 care în mod unanim a instituit „Deceniul Internaţional pentru Reducerea Dezastrelor Naturale -IDNDR„. Instituţia îşi propune : „reducerea prin acţiune internaţională concertată în special în ţările în curs de dezvoltare, a pierderilor de vieţi omeneşti, a pagubelor economice şi a disfuncţiilor economico-sociale cauzate de dezastre naturale precum inundaţiile, cutremurele, alunecările de teren”. Una din prerogativele de bază a IDNDR a constat în „ amplificarea măsurilor de evaluare, predicţie şi micşorare a dezastrelor naturale prin programe de asistenţă tehnică şi transfer detehnologie, proiecte pilot, de educare şi instruire a cadrelor specializate conform cu locul şi dezastru specific”. Ulterior această rezoluţie s-a materializat printr-un plan de acţiune realizat în martie 1991 de către experţi de largă recunoaştere mondială. În conformitate cu planul de acţiune OMM în perioada 1991-2000 s-au realizat cu


28

diferite grade de aprofundare următoarele obiective considerate ca parte din acordurile planurilor regionale de dezvoltare durabilă:

Determinări la scară mondială a probabilităţi de producere a dezastrelor şi riscului aferent

Elaborare de planuri şi programe de prevenire le scară naţională şi/sau locală a dezastrelor

Acces atât la sistemul de alertă mondial, cât şi la sistemele regionale, naţionale, locale

Fig. 2.6. Harta de hazard privind cutremurele

Aceste trei obiective cu caracter general s-au realizat prin implementarea unui plan detaliat, care conţine următoarele proiecte:

• Identificarea zonelor endemice de producere a evenimentelor periculoase şi evaluarea magnitudinii acestor evenimente. Ca rezultat al acestei acţiuni se pot obţine hărţi cuprinzând identificarea caracterizarea şi cauzele evenimentelor periculoase sau hazardurilor naturale precum şi măsurile necesare privind prevenirea şi atenuarea efectelor hazardurilor naturale.

• Determinarea vulnerabilităţii şi a riscului precum şi analiza de tip cost/beneficiu. Se urmăreşte evaluarea cantitativă a costului măsurilor de prevenire şi a cheltuelilor conexe, raportat la valoarea pagubelor evitate pe durata normată a lucrărilor propuse pentru un eveniment cu o anumită frecvenţă de apariţie. Calculele de eficienţă economică sunt necesare stabilirii totalităţii sistemelor sau schemelor de amenajare privind lucrările necesare pentru arealele situate în zonele de risc.

• Reducerea gradului de periculozitate al dezastrelor prin elaborarea unor politici coerente privind conştientizarea şi controlul hazardurilor naturale. În acest sens se propun şi se dezvoltă planuri de dezvoltare pentru găsirea unor soluţii optime. Este cazul elaborării planurilor de apărare şi intervenţie la nivel judeţean în cadrul Inspectoratelor Situaţiilor de Urgenţă.

• Stabilirea sistemelor informaţionale, de monitorizare, predicţie şi prognoză. Scopul sistemelor informaţionale este de a identifica şi a oferi o prognoză timpurie şi corectă care să permită luarea deciziilor corespunzătoare privind atenuarea efectelor.

• Planificarea de lungă durată şi realizarea de lucrări structurale de prevenire a efectelor dezastroase, precum şi conceperea de măsuri nestructurale de reducere a consecinţelor acestora. In cadrul măsurilor structurale este cazul elaborării planurilor de apărare contra inundaţiilor, a schemelor directoare de amenajare şi management ale bazinelor hidrografice şi a planurilor de urbanusm şi amenajarea teritoriului, în curs de realizare. Măsurile nestructurale constituie mijloace complementare de apărare foarte eficace.


29

• Planificarea de scurtă durată a măsurilor de preîntâmpinare a dezastrelor, precum şi a măsurilor de urgenţă în cazul producerii acestora. În acest sens au fost redactate “Manualul Prefectului “ şi “Manualul Primarului “ precum şi alte documentaţii redactate de Inspectoratelor Situaţiilor de Urgenţă privind măsurile ce trebuie aplicate din primele faze ale producerii fenomenelor.

Luarea de măsuri de intervenţie anterior evenimentelor periculoase. Aceste măsuri se referă la asigurarea din timp a disponibilităţilor de echipament de salvare adecvat precum şi materiale necesare consolidării lucrărilor de apărare existente. Aceste măsuri intră în atribuţiile Inspectoratelor Situaţiilor de Urgenţă, primăriilor precum şi forurilor judeţene.

• Instruirea personalului care urmează a fi implicat în perioada dezastrului sau după producerea acestuia în paralel cu informarea populaţiei. Conform “Manualul Prefectului“ şi “Manualul Primarului “ este necesar să se organizeze cursuri , demonstraţii practice pe diverse cazuri de simulare ale fenomenelor

• Dezvoltarea şi diversificarea transferului de tehnologie. În cadrul acestui program se menţionează că ţările care au tehnologie şi experienţă bogată în acest domeniu este necesar să transfere şi să beneficieze aceste sisteme eficace sub formă de know how în folosul ţărilor cu posibilităţi materiale şi tehnologice mai reduse.

• Amplificarea cercetărilor privind dezvoltarea tehnologiilor şi a managementului dezastrelor. Participarea colectivă a ţărilor la efortul de cercetare, a elaborării modelelor şi metodelor de previziune şi prognoză precum şi a măsurilor de de informare, salvare a bunurilor şi vieţilor omeneşti, constituie un factor activ (în care şi România este implicată) al instituţiilor şi forurilor europene din cadrul U.E. Directoratul General de Cercetare şi Dezvoltare (DGXI), a dezvoltat programul “River Basin Modeling”-RIBAMOD având ca scop principal modelarea hidrologică şi magementul inundaţiilor.

Comunitatea Europeană a dezvoltat mai multe proiecte de cooperare între statele sale cu caracter multidisciplinar, printre care: EUROflood (1992-1996), FLOODware (1996-19998) la care a participat şi România în care se menţiona următoarele obiective majore: - Elaborarea sistemelor de prognoză; -Studierea evenimentelor periculoase de scurtă durată; -Cunoaşterea regimului hidrologic al viiturilor; -Determinarea riscului la viituri; -Gestiunea structurilor hidrotehnice; -Gestiunea inundaţiilor; 4. ELABORAREA HĂRŢILOR DE HAZARD SEISMIC LOCAL PENTRU LOCALITĂŢI URBANE (H.S.L.L.U.). Introducere În România, de-a lungul timpului, specialiştii au propus diverse metode de zonare seismică a teritoriului, întocmind hărţi, care au fost şi sunt încă părţi componente ale normelor şi legilor de proiectare încă în vigoare. Astfel, în prezent, în România, hazardul seismic pentru o anumită zonă sau amplasament este stabilit conform hărţii de zonare seismică prezetată în figura 1, adaptată după STANDARD SR 11100/1-1993, care a fost realizat urmărindu-se, între altele, adaptarea la reglementările internaţionale în vigoare. De menţionat că, sporirea rezistenţei la cutremure a construcţiilor, prin proiectarea antiseismică, trebuie să se realizeze pe baza unui corelaţii optime între cost, performanţă şi risc.


30

Figura 1. - Harta de zonare seismică a României

4.1. Necesitatea şi oportunitatea reglementării. Analiza arată că, în ţările dezvoltate, urbanizarea rapidă şi creşterea populaţiei care locuieşte sau este transferată în zone cu potenţial de pericol ridicat, asociat dezastrelor naturale, sunt probleme majore pentru factorii de decizie, aceste zone provocând, cel mai adesesea, grele pierderi de vieţi omeneşti şi economice. Bilanţul pierderilor de vieţi omeneşti şi materiale cauzate de hazarde naturale arată că cele mai multe sunt produse de cutremure. Prin urmare, în aceste zone de risc seismic ridicat, trebuie luate măsuri pentru proiectarea antiseismică a construcţiilor civile, industriale, nucleare, militare etc, dar şi controlul strict al expansiunii urbane, avându-se grijă ca investiţiile în infrastructură să nu fie exagerat de mari în raport cu riscurile reale ce trebuie evitate. Pentru realizarea acestui deziderat sunt necesare cercetări ştiinţifice care să furnizeze datele necesare proiectării antiseismice. De asemenea, este necesară încadrarea analizei condiţiilor seismice locale în contextual celor globale şi regionale. Astfel, precizăm, că ţările din bazinul Mării Negre, din care face parte şi România, sunt caracterizate de numeroase tipuri de hazard natural corespunzătoare cutremurelor, alunecărilor şi prăbuşirilor de teren, inundaţiilor, fenomenelor meteorologice periculoase (secetă, înzăpeziri, chiciură, grindină, furtuni etc). Din punct de vedere al condiţiilor seismice globale şi regionale, se cunoaşte faptul că aceste ţări sunt situate în regiunea de hazard seismic înalt al centurii seismice Alpino-Himalaiană şi Carpato-Balcanică. Această poziţie geografică a teritoriului ţării noastre influenţează modul specific de manifestare a seismicităţii, constatându-se, printre altele şi influenţa interacţiunii elementelor structurale geotectonice la diverse scări (globală, regională şi locală). Creşterea performanţelor în proiectarea antiseismică, necesită ca spectrele de calcul (spectre de răspuns al terenului) să fie determinate pentru fiecare amplasament în care este posibilă determinarea directă a lor (din înregistrări instrumentale sau calculate). De asemenea, se recomandă efectuarea corelării parametrilor rezultaţi din analiza spectrală a înregistrărilor undelor seismice cu acele elemente necesare evaluării hazardului seismic ce depind de compoziţia şi caracteristicile spectrale ale mişcării solului sub acţiunea cutremurelor generate atât de sursele de suprafaţă, cât şi de cele intermediare. În România s-au adoptat aceleaşi standarde ca şi cele utilizate în reglementările internaţionale actuale, privind trecerea de la datele observaţionale la cele reprezentând valorile parametrilor caracteristici ai hazardului seismic. Pe lângă acest aspect, un factor unificator îl reprezintă şi succesiunea etapelor recomandate în procesul de evaluare a hazardului seismic prin adoptarea metodei lui Corneli (1968), a cărui schemă a fost adoptată în majoritatea cercetărilor şi studiilor vizând evaluarea hazardului seismic în Europa şi în special în America. Informaţii despre cutremurele produse pe teritoriul actual al României sunt menţionate în documentele vremii cum ar fi: cutremurul din 1802, cunoscut şi sub numele de "Cutremurul cel Mare", precum şi


31

cutremurele produse în anii 1940 şi 1977, care au provocat numeroase victime omeneşti şi pagube materiale imense. Până în prezent, răspunsul comunităţii internaţionale la frecventele calamităţi produse de dezastre a fost, în principal, axat pe acţiuni de salvare şi ajutorare a populaţiei sinistrate, acţiuni care, în fapt, nu rezolvau fondul problemei, ci numai ameliorau situaţiile post-dezastru. În această situaţie, cercetătorii ştiinţifici din domeniul Seismologiei au intensificat studiile teoretice şi experimentale ("in situ" şi în laboratoare) pentru elucidarea cauzelor naturale şi antropogene care au contribuit la producerea pierderilor de vieţi omeneşti şi materiale. Astfel, a fost continuată tradiţia ca, imediat după producerea unui cutremur major, să se întreprindă activităţi de inventariere şi evaluare a efectelor macroseismice, printr-o colaborare internaţională susţinută, ceea ce a permis acumularea unui vast material privind modul de acţiune a cutremurelor asupra oamenilor şi mediului înconjurător, construcţiilor şi scoarţei terestre. Din analiza şi prelucrarea acestor informaţii s-a constatat că este posibilă diminuarea pierderilor de vieţi şi bunuri materiale, luându-se toate măsurile impuse de situaţie, prin gestionarea (supervizarea şi controlul) situaţiilor de criză post-dezastru. Însă, cea mai importantă măsură de preîntâmpinare şi diminuare în viitor a potenţialelor calamităţi de natură seismică este adoptarea de soluţii moderne de proiectare antiseimică, realizate pe baza Hărţilor de hazard seismic, evaluate la scară globală, regională şi locală. Efectele dezastrelor naturale trebuie privite nu numai din punct de vedere umanitar şi în termeni sociali, ci şi în termeni economici şi de dezvoltare, având în vedere faptul că dezastrele naturale sunt într-adevăr un obstacol adesea insurmontabil în dezvoltarea economică şi socială. S-a observat că, atunci când calculăm creşterea produsului intern brut, constatăm că pierderile cauzate de dezastre naturale, în special, în ţările dezvoltate sunt mai mari decât creşterea economică. În consecinţă, având în vedere impactul social şi economic, cu implicaţii puternice în relaţiile publice şi politice, se constată o creştere a preocupării guvernelor de a da o mai mare atenţie evalurii hazardului seismic, predicţiei, prevenirii şi pregătirii dezastrelor, recunoscându-se faptul că planificarea acţiunilor pre-dezastru, co-dezastru şi post-dezastru trebuie să fie o parte integrantă a politicii naţionale de dezvoltare. În acest sens, elaborarea şi intrarea în vigoare a unor strategii (politici) şi/sau planuri, privind armonizarea standardelor şi codurilor de construcţie, conform normelelor tehnice europene, sunt factori cheie pentru stabilirea coerentă a creşterii siguranţei umane şi economice. Pentru atingerea acestor deziderate, este necesară o mai bună cunoaştere a hazardului seismic şi a riscului seismic asociat acestuia. Obiectivele propuse, urmăresc punerea la dispoziţia specialiştilor în cercetările de hazard seismic a unei metodologii de elaborare a hărţilor de H.S.L.L.U., care să răspundă în cel mai înalt grad cerinţelor moderne şi complexe ale noilor filosofii de proiectare în construcţii, astfel încât, acestea să reflecte realităţile seismotectonice active sau potenţial active ale teritoriului României. Aceste hărţi vor pune la dispoziţia specialiştilor în proiectarea antiseismică a informaţiilor necesare cu privire la efectele posibile ale cutremurelor în scopul adoptării acelor parametri de proiectare care să asigure, pe de o parte, rezistenţa construcţiilor la cutremurele maxime aşteptate şi, pe de altă parte să permită realizarea acestui deziderat cu un consum minim de investiţii. S-au luat în considerare toate Zonele Surse Seismice Potenţiale (ZSSP) aflate în vecinătatea localităţilor urbane sau a amplasamentelor vizate, pentru care se intenţionează elaborarea hărţilor de hazard seismic local. Astfel, se va ţine seama de sursele cutremurelor normale aflate pe teritoriul României şi în zonele transfrontaliere până la distanţa de 150 km faţă de localitate sau amplasament, iar pentru cutremurele intermediare vrâncene până la distanţa de 350 km. Hazardul seismic poate fi exprimat prin probabilitatea ca una din următoarele mărimi: intensitate, acceleraţie maximă, viteză maximă, spectre de răspuns să depăşească un prag prestabilit. Impactul proiectului asupra societăţii va consta în creşterea siguranţei şi protecţiei seismice a populaţiei României la eventualele cutremure majore ce se vor produce pe teritoriul ţării sau în zonele seismic active învecinate şi, de asemenea, posibilitatea dezvoltării economice, în perspectivă a zonelor cu seismicitate ridicată. 4.2. Noţiuni de bază în metodologia elaborării hărţilor de hazard seismic


32

Printre alte noţiuni fundamentale cu care operează proiectarea antiseismică a obiectivelor civile şi industriale, un rol important revine noţiunilor de hazard seismic, vulnerabilitate seismică şi risc seismic. Determinativul "seismic" apare în fiecare denumire pentru a face o distincţie în raport cu alte elemente similare, dar referitoare la alte tipuri de dezastre naturale, cum ar fi: uragane, vulcani, tsunami, etc. Până nu demult (şi se mai constată uneori şi în prezent) se face confuzie între "riscul seismic" şi "hazardul seismic". Hazardul seismic este independent de acţiunea omului, este în afara controlului uman, fiind determinat doar de factorii naturali, cum ar fi:

- magnitudinea cutremurului produs, - distanţa epicentrală, - adâncimea focarului, - direcţia planului de falie în raport cu punctul M în care se calculează hazardul, - relaţia dintre lungimea rupturii şi magnitudine, - magnitudinea maximă posibilă în zona sursei, - intervalele de timp după care se pot repeta cutremurele de mărime dată, - structura geologică locală în punctul dat (M).

Pentru a stabili un limbaj comun şi riguros, conferinţa Grupului de Experţi ai UNDRO (Geneva, 1979) a recomandat adoptarea unor definiţii standard publicate în Raportul Final al Proiectului pentru Reducerea Riscului Seismic (RER, 1982). Conform convenţiilor internaţionale la care a aderat şi ţara noastră vom adopta aceste definiţii date pentru cazul cel mai folosit al analizei probabiliste. Hazardul seismic (H) este o funcţie P (Y>y) care descrie probabilitatea ca într-un loc dat (M) şi într-un interval de timp (T), valoarea unui parametru Y (care poate fi: intensitatea macro seismică, acceleraţia, viteza sau deplasarea solului) să depăşească valoarea dată (y) ca efect al producerii unui cutremur (indiferent unde s-ar afla focarul acestuia). Hazardul seismic poate fi exprimat analitic ca o familie de funcţii de punct sau grafic printr-o familie de curbe ce indică probabilitatea apariţiei diferitelor valori ale parametrului ales: H = P (Y > y) (1) Vulnerabilitatea seismică (V) este o măsură a raportului dintre valoarea pierderilor înregistrate, ca urmare a distrugerilor produse de un cutremur şi valoarea totală (economică şi socială) anterioară producerii distrugerilor într-o zonă dată. Vulnerabilitatea seismică observată (Vo) reprezintă vulnerabilitatea seismică determinată pe baza evaluărilor efectuate după producerea distrugerilor provocate de un cutremur. Vulnerabilitatea seismică prezisă (Vp) este vulnerabilitatea calculată pe baza unor anticipări ale unui viitor cutremur, luându-se în considerare potenţialele distrugeri ale celor mai expuse obiective. Vulnerabilitatea seismică depinde în principal de acţiunea omului, de modul cum au fost protejate antiseismic obiectivele construite şi de valoarea economică a acestora. De asemenea, vulnerabilitatea depinde de gradul de uzură şi slăbire a rezistenţei structurilor, ca urmare a unor supuneri repetate la factori ce o pot slăbi (cutremure anterioare, vibraţii industriale etc). Tendinţa generală este ca vulnerabilitatea să crească cu timpul, atât din cauza creşterii valorii obiectivelor ce pot fi distruse (prin instalarea de tehnologii avansate, aparaturi sofisticate, etc), cât şi din cauza slăbirii rezistenţei vechilor instalaţii. Riscul seismic specific (rs) este o funcţie ce exprimă probabilitatea ca într-un loc dat să se producă, într-un interval de timp dat, un procent dat de pierderi din valoarea totală (economică şi socială), ca efect al unui cutremur ce ar produce, în acel loc, efecte caracterizate de valori ale parametrilor consideraţi (intensitatea, acceleraţia, viteza de deplasare a solului) mai mari decât o anumită valoare. Rezultă că riscul seismic specific se poate exprima prin relaţia: rs = H x V (2) unde: rs este riscul seismic specific;


33

Relaţia (2) exprimă o probabilitate a unui eveniment compus şi se exprimă ca produs al probabilităţilor elementare H şi V (legea "şi - şi" corespunzătoare faptului că au loc simultan şi efectele descrise de H şi cele descrise de V). La limită, când nu există nici un fel de obiect pe suprafaţa solului, V = 0 şi deci rs este nul. Un alt caz extrem când rs = 0 este cel al unei zone suficient de îndepărtate faţă de sursele seismice, astfel încât, efectele cutremurelor (oriunde s-ar produce) să nu fie simţite în aceea zonă. Rezultă că în acest caz hazardul va fi egal cu zero şi conform relaţiei (1) şi riscul este nul indiferent cât sunt de mari valorile existente în acea zonă. Riscul seismic (R) este probabilitatea de a se produce o pagubă în valoare totală dată (Vtot) într-un punct în care riscul seismic specific este rs, deci: R = rs x Vtot (3) Din relaţiile (2) şi (3) rezultă că putem exprima riscul seismic (R) cu ajutorul hazardului seismic (H) şi al vulnerabilităţii (V): R = H x V x Vtot (4) 4.3. Parametri necesari în evaluarea hazardului seismic 4.3.1. Intensitatea macroseismică În scopul diferenţierii cutremurelor în funcţie de efectele lor, printre numeroşi parametri pe baza cărora se clasifică cutremurele de pământ este şi gradul de intensitate seismică. Intensitatea seismică reflectă efectele macroseismice produse de cutremure asupra construcţiilor, oamenilor, mediului înconjurător şi scoarţei terestre. Primele preocupări privind clasificarea cutremurelor în funcţie de intensitate au apărut în secolul al XV-lea când au elaborate o serie de scări descriptive. Observaţiile macroseismice au fost folosite în mod tradiţional ca măsură a intensităţii unui cutremur, prima clasificare fiind făcută de Poardi în 1627. Acestea oferă informaţii utile pentru obţinerea distribuţiilor pagubelor produse de cutremure şi a hărţilor macroseismice care stau la baza studiilor de atenuare a intensităţilor macroseismice şi la determinarea structurilor de atenuare. În România, prima investigaţie macroseismică susţinută a fost făcută în 1892 de către Ştefan Hepites, care a folosit în studii o reţea unitară de staţii meteo, lucrătorii acestor staţii având sarcina de a colecta informaţii macroseismice din zonele înconjurătoare staţiei unde lucrau. Majoritatea datelor referitoare la marile cutremure produse pe teritoriul ţării au fost sintetizate de Atanasiu, 1961. Un avantaj major al folosirii intensităţilor macroseismice este acoperirea mare, în timp şi în spaţiu, cuprinzând atât perioadele istorice, caracterizate de absenţa măsurătorilor directe ale mişcărilor puternice ale solului, cât şi pe cele instrumentale, pentru toate zonele de pe teritoriul României şi din zonele transfrontaliere. Astfel încât, modelarea distribuţiei intensităţilor macroseismice asociate cutremurelor produse pe teritoriul României reprezintă o alternativă viabilă în procesul de evaluare a hazardului şi de reducere a riscului seismic pentru zonele cu potenţial distructiv important. Modelarea distribuţiei intensităţilor macroseismice, specifice seismicităţii locale, asociată cutremurelor produse pe teritoriul României, s-a realizat pe baza relaţiilor de atenuare obţinute din prelucrarea datelor observaţionale. Până în prezent, catalogul hărţilor macroseismice pentru teritoriul României cuprinde 57 hărţi, primele informaţii macroseismice reprezentate sub formă de hartă aparţinând cutremurului vrâncean de magnitudine 6.8, produs la 06.04.1790. Efecte macroseismice dezastruoase, cauzate de cutremurele vrâncene pot fi explicate, atât prin complexitatea şi dinamica structurilor tectonice crustale şi subcrustale, cât şi prin energiile uriaşe eliberarate în procesele de seismogeneză. Un factor care determină într-o măsură majoră distribuţia efectelor macroseismice pe suprafaţa unui teritoriu afectat de cutremure este tipul mecanismului în focar, întrucât schema de radiaţie a energiei seismice este asimetrică presentând maxime în planul de alunecare pe falie şi minime pe planul nodal.


34

Există numeroase studii observaţionale şi chiar teoretice (Enescu şi Smalberger, 1980) care pun în evidenţă legătura strânsă între forma izoseistelor şi mecanismul în focar. De asemenea, este necesar ca în evaluarea efectelor macroseismice locale să se ţină seama şi de influenţa pe care o are factorul topografic asupra acestora. În 1961, Atanasiu, încercând să interpreteze alternanţa unor zone de efecte maxime cu zone de efecte minime produse de cutremurul din 1940, introduce noţiunile de "Culminaţii seismice" şi "linii de sensibilitate seismică". Atanasiu a crezut iniţial că acest fenomen reprezintă manifestarea macroseismică a unui proces de suprapunere a undelor seismice având ca rezultat însumarea, respectiv anularea amplitudinilor oscilaţiilor, fenomen cunoscut sub numele de interferenţă. De aceea, Atanasiu a atribuit zonelor de maximum al efectelor macroseismice denumirea de "culminaţie" sugerată de asemănarea suprafeţei reprezentând distribuţia efectelor macroseismice cu formele de relief, pentru care zonelor cu înălţime maximă li s-a dat în Geografie denumirea de "culminaţii". Constatând coincidenţa existentă, în numeroase cazuri, dintre aceste culminaţii şi structura geologică de suprafaţă (falii, accidente tectonice majore etc), Atanasiu a introdus denumirea de "linii de sensibilitate seismică" pentru desemnarea acelor grupări de culminaţii care determină formarea unei izoseiste corespunzătoare unor valori maxime ale intensităţii macroseismice. Cu toate aceste similitudini existente în cazul cutremurele normale, se constată că pentru cutremurele intermediare vrâncene, nu întodeauna există această corespondenţă între "liniile de sensibilitate seismică" şi accidentele tectonice majore, fapt remarcat chiar de Atanasiu. În acest sens, putem cita ca exemple de astfel de culminaţii toate poziţiile epicentrelor cutremurelor de suprafaţă, precum şi interiorul izoseistelor de intensittăţi maxime în cazul cutremurelor intermediare. Complexitatea şi varietatea tectonicii teritoriului României şi a zonelor adiacente acestuia, fac ca frecvenţa şi energia cutremurelor să varieze în limite largi, în funcţie de caracteristicele subunităţilor tectonic active. Astfel, pe lângă cutremurele intracrustale sporadice produse în provinciile Banat, Crişana, Maramureş etc, cutremure generate de mişcări bruşte pe falii şi decroşări, se produc şi cutremure subcrustale (intermediare), generate în zona de curbură a Carpaţilor Orientali denumită de seismologi "Zona Seismogenă Vrancea". Modelul triplei joncţiuni se bazează pe configuraţie poziţiei fragmentelor de placă ce converg în această zonă şi pe o anumită distribuţie a forţelor care acţionează. Printre sursele de informare menţionăm hărţile realizate de Atanasiu 1961, Atlasul Balcanic al Hărţilor cu Izoseiste (UNDP-UNESCO, 1974), Medvedev, 1977, Radu, 1979, 1982. Pentru cutremurele vrâncene intermediare din anii 1977, 1986 şi 1990, în afară de hărţile cu izolinii, există fişiere cu mai mult de 6000 de valori de intensităţi obţinute prin digitizarea intensităţilor obţinute din chestionarele macroseismice completate în urma acestor cutremure (IPF-Karlsruhe, Germania, 2000). Pentru a obţine distribuţiile macroseismice aceste date au fost folosite individual pentru fiecare amplasament studiat sau au fost grupate în funcţie de distanţa epicentrală şi de azimutul amplasamentului (în sectoare unghiulare de 15 grade), punctele de observaţie fiind separate, în funcţie de intensitate prin arce de cerc centrate în epicentrul macroseismic, fiind folosite mediile intensităţilor, ale distanţelor epicentrale şi ale azimutului fiecărui grup în parte. Avantajul acestor grupări este acela că au fost eliminate efectele locale obţinute atunci când se lucrează la scară mică. 4.3.1.1 Atenuarea undelor seismice, distribuţia în spaţiu a parametrilor Următorul pas în analiza distribuţiilor în spaţiu este selectarea funcţiei matematice sau a modelului de legătură între variabilele dependente şi independente. Forma funcţiei/modelului depinde foarte mult de baza de date folosită: dacă aceasta este relativ uniformă atunci funcţia poate depinde doar de câţiva parametri, iar alteori pot fi folosite modele simple, empirice. În cazul în care extrapolarea modelului se face mult în afara centroidului de date, este necesară existenţa unui model fizic pentru ca extrapolarea să aibă sens. Bazele fizice ale relaţiilor de distribuţie/atenuare în spaţiu sunt limitate la cele mai elementare principii ale seismologiei şi geofizicii, probleme apărând de obicei doar în apropierea sursei, unde devin importante detalii legate de procesul de rupere. Scăderea amplitudinii undelor seismice cu distanţa parcursă este efectul rezultant al următoarelor patru procese:


35

- împrăştierea geometrică (scăderea amplitudinii undelor datorită creşterii ariei frontului de undă), - dispersia undelor (datorită dependenţei vitezei de propagare de frecvenţa de oscilaţie, lungimea pulsului creşte cu distanţa de propagare şi amplitudinea sa scade), - împrăştierea pe neomogenităţi (energia undelor se imprăstie în toate direcţiile datorită refexiei pe neomogenităţile mediului de propagare); - absorbţia (transformarea energiei undelor seismice în alte forme de energie, datorită neelasticităţii mediului de propagare). Ultimele două sunt cauzele atenuării anelastice a undelor. Intensitatea acestor procese diferă în pământ în plan orizontal, dar şi cu adâncimea. În apropierea suprafeţei pământului, unde structura este foarte complexă, toate tipurile de atenuare a energiei seismice sunt importante. La adâncimi mari, unde presiunea este foarte mare, absorbţia este slabă. Intensitatea acestor procese diferă cu tipul de unde seismice; dispersia undelor de volum este atât de slabă, încât, de obicei, se neglijează, spre deosebire de a undelor de suprafaţă, care este foarte puternică. împrăştierea pe neomogenităţi este foarte mică la mare adâncime în pământ, astfel încât poate fi neglijată, dar în schimb este procesul dominant în atenuarea undelor Reileigh (Howell, 1990). 4.3.1.1.1 Relaţii de atenuare Estimarea relaţiilor de atenuare este una din cele mai importante probleme în vederea determinării hazardului seismic datorat cutremurelor din Vrancea. Forma generală a relaţiilor de atenuare este de tipul: y=b1f1(M)f2(r,E)f3(M,r,E)f4(P1) (5) unde: y este parametrul ce urmează a fi prezis - variabila dependentă; f1(M) = o funcţie dependentă de magnitudinea cutremurului; f2(r,E) = o funcţie dependentă de distanţa hipocentrală (r) şi de proprietăţile tectonice (E); f3(M,r,E) = o funcţie neseparabilă de magnitudine, distanţă şi mediu; f4(Pi)=o funcţie ce caracterizează parametri independenţi ai cutremurelor, propagării, amplasamentului sau structurii;

= o variabilă aleatoare ce reprezintă incertitudinea în estimarea lui Y. Cu toate că există o multitudine de forme pentru fh de obicei acesta este de forma: f1(M) = eb

2m ţinându-se

cont de definiţia magnitudinii ca logaritmul amplitudinii mişcării solului (Richter, 1958). Forma cea mai folosită pentru f2 este f2(r)=eb+r[r+b5]-b3 (6) unde: termenul din paranteză reprezintă atenuarea datorată împrăştierii geometrice, b3 este rata atenuării geometrice şi eb+r reprezintă atenuarea anelastică datorată împrăştierii şi amortizării undelor în medii elastice, b4 fiind coeficientul acestei atenuări, b5 este un coeficient folosit pentru limitarea valorii lui y în apropierea epicentrului, ţinându-se cont de fenomenul de saturare a mişcărilor cu scăderea distanţei faţă de sursă. O altă expresie folosită pentru f2 este:

( ) [ ] hrb brerf

−+ += 2

52

2 (7)

unde termenul din paranteză este echivalentul distanţei hipocentrale. Unii autori au inlocuit coeficientul b3 cu o funcţie logaritmică de r, iar alţii au folosit funcţii definite pe intervale pentru a ţine cont de proprietăţile de saturare ale parametrilor mişcărilor puternice cu scăderea distanţei epicentrale (Campbell 1982 etc). Funcţia f3(M, r, E) sau, simplu f3(M, r) este folosită pentru a scala magnitudinile cu distanţa, În cazul cel mai simplu această funcţie este egală cu 1 şi în cazul general are forma: f3(M,r)=[r+b6eb

7M]b3 (8)

unde b7 ia valori negative, funcţia prezentând o altă formă de saturare şi anume cea cu magnitudinea. În legătură cu acest tip de saturare există încă controverse. O altă formă a lui f3 se poate obţine din f2 prin înlocuirea lui b3 cu o funcţie liniară de magnitudine: f2(r)=eb

4r[r+b5]-b

3M (9)

Funcţia f4(P) are de obicei forma: f4(P1)= eb

1P

1 (10)


36

care ţine cont de faptul că efectele locale sunt multiplicative. Parametrul cel mai folosit în această expresie este legat de clasificarea geologică a staţiilor. Variabila aleatoare este de obicei distribuită lognormal, în special datorită formei exponenţiale ale funcţiilor din relaţia (5). După selectarea modelului corespunzător cutremurelor şi mediului de studiat, următorul pas constă din găsirea procedeului pentru determinarea coeficienţilor bi, necunoscuţi din ecuaţiile de mai sus, procedeul purtând numele de regresie. Datorită faptului că de cele mai multe ori parametri Y de studiat sunt distribuiţi lognormal, regresiile se efectuează de obicei pe logaritmul lui Y: y=lnY=lnb1+ln[f1]+ln[f2(M)]+ ln[f2(r)]+ ln[f3(M,r)]+ ln[f4(P)]+e

(11)

unde e=ln este o variabilă aleatoare cu media zero şi deviaţia standard , care reprezintă eroarea standard în determinarea lui y, "e" este distribuit normal sau Gaussian. Această valoare este necesară pentru a face o analiză statistică asupra rezultatelor. Regresiile pot fi făcute pe orice tip de transformare a lui Y, nu neapărat pe transformarea lnY. Cea mai uşoară şi mai folosită regresie este cea care foloseşte procedeul celor mai mici pătrate, care

minimizează suma erorilor pătratice: ( )∑=

−n

iii yyw

1

2unde y este valoarea prezisă a lui y, yi ia valoare

observată a lui y şi wi este ponderea lui yi. Alte procedee folosite, pe lângă cele liniare care folosesc procedeul standard al celor mai mici pătrate, sunt: procedeele cu paşi multipli care pot fi reduse la regresii liniare şi care sunt folosite pentru separarea distanţelor de magnitudini, regresiile ponderate şi regresiile neliniare, care de obicei se rezolvă empiric prin folosirea diferitelor tehnici de simulare. Regresiile ponderate sunt folosite, atunci când în setul de date predomină informaţiile de la un număr mic de cutremure sau pentru câteva distanţe, pentru egalizarea impactului înregistrărilor provenite de la diferite cutremure şi la diferite distanţe. Ponderile sunt atribuite pe baza calităţii datelor, în special în analiza mişcărilor puternice pentru reducerea erorilor asociate distribuţiilor neuniforme ale înregistrărilor în raport cu cutremurele individuale, magnitudine şi distanţă. Incertitudinile valorilor prezise sunt cel mai bine reprezentate de limitele de confidenţă. Pentru modele neliniare aceste limite se obţin în urma simulării Monte Carlo. Pentru modele liniare, cu coeficienţi distribuiţi normal, se pot folosi şi procedee analitice. Limitele de încredere 1- pentru media a n0 observaţii având dat un set specific de coeficienţi, se obţin din expresia:

( )5.0

22

,2

+± yv n

ty σσα

(12)

unde: t /2,v = valoarea absolută a testului statistic t asociat unei probabilităţi de depăşire de /2 şi v = n-p-1 grade de libertate; n = numărul de înregistrări folosite în analiză; p = numărul variabilelor independente din model;

= eroarea standard a estimărilor obţinute în urma regresiei; = deviaţia standard a predicţiei medii = (X0'CX0) în notaţie matricială:

X0 = un vector ce conţine valori specifice ale parametrilor modelului (de exemplu M şi ln r); X0' = covarianţa matricei coeficienţilor modelului (de exemplu parametri bi); Intervalul dat de relaţia (12) reprezintă limitele între care se situează media celor n0 observaţii ale lui Y în (1- )100% din timp. Pe lângă incertitudinile menţionate mai sus, asociate dispersiei datelor ( ) şi celei asociate estimării parametrilor b( )mai există o a treia sursă de erori care sunt date de alegerea modelului de regresie şi nu este reflectat de limitele de confidenţă. Această incertitudine este cu atât mai mică cu cât funcţia modelează mai bine adevărata formă a comportării sistemului şi nu neapărat cât de bine fitează datele.


37

Următorul pas este analiza reziduurilor, care reprezintă diferenţa dintre valoarea observată şi cea prezisă pentru y. Înaintea analizei, reziduurile se normalizează astfel încât media acestora să fie zero şi deviaţia standard egală cu 1. Uneori, când unii dintre coeficienţi sunt puternic corelaţi sau când datele nu sunt bine distribuite este necesară, în prima fază, constrângerea anumitor parametri, de exemplu, mulţi autori constrâng valoarea lui b5 la o valoare în jurul lui 20 km pentru a putea controla comportamentul parametrilor la distanţe mici. Legea de atenuare Blake-Sandi Intensitatea (MSK=EMS) epicentrală, aşteptată: I0=(1.3+0.25 lg h)MGR+2.0-3.0 lg h (13) Scăderea aşteptată, datorită atenuării:

I=(3.0+1.5 lg h) lg[(l+r2/h2)] (14) unde h, r sunt măsurate în km Intensitatea aşteptată la un amplasament: I=I0- I (15) Trecerea la acceleraţia spectrală (de vârf, pentru amortizare 5% critică, exprimată în m/s2): log2 PSA = (I-6.68)+log4(2 /TC) (16) unde TC este perioada de colţ, s; şi acceleraţia de vârf a mişcării terenului se obţine împărţind PSA la 2.5 ... 3.0. 4.3.1.1.2 Distribuţia în spaţiu a intensităţilor macroseismice Studiile de hazard seismic din ultimii 30 de ani au fost în mare parte realizate ţinând cont de necesităţile inginerilor constructori, prin legarea mărimilor specifice mişcării solului de parametrii fizici determinaţi instrumental şi anume de valorile maxime ale acceleraţiei solului. În prezent interesul faţă de rezultatele studiilor de hazard s-a extins şi la alte domenii cum ar fi societăţile de asigurare sau proiectare, crescând astfel şi interesul faţă de informaţiile macroseismice cum ar fi variaţia intensităţii macroseismice, respectiv a pagubelor, ca funcţie de distanţă şi magnitudine/intensitate epicentrală. Cu toate că informaţii macroseismice există încă din perioada preinstrumentală a seismologiei, studiile legate de atenuarea intensităţilor sunt relativ puţine şi neconvingătoare. Scopul aprofundării acestui studiu este acela de a trezi interesul faţă de un domeniu lăsat de multe ori pe planul doi şi de a răspunde la întrebări cum ar fi cele ce urmează: - Care sunt relaţiile de atenuare a intensităţilor macroseismice datorate cutremurelor intermediare şi normale din România ? - Există variaţii sistematice în relaţiile de atenuare prin trecerea de la o regiune seismică la alta ? Care sunt acestea ? - Cum pot fi incorporate efectele geologice locale în relaţiile de atenuare a intensităţilor ? Distribuţia intensităţilor macroseismice ale şocurilor de adâncime intermediară din regiunea Vrancea, prezintă forme deosebite şi, din acest motiv, prezintă interes atât teoretic cât şi practic. Această formă specifică a distribuţiilor intensităţilor macroseismice a cutremurelor puternice produse în Vrancea a fost intens studiată de diferiţi autori, urmând ca, în cadrul Proiectului CERES/15.10.2001, acestea să fie reevaluate conform normelor în vigoare. Distribuţia anormală a intensităţilor constă din apariţia unor efecte mult mai mari în locuri aflate la distanţe de sute de kilometrii, ca Bucureşti sau Zimnicea, şi în deplasarea epicentrului macroseismic spre est. Enescu şi Smalberger (1980) consideră că forma generală a curbelor de intensitate este o consecinţă clară a mecanismului focal şi a directivităţii sursei. Radiaţia sursei fiind considerată responsabilă atât pentru alungirea pe direcţia NE-SW a curbei, cât şi pentru deplasarea epicentrului macroseismic. 4. 3.2. Parametrii ce caracterizează mişcările puternice ale solului Alegerea celui mai bun parametru instrumental este foarte controversată. Cu toate că acceleraţia maximă a solului este parametrul cel mai folosit, există multe critici legate de lipsa corelaţiei dintre acesta şi performanţele structurale ale clădirilor în timpul cutremurelor. De aceea s-a încercat studierea altor


38

parametri cum ar fi viteza maximă, spectrul de răspuns, acceleraţia pătratică medie, spectrul Fourier, densitatea spectrală de putere şi intensitatea spectrală. Acceleraţia maximă orizontală descrie cel mai complet mişcarea solului şi poate fi folosită în aplicaţiile ingineriei seismice, având potenţialul de a incorpora toate caracteristicile mişcării solului - atât în timp cât şi în frecvenţă - şi poate fi folosită în studiile elastice şi inelastice a oricăror tipuri de structuri. Din păcate aceste analize consumă foarte mult timp şi de aceea se încearcă folosirea altui parametru care să descrie mişcarea solului la fel de bine, dar care este mai uşor de folosit de inginerii constructori, şi anume spectrul de răspuns. Un dezavantaj al acestuia este însă faptul că în predicţia spectrului de răspuns avem nevoie de dezvoltarea mai multor relaţii de atenuare, câte una pentru fiecare perioadă structurală şi amortizare de interes. De aceea s-a propus folosirea unei mărimi proporţionale cu parametrii mişcării maxime a solului, numită spectrul standard de răspuns. Această mărime se testează încă. O altă problemă în alegerea parametrilor dependenţi este dată de determinarea componentei (verticale sau orizontale) optime. În plus, trebuie decis modul de folosire al componentelor orizontale. Tratarea mişcărilor puternice ale solului din cele două componente orizontale, se face prin includerea în calcul a: - celei mai mari componente; - ambelor componente ca variabile independente; - mediei celor două componente; - rezultantei componentelor; - uneia dintre componente alese în mod aleator. Folosirea aleatoare a celor două componente, dă o predicţie mediană identică cu folosirea mediei celor două componente, dar are deviaţia standard mai mare. Datorită corelaţiei puternice dintre cele două componente orizontale, folosirea independentă a acestora va creşte artificial semnificaţia statistică a analizei. În cele mai multe aplicaţii inginereşti, amplitudinea componentei verticale a mişcării solului este considerată ca fiind două treimi din amplitudinea acceleraţiei orizontale. S-a observat că în cazul cutremurelor moderate sau mari, această lege nu este valabilă în apropierea sursei, întrucât acceleraţia verticală maximă este egală sau chiar depăşeşte acceleraţia orizontală maximă. Tot experimental se observă că prin creşterea distanţei epicentrale raportul vertical/orizontal tinde să scadă ajungând la distanţe mari sub valoarea de 2/3. De aceea, nu este indicată folosirea raportului de 2/3 pentru determinarea statistică a componentei verticale din cea orizontală. În studiile de atenuare, se alege ca parametru dependent rezultanta maximă a componentelor orizontale ale acceleraţiilor solului. În scopul creşterii semnificaţiei statistice a analizei, se folosesc ambele componente ale acceleraţiei orizontale, iar pentru asigurarea consistenţei se alege rezultanta celor două componente NS şi EV. 4. 3.3. Parametrii specifici cutremurelor Ca parametri specifici cutremurelor pot fi folosiţi următorii: intensitatea maximă epicentrală, magnitudinea cutremurului, magnitudinea moment, sau momentul seismic şi "stress drop". Momentul seismic sau magnitudinea moment sunt preferate de unii cercetători în determinarea relaţiilor de atenuare datorită corespondenţei mărimilor cu proprietăţile fizice ale sursei. Din păcate pentru cutremurele mai vechi sau pentru cele mai mici momentul nu poate fi determinat decât grosier sau chiar deloc. De aceea, unii autori preferă folosirea magnitudinii locale ML în locul magnitudinii moment Mw. Varietatea scărilor de magnitudini care există pot duce la confuzii legate de diferitele predicţii ale mişcărilor solului. O altă problemă este legată de saturarea diferitelor scări de magnitudini pentru cutremurele mari. O corelare primară între scările de magnitudini şi mişcările solului se poate face ţinându-se cont de frecvenţa mişcărilor şi anume: mişcărilor slabe (M<6), de scurtă perioadă, să le fie ataşată magnitudinea mb sau ML, iar mişcărilor mai mari, de lungă perioadă, magnitudinea moment Mw sau Ms. Dacă relaţiile de atenuare sunt determinate pentru un domeniu extins de magnitudini este preferabilă folosirea unei scări duale. În studiile de atenuare se alege ca prim parametru independent magnitudinea locală, în cazul determinărilor din acceleraţii şi intensitatea maximă în cazul atenuărilor intensităţilor macro seismice.


39

În cazul analizei distribuţiei parametrilor dependenţi în câmp apropiat s-a constatat că tipul mecanismului focal este foarte important, mecanismele de tip invers fiind asociate cu mişcări cu 30-40% mai mari decât cele de tip strike-slip. În afară de mecanism în sursă trebuie ţinut cont şi de directivitatea sursei, de tipul radiaţiei în sursă şi de geometria planului de falie. 4.3.4. Parametrii ce caracterizează propagarea Parametrii independenţi ai propagării caracterizează efectele împrăştierii, ale atenuării geometrice şi anelastice ale undelor în timpul propagării de la sursă spre staţie. Variabila independentă universal folosită pentru caracterizarea acestor procese este distanţa epicentrală sau hipocentrală. În afară de aceste două distanţe pot fi introduse conform figurii 2, alte trei în scopul reducerii erorilor ce pot apărea în timpul evaluării distribuţiilor în spaţiu a parametrilor dependenţi. Distanţele M3,4,5 din figură reprezintă în ordine: distanţa până la zona energetică maximă, cea mai mică distanţă până la zona de rupere şi distanţa minimă până la proiecţia la suprafaţă a zonei de rupere. În cazul staţiilor aflate la distanţe mari diferenţele dintre aceste mărimi sunt neglijabile, oricare dintre ele fiind la fel de bună. În cazul staţiilor aflate la distanţe mici diferenţele devin semnificative.

Figura 2. - Tipuri de distanţe folosite în relaţiile de atenuare În câmp apropiat, Campbell (1981) propune folosirea distanţelor M4 şi M5. Majoritatea celor care au elaborat sau adaptat relaţii de atenuare folosind distanţele hipo sau epicentrale menţionează faptul că relaţiile lor nu sunt aplicabile în câmp apropiat. Pentru a se elimina sau micşora erorile de predicţie introduse de folosirea necorespunzătoare a distanţelor Mi, în majoritatea scenariilor de cutremure se folosesc în calcule distanţa cea mai mică dintre amplasament şi falie sau structură tectonică ca fiind distanţa aşa numită de proiectare pentru un cutremur ipotetic. Dacă în analiză se consideră că sursele sunt egal distribuite de-a lungul unei falii sau în interiorul unei arii, atunci ar putea fi folosite în calcule distanţele M1, M2 sau M3. În acest caz relaţiile de atenuare vor subestima adevărata mişcare a solului. 4.3.5. Cutremurul de proiectare Cutremurul de proiectare al unui obiectiv dat, pe care îl vom nota cu "C", este cutremurul care are cea mai mare influenţă în amplasamentul acelui obiectiv. În cele ce urmează prezentăm condiţiile care trebuie îndeplinite în procesul de alegere a acestui cutremur: 1. "C" se alege astfel încât intensitatea macroseismică sau acceleraţia de vârf pe care o produce în amplasament să fie maximă. De asemenea, estimarea parametrilor enumeraţi mai sus trebuie făcută ţinându-se seama de condiţiile locale din zona amplasamentului; 2. Dacă "C" aparţine aceleiaşi regiuni tectonice ca şi amplasamentul, atunci se presupune că "C" se poate produce chiar în amplasament şi i=I0; 3. Dacă "C" se află într-o zonă seismotectonică învecinată, epicentrul lui "C" trebuie luat chiar pe graniţa dintre cele două zone, la distanţa cea mai mică posibilă de amplasament;


40

4. 3.6. Parametrii ce caracterizează condiţiile locale În mod tradiţional, parametri locali constau din simple descrieri geologice ale subsolului zonei amplasamentului şi sunt folosiţi pentru alegerea tipului de relaţie de atenuare. Diversitatea tipurilor de amplasamente atestă faptul că relaţiile dintre mişcarea pământului şi caracteristicile la staţie sunt destul de slab înţelese şi prea puţin complexe. Legătura dintre tipul de amplasament şi mărimea mişcării solului a fost pusă în evidenţă de mulţi cercetători (Campbell, 1981,1983,Chiaruttini and Siso 1981-Faciolli, 1981). Caracteristicile amplasamentelor influenţează diferit parametrii mişcărilor solului (acceleraţia, viteza, etc.) depinzând de distanţa sursă - staţie şi de mărimea cutremurului, datorită conţinutului diferit în frecvenţe. Un exemplu este apariţia amplificărilor mari ale acceleraţiilor asociate depozitelor de sol la suprafaţă pentru amplasamente situate în apropierea sursei în cazul cutremurelor mici şi moderate, în timp ce vitezele de vârf rămân practic neschimbate (Campbell, 1983). Adâncimea şi grosimea stratului sedimentar se corelează numai cu componentele de perioadă lungă sau moderată ale mişcărilor solului. 4.3.7. Parametrii structurilor În cazul în care staţiile înregistratoare sunt instalate pe diferite tipuri de structuri (baraje, fundaţia unor clădiri, etc), pentru a obţine o predicţie valabilă în câmp liber trebuie eliminat efectul structurii. Boore, 1980, a pus în evidenţă diferenţele semnificative ce apar în forma acceleraţiilor cutremurului din San Fernando, 1971, în funcţie de mărimea clădirilor pe care au fost înregistrate. De foarte multe ori, în trecut au fost neglijate efectele structurii, uneori fiind confundate cu efectele datorate răspunsului local. 4. Metode şi modele de estimare a hazardului seismic Prima metodologie folosită în analiza probabilistică a hazardului seismic a fost elaborată de Corneli (1968). Etapele principale ale acestei metodologii sunt prezentate în figura 3. - Etapa I - definirea surselor seismice. Diferenţa faţă de metoda deterministă este aceea că sursele sunt explicit definite ca fiind un potenţial seismic uniform. Sursele pot fi atât falii mici planare, cât şi mari regiuni seismotectonice. unde: P este locaţia pentru care se evaluează hazardul seismic; F1 şi F2 sunt surse seismice liniare; A este aria sursei seismice (proiectată pe suprafaţa zonei); Nc este numărul de cutremure - Etapa a II-a constă în definirea modelelor de recurenţă pentru fiecare sursă dată. Acesta etapă se deosebeşte fundamental de etapa din analiza deterministă prin faptul că în locul unui singur cutremur etalon sau a celui mai mare cutremur pentru fiecare sursă în parte, aici sursele sunt caracterizate de o probabilitate de distribuţie sau de o relaţie de recurenţă.

O relaţie de recurenţă indică probabilitatea de producere a unui cutremur de mărime dată oriunde în interiorul sursei de-a lungul unui interval de timp dat (de obicei un an). Se alege cel mai mare cutremur pentru fiecare sursă în parte ca fiind limita maximă a cutremurelor de diferite mărimi care intră în analiza fiecărei surse. Cea mai folosită relaţie de recurenţă este relaţia frecvenţă-magnitudine:log N=a-bM (17) unde: N - este numărul cumulativ de cutremure, de o anumită magnitudine sau mai mari care sunt aşteptate să se producă în cursul unei anumite perioade de timp;

Figura 3. - Etapele principale în determinarea probabilistică a hazardului


41

a - este logaritmul numărului de cutremure de magnitudine (M > 0), care se pot produce în cursul aceluiaşi interval de timp; b - este panta curbei ce caracterizează raportul dintre cutremurele mari şi mici. În scopuri practice se poate impune o magnitudine minimă mai mare decât zero. În analiza probabilistică nu se mai consideră distanţa minimă (dintre sursă şi amplasament), ci se ia un interval în care sunt cuprinse perechile distanţă-mărime şi probabilităţile asociate lor. În analiza statistică a hazardului seismic se presupune că procesul de generare a cutremurelor este un proces "fără memorie", adică fiecare cutremur se produce independent a fi cauzal legat de orice alt cutremur. Această presupunere nu este însă valabilă atunci când se iau în considerare seturile de date care includ pre şi post şocurile. Modelul sistemelor "fără memorie" este chiar modelul Poisson, care este foarte des folosit în seismologie şi pe baza căruia se fac foarte multe aproximaţii folositoare. - Etapa a III-a constă în determinarea efectelor cutremurelor, fiind similară cu cea deterministă, cu excepţia că în analiza probabilistică rangul cutremurelor de mărime considerată necesită o familie de curbe de atenuare, care leagă parametrii mişcării solului (de exemplu acceleraţia maximă) de distanţa epicentrală. - Etapa a IV-a de determinare a hazardului într-un loc dat, este substanţial diferită de procedura simplă folosită în hazardul deterministic. În acest caz efectele tuturor cutremurelor de diferite mărimi, ce se produc în diferite locuri, în diferite surse, cu diferite probabilităţi de apariţie sunt integrate într-o singură curbă care dă probabilitatea de depăşire a diferitelor niveluri ale mişcării solului în cursul unei anumite perioade de timp:

( ) ( ) ( ) ( )drdmrmzZPrfmfzEN

i

m

m iiiu ,

1 0

>=∑ ∫ ∫=

α (18)

unde: E(z) este numărul aşteptat de depăşiri ale nivelului mişcării solului z în timpul t; αi este rata medie de apariţie a cutremurelor cu magnitudinea cuprinsă între magnitudinea minimă m0 şi magnitudinea maximă mu aparţinând sursei i; fi(m) este distribuţia densităţii de probabilitate a magnitudinii (dată de relaţia de recurenţă) pentru sursa i; fi(r) este distribuţia densităţii de probabilitate a distanţei epicentrale între diferite localizări din interiorul sursei i şi locul unde se determină hazardul; P(Z>z m,r) este probabilitatea ca un cutremur dat de magnitudine m şi distanţă epicentrală r să provoace o mişcare a solului mai mare ca z. Deoarece, în cazul modelului Poisson, nu există o preferinţă pentru producerea unui anumit cutremur într-un anumit an, perioada de revenire (în ani) a unui cutremur care să producă o depăşire dată a nivelului mişcării solului este obţinută cu ajutorul probabilităţii anuale de depăşire. Dacă scopul analizei hazardului seismic este estimarea probabilităţii de depăşire a unui anumit nivel al mişcării solului de-a lungul unei perioade de timp finite T (de exemplu timpul de viaţă al unei structuri), se poate arăta că perioada de revenire, care este echivalentă cu această probabilitate este: TR=-T/ln(1-P(Z>z)) (19) În acest caz P(Z>z) reprezintă probabilitatea de depăşire în timpul T. Aceasta este prezentată în figura 4. Spre deosebire de Metoda Corneli care se bazează numai pe prelucrarea informaţiilor de natură seismologică, metodologia folosită în ţara noastră recomandă recurgerea la informaţii complementare geofizice (gravimetrice, magnetometrice, electrometrice, radiometrice, seismometrice etc), care pe lângă faptul că permit reducerea gradului de incertitudine, mai au şi avantajul de a conduce la punerea în evidenţă a unor accidente tectonice (falii active, falii potenţial active, falii incerte etc.) şi a unor formaţiuni geologice, care prin natura compoziţiei, formei, adîncimii etc. contribuie la amplificarea efectelor macroseismice.


42

Astfel, la Etapa I (Identificarea surselor), pentru a realiza o evaluare mai corectă a situaţiei seismotectonice existente în zona analizată sunt necesare investigaţii geofizice, cum sunt cele gravimetrice, magnetometrice, electrometrice, radiometrice, seismometrice etc. În Etapa a II-a (Stabilirea relaţiilor de recurenţă) o îmbunătăţire a cunoaşterii recurenţei cutremurelor se poate realiza renunţând la utilizarea binecunoscutului Model Poisson, ce are la bază ipoteza că procesul de generare a cutremurelor este un proces "fără memorie" (adică fiecare cutremur se produce independent de producerea altui cutremur) şi elaborând, printr-o sinteză multidisciplinară, alte modele mult mai realiste de natură geofizică, cum ar fi de exemplu cele ale interacţiilor neliniare între elementele geotectonice manifestate prin frecări statice şi dinamice (modele de tip Stick-slip) sau de faliere heterogenă (cu viteză variabilă de propagare a ruperii, de tip asperitate, barieră etc), modele fractale (de tip Andrews-de faliere; de tip Kagan-ale seismicităţii; de tip Turcotte- ale deformărilor crustale), modele Haosologice (de tip Huang - Turcotte Blocuri cu resorturi; reprezentări prin traectorii în spaţiul fazelor), sau modele de tip Sisteme critice autoorganizate (cum ar fi cele de tip Burridge-Knopoff/Carlson-Langer). În Etapa a III-a se vor detalia informaţiile privind curbele de atenuare ale parametrilor mişcării solului utilizând rezutatele obţinute în Etapa I în cursul investigaţiilor geofizice (gravimetrice, magnetometrice, electrometrice, radiometrice, seismometrice etc.), astfel încât, izoliniile cu caracter general construite doar pe baza informaţiilor seismologice să fie corectate la nivel local, obţinându-se aproximaţii de ordin

superior ale atenuării efectelor undelor seismice. Este necesar ca, atunci când se vor elabora hărţi de hazard seismic pentru localităţi urbane să fie consultate serviciile de urbanism şi amenajarea teritoriului pentru a se realiza o adaptare la cerinţele ce rezultă din legea PATN/2001, secţiunea zone de Risc Natural, care se referă la modul de elaborare a planurilor de amenajare a teritoriului şi urbanism. Figura 4. - Relaţia dintre perioada de revenire, perioada de interes şi probabilitatea dorită de depăşire în cursul perioadei de interes, pentru modelul Poisson (după Reiter, 1991) Se observă că perioada de revenire cu probabilitatea de depăşire de 10% în 50 de ani este de aproximativ 475 de ani. Pentru perioade de revenire mult mai mari decât perioada de

interes, probabilitatea P(Z>z) este aproximativ egală cu raportul dintre perioada de interes şi perioada de revenire. Principiul cauzalităţii afirmă că orice eveniment care s-a produs la momentul t1 este un rezultat (efect) al producerii a cel puţin unui alt eveniment la un moment anterior, t0 (to<t1). Deci orice efect este determinat de o cauză. Aceste proprietăţi ale relaţiei cauză-efect stau la baza conceptului de determinism, care este o consecinţă a principiului cauzalităţii. Există însă sisteme în care un efect este rezultatul producerii unui număr foarte mare de cauze şi din acest motiv subiectului îi este aproape imposibil să deducă efectele sau invers, cunoscând efectele să nu poată să afle cauzele. În aceste cazuri, simplificările nefiind posibile, evenimentele se produc independent de controlul observatorului, deducerea comportării viitoare a sistemului nu se mai poate face pe baza cunoaşterii relaţiilor şi cauzelor, ci prin metode specifice Statisticii Matematice. Deci caracterul statistic al unor sisteme este legat indisolubil de procesul de cunoaştere şi reflectă măsura în care subiectul poate cunoaşte ceva despre viitorul sistemului, fără a cunoaşte cauzele când acestea sunt foarte numeroase sau fără a cunoaşte mecanismul determinării efectului de către cauză. Din cele de mai sus putem constata existenţa a două posibilităţi de cunoaştere: fie cea deterministică, fie cea statistică. Dacă ne restrângem atenţia asupra sistemelor seismice, constatăm că acestea nu sunt deterministe în sens Laplacian, ci în sens absolut. Putem afirma că sursa seismică manifestă un dualism constând în existenţa simultană a două caracteristici aparent contradictorii: deterministic şi statistic în


43

acelaşi timp. Discutarea acestor aspecte de natură gnoseologică au fost necesare pentru a putea accepta ideea de dualism deterministic - statistic în cazul unui sistem fizic (seismic în cazul de faţă) (Anghel, 1994)-Dualismul "statistic-deterministic" în modelarea hazardului seismic. Modelele clasice de estimare a hazardului seismic neglijează aspectul deterministic şi se bazează pe modelele statisticii matematice, care prelucrează serii de date aşa cum se prezintă ele, fără să-şi reprezinte prin nici un model fizic structura şi legile de evoluţie proprii ale sistemului, ce emite semnalul analizat statistic. Un exemplu de acest tip îl reprezintă modelele de hazard calculate pe baza Teoriei Valorilor Extreme (Gumbel, 1958), care poate fi aplicată oricărui şir de valori numerice indiferent de natura şi provenienţa acelor date. Modul determinist furnizează o metodă uşoară de estimare a hazardului seismic. Bazele concluziilor sunt clare atât analiştilor (seismologi), cât şi utilizatorilor (ingineri constructori) sau publicului larg. Noţiunile de falie, magnitudine maximă sau mişcarea solului sunt uşor de separat şi analiza lor poate fi făcută cu ajutorul unor tehnici sofisticate. Acest tip de analiză este transparent, deschis discuţiilor şi trecerilor în revistă furnizând utilizatorilor scenarii inteligibile. Efectul informaţiilor obţinute după terminarea analizei poate fi uşor de determinat şi inclus în rezultatele finale. Dezavantajele acestui mod de calcul sunt date de faptul că nu ia în considerare incertitudinile din estimarea hazardului seismic, conducând la o securitate falsă privitor la efectele cutremurelor. Un alt dezavantaj este acela că frecvenţa de apariţie a cutremurelor nu este luată explicit în calcul. Analiza deterministă a hazardului seismic, aplicată în diferite locaţii afectate de diferite falii sau regiuni seismo-tectonice active, poate conduce la scenarii ce diferă prin mai mult de un ordin de mărime în ceea ce priveşte magnitudinea, conducând la estimări greşite ale riscului seismic acceptabil (Reiter, 1990). Analiza deterministă a Hazardului Seismic pentru teritoriul României (Radulian et al. 2000) oferă un instrument excelent pentru analiza parametrică a influenţei sursei şi propagării asupra distribuţiei hazardului seismic, corespunzător cutremurelor intermediare din Zona Seismogenă Vrancea, având în vedere caracteristicile acestei zone seismogene: - volumul focal foarte bine delimitat (aria epicentrală nu este mai mare de 3000 km2); - mecanismul focal predominant: faliere inversă cu axa P aproape orizontală, iar axa S aproape verticală. Aceasta evidenţiază un câmp de tensiune dominant ce afectează întreaga litosfera subdusă; - forma caracteristică a izoseistelor, puternic alungite pe direcţia NE-SV şi care afectează arii extrem de întinse; - tendinţa pentru procese rapide de rupere, implicând valori mari ale căderii de tensiune în comparaţie cu evenimentele de suprafaţă de aceeaşi mărime. Testele au arătat că nivelul hazardului calculat, folosind procedura deterministă, dezvoltată în cadrul Departamentului de Ştiinţe ale Pământului din Trieste (Costa et al., 1993) este foarte sensibil la parametrii structurali, mărimea sursei, mecanismul focal şi adâncimea focală. Hazardul seismic, astfel, calculat reproduce destul de bine datele istorice şi instrumentale observate pentru cutremurele vrâncene puternice, exceptând valorile din Bazinul Transilvaniei, care sunt supraestimate. O serie de date şi rezultate noi are o importanţă semnificativă referitor la analiza parametrică a hazardului seismic. Imaginea tomografică recentă a regiunii Vrancea (Martin et al., 2001) indică prezenţa unui corp mai cald de viteză joasă localizat în astenosferă, la NV de corpul litosferic subdus. Acesta poate acţiona ca un filtru foarte puternic care atenuează propagarea undelor seismice (în special la frecvenţele înalte) către Bazinul Transilvaniei, explicând în acest fel valorile scăzute ale mişcării terenului observate în această zonă; Pentru cutremurele vrâncene recente de magnitudine moderată (M~5), numărul înregistrărilor instrumentale a crescut considerabil datorită instalării în cooperare cu Universitatea din Karlsruhe a unei noi reţele de accelerometre digitale (35 de instrumente în prezent), şi experimentului de tomografie seismică CALISTO (120 de instrumente operaţionale timp de 6 luni în 1999). Analiza preliminară a distribuţiei acceleraţiei (vitezei) maxime a terenului pentru cutremurele vrâncene recente (Bonjer et al., 2001) arată rolul major al structurii, care pare să domine în cele mai multe cazuri influenţa mecanismului focal asupra distribuţiei hazardului seismic.


44

Modul probabilistic permite incorporarea incertitudinilor şi a frecvenţelor de producere a cutremurelor. Reflectă destul de bine starea de cunoaştere sau de necunoaştere. Deoarece hazardul se exprimă printr-o probabilitate de depăşire a unui nivel al mişcării solului, poate fi comparat cu alte tipuri de hazard sau risc. Dezavantajele analizei probabilistice provin chiar din proprietăţile şi caracteristicile care fac această analiză un instrument atât de puternic. Mari cantităţi de date şi teorii pot fi integrate şi procesate în scopul analizei finale a hazardului. O problemă legată de această integrare este pierderea transparenţei, definită ca abilitatea de a privi analiza hazardului şi de a înţelege acei factori care influenţează cel mai mult hazardul şi de a defini natura pericolului cutremurelor pentru diferite niveluri ale hazardului. De obicei, ultima etapă a analizei probabiliste a hazardului seismic este trasarea unui grafic care dă probabilitatea anuală de depăşire în funcţie de acceleraţia maximă a solului. Această relaţie este folositoare experţilor, dar publicul larg nu găseşte nici o legătură între aceste acceleraţii şi familia de cutremure istorice sau instrumentale cu care sunt familiari. O altă problemă este legată de faptul că ieşirile din această analiză sunt puternic legate de intrări, ieşirile fiind la fel de bune (proaste) ca şi intrările. Analiza probabilistică nu este dependentă numai de intrări, ci şi de metodele folosite.

Figura 5. - Diferite estimări de modele ale acceleraţiei maxime a pământului pentru cutremure cu mb=5 şi 7, produse în estul Statelor Unite (după Bernreuter, 1989) Faptul că analiza probabilistică oferă un cadru explicit de incorporare al incertitudinilor este o lamă cu două muchii. Rezultatele hazardului seismic care au benzi largi de incertitudini, sensibilitate mare şi diferenţe mari între valorile centrale (media şi mediana) sunt greu de folosit de cei ce doresc să le aplice (figura 5).

Metode statistice de estimare a unor parametri utili în determinarea hazardului seismic. Mulţi autori fac deosebirea între securitatea publică (pierderi de vieţi omeneşti) şi pierderile economice, datorită factorilor implicaţi. Riscul primar este dat de pierderile de vieţi omeneşti, în timp ce pierderile economice sunt pe planul al doilea. În cele ce urmează, însă, Lomnitz (1974) presupune că există o corelaţie între riscul dat de pierderile de vieţi omeneşti şi pierderile economice. Pentru estimarea hazardului seismic sunt folosite diferite metode care pot fi clasificate după modul de abordare: o abordare pur statistică sau o abordare fizică ce ţine cont de rezultatele geofizice de natură deterministă. Metodele ce vor fi prezentate sunt clasificate astfel:

4.1.1 Metoda valorilor extreme, 4.1.2 Metoda Bayesiană, 4.1.3 Metoda optimizărilor, 4.1.4 Metoda compoziţiei, 4.1.5 Metoda zonării, 4.1.6 Metoda simulării.

4.1.1 Metoda valorilor extreme


45

Această metodă este folosită în special atunci când se lucrează cu valorile extreme ale unei variabile statistice, cum ar fi magnitudinea sau acceleraţia maximă a solului. Câteva dintre avantajele practice mai importante sunt: a) Valorile extreme ale unei variabile geofizice sunt mai bine cunoscute, mai omogene în timp şi mai precis determinate faţă de evenimentele medii dintr-o serie de timp. b) Metoda nu necesită o cunoaştere detaliată a distribuţiei de bază. c) Metoda este uşor de folosit şi de înţeles. Implică puţine ipoteze şi de aceea incertitudinile sunt uşor de discutat. Aceste avantaje sunt însoţite de pericolul de a se încerca extrapolarea relaţiilor în afara domeniului pentru care avem date. În plus, variabilele geofizice sunt influenţate de variaţii seculare, cum ar fi schimbările climatice sau fluctuaţiile în activitatea seismică. Aceste variaţii, care nu sunt bine observate sau sunt prost înţelese tind să invalideze orice predicţie statistică bazată pe presupunerea staţionarităţii. Corelaţiile pe termen lung în date, care includ efectele seculare, introduc erori neconservative în estimările valorilor extreme. Astfel, maximul prezis tinde să fie corelat pozitiv cu perioada de observaţie. Cu toate acestea, metoda valorilor extreme va continua să joace un rol esenţial în estimarea riscului seismic, în combinaţie cu alte metode. 4.1.2 Metoda Bayesiană Metoda Bayesiană pentru estimarea hazardului seismic a fost aplicată prima oară în Mexic, de către Esteva. Metoda se bazează pe folosirea tuturor datelor relevante. Astfel, datele primite de la sistemele vecine analoage, sau modelele geofizice, cum ar fi estimările ratei seculare de acumulare a tensiunilor, pot fi folosite la modificarea ipotezelor iniţiale prin folosirea teoremei lui Bayes. Avantajul acestei metode constă în flexibilitatea sa: noi date pot fi foarte uşor introduse şi folosite pentru îmbunătăţirea estimărilor, adică rezultatele unei estimări bayesiene pot servi ca ipoteze iniţiale pentru estimările viitoare. Acest caracter cu sfârşit deschis este foarte atractiv datorită schimbărilor rapide ce au loc în ştiinţele legate de Fizica Pământului. Pe de altă parte, stabilirea probabilităţilor prioritare pentru o ipoteză iniţială poate implica o decizie arbitrară din partea utilizatorului. De exemplu, suntem tentaţi să folosim datele regionale ale cutremurelor mici ca punct de plecare pentru estimările Bayesiene de producere a şocurilor mari într-o regiune dată. Modelul statistic ce trebuie folosit va fi diferit în funcţie de judecata personală a utilizatorului. Se urmăreşte folosirea unei anumite probabilităţi prioritare, pentru a se obţine un consens ce duce la creşterea utilităţii metodei Bayesiene, prin luarea în consideraţie a tuturor factorilor heterogeni ce pot contribui la determinarea hazardului seismic. Această metodă aplicată pe o distribuţie de tip binomial a evenimentelor, se poate folosi pentru estimarea probabilistică a intervalelor de interapariţie a viitoarelor cutremure puternice şi a magnitudinii maxime aşteptate, plecând de la următoarele ipoteze de lucru: - producerea evenimentelor seismice este aleatorie având probabilităţile anterioare P(Tj) asociate egale; - funcţia de probabilitate este de tip binomial. Probabilitatea anterioară P(Tj) se defineşte ca fiind probabilitatea realizării evenimentului Tj, constând în obţinerea unui interval de interapariţie de lungime Tj estimată înaintea unui nou experiment. În mod corespunzător vom numi probabilitatea posterioară P(T/M), probabilitatea condiţionată ca după producerea experimentului să se realizeze evenimentul Tj pentru valoarea M a magnitudinii cutremurului produs. Pentru determinarea probabilităţii de apariţie a unui interval de lungime Tj pentru un cutremur de magnitudine Mi, vom considera drept câmp de probabilitate mulţimea perechilor constând din valorile Mi, ale magnitudinilor cutremurelor puternice şi timpii de interapariţie consecutivi (Tj). Fie Xij, numărul de evenimente favorabile în care se realizează condiţia ca unei magnitudini Mi să i se asocieze intervalul Tj, reprezentând timpul până la viitorul cutremur. Notăm dimensiunea eşantionului considerat cu n, reprezentând numărul total de valori corespunzătoare cutremurelor puternice conţinute în setul adoptat de date. Vom alege ca estimator al parametrului p în distribuţia binomială, frecvenţa de apariţie a evenimentului favorabil:


46

Pij=Xij/n (20) Conform distribuţiei binomiale, probabilitatea totală pentru a avea Xij cazuri favorabile pentru o valoare dată a estimatorului pij, este: ( ) ( ) ijijij Xn

ijXij

Xnijij ppCpXP −−= 1

(21) Pentru analiza relaţiei dintre probabilitatea anterioară şi cea posterioară adoptăm teorema lui Bayes:

( ) ( ) ( )( ) ( )nn

jjj TMPTP

TMPTPMTP =

( ) ( )( ) Xn

ijijXn

Xnij

Xij

Xn

ij ppCppC

XpP −

−

−

−=

11

(22)

(23)

4.1.3 Metoda optimizărilor Prin metodele optimizărilor înţelegem toate tehnicile de analiză a sistemelor şi de luare a deciziilor cum ar fi: teoria jocurilor, programarea liniară şi dinamică, cât şi toate tehnicile de cercetare operaţională. Aceste metode îşi au aplicarea imediată în studiul surselor potenţiale ale hazardului seismic. Aceste tehnici sunt folosite din păcate a posteriori, după instalarea unei centrale nucleare pe alte criterii, decât cele enumerate mai sus. Teoria jocurilor se aplică în cazurile în care decizia joacă un rol important în determinarea riscului seismic. Optimizarea riscului seismic poate fi aplicată în proiectarea structurilor. În cele mai multe cazuri structurile sunt subestimate în termenii pagubelor probabile medii. 4.1.4 Metoda compoziţiei Fie A, locul unde se doreşte estimarea riscului seismic. În cele mai bune cazuri avem înregistrări ale acceleraţiei maxime pentru o perioadă de mai mulţi ani, pe care le putem folosi în studii de predicţie folosind una din metodele precedente. De cele mai multe ori pentru locul A nu avem date relevante despre acceleraţiile locale şi nici alte observaţii seismice. În acest caz, lista acceleraţiilor din trecut se poate calcula pentru locul A pe baza magnitudinilor şi distanţelor epicentrale ale şocurilor determinate în regiune. Aceste metode indirecte de estimare se numesc metode de compoziţie. Acurateţea lor depinde de ipotezele şi formulele folosite. Factorii locali geologici sunt foarte rar luaţi în consideraţie într-un mod satisfăcător. Cu toate acestea, metoda compoziţiei reprezintă de cele mai multe ori singurul mod practic de rezolvare a problemelor riscului seismic, în locurile în care nu avem date instrumentale. Fie a (M,∆) acceleraţia estimată ca funcţie de magnitudine şi distanţa epicentrală. Dacă funcţia a (M,∆) este liniară în M şi ∆, se poate obţine distribuţia f(a) a acceleraţiilor în amplasament ca o convoluţie a distribuţiei magnitudinilor şi distanţelor cu funcţia a. Liniarizarea se poate obţine printr-o schimbare de variabilă. Distribuţia distanţei epicentrale diferă de la loc la loc. Fie fi (M), distribuţia magnitudinii la al i-lea epicentru. Probabilitatea de producere a unui cutremur cu magnitudinea mai mică decât Mc va fi: pi=1-exp(-βiMc) (24) Dacă definim Mc, ca fiind magnitudinea care produce o acceleraţie critică ac la distanţa ∆, variabila (cantitatea) pi reprezintă probabilitatea ca un cutremur cu epicentrul în i să nu producă o acceleraţie mai mare decât ac, în locul respectiv. Folosind funcţia a putem calcula magnitudinile critice Mcritic pentru toate evenimentele din catalogul de cutremure. Pentru normarea probabilităţii pi, vom folosi Mc=Mcritic-Mmin, unde Mmin este magnitudinea de prag. Compunerea probabilităţilor pentru toate cutremurele din catalog va da:

iipP Π= (25)


47

Această tehnică de calcul presupune că perioada pe care se întinde catalogul este destul de lungă, astfel încât, distribuţia epicentrelor să fie reprezentativă pentru regiunea considerată. Practic, distribuţia fi(M) a magnitudinii nu poate fi determinată pentru fiecare epicentru în parte. Se presupune în schimb că, f(M) variază foarte puţin peste întreaga regiune, astfel încât, să putem adopta valori caracteristice ale lui β pentru diferite provincii geologice. Metoda compoziţiei ar putea fi mult îmbunătăţită dacă s-ar incorpora efectiv factorul local în procedura de calcul. 4.1.5 Metoda zonării Subdivizarea regiunilor în zone cu răspuns diferit la acţiunea cutremurelor este un obiectiv esenţial al estimării riscului seismic. Schemele cele mai folositoare trebuie să fie atât generale, dar şi foarte detaliate. Hărţile de zonare generală pot fi bazate obiectiv pe diferenţele calitative în răspunsul la acţiunea cutremurelor. Zonarea la scară mică incorporează informaţii reale despre condiţiile locale şi se mai numeşte şi microzonare. 4.1.6 Metoda simulării. Procesul de producere al cutremurelor poate fi simulat în multe feluri. Pot fi folosite modelele fizice, ca de exemplu modelul lui Burridge şi Knopoff (1967), model care reproduce proprietăţile de grupare observate în secvenţele de replici. Simularea se face în doi paşi: - primul pas generează o secvenţă distribuită Poisson de evenimente cu media λ - al doilea pas asociază fiecărui eveniment o magnitudine care va fi distribuită exponenţial cu media 1/β. Acesta va genera o secvenţă de evenimente cu magnitudini mai mari sau egale cu zero. Nu este dificilă simularea pe calculator a secvenţelor de pseudo cutremure, datele fiind generate cu ajutorul diferitelor modele. Tabelul 1 dă câteva dintre modelele care au fost folosite în tehnicile de simulare pentru aplicaţii tipice.

Tabelul 1. Tehnici de simulare Model Aplicare Modelul celui mai mare cutremur Perioada de revenire a celui mai mare

eveniment Procesul Boltzmann Seismicitate regională, secvenţe de replici Procesul Kolmogorov Distribuţia magnitudinii Procesul Pareto Cea mai mare magnitudine într-o regiune dată Procesul Neyman-Scott Gruparea în spaţiu şi timp a replicilor 4.2 Modele statistice folosite în studiul hazardului seismic Metodologia clasică de zonare seismică a unui teritoriu pentru magnitudinea maximă aşteptată (Mmax) se baza pe principiul transformării informaţiilor geologice, seismice şi de altă natură, din forma calitativă, oferită de datele existente (hărţi geologice, zonări istorico-tectonice, manifestări ale vulcanismului neogen şi cuaternar, etc.) într-o formă cantitativă, prin definirea unor funcţii care asociază elementelor de natură calitativă menţionată mai sus). Pentru aflarea magnitudinii maxime aşteptate se proceda în metodologia clasică prin asocierea diferitelor grade de manifestare a proprietăţilor sus menţionate cu frecvenţele relative de apariţie ale lor. Se obţineau funcţiile f:X Y cu ajutorul cărora se construia funcţia: M = f(X" .... XN) = Z Deducerea funcţiei Z se făcea prin metoda celor mai mici pătrate. Menţionăm că această metodă este practicabilă doar pentru cutremurele de suprafaţă şi nu poate fi aplicată celor intermediare.


48

De aceea au fost preferate modelele statistice de calcul al hazardului seismic, modele prezentate în cele ce urmează. 4.2.1 Modelul lui Epstein şi Lomnitz ( Gumbel I) aplicat la determinarea hazardului seismic Teoria valorilor extreme a lui Gumbel presupune existenţa a trei tipuri de distribuţii asimptotice ale valorilor extreme (sau funcţia distribuţiei cumulative) după cum variabila este nelimitată, limitată inferior şi respectiv limitată superior. În cazul aplicării teoriei valorilor extreme, la apariţia cutremurelor de magnitudine maximă se consideră următoarele ipoteze pentru intervalul de observaţie ales, lung în comparaţie cu intervalele dintre maximele observate (Yegulap, Kuo, 1974): 1. Apariţia unui cutremur de magnitudine maximă într-o anumită regiune seismică, într-un anumit interval de timp, este un eveniment aleatoriu, independent. 2. Comportarea unui cutremur de magnitudine maximă în viitor va fi similară cu aceea din anii anteriori de observaţie. În apariţia cutremurelor de magnitudine maximă s-au considerat numai prima şi a treia distribuţie. În cele ce urmează vom prezenta prima distribuţie asimptotică pe baza căreia s-au determinat unii parametri statistici legaţi de estimările de risc seismic (Epstein şi Lomnitz, 1966). S-a admis că numărul anual de cutremure este o variabilă aleatoare de tip Poisson cu media α, iar magnitudinea x este o variabilă aleatoare având funcţia de distribuţie cumulativă: F(x) = P(X<x)=1-eβx; x>0 (26) Atunci Y, magnitudinea maximă anuală are următoarea funcţie de distribuţie cumulativă:

( ) ( ) ( )( ) ( )∑ ≥=≤=−

0;!

yyFk

eyYPyG kkαα

(27)

( ) ( )[ ] uyF eeyG βα == −− 1 unde u este magnitudinea modală, adică cea mai probabilă sau cea mai frecventă magnitudine maximă anuală. Dacă aranjăm magnitudinile maxime în ordine crescătoare obţinem: G(yi)=1/N-1 (29) unde: N este numărul de intervale măsurate în ani, j este numărul de ordine ataşat magnitudinilor. Valorile β şi u sunt calculate prin aplicarea metodei celor mai mici pătrate ecuaţiei (30) -ln[-lnG(x)]= βx-βy (30) Deoarece α exp(-βy) este numărul aşteptat de cutremure Ny, într-o perioadă de un an având magnitudinea M>y avem că: log NM=lnα-βM relaţie care este de acelaşi tip cu relaţia empirică:

logNM=a-bM (31) Parametrii a şi b sunt daţi de a=lnα/ln10=βu/ln10; şi b=β/ln10 (32) Perioada medie de revenire T dintre două cutremure cu magnitudinea mai mare decât M este dată de: TM=1/NM (33) Avantajul acestei abordări este că, o serie de parametri pot fi estimaţi cu ajutorul valorilor β şi α determinate pentru seria temporală de cutremure considerată (Epstein şi Lomnitz, 1966; Lomnitz, 1974) după cum urmează: - magnitudinea medie a tuturor cutremurelor cu magnitudinea M>0 şi care se produc în zona seismică analizată este:

β1

=M (34)

- magnitudinea medie a tuturor cutremurelor dintr-o regiune este: 1

min−+= βMM (35)

unde: Mmin este limita inferioară din seria de magnitudini considerată; - magnitudinea maximă anuală modală:


49

βαln

=M (36)

- magnitudinea modală în D ani: ( )

ββα DMDM lnln

+== (37)

- magnitudinea maximă anuală, care este depăşită cu probabilitatea p: ( )[ ]β

pMM P−−

−=1lnln (38)

- magnitudinea maximă care este depăşită cu probabilitatea p într-o perioadă de D ani:

( )βDMDM PP

ln+= (39)

- hazardul seismic, dat de probabilitatea de producere a unui cutremur cu magnitudinea mai mare sau egală cu M într-o perioadă de D ani: HD(M)=1-exp(-αDe-βM) (40) 4.2.2 Modelul Gumbel III (al valorilor extreme) aplicat la determinarea hazardului seismic Presupunerea că evenimentele seismice sunt distribuite Poisson conduce la relaţia simplă între probabilităţile de apariţie, P, a valorilor extreme şi frecvenţa cumulativă de apariţie, N: P(M<m)=exp[-N(M>m)] (41) O soluţie generală a relaţiei cumulative frecvenţă-magnitudine este dată de Jenkinson (1955) ca fiind: N(m)={w-m/w-u}1/λ (42) care este valabilă pentru toate tipurile de distribuţii asimptotice: nemărginită (tipul I), mărginită inferior (tipul II) şi mărginită superior (tipul III), în funcţie de parametrii w, u şi λ Metoda valorilor extreme a lui Gumbel III ia în considerare curbarea graficului la magnitudini mari. Acest tip de distribuţie a fost observat şi analizat de mai mulţi autori printre care şi: Yegulap şi Kuo (1974), Burton et al. (1978, 1979, 1983), Makropoulos (1978) şi Karnik şi Schenkova (1978). A treia distribuţie asimptotică conduce la următoarea formă a probabilităţii: P(m)=exp[-(w-m/w-u)1/λ] (43) unde: w este limita superioară sau limita rangului valorii extreme, în cazul nostru reprezintă limita maximă a magnitudinii; u este valoarea extremă caracteristică, asociată unităţii de timp; λ dă curbarea asimptotică la marginea superioară la probabilităţi anuale mici sau la perioade de revenire mari; P este probabilitatea de a nu se obţine magnitudini mai mari ca m: P(w)=l şi P(u)=1/e. Fie mj(i=1,j), unde j este numărul total al intervalelor extreme conţinute într-un catalog de cutremure (se utilizează de obicei extremul anual). Magnitudinile sunt aranjate în ordine crescătoare cu o probabilitate P de a fi un extrem. Această probabilitate este dată de Gringorton (1963): P(m1)=i-0,44/j+0,12 (44) unde i este rangul numărului. Probabilitatea de a fi un extrem pentru N ani este legată de probabilitatea de a fi maxim anual prin relaţia: P(m1)=Pi

N (m) (45) O descriere completă a tehnicilor de fitare a curbelor prin metoda neliniară a celor mai mici pătrate, cu includerea incertitudinilor este dată de Burton, 1979. Metoda permite estimarea incertitudinilor, δml, pentru fiecare valoare maximă mi a magnitudinii şi incorporează calcularea matricei covariante, ε, care are forma:

222

222

222

λλλ

λ

λ

σσσσσσσσσ

ε

uw

uuuw

wwuw

= (46)


50

Deoarece P(m) este probabilitatea ca o magnitudine să nu fie depăşită în timpul următorului interval de timp, perioada medie de revenire T, în ani, asociată unui cutremur cu magnitudinea mai mare ca m este, pentru extremele anuale: T=1/1-P(m) (47) înlocuind în relaţia (43) obţinem: mT=w-(w-u)[-lnP(m)]2 (48) Din ultimele două ecuaţii se poate obţine magnitudinea celui mai mare cutremur cu perioada de revenire egală cu t ani, notată cu mT şi limitele de siguranţă pot fi introduse cu ajutorul matriciei de covarianţă:

...2 22

22

22

22 +

∂∂

∂∂

+

∂∂

+

∂∂

+

∂∂

=λ

σλ

σσσσ λλm

wmm

um

wm

wuwmT (49)

Toate elementele covariantei trebuie folosite datorită importanţei corelaţiei negative dintre w şi λ. 4.2.3 Modelul Der Kiureghian şi Ang de determinare a hazardului seismic. Der Kiureghian şi Ang (1977) au construit un model de hazard seismic care să reflecte teoriile existente cu privire la mecanismul cutremurelor şi caracteristicile acestora. Spre deosebire de modelele clasice de hazard seismic, care consideră sursa seismică punctuală subestimând energia seismică eliberată în timpul unui cutremur, modelul de faţă include efectele legate de mecanismele de rupere din sursa seismică. Modelul are la bază următoarele ipoteze pentru o sursă dată: 1. Cutremurul este o secvenţă intermitentă de rupere sau alunecări pe planul de falie; 2. Ruperile pornesc dintr-un punct (focar) şi se propagă simetric de o parte şi de alta a acestuia; 3. Se emite energie cu aceeaşi pondere de către ruperile din oricare porţiune a faliei; 4. Există o relaţie între magnitudinea cutremurelor şi lungimea de rupere s=s(m); 5. Focarul unui cutremur poate apare cu aceeaşi probabilitate oriunde într-o sursă dată; 6. Adâncimea focală medie a cutremurelor în fiecare sursă este constantă şi cunoscută; 7. Intensitatea mişcării într-un loc este funcţie de magnitudine şi de distanţa cea mai apropiată de falie; Din ipoteza 3 rezultă: a. Nu există zone ale faliei cu emisie preferenţială de energie; b. Hazardul într-un loc este determinat de porţiunea din falie cea mai apropiată de el; c. Energia emisă în timpul unui cutremur se distribuie pe toată zona de rupere. Pentru o sursă şi o perioadă de timp date avem: lgN(m)=a-b; sau M(m)=eα-βm (50) unde: α=a ln10; β=b ln10 - n(m) este numărul de cutremure cu magnitudini mai mari sau egale cu m; - literele mari (M) reprezintă variabilele aleatoare; - literele mici (m) reprezintă valorile specificate ale variabilelor aleatoare. Fie m0, cea mai mică magnitudine de interes pentru hazardul seismic şi mS magnitudinea maximă posibilă pentru sursa dată. Din relaţia (50) se obţine distribuţia magnitudinilor: FM(m)=P(M<m m0<m<ms)=N(m0)-N(m)/N(m0)-N(ms)=1-e-β(m-m0)/1-e-β(ms-m0); m<m<ms (51) Funcţia densităţii de probabilitate este:

( ) ( )( )

( )

≥≤

≤≤−==

−−

−−

s

smm

mm

MM mmmmsau

mmmee

dmmdFmf

s

I0

0

;0

;1 0

0

β

ββ (52)

Hazardul seismic este determinat sub forma probabilităţii anuale de depăşire sau a perioadei de revenire a unui nivel de intensitate. Fie n, surse potenţiale de cutremure care determină hazardul seismic într-un anumit loc. Rata de apariţie medie în fiecare sursă este vi, dacă într-o sursă i oarecare apare un cutremur de magnitudine m>m0, probabilitatea ca intensitatea aleatorie Y în locul respectiv să fie mai mare decât valoarea y este:


51

( ) ( ) ( )∑=

>=>n

iii EPEyYPyYP

1

(53)

unde: Ei este evenimentul apariţiei unui cutremur cu m>m0 în sursa i; P(Ei) este probabilitatea evenimentului Ei. În ipoteza că apariţia viitoare a cutremurelor în regiunea studiată este un proces Poisson cu rata medie v se poate arăta că:

( ) ( ) ( )∑∑==

>≅

>−−=>

n

ii

n

iii VEyYPVEyYPyYP

11exp1 (54)

Perioada de revenire corespunzătoare va fi:

( ) ( )∑=

>≅

>= n

iii VEyYPyYP

T

1

11 (55)

Dacă se presupune că activitatea seismică este uniformă pe toată aria A, a celor n surse potenţiale, atunci: vi=Ai/A (56)

unde: v este rata medie de apariţie în aria A, Ai este aria sursei i. Probabilitatea va fi:

( ) ( )∑=

>=>n

iii AEyYP

AVyYP

1

(57)

Deci pentru determinarea probabilităţii anuale de depăşire este necesară cunoaşterea probabilităţii: P(Y>y Ei)Ai pe care o vom nota cu Pi(y). Această probabilitate depinde de tipul sursei seismice şi de poziţia locului faţă de sursă. Der Kiureghian şi Ang introduc trei tipuri idealizate de surse care să modeleze toate sursele potenţiale, care ar putea determina hazardul seismic într-un loc oarecare. Cele trei tipuri de surse sunt: - tipul 1: falie bine definită ( de exemplu: falia San Andreas). - tipul 2: o arie cu direcţia faliei cunoscută. În acest model nu se cunoaşte localizarea exactă a faliei faţă de punctul de observaţie, dar se cunoaşte orientarea ei dominantă. - tipul 3: o arie cu falii necunoscute. Nu se cunosc nici localizările faliilor şi nici orientările lor. Pentru evaluarea hazardului seismic într-un punct, trebuie mai întâi considerate sursele potenţiale din jurul punctului, care pot contribui semnificativ la hazardul seismic în punctul respectiv. Apoi, în funcţie de tipul de sursă, se calculează Pi(y) şi P(Y>y)1 an. Ca o regulă generală, toate sursele potenţiale situate până la 300km în jurul punctului trebuie incluse în analiza hazardului seismic. Aria acoperită depinde de ms (cea mai mare magnitudine aşteptată în sursă) şi de adâncimea focală medie. 4.2.4 Aplicarea modelului lui McGuire la determinarea hazardului seismic Acest model de estimare a hazardului seismic se bazează pe o distribuţie a magnitudinii, limitată atât inferior, cât şi superior. Probabilitatea de apariţie a unui cutremur cu magnitudinea M mai mare sau egală cu o magnitudine dată m va fi dată de relaţia: P(M>m)=exp(-βm)-exp(-βMmin)/exp(-βM)-exp(-βMmin) (58) unde: Mmin este limita inferioară a magnitudinii pentru care setul de date este complet, Mmax este magnitudinea maximă posibilă, β=b ln10 Valoarea magnitudinii maxime posibile va fi dată de: Mmax=M(n)n+1/n (59) unde: M(n) este magnitudinea maximă observată într-un set de n date. Expresia hazardului seismic va fi dată de: H(m,T)=1-[τ/ τ+TP(M>m)]n+1 (60) unde: τ este intervalul de timp în care observaţiile sunt distribuite,


52

T este intervalul de timp luat în calculul hazardului seismic, n este numărul evenimentelor cu magnitudinea mai mare ca Mmkr Perioada medie de revenire corespunzătoare acestui model de hazard va fi: Tr=1/H(m,1)=1/1-[T/T+P(M>m)]n+1 (61) 4.2.5 Aplicarea modelului probabilităţii maxime la determinarea unor parametri necesari în calculul hazardului seismic Avantajul acestui model este dat de faptul că, spre deosebire de modelul anterior, permite folosirea cataloagelor mixte ce conţin atât date istorice incomplete, cât şi date instrumentale complete. Modelul ţine cont atât de pragul variabil de detecţie a aparaturii folosite în timp, cât şi de incertitudinea în determinarea magnitudinii (Mârza et al., 1991). Modelul permite calcularea unora dintre parametrii de bază necesari în determinarea hazardului seismic: magnitudinea maximă, rata activităţii seismice şi parametrul b din relaţia frecvenţă-magnitudine. Presupunem că putem împărţi catalogul în două părţi: prima parte conţinând informaţii despre evenimentele istorice, iar a doua parte conţine evenimentele seismice înregistrate digital, complete pentru diferite magnitudini în funcţie de timp. Magnitudinile cutremurelor din catalog diferă de cele adevărate din cauza erorilor de observaţie. Incertitudinea în exprimarea magnitudinii este dată de două valori: xa şi xb, unde xa este limita minimă şi xb este limita maximă a magnitudinii. Se presupune că valoarea reală necunoscută x a magnitudinii aparţine intervalului (xa, xb). Considerând că, seismele sunt distribuite Poisson şi au rata activităţii λ şi că magnitudinea este distribuită urmând distribuţia Gutenberg-Richter, atunci distribuţia exponenţială cumulativă dublu trunchiată poate fi scrisă: F(xm)=A1-A(x)/A1-A2 (62) unde: A1=exp(-βm), A2=exp(-βMmax), A(x)=exp(-βx), x aparţine intervalului (m, Mmax); m este magnitudinea de prag cunoscută; β este un parametru dat de relaţia: b= β/ln10 Parametrii de seismicitate ce trebuie determinaţi sunt: θ=(β,λ) şi Mmax Probabilitatea ca în intervalul de timp t să nu se producă nici un cutremur sau ca toate cutremurele ce se produc să aibă magnitudinea mai mică decât x (Epstein şi Lomnitz, 1966; Benjamin şi Corneli, 1970) este: G(x|m0,t)=exp{-v0[1-F(x|m0)]} (63) unde: v0=λ [1-F(m0|mmin)] m0 este magnitudinea de prag pentru partea extremă a catalogului: m0 > mmin; mmin este magnitudinea de prag "totală". Din relaţia (63) rezultă că probabilitatea de producere în intervalul de timp t a celui mai mare cutremur cu magnitudinea cuprinsă între xa şi xb va fi: p(xa, xb|m0, t) = G(xa|m0, t) - G(xb|m0,t) (64) Funcţia de probabilitate a lui θ din partea extremă a catalogului va fi:

( ) ( ) ( )( )∏=

=0

100000 ,

m

iiibia tmxxpconstxL θ (65)

unde: (xa)0i şi (xb)0i sunt limitele inferioare şi superioare ale magnitudinii celui mai mare cutremur ce s-a produs în intervalul de timp ti (i=l, ... ,n0); - n0 reprezintă numărul de cutremure existente în partea extremă a catalogului; - const. este un factor de normare independent de θ Limitele magnitudinii sunt grupate într-o matrice x0 (x0 = ||(xa)0i, (xb)0i|, i=1,...,n0), de dimensiune n0 x 2. Intervalele de timp sunt grupate într-un vector t=(t1, ... , tn0). Presupunem că a doua parte a catalogului, partea completă, este divizată în subcataloage ca în figura 6.


53

Figura 6. - Ilustrarea unui catalog de cutremure (după Kijko şi Sellevoll, 1988) Fiecare subcatalog are o durată Ti şi este complet începând cu magnitudinea limită mi (i=1, ... , s), unde s este numărul subcataloagelor. Vectorii xi (xi=||(xa)ij, (xb)ij||; j=1, ..., ni) dau limitele inferioare şi superioare ale magnitudinilor din fiecare subcatalog complet. Dacă mărimea evenimentelor seismice dintr-un subcatalog nu depinde de numărul lor, atunci funcţia de probabilitate a lui θ pentru fiecare subcatalog poate fi scrisă ca produsul a două funcţii: Li(θ|xi)=Lβ (β|xi)Lλ (λ|xi) (66) p(xa,xb|m)=F(xam)-F(xbm) (67) de unde rezultă că funcţia de probabilitate va avea următoarea formă:

( ) ( ) ( )( )∏=

=m

iiijbiji mxxpconstxL

1

ββ (68)

Lλ (λ|xi)=const x exp(-viTi)(viTi)ni (69) unde: λ este rata activităţii totale corespunzătoare pragului minim "total" de magnitudine mmin. Valoarea lui mmin este aleasă, astfel încât, să nu depăşească valoarea de prag a magnitudinii din fiecare parte a catalogului (fie ea partea extremă sau subcompletă): mmin < MIN(mi), i = o,1, ... , s Ultimele patru relaţii definesc funcţiile de probabilitate ale parametrilor fiecărui subcatalog complet. Conform principiului combinării datelor (Rao, 1973), probabilitatea reunită bazată pe toate datele este dată de:

( ) ( )∏=

=m

iii xLconstxL

1

θθ (70)

Prin maximizarea acestei ultime relaţii obţinem o estimare a lui θ=(β,λ) 4.2.6. Aplicaţii ale teoriei erorilor şi repartiţiilor empirice în evaluarea hazardului. Clasificarea erorilor de măsurare. Este binecunoscut faptul că nu există operaţie experimentală de măsurare sau de observaţie neafectată de erori, iar problema esenţială care se pune este, pe de o parte, să se găsească o metodă de lucru cât mai precisă, iar pe de altă parte să se stabilească gradul acestei precizii pentru măsurătorile în teren. S-a constatat că indiferent de tipul operaţiei de măsurare directă sau indirectă, rezultatul acesteia este afectat de erori inerente. Cu toate că aceste insuficienţe ale măsurătorilor sunt de neînlăturat, trebuie remarcat că erorile produse nu trebuie să depăşească anumite limite care se determină prin calcul. Erorile de măsurare pot fi: erori grosolane, erori sistematice şi erori întâmplătoare. Dacă diferenţa dintre rezultatul unei măsurători individuale şi şirul celorlalte rezultate este prea mare, adică iese din limitele admisibile pentru aceste diferenţe, zicem că avem de-a face cu o eroare grosolană sau o greşeală. Anumite erori apar distribuite în acelaşi sens sau rămân constante în condiţii identice de operaţie, astfel încât nu pot fi eliminate prin repetarea operaţiei, dimpotrivă ele se acumulează. Aceste erori se numesc erori sistematice şi influenţa lor asupra măsurătorilor trebuie şi poate fi cunoscută şi eliminată, sau redusă la un minim nesupărător. Pe lângă erorile grosolane şi cele sistematice, mai există şi erori inerente operaţiilor de măsurare şi care nu pot fi eliminate sau evitate, aşa numitele erori întâmplătoare sau statistice. Aceste erori se


54

caracterizează prin faptul că sunt cu totul diferite între ele ca mărime şi ca semn, fără să existe o regulă sistematică de ordonare. Se constată însă, că atunci când numărul de măsurători este suficient de mare, rezultatele care conţin numai erori întâmplătoare se distribuie totuşi după anumite legi statistice. Şirul erorilor întâmplătoare este definit în condiţii date, prin următoarele caracteristici: a. Principiul limitativ: erorile întâmplătoare nu pot depăşi, în valoare absolută, o anumită limită; b. Principiul cauzalist: erorile cu o valoare absolută mică sunt mai numeroase decât erorile cu o valoare absolută mare, specific legii valorii erorilor; c. Principiul distributiv: erorile pozitive sunt tot atât de frecvente ca şi erorile negative; d. Principiul probabilist: media aritmetică ∆ a erorilor datorate unor măsurători executate cu acelaşi grad de încredere asupra uneia şi aceleiaşi mărimi, tinde către zero când numărul de măsurători tinde la infinit:

0lim 1 =∆∑

=

∞→ n

n

ii

n (71)

deoarece seria erorilor reale raportate la numărul erorilor este nu numai convergentă, ci tinde ea însăşi către zero, după cum se justifică în teoria probabilităţilor. Fie I1, ... , In şirul rezultatelor a n măsurători de egală precizie asupra unei mărimi a cărei valoare precisă (adevărată) este X, pe care o luăm ca valoare de referinţă. Numim erori reale diferenţele luate cu semnele lor algebrice: ∆i=Ii-X,...,∆n=In-X (72) şir pe care-l vom scrie pentru prescurtare şi sub forma: ∆i=Ii-X, (i=l,...,n) (73) Mărimea egală cu eroarea luată cu semn schimbat se numeşte corecţie şi se notează cu: Ci=-∆i (74) Una dintre problemele fundamentale pusă în teoria erorilor este alegerea celei mai bune valori, care trebuie considerată drept valoare adevărată. S-a constatat că cea mai bună valoare este media aritmetică, deoarece media aritmetică a unui şir suficient de mare de măsurători de egală precizie tinde către valoarea precisă cu atât mai exact, cu cât numărul măsurătorilor este mai mare. Sumând egalităţile (74) obţinem:

CLLnn

IXnXI

n

ii

n

iin

ii

n

ii +=−=

∆−=⇒−=∆∑∑

∑∑ ==

==

δ11

11 (75)

unde: - mărimea L se numeşte media aritmetică a şirului de valori obţinute prin măsurare pentru mărimea X necunoscută, sau valoare medie a şirului; - mărimea δ este media aritmetică a erorilor reale de care sunt afectate rezultatele măsurătorilor, numită valoare medie a erorilor. Când XLn →→⇒∞→ ;0δ Din proprietatea fundamentală a erorilor de a se distribui complet dezordonat astfel încât, pentru un număr suficient de mare de determinări să avem în medie tot atâtea valori pozitive câte vor fi şi negative, rezultă că valoarea medie a erorilor reale nu poate constitui un element convenabil pentru studiul proprietăţilor şi rezultatelor măsurătorilor afectate de erori. Astfel, s-au definit abaterea absolută: |∆i|, i=1,...,n (76) şi eroarea medie:

n

n

ii∑

=

∆= 1θ (77)


55

Suma abaterilor absolute a n numere date, fixe: x1, ... , xn, de la un număr variabil X, luat ca valoare de referinţă este minimă pentru cel puţin o valoare Xm a lui X. Valoarea Xm se numeşte mediană. O altă mărime caracteristică este modul sau dominanta M0. Aceasta este valoarea tipică a unei distribuţii luată ca valoare de referinţă. Ea este definită printr-o valoare căreia îi corespunde frecvenţa maximă pe graficul distribuţiei considerate. Eroarea medie pătratică se defineşte ca fiind:

nm

n

ii∑

=

∆±= 1 (78)

Se demonstrează că eroarea medie pătratică m este mai mare decât eroarea medie θ. Se admite că triplul erorii medii pătratice constituie o eroare limită superioară: ∆lim=3m (79) Eroarea probabilă ρ se defineşte ca acea valoare a unei erori întâmplătoare pentru care valorile mai mari şi mai mici decât ea se întâlnesc tot atât de frecvent. Dacă se ordonează un şir de rezultate în succesiunea crescătoare a valorilor erorilor reale, eroarea probabilă se va găsi la mijlocul acestui şir. Pentru un număr suficient de mare de măsurători se poate determina valoarea aproximativă a erorii probabile, ca fiind: ρ=2/3m Eroarea relativă este o eroare absolută raportată la valoarea însăşi, sau calculată procentual. Prin definiţie, numim eroarea relativă, ca fiind raportul dintre eroarea absolută şi valoarea mărimii măsurate: ∆rel=∆/L (80) Metoda celor mai mici pătrate şi probabilitatea maximă Adeseori în practică se pune problema analizei unei serii statistice cu un volum redus de observaţii. În aceste cazuri trebuie să se precizeze dacă în datele existente se manifestă trăsăturile fenomenului întâmplător, legitatea statistică rămânând estompată. Operaţia de rezolvare a acestei probleme, de alegere a curbei teoretice optime şi de calcul al parametrilor curbei, poartă numele de ajustare a seriilor statistice. La ajustarea datelor ce caracterizează relaţiile empirice de dependenţă se aplică, de obicei, metoda celor mai mici pătrate, considerând că se va realiza cea mai bună aproximare a dependenţei empirice în clasa de funcţii dată, dacă suma pătratelor abaterilor de la funcţia teoretică aleasă este cea mai mică. Metoda celor mai mici pătrate se ocupă cu compensarea erorilor de măsurare şi cu determinarea erorilor medii la care ne putem aştepta într-o astfel de operaţie practică. Fie n mărimi independente: X1, X2, ... , Xn, pentru care, prin măsurători directe obţinem valorile: x1,x2, ... ,xn. Dacă aceste mărimi ar fi valorile exacte pe care le căutăm, am avea: Xi = xi i = 1, ... , n, ceea ce, evident, nu se realizează în practică, deoarece determinările valorilor lui xi sunt, inevitabil, afectate de erori. Presupunând eliminate erorile sistematice şi greşelile şi mărginindu-ne numai la erorile statistice, problema care se pune este să determinăm cele mai probabile valori xh pentru care erorile medii pătratice să fie cât mai mici. Deoarece, în practică, este imposibil să se determine direct valorile xi, se determină experimental numai nişte funcţii de acestea. Acest tip de determinări reprezintă procedeul numit indirect. Fie:


56

ζ1=f1(x1,...,xn) un număr de n mărimi determinate direct

ζ2=f2(x1,...,xn)

...........................

ζn=fn(x1,...,xn)

(81)

Problema care se pune este ca din aceste date să deducem cele mai bune valori pentru xi. Avem posibilitatea să mărim numărul de măsurători m astfel încât, să fie mai mare sau egal cu numărul necunoscutelor, n. Dacă valorile ζi, i=1,...,n ar fi perfect riguroase, sistemul de mai sus ar fi compatibil şi rezolvabil în raport cu necunoscutele xi; în acest caz, cele m-n ecuaţii suplimentare ar fi simple consecinţe ale celorlalte n, iar operaţiile de măsurare s-ar reduce la atâtea câte necunoscute sunt, lucru imposibil de realizat în practică. De aceea sistemul (81) se înlocuieşte cu aşa numitul sistem al ecuaţiilor erorilor: f1(x1,...xn)- ζ1=ε1

.........................

fm(x1,...xn)- ζm=εm

(82)

unde εi,i=1,m sunt corecţiile care trebuie aplicate pentru a transforma sistemul incompatibil (74) într-un sistem compatibil. După teoria distribuţiei normale, probabilitatea ca erorile de măsurare să fie exact egale, sau cât mai exact egale posibil, cu corecţiile εi,i=1,m şi anume să fie cuprinse respectiv în intervalele: (ε1,ε1+dε1),...,(εn,εn+dεn) este proporţională cu funcţia de densitate:

( ) ( )( )222

121 ...,....,1

,...,1mm xhxh

mm

m ehh ++−=

πεεϕ (83)

deoarece, atât valorile cât şi corecţiile sunt independente. Acesta probabilitate este maximă dacă exponentul funcţiei exponenţiale (83) este minim; deci maximul de probabilitate se obţine pentru minimul expresiei: S=h1

2ε12+... hm

2εm2 (84)

sau S=p1

2ε12+... pm

2εm2 (85)

În cazul măsurătorilor perfecte suma (84) respectiv (85), ar trebui să fie nulă, ceea ce nu se poate realiza în practică. Ne mărginim la condiţia mai puţin restrictivă a găsirii unei valori minime a lui S, care să asigure cele mai probabile valori pentru variabilele xi. Înlocuind (82) în (85) obţinem:

( ) ( ){ }∑=

−=n

iiniin xxfpxxS

1

2........11...... ξ

(86)

Valorile extreme ale funcţiei S sunt soluţiile sistemului obţinut prin egalarea cu zero a derivatelor parţiale ale lui S în raport cu xi. Cum nu poate fi vorba despre un maxim, care este evident obţinut pentru ∞→iε , suntem siguri că vom determina un minim efectiv. Sistemul de ecuaţii care exprimă această condiţie este: δS/δx1=0, δS/δx2=0,..., δS/δxn=0 (87) Numărul ecuaţiilor (87) este egal cu numărul n al necunoscutelor; ele ne permit determinarea prin calcul a valorilor lui xi. Sistemul valorilor adoptate pentru variabilele respective, ca fiind cele mai probabile, este sistemul care face minimă suma pătratelor erorilor directe ale măsurătorilor, înmulţite respectiv prin ponderile acestor determinări experimentale.


57

Dacă funcţiile fi, care reprezintă fenomenul fizic, sunt de o formă oarecare, metoda celor mai mici pătrate nu poate fi aplicată, întrucât această metodă este construită pentru funcţii care sunt forme liniare de variabile, sau care, de exemplu, se pot reduce la astfel de forme, prin logaritmare. Regresia şi coeficientul de corelaţie Determinarea formei liniei de regresie teoretică a unei serii statistice, corespunzătoare formei reale a dependenţei, constituie un moment principal în cercetarea corelaţiei. Dacă admitem că avem o corespondenţă liniară, ecuaţia acestei funcţii liniare este: y=a+bx. Parametrii a şi b ai ecuaţiei de regresie se determină cu ajutorul metodei celor mai mici pătrate şi ne dau posibilitatea să calculăm mărimea medie a lui y pentru un x dat. Parametrul b se numeşte coeficient de regresie şi reprezintă, în cazul liniar, panta dreptei. În calculul corelaţiei, acest parametru arată măsura în care se schimbă variabila y când x se schimbă cu o unitate. Acesta schimbare nu este suficientă pentru un studiu aprofundat al corelaţiei. În afară de estimarea variaţiei, mai trebuie estimat şi gradul de intensitate a corelaţiei. Precizia este cu atât mai mare cu cât corelaţia este mai intensă. Coeficientul de corelaţie este definit astfel:

( )( ) ( )( )( )[ ] ( )[ ];2222 ∑ ∑∑∑

∑∑∑∑∑−−

−=

−=

−−=

yynxxn

yxxynn

yxnxyn

yyxxr

yxyx σσσσ

(88) unde: - l < r < l

( )n

yyy∑ −

=2

2σ

Coeficientul de corelaţie este o mărime abstractă nelegată de unităţile de măsură ale variabilelor. În cazul regresiei curbilinii curba de regresie poate fi o hiperbolă de ecuaţie: yx=a+b/x sau o parabolă de ecuaţie: yx=a+bx+b'x2, cu a şi b fiind parametri ce se determină cu ajutorul metodei celor mai mici

pătrate, punând condiţia ca: ( )∑ −2

yy să fie minimă. Pentru caracterizarea intensităţii corelaţiei neliniare se utilizează raportul de corelaţie:

( )

( )( )( )∑

∑∑

∑

−

−=

−

−

=−

= 2

2

2

2

2

22

yy

yy

nyy

nyy

y x

x

y

xyy

σσσ

η (89)

Compararea dispersiei valorilor teoretice de la medie cu dispersia valorilor empirice de la medie dă raportul de corelaţie. Pentru cazul general, numim corelaţia variabilelor aleatoare X şi Y, şi o notăm cu λx,y media produsului abaterilor acestor variabile:

( )( ) ( )( )[ ] ( )( ) ( )( )[ ]∑∑= =

−−=−⋅−=n

i

m

jiiyx YMyXMxYMYXMXM

1 1,λ (90)

(pentru cazul variabilelor discrete)

( )( ) ( )( )[ ] ( )( ) ( )( ) ( )∫ ∫+∞

∞−

+∞

∞−

−−=−⋅−= dxdyyxfYMyXMxYMYXMXMyx ,,λ (91)

(pentru cazul variabilelor continue)


58

Coeficientul de corelaţie va fi: ρxy=λxy/D(X)D(Y) (92) Se constată că avem următoarea variaţie a coeficientului de corelaţie: -1<ρxy<1. Dacă ρxy = +1 atunci între X şi Y există o relaţie de dependenţă liniară. Dacă ρxy = 0 atunci X şi Y sunt necorelate. Dacă ρxy ≠ 0 atunci X şi Y sunt dependente. Metode de verificare a distribuţiilor statistice Verificarea aplicabilităţii modelelor statistice prezentate în capitolele anterioare în cazul cataloagelor de cutremure se face cu ajutorul metodelor de corelaţie prin aplicarea unor teste de concordanţă între datele empirice şi modelele teoretice propuse, pentru alegerea celui mai potrivit model pentru descrierea seturilor de date analizate. Pentru estimarea parametrilor unei distribuţii teoretice se pot folosi următoarele metode: a) Metoda grafică b) Metoda celor mai mici pătrate (prezentată mai sus) c) Metoda momentelor d) Metoda verosimilităţii maxime e) Metoda probabilităţii condiţionale Această enumerare corespunde ordinii creşterii eficienţei şi al gradului de dificultate în aplicare (Kite, 1978). a) Metoda grafică este cea mai simplă şi mai uşor de aplicat dintre cele cinci metode, având în schimb dezavantajul de a nu furniza informaţii cantitative asupra corelării distribuţiei empirice cu cea teoretică. Metoda constă în reprezentarea grafică a celor două distribuţii şi compararea lor. b) Metoda momentelor se bazează pe egalarea primelor momente empirice cu momentele corespunzătoare legii de repartiţie teoretice (Radu, Oancea, 1988). Se utilizează următoarea ecuaţie generală pentru calculul momentului de ordinul p faţă de origine:

( )dxxwx pp ∫

+∞

∞−

=µ (93)

sau al momentului central de ordinul p:

( ) ( )∫+∞

∞−

−= dxxwx pp 1µµ (94)

unde: µ1 este momentul de ordinul unu faţă de origine; w(x) este densitatea de probabilitate a distribuţiei. Metoda momentelor leagă momentele determinate de parametrii distribuţiei. În cazul modelelor biparametrice este suficientă calcularea momentelor de ordinul unu faţă de origine (care coincide cu media aritmetică M) şi momentul central de ordinul doi (care este chiar dispersia D), care se pot calcula uşor pentru seturile de date analizate:

[ ] ∑=

=n

iii t

ntM

1

1 (95)

[ ] [ ]( )2

111 ∑

=

−−

=n

iiii tMt

ntD (96)

Aplicarea metodei momentelor la câteva distribuţii prezentate anterior ne conduce la următoarele expresii:


59

a) Modelul Weibull

[ ]

+Γ=

−

111

βα β

itM (97)

[ ]

+Γ−

+Γ=

−

1112 22

ββα β

itD (98)

b) Modelul Gamma M[ti]=r/c (99) D[ti]=r2/c4 (100)

c) Modelul log-normal M[ti]=em+δ2/2 (101) V[ti]=e2m+δ2(eδ2-1)

(102)

d) Metoda verosimilităţii maxime Prin această metodă se obţine un estimator θ al vectorului parametrilor θ ai unei distribuţii, astfel încât să se realizeze maximul funcţiei de verosimilitate L sau lnL. Dacă f(x1,...,xN; θ1θk) = f( θ,x ) este densitatea de probabilitate a variaţiei vectoriale aleatoare x dependentă de parametrii θ1,...,θk cu θ = vectorul parametrilor, atunci funcţia de verosimilitate se defineşte ca fiind:

( ) ( ) ( ) ( ) ( )∏=

=⋅⋅⋅=N

iiNi xfxfxfxfxL

12 ;;....;;; θθθθθ (103)

Estimatorul de verosimilitate maximă θ se obţine aplicând principiul verosimilităţii maxime: L( θ,x )=maxL( θ,x ) (104)

sau: ln L( θ,x )=max[ln L( θ,x )] (105)

Utilizând lnL, rezolvarea ecuaţiei (105) revine la rezolvarea sistemului de ecuaţii:

0ln.................

0ln

1

=∂∂

=∂∂

i

L

L

θ

θ (106)

din care se obţin valorile parametrilor θi. Aplicarea verosimilităţii maxime la câteva distribuţii prezentate mai înainte conduce la următoarele sisteme de ecuaţii, pe baza cărora se pot determina parametrii modelelor:

a.) Modelul Weibull:

( )

[ ] [ ]β

α

αβ 1lnln

1

=−

=

iii

i

tMttM

tM (107)


60

Expresia logaritmului a cărui valoare maximă caracterizează cel mai bun set de parametri este: lnL=n{lnαβ+(β-1)M[lnti]- αM[lntiβ]}

b.) Modelul Gamma:

( )

[ ] ( )( ) crrtM

crtM

i

i

lnln'

−ΓΓ

=

= (108)

lnL=n{r lnc-lnΓ(r) + (r-1)M[lnti]-cM[ti]}

c.) Modelul log-normal:

( )[ ] 2ln

ln

σ=

=

i

i

tD

mtM (109)

lnL=n/2{ln2Πδ2+2M[lnti] +D[lnti]/ δ2}

d.) Modelul probabilităţii exponenţiale:

[ ][ ] [ ] atM

abetM

abeM

ibt

bt

1,

1

1

1

=−

+= (110)

lnL=n{lna+a/b(1-M[ebt1]) +bM[ti]} În afară de aceste patru metode mai există şi alte metode pentru găsirea corelaţiei dintre procesul de producere al cutremurelor şi alte procese cunoscute, printre care sunt:

e.) Metoda probabilităţii condiţionale Fie X variabila apariţiei unui cutremur şi Y variabila aleatoare a procesului cunoscut. Dacă există o relaţie între cele două procese atunci: α=P(X x Y)/P(X) x P(Y) ≠1 (111) unde: P(X x Y)=P(X) x P(Y)= P(Y) x Py(X) adică: α=Px(Y)/P(Y)=Py(X)/P(X) ≠ 1 (112) Cu alte cuvinte, dacă vom compara probabilitatea PX(Y), ca Y să apară cu condiţia ca X să fi apărut cu probabilitatea P(Y), ca Y să se producă independent, şi dacă raportul celor două este mai mare ca unu, atunci avem corelare pozitivă, dacă raportul este mai mic decât unu atunci avem corelare negativă. Putem schimba X cu Y şi să avem acelaşi rezultat. Alte metode sunt: - metoda coeficientului de corelaţie sau de asociaţie; - metoda corelării multivariabilă în scopul obţinerii ecuaţiei de regresie; - metoda seriilor de timp vectoriale. Studiul incertitudinilor


61

Incertitudinile cu care ne întâlnim direct sau indirect provin de cele mai multe ori din caracterul aleator al proceselor. De exemplu, în cazul modelului Poisson nu putem prezice unde sau când se va produce următorul cutremur sau ce mărime va avea, chiar dacă cunoaştem bine relaţia de recurenţă. Intervalele de recurenţă sunt de fapt perioade medii de timp între apariţia cutremurelor. Distribuţia incertitudinilor legate de mişcarea solului sau de modelele de atenuare indică faptul că, oricât de bine cunoaştem magnitudinea şi distanţa unui cutremur tot există incertitudini în predicţia mişcării solului datorate proprietăţilor sursei, cât şi drumului de propagare care sunt definite aleatoriu. Fiecare model de sursă sau combinaţie de modele conduce la o curbă de hazard, rezultatul final fiind o grupă de curbe. Incertitudinile pot fi incorporate în curba de hazard contribuind la estimarea probabilităţii de depăşire. De obicei, aceste rezultate sunt descrise de un set simplificat alcătuit din trei curbe ca în figura 7.

Figura 7. - Cele trei curbe de hazard: una centrală şi două limite (superioară şi inferioară), pentru Centrala Nucleară Vogtle (Georgia) (după Bernreuter, 1989) Figura 8. - Curba de hazard seismic ce încorporează toate incertitudinile la Centrala Nucleară Browns Ferrz, Alabama (după Bernreuter, 1989) Una din problemele principale asociate estimării probabilistice a hazardului este legată de determinările diferite ale experţilor. De aceea pentru caracterizarea distribuţiilor incertitudinilor se poate folosi o singură curbă reprezentativă pentru analiza hazardului şi insensibilă la variaţiile aşteptate sau neaşteptate din gândirea experţilor. Aceste estimări centrale sunt realizate cu ajutorul mediei sau medianei ca în figura 8.

Media este dată de media setului de curbe de hazard, iar mediana este curba reprezentată de procentul de 50%. Estimarea medie este de fapt valoarea aşteptată. Dacă incertitudinile sunt distribuite simetric în jurul unei valori centrale, ca în cazul distribuţiei normale, media va fi aceeaşi cu mediana. Din păcate, incertitudinile în estimarea hazardului seismic par mai degrabă distribuite log-normal decât normal, logaritmii hazardului seismic fiind simetric distribuiţi în jurul unei valori centrale. Media acestor valori este mult diferită de mediana lor. Deoarece estimarea hazardului seismic mediu, derivat dintr-o distribuţie de tip log-normal a incertitudinilor sistematice, poate fi influenţat de tipul modelelor extreme şi în acest caz se poate ajunge la o instabilitate chiar în estimarea mediei, obţinându-se valori medii fluctuante. Mediana, în schimb, nu este sensibilă la schimbarea modelelor, fiind relativ stabilă. Deoarece incertitudinile sunt datorate cunoaşterii, sau mai bine zis lipsei de cunoaştere, se speră ca odată cu creşterea gradului de cunoaştere sau de înţelegere să se ajungă la scăderea incertitudinilor.


62

5. O analiză critică a modelelor şi metodelor utilizabile în evaluarea hazardului seismic

Metodele şi modelele statistice utilizate în evaluarea hazardului seismic prezintă în afara avantajelor menţionate în descrierile acestora şi dezavantaje, cum ar fi tratarea nediferenţiată a evenimentelor seismice ale căror magnitudini aparţin marginii superioare a domeniului de valori faţă de cele aflate în zona valorilor inferioare ale acestuia. Una din cauzele acestor dezavantaje este imposibilitatea asocierii modelelor statistice cu caracteristicile structurale şi dinamice ale surselor seismice naturale. De aceea a fost necesară elaborarea de metode şi modele de natură deterministică. Unul din avantajele importante ale metodei deterministe este posibilitatea de a analiza modul in care proprietăţile specifice de sursa şi propagare controlează distribuţia hazardului seismic. De asemenea, metoda este extrem de utilă pentru studiile de scenarii seismice. În cadrul colaborării cu Departamentul de Ştiinţe ale Pământului (DST) al Universităţii din Trieste s-a aplicat metoda deterministă de calcul a hazardului seismic, dezvoltată de specialiştii italieni (Costa et al., 1993) pentru cutremurele de pe teritoriul României (atât pentru cutremurele de adâncime crustală, cât si pentru cele de adâncime subcrustală din zona Vrancea). Rezultatele au fost publicate, printre altele, într-un volum special al revistei de largă circulaţie Pure and Applied Geophysics, volum dedicat hazardului seismic din aria Circum-Panonică (Vol. 157, 2000). Tot in cadrul colaborării cu DST s-a realizat o serie de lucrări comune privind microzonarea oraşului Bucureşti. În acest scop s-a aplicat o procedura hibridă dezvoltata in cadrul DST care combina tehnica sumării modurilor de oscilaţie cu metoda diferenţelor finite. Simularea numerică a mişcării pământului ţine cont de toţi factorii majori care intervin (sursa seismică, propagarea undelor pe traiectoria focar - punct de înregistrare şi răspunsul structurii locale). Semnalele sintetice reproduc satisfăcător caracteristicile principale ale accelerogramelor observate in Bucureşti la cutremurele vrâncene puternice. Colaborarea cu Institutul de Geofizică al Universităţii din Karlsruhe în cadrul Centrului de Cercetări în Colaborare (CRC 461) a contribuit la o dezvoltare impetuoasă a reţelei seismice a INCDFP si totodată la realizarea unor studii în comun de amploare, cum ar fi tomografia seismică a zonei Vrancea şi studiul structurii crustale de-a lungul profilelor de refracţie. În prezent se preconizează realizarea unui sistem de comunicaţie în timp real a înregistrarilor seismice, esenţial pentru obţinerea unor hărţi a distribuţiei mişcării solului la scurt timp după producerea unui cutremur puternic şi pentru strategiile de prevenire şi combatere a efectelor cutremurelor. 6. Aplicaţiile modelul seismonului (anghel) la determinarea unor parametri necesari în calculul hazardului seismic 6.1.Estimarea magnitudinii maxime aşteptate Dacă limita inferioară a magnitudinii unui cutremur nu prezintă nici o importanţă (aceasta fiind inferioară pragului de la care poate fi simţit un cutremur) nu acelaşi lucru se poate spune despre limita superioară. Deşi aproape subînţeleasă, existenţa acestei limite superioare poate fi demonstrată prin reducerea la absurd apelând la relaţia Gutenberg-Richter (1956): E=101.5Mk+4.8 (113) A nu admite existenţa unei valori maxime pentru magnitudine revine la a susţine posibilitatea eliberării unei energii infinite, ceea ce din punct de vedere fizic este absurd. Limita superioară a magnitudinilor posibile (aşteptate) într-o zonă dată a căpătat numele de magnitudine maximă specifică zonei (Mmax). Estimarea acestui parametru este necesară pentru motivul evident că, dacă se proiectează o construcţie, aceasta să reziste la o valoare maximă a magnitudinii unui cutremur, dacă în acea zonă se produce unul cu o magnitudine mai mare, s-ar putea să se producă distrugerea respectivei construcţii. În scopul estimării parametrului (Mmax) a fost propus încă de la începutul anilor 1980 un model mai complex de distribuţie a


63

dimensiunilor cutremurelor numit "Modelul Cutremurului Caracteristic" (Joungs şi Coppersmith, 1985). La baza acestui model au stat: - dovezi geologice pentru similaritatea cutremurelor mari pe segmente de falie; - considerente legate de structura geologică a faliilor şi barierelor. Au fost elaborate formele empirice care permit evaluarea magnitudinii aşteptate care să apară pe o falie, în funcţie de lungimea faliei (Iida, 1965), de tipul: M=a+b log L (114) unde L este lungimea faliei. Pentru studiul cutremurelor crustale se aplică un algoritm constând în realizarea unei reţele de suprafaţă echiareală, pentru fiecare ochi de reţea stabilindu-se descrierea geologico-geofizică a următoarelor caracteristici: (a) Tipurile de restructurări tectonice recente; (b) Totalitatea mişcărilor neotectonice; (c) Diferenţa amplitudinilor mişcărilor recente; (d) Lungimea faliilor longitudinale adânci şi zone de joncţiuni cu contrast de activitate; (e) Tipuri de fracturări transversale; (f) Noduri de intersecţii între liniile longitudinale şi cele transversale; (g) Gradientul orizontal al anomaliilor izostatice ale gravitaţiei, etc. Spre deosebire de cazul cutremurelor normale care au sursele de-a lungul faliilor active, ce pot fi cunoscute prin diferite metode (inclusiv cele paleologice), în cazul cutremurelor intermediare, sursele aflându-se la adâncimi mai mari de 60-70 km, accesul direct la sistemul seismogen este imposibil. Aceasta face ca pe primul plan să treacă reprezentarea abstractă, modelarea. De valabilitatea modelelor de sursă seismică depinde valabilitatea modelelor de hazard seismic provenind de la aceste surse. Astfel, pentru sursele intermediare şi adânci au fost folosite modele de tipul Kiureghian şi Ang (1977) care se bazează pe teoriile clasice ale ruperii şi propagării acesteia. Un alt posibil model ar fi cel în care se consideră existenţa unei structuri izomorfe, cu cea a unei reţele cristaline, în nodurile căreia, se află seismoni în loc de ioni (Anghel, 1989; 1990 a), fiecare seismon având propria sa structură internă izomorfă modelului în pături. În cadrul acestui model nucleul seismonului este reprezentat de concentrarea cea mai puternică a particulelor constituente (atomi, molecule) între care există un potenţial de interacţiune repulsiv, echilibrat de presiunile înconjurătoare exercitate asupra întregului seismon. În momentul în care un număr uriaş de atomi situaţi în nucleul seismonului ating bariera gropii de potenţial în care se află, are loc o tranziţie cvasisimultană pe nivele energetice inferioare, eliberându-se un număr uriaş de fononi (N) de frecvenţe diferite (v), fiecare având energia ε=hv astfel încât energia totală eliberată va fi:

∑∑==

==N

ii

N

ii hvE

11ε

(115)

Procesul acesta este de fapt o tunelare cuantică megascopică. Deoarece tranziţia are loc brusc, totul se observă la nivelul megascopic ca emisia unei cvasiparticule numită "Quakeon" a cărei energie este dată de relaţia (115) şi care de fapt reprezintă energia eliberată în focar, dată de relaţia lui Gutenberg şi Richter. Rezultă că magnitudinea cutremurului poate fi dedusă eliminând energia (E) între cele două relaţii:

−

= ∑

=

8.4lg5.1

11

N

iihvM

(116)

Din relaţia (116) se vede că magnitudinea este funcţie de numărul N al atomilor, care au efectuat tunelarea cuantică şi de conţinutul în frecvenţe al "norului" de fononi emişi. Frecvenţele depind de diferenţele dintre nivelele de energie pe care le aveau atomii în stările iniţiale excitate (când se aflau aproape de bariera de potenţial) şi de energiile nivelelor relatate pe care au trecut după tunelare: vi=1/h(Ei-Ei

0) (117)


64

La rândul lor valorile energiei depind de caracteristicile gropilor de potenţial în care se găseau atomii înainte de tunelare (analog cu fenomenul ionizării când un electron trece din starea legată de atom în starea liberă, părăsind groapa de potenţial coulombian). În felul acesta, conţinutul în frecvenţe depinde de caracteristicile gropilor de potenţial, care au adâncimi mult mai mari pentru atomii situaţi în nucleul Seismonului principal, decât pentru cei din nucleele seismonilor aflaţi în păturile învelişului acestuia. Reamintim că, modelul în pături consideră seismonul major (principal) ca având o structură internă (pe baza Postulatului Dualismului Elementar-Structurat) formată dintr-un nucleu (în care condiţiile de presiune maximă au făcut ca densitatea materialului litosferic să fie maximă) şi un înveliş structurat la rândul său în mai multe pături, alcătuite la rândul lor din alţi seismoni (secundari), care prezintă o structură internă asemănătoare (conform Postulatului Izomorfismului Organizării Structurilor sau Postulatul al II-lea al T.C.U). Magnitudinile cutremurelor produse în nucleele seismonilor secundari sunt cu atât mai mici cu cât seismonii respectivi sunt mai la periferia seismonului major. Aşadar, dintre toate cutremurele produse în interiorul seismonului major, cel produs în nucleul principal are magnitudinea maximă. Într-o zonă seismică dată (cum este zona Vrancea-intermediară) există mai mulţi seismoni majori. Pentru determinarea acestui parametru (Mmax) (care de fapt este un maxim maximorum), este necesară o separare a "spectrului" radiaţiei quakeonice pe surse pentru a se stabili ce spectru specific are fiecare din sursele majore. Aici prin "spectru" se înţelege "spectrul de energii" (sau de magnitudini) al unui seismon, adică nivelele de energii (sau de magnitudini) ale quakeonilor emişi. Nu trebuie confundat cu "spectrul Fourier" al unui cutremur, care reprezintă o distribuţie după frecvenţa energiei unui singur cutremur, ceea ce ar însemna de fapt o statistică a fononilor ce constituie un singur quakeon. 6.2. Estimarea parametrilor a şi b din relaţia frecvenţă-magnitudine Conform modelului seismonului, în fiecare pătură k, se află un număr NK de seismoni de nivel ierarhic corespunzător unei energii maxime specifice păturii respective: EK=C/NK Ţinând cont de relaţia (113) avem: log NK = log C-4.8-1.5MK (118) de unde obţinem: a = log C-4.8; b = 1.5 (119) Se constată că a depinde de C, adică depinde de structura internă a seismonului, în timp ce valoarea lui b pare independentă de zona şi perioada pentru care se calculează. O explicaţie este aceea că s-a considerat cazul unui singur seismon, în timp ce valorile observaţionale se obţin pentru o zonă alcătuită dintr-un amestec de seismoni, fiecare având spectrul său de emisie quakeonică. Un alt motiv al neconcordanţei este acela, că s-a preluat relaţia Gutenberg-Richter între energie şi magnitudine fără a face nici un fel de considerente referitoare la semnificaţia coeficienţilor numerici ce apar la exponent în raport cu structura seismonului. 6.3. Estimarea perioadei medii de revenire Cu toate că perioada medie de revenire este folosită nu numai în proiectarea antiseismică, ci şi în studii de predicţie, din punctul de vedere al modelului seismonului, aceasta nu are nici o semnificaţie fizică. De aceea, Anghel (1992), afirmă că folosirea noţiunii de "perioadă de revenire" în proiectare ar putea avea consecinţe negative, realitatea putând infirma soluţiile bazate pe noţiuni ce nu au semnificaţii fizice reale. 7. Evidenţierea zonelor surselor seismice Se poate afirma că, seismologia singură nu va rezolva problema elaborării hărţilor de H.S.L.L.U., atâta vreme cât seismologii nu vor colabora cu geofizicienii, fizicienii, şi geologii. Pentru a argumenta această


65

aserţiune, se vor prezenta pe scurt aportul ştiinţific adus de fiecare domeniu sau subdomeniu la elaborarea hărţilor de H.S.L.L.U. Prin urmare pentru elaborarea hărţilor de H.S.L.L.U. nu sunt suficiente numai informaţiile furnizate de cercetările seismologice, ci sunt necesare analiza şi interpretarea conjugată a tuturor rezultatelor obţinute în cercetări complexe geofizice, seismologice, tectonice şi geologice. Făcând apel la cunoaşterea relaţiilor dintre mărimile fizice măsurate, exprimând proprietăţile rocilor (gravimetrice, magnetometrice, electrometrice, seismometrice, etc), ale dinamicii structurilor tectonice, precum şi ale naturii şi caracteristicilor geologice, putem cunoaşte legile care guvernează procesul de seismogeneză.

Electrometrie

Determinarea rezistivităţii aparente a unei succesiuni de straturi sau pachete de roci din subsol prin metoda Sondajului electric vertical (SEV).

Se măsoară rezistivitatea aparentă a unei succesiuni de straturi sau pachete de roci din subsol folosind un dispozitiv cvadripolar cu două prize de curent AB prin care se introduce în sol un curent de intensitate cunoscută şi două prize MN pentru măsurarea diferenţei de potenţial asociată acestui curent. Acest dispozitiv cvadripolar AMNB are diferite configuraţii variate, necesare pentru înlaturarea diferiţilor factori ce influenţează distributia curentului (neomogenităţile subsolului, umiditatea, relieful, etc) care se reflectă în mărimea şi modul de variaţie a rezistivităţii măsurate. Se construiesc hărţi şi secţiuni de rezistivitate la care se folosesc metode de interpolare a izoliniilor cuprinse intr-un program performant de prelucrare si redactare de hărţi si secţiuni verticale.

Gravimetrie Măsurarea datelor gravimetrice şi interpretarea rezultatelor obţinute. Anomaliile gravimetrice cartate la suprafaţă (mesajul detectat) sînt legate de cauzele lor necunoscute din subsol, cărora se încearcă să li se determine cît mai mulţi parametri de definire geometrică şi fizico-geologică (descifrarea mesajului). Metoda gravimetrică este folositoare când formaţiunile de interes au densităţi ce sunt apreciabil diferite de cele ale formaţiunilor înconjurătoare. Este un mijloc eficace de a carta bazine sedimentare unde rocile bazaltice au o densitate semnificativ mai mare decât sedimentele. Interpretarea fizică sau analiza cantitativă a datelor gravimetrice şi interpretarea lor geologică duc astfel la valorificarea finală, din punctul de vedere al cunoaşterii şi înţelegerii structurii subsolului, a rezultatelor studiului anomaliilor regionale-locale ale cîmpului gravităţii.


66

Magnetometrie Măsurarea câmpului magnetic terestru prin metoda precesiei protonice şi interpretarea rezultatelor. Aplicarea unui cîmp magnetic auxiliar intens, cu aproximativ două ordine de mărime mai puternic decît cel al Pămîntului, şi de direcţie transversală faţă de a acestuia, nucleele posedînd un moment magnetic ale unor atomi — în metrologia geomagnetică este vorba, în mod curent, de hidrogen, al cărui nucleu este chiar protonul, de unde termenul de precesie (sau rezonanţă) protonică, frecvent folosit în acest domeniu — sînt orientate cu axele lor magnetice după această direcţie, impusă de câmpul auxiliar (câmp de polarizare). Cînd se suprimă acest câmp, micii magneţi reprezentaţi de nucleele cu moment magnetic (în cazul hidrogenului: protonii) rămîn sub influenţa exclusivă a cîmpului geomagnetic, spre a cărui orientare tind. Revenirea de la direcţia cîmpului magnetic de polarizare la aceea a cîmpului geomagnetic are loc printr-o mişcare de precesie, a cărei frecvenţă este proporţională cu intensitatea acestuia. Astfel, determinarea frecvenţei de precesie şi cunoaşterea constantei de proporţionalitate, furnizată de fizică, asigură determinarea intensităţii totale a cîmpului geomagnetic. Cunoştinţele din Geologie sunt necesare pentru a descifra caracteristicile geomorfologice, în particular faliile active, potenţial active, incert active şi inactive (definite în Natural Disasters and Vulnerability Analysis, 1979), prin urmare, configuraţia potenţialului surselor seismice şi ale regiunii căreia îi aparţin localităţile urbane, pentru care se întocmesc hărţile H.S.L.L.U. Geofizica, în general, prin metodele ei pune în evidenţă structura internă profundă a Pământului, pe care metodele geologice nu o pot evidenţia şi detectează şi localizează sursele seismice. Contribuţia Geofizicii implicit a Seismologiei la rezolvarea problemei constă în următoarele: 1) Identificarea zonelor surselor seismice şi a caracteristicilor lor: adâncimile focarelor, Mmax (Bune, 1978), parametrii graficului de recurenţă; 2) Investigarea legilor de atenuare a intensităţii după magnitudini, mecanismele şi adâncimea focarelor cutremurelor, distanţele epicentrale şi particularităţile structurii geologice a regiunii; 3) Stabilirea zonelor cu diferite intensităţi ale mişcării seismice; 4) Evaluarea probabilităţii intensităţii mişcării seismice în zonele cu intensităţi de VII, VIII, IX; 5) Investigarea migrării focarelor cutremurelor puternice în interiorul limitelor zonelor seismice probabile, particularităţilor regimului seismic şi condiţiilor pentru concentrarea tensiunilor în zonele seismice în care fenomenul acumulării tensiunilor se află în desfăşurare. De asemenea, pentru întocmirea hărţilor H.S.L.L.U. este foarte importantă cunoaşterea principalelor unităţi structurale (indiferent de natura lor sedimentară, cristalină sau eruptivă) ale regiunii, zonei sau amplasamentului. Metodele geofizice eficace pentru geotectonica regională sunt, în primul rând, cele potenţiale, adică gravimetrică şi magnetică; contribuţii importante pot fi aduse, de asemenea, de studiul seismometric şi chiar de cel electrometric, care asigură o investigare mai adâncă în subsol, ca de exemplu seismosondajele şi sondajele magnetotelurice adânci pentru studiul litosferei etc. Folosirea datelor gravimetrice, corelate cu anomaliile magnetice conduce la obţinerea unor imagini ale caracteristicilor geotectonice şi seismotectonice. Pentru trasarea liniilor de demarcaţie a diferitelor elemente tectonice, au fost considerate (vezi Fig. 9a) o serie de aspecte gravimetrice care exprimă: raporturi între masele crustale şi subcrustale care ocupă


67

volume importante (linii de ordinul I), relaţii care afectează cel puţin două unităţi tectonice (linii de ordinul II) şi relaţii între diferite compartimente ale aceleiaşi unităţi tectonice (linii de ordinul III).

Fig. 9a - Elemente tectonice ale structurii geologice profunde pe teritoriul României. Gravimetria şi Magnetometria sunt metode care, din punct de vedere fundamental, metrologic şi interpretativ pot fi aplicabile în cercetările privind evaluarea hărţilor H.S.L.L.U. Gravimetria, prin anomaliile măsurate, prin combinarea favorabilă a parametrilor-cheie face o radiografiere a subsolului, punând în evidenţă structurile dislocate de mişcările tectonice de-a lungul timpului geologic şi amploarea acestora. Anomaliile gravităţii sunt, cele mai adeseori, asociate structurii dislocate de mişcările tectonice a formaţiunilor de roci din profilul geologic al regiunii studiate. Importanţa anomaliilor creşte în raport cu mărimea sau extinderea spaţială a obiectului geologic perturbator şi cu valoarea contrastului densităţii, deci în raport cu contrastul de masă şi scade cu creşterea adâncimii. De asemenea, o atenţie deosebită trebuie acordată influenţei pe care o pot exercita terenurile superficiale. Această influenţă trebuie să fie cât mai just stabilită, deoarece, în general, valorile mărimilor fizice caracteristice proprietăţilor acestor terenuri sunt mai mici faţă de acelea ale terenurilor mai adânci şi aceasta se manifestă în toate rezultatele geofizice (seismice, electrometrice, gravimetrice şi magnetice). Dacă regiunea studiată este caracterizată printr-un relief accidentat şi prin terenuri superficiale cu grosimea variabilă, rezultatele geofizice vor fi sensibil influenţate prin apariţia de microanomalii gravimetrice şi magnetice sau prin propagarea în sol a undelor seismice. Într-o asfel de situaţie, înainte de a trece la efectuarea interpretării geologice, în etapa finală este necesar să eliminăm din rezultate astfel de influenţe. De exemplu, valorile măsurate ale câmpului gravific, eliberate de influenţele instrumentale şi raportate la o staţie unică de referinţă (sau la valorile absolute), reprezintă evident realitatea fizică. În această realitate se suprapun mai multe categorii de influenţe, care contribuie la determinarea valorilor gravităţii. Exceptând, pentru motive de ordin de mărime, componenta centrifugă a câmpului gravific, trebuie distinse, ţinând seama şi de necesitatea valorificării ulterioare a rezultatelor, efectele în care se manifestă: a) condiţiile locale de suprafaţă;


68

b) distribuţia "normală" a maselor în globul terestru; c) neomogenitatea distribuţiei de masă în stratele crustale; d) neomogenitatea distribuţiei de masă în adâncime. Prin eliminarea primelor două categorii de efecte (a şi b), care pun în evidenţă influenţa factorilor morfologici şi geografici, obţinem anomalia în reducere Bouguer. De asemenea, un alt efect care trebuie eliminat este diferenţa de elevaţie dintre poziţia reală a punctului de observaţie şi proiecţia lui pe suprafaţa unică de referinţă (reducerea în aer liber). În modul acesta se poate obţine un material geofizic calitativ superior, în care se va reflecta numai structura geologică ascunsă a subsolului. Cu ajutorul acestui material se pot obţine informaţii suplimentare asupra structurii geologice ascunse, în ceea ce priveşte raporturile între structura locală şi cea regională, existenţa unei dizarmonii tectonice de adâncime, variaţiile mărimilor fizice caracteristice straturilor, care acoperă structura căutată, ca şi în cadrul structurii însăşi etc. (Gavăt et al., 1973).

Fig. 9b Secţiuni geologice regionale În cazul problemelor de geologie structurală regională, Gravimetria poate rezolva problemele de interpretare geologică şi tectonică a structurilor profunde şi de suprafaţă cum ar fi: - delimitarea unităţilor structurale regionale din platforme şi pe ariile geosinclinale, bazine de sedimentare şi cuvete; (Geosinclinalul este o depresiune tectonică cu dimensiuni foarte mari, acoperită de apa mării.) - determinarea reliefului fundamentului cristalin al cuverturii sedimentare, respectiv a cordilierelor (lanţ de munţi cu lungimea foarte mare), a reliefurilor îngropate, a reliefurilor de eroziune a platformelor etc; - determinarea structurii fundamentului cuverturii sedimentare, respectiv a horsturilor (regiune a scoarţei terestre mărginită de falii, care a rămas ridicată după scufundarea regiunilor vecine), grabenelor (porţiune scufundată a scoarţei terestre, de formă alungită şi mărginită de falii paralele), fracturilor (faliilor), flexurilor (Deformare a straturilor scoarţei pământului, rezultată prin îndoire şi denivelare, cu păstrarea continuităţii lor), anticlinoriilor (structură geologică de cute în formă de anticlinal care este la rândul ei o


69

parte a unei cute geologice ridicate în formă de boltă), sinclinoriilor (asociaţie de cute în care cele din partea centrală sunt mai coborâte decât cele din părţile laterale), etc; - determinarea variaţiilor de compoziţie a rocilor care constituie fundamentul cuverturii sedimentare; - determinarea prezenţei în cuvertura sedimentară a unor mase de roci eruptive sub formă de lacolite (Masă de rocă eruptivă având forma unei ciuperci, care a străpuns stratele de deasupra între care s-a intercalat, obligând orizonturile superioare să se înalţe), piloni etc; - determinarea anticlinalelor şi sinclinalelor şi a faliilor longitudinale, radiare sau periferice ce pot afecta bolta sau flancurile cutei şi sensul denivelărilor produse de falii. În problemele de Hidrogeologie, Gravimetria îşi aduce contribuţia la determinarea zonelor structurale favorabile prezenţei stratelor acvifere ca, de exemplu: - stabilirea limitelor laterale, stratigrafică şi/sau de eroziune, a bazinelor sedimentare; - punerea în evidenţă a accidentelor tectonice din cuprinsul bazinelor sedimentare; - punerea în evidenţă a eventualelor mase eruptive (dyke-uri (Filon de lavă injectată şi consolidată în crăpătura unui con vulcanic, care, prin eroziunea terenurilor, rămâne în relief ca un zid), piloni etc), care străpung stiva de formaţiuni sedimentare. De asemenea, prin metoda gravimetrică mai pot fi determinate: - extinderile orizontale şi în adâncime a unor depozite de pietrişuri, marne, nisipuri, roci eruptive; - caracteristicile reliefului depozitelor de suprafaţă în vederea realizării unor obiective de interes naţional şi internaţional cum ar fi: centrale nuclearo-electrice, uzine de apă grea, depozite de deşeuri radioactive etc); - deranjamente disjunctive: falii, încălecări, structuri în solzi, pânze, pinteni. De exemplu, reflectarea faliilor în hărţile gravimetrice se observă prin tendinţa de orientare a curbelor de egală valoare a anomaliei gravităţii pe direcţia lor, în cazul faliilor transversale şi prin îndesirea curbelor de egală valoare de-a lungul lor la cele longitudinale. Evident, reflectarea lor este cu atât mai puternică cu cât săritura faliei şi contrastul de densitate al pachetelor de roci care vin în contact de front este mai mare, ambele participând la realizarea unor contraste de masă mai mari. Pentru a ilustra eficienţa metodei gravimetrice este suficient să amintim accidentul tectonic de mare anvergură şi anume linia Capidava-Canara, de-a lungul căreia sunt puse în contact de front rocile jurasice care constituie cuvertura Dobrogei de Sud cu şisturile verzi din care este constituit horstul Dobrogei Centrale. Un alt tip de forme structurale din categoria deranjamentelor disjunctive îl constituie încălecările sau faliile de încălecare, un exemplu de acest tip este linia de încălecare Pecineaga-Camena, care desparte Dobrogea nordică de cea centrală. Un alt exemplu, este anomalia gravităţii, dată de linia de încălecare a pânzei marginale a flişului (ansamblu de terenuri constituite din conglomerate, gresii, argilă şi marnă, sedimentate într-o mare în timpul când fundul acesteia se găsea într-o continuă ridicare spre a deveni un lanţ muntos) peste depozitele miocene de la est de ea în Moldova de nord, pe porţiunea dintre râurile Suceava şi Moldova. În ceea ce priveşte precizia, rezultatele măsurătorilor gravimetrice sunt considerate printre cele mai bune, uneori foarte bune, Gravimetria fiind aplicată la cercetarea condiţiilor geologice regionale în zonele cutate şi în platforme şi, în combinaţie cu seismica prin reflexie, se aplică la determinare structurilor geologice locale. În rezumat, posibilităţile cele mai importante, oferite de aplicarea metodei gravimetrice, sunt cele prin care sunt reflectate în anomalii diversele obiecte geologice (Constantinescu et al., 1964) cum sunt: Rocile sedimentare: - deranjamentele dijunctive (crăpături şi sisteme de crăpături sau fisuraţii, lentilizări tectonice, falii normale, falii inverse, falii multiple şi în trepte, încălecări, structuri în solzi, horsturi şi grabene); - structuri cutate (cute normale de geosinclinal - cute drepte, domuri (structură geologică în formă de boltă largă, circulară sau eliptică), cute înclinate, cute răsturnate, cute strangulate, cute în evantai, cute de platformă, flexură simplă, flexură împerecheată, anticlinal de platformă, brahianticlinal (anticlinal scurt, cu axul scufundat la ambele capete) de platformă, trepte structurale, domuri);


70

- structuri stratificate: stratificaţia orizontală, stratificaţia oblică, stratificaţia ondulată, microdeformaţii ale stratificaţiei, structuri monoclinale, stratificaţie de mutaţie sincronă, discordanţe paralele sau unghiulare, variaţii primare de grosime a straturilor, variaţii secundare de grosime a straturilor; - cute diapire (cută anticlinală caracterizată prin prezenţa unui sâmbure de roci plastice care străbat rocile acoperitoare) şi semivulcanice: semivulcanoide (vulcani noroioşi, cratere noroioase, fierbători de noroi); - domuri de sare; - dislocaţii superficiale exotectonice (umflături ale rocilor plastice, forme tectonice ale gipsului, alunecări de terenuri). Rocile metamorfice: (Metamorfism - Totalitatea transformărilor mineralogice, structurale şi chimice suferite de roci în stare solidă sub influenţa căldurii pământului, a presiunii şi a reacţiilor chimice). a) în regiunile geosinclinale: pânze, pinteni, lambouri (fâşii, fragmente), megaanticlinorii, depresiuni interne, depresiuni marginale sau avanfose (depresiune alungită a scoarţei terestre, situată între un lanţ muntos cutat şi o platformă), fracturi de adâncime (deschise sau oarbe); b) în regiuni de platformă: scuturi, proeminenţe sau trepte, depresiuni de platformă sau sineclize (Platformă având aspectul unui larg sinclinal, cu flancuri uşor înclinate iar Sinclinal - cută a straturilor din scoarţa pământului care prezintă aspectul unei albii cu concavitatea îndreptată în sus), culminaţii de platformă sau anteclize (platformă caracterizată printr-o ridicare a fundamentului cristalin, care provoacă o boltire a învelişului de roci sedimentare). Rocile eruptive: A) Intrusive: 1) corpuri injectate: - injecţii concordante (silluri, lacolite, fakolite, lopolite); - injecţii discordante (filoane, dike-uri, apofize, nekuri sau acumulări în horn, dike-uri inelare, filoane conice sau strate conice etc); 2) corpuri de adâncime (subjacente) - batholite, stockuri. B) Extrusive: - revărsări prin crăpături (dike-uri, câmpuri de lavă şi curgeri de lavă); - revărsări provocate de topirea acoperişului (câmpuri de lavă, curgeri de lavă); - erupţii centrale ( neckuri sau hornuri de lavă sau de tufuri, ieşinduri, cupole, ace, cumulo-vulcani, conuri de lavă, de cenuşă, de tufuri, lanţuri de conuri, cupole, inele de lavă, curgeri revărsate în sus printr-o crăpătură laterală (tumulus, lave-bloc, cascade de lavă, tuneluri). Studii asupra izostaziei teritoriului României au fost efectuate şi acestea reprezintă diferite imagini cartografice ale anomaliilor gravimetrice Bouguer (Fig. 10), izostatică (Fig. 11) şi în aer liber (Fig. 12) (Socolescu et al., 1954, 1958). Se remarcă faptul că anomaliile izostatice puse în evidenţă pe teritoriul României, prin poziţia şi orientarea axelor de maxim şi de minim, evidenţiază paralelismul maselor subcrustale cu direcţia catenei carpatice. Această situaţie sugerează că, acest lanţ muntos, cel puţin pe teritoriul ţării noastre, este intim legat de structura profundă a scoarţei terestre, fiind în legătură cu o fractură sau flexură a maselor subsialice, reflectată şi în forma izoseitelor cutremurelor vrâncene. În partea exterioară a lanţului carpatic este o puternică anomalie izostatică de minim, cu o ramificaţie secundară situată în regiunea depresiunii predobrogene, indicând o îngroşare a maselor sialice în raport cu cele subsialice, care sunt mai coborâte. În partea interioară a catenei carpatice există o intensă anomalie izostatică de maxim, paralelă cu precedenta, indicând o subţiere a maselor sialice în dauna celor subsialice care se ridică.


71

Figura 10. - Imaginea anomaliei regionale Bouguer în România (după M. Socolescu şi colab., 1964) În Transilvania, existenţa a încă două anomalii de acelaşi tip indică alte două zone de îngroşare, respectiv subţierea maselor sialice. Aceste date conduc la ipoteza că lanţul carpatic, pe teritoriul României, este pus în legătură cu o fractură sau flexură a maselor subsialice, structură de care acesta pare intim legat. Se ştie că anomaliile izostatice pozitive exprimă starea de subcompensare izostatică, situaţie care comportă o tendinţă continuă către echilibru izostatic, manifestată prin ridicări verticale în regiunea respectivă.

Figura 11. - Imaginea anomaliei regionale izostatice în România (după M. Socolescu şi colab., 1964) În platforme, anomaliile izostatice sunt relativ mici (a se vedea platformele Moldavă şi Moesică) şi pun în evidenţă o stare de compensare izostatică aproape totală. În regiunile muntoase (a se vedea catena carpatică - Carpaţii Orientali, Meridionali şi Munţii Apuseni) apar sectoare cu anomalii izostatice pozitive sau negative, cu tendinţe către echilibru izostatic prin mişcări diferenţiate de coborâre sau ridicare, legate de structurile tectonice importante; de asemenea, în depresiunile intramuntoase se pot constata anomalii izostatice pozitive cu diferite intensităţi (Gavăt et al., 1973). Trebuie precizat că imaginile anomaliilor gravimetrice în cele trei sisteme de reduceri (Bouguer, izostatică şi în aer liber) sunt comparabile pentru regiunile de platforme şi de câmpie, datorită acestui fapt acestea sunt direct interpretabile din punct de vedere geologic; în timp ce în regiunile colinare, şi mai ales, în cele muntoase, apar diferenţe mari între ele şi, prin urmare, nu este indicat să se interpreteze anomaliile Bouguer decât în corelaţie cu anomaliile izostatice şi în aer liber (Gavăt et al, 1973).


72

Figura 12. - Imaginea anomaliei regionale în aer liber în România (după M. Socolescu şi D. Bişir, 1956) De notat că fracturile fundamentului şi, de asemenea, depresiunile, precum şi zonele ridicate ale fundamentului, modelate în corelaţie cu aceste fracturi, sunt legate de anomaliile izostatice. De aceea, demarcarea mai fundamentată a structurilor tectonice regionale nu se poate face fără a lua în considerare şi anomaliile izostatice ale gravităţii. Magnetometria prezintă multe elemente comune cu gravimetria, deşi fundamentarea ei fizică are caractere specifice, legate în particular de natura fizică a magnetizării - proprietate fizică a rocilor, care prin neregularităţile repartiţiei sale în subsol provoacă anomalii magnetice. Anomaliile magnetice observabile la suprafaţa Globului sunt deformări ale câmpului geomagnetic produse de prezenţa în subsol a unor roci sau formaţiuni geologice cu proprietăţi magnetice diferite. Variaţiile spaţiale ale intensităţii câmpului sunt determinate atât de intensitatea de magnetizare, cât şi de volumul rocilor magnetizate: ele descresc cu adâncimea acestora. Anomaliile magnetice apar atunci când se creează contraste de proprietăţi magnetice, adică atunci când vin în contact roci cu valori diferite ale intensităţii de magnetizare. Pentru ca aceste contraste să genereze anomalii cartabile la suprafaţă, ele trebuie să fie destul de puternice. În afară de aceasta, este necesar ca formaţiunile geologice între care apar contrastele să fie dezvoltate suficient şi să nu se găsească la prea mare adâncime. Anomaliile magnetice, ca efect al contrastelor de proprietăţi magnetice ale maselor geologice de la suprafaţă până la geoterma Curie, definesc prin extinderea şi intensitatea lor, fie compartimente de fundament cristalin diferenţiat petrografic (anomalii cu grade de regionalitate diferenţiate petrografic), fie mase geologice cu dimensiuni mai mult sau mai puţin restrânse, încorporate în volumele extinse regional. Anomaliile magnetice regionale dau indicaţii referitoare la structura geologică regională [definesc limite geologice între compartimente constituite din roci cu proprietăţi magnetice diferite; precizează direcţiile de extindere a acestor compartimente; definesc aliniamente de fracturi crustale (Fig.13), prin intermediul anomaliilor magnetice locale produse de mase eruptive intrusive sau efuzive etc.]

Figura 13. - Zonarea magnetică a teritoriului României


73

Un grup din câmpurile de fracturi Crustale de ordinul i determinate gravimetric (schematizată şi completată după I. Gavăt şi Colab.,1963; Şt. Airinei, 1976): 1 - linii structurale corespunzătoare dislocaţiilor crustale; 2 - linia structurală corespunzătoare aparatelor vulcanice neogene din Munţii Vulcanici; 3 - limite magnetice între zonele magnetice; 4 - zona magnetică a fundamentului arhaic-carelian; 5 - zona magnetică a fundamentului baikalian; 6 - zona magnetică a fundamentului Şisturilor Verzi; 7 - zona magnetică a fundamentului hercinic; 8 - zona magnetică a fundamentului carpatic; 9 - aria erupţiilor diabazice din Munţii Mureşului; 10 - conturul anomaliei gravimetrice regionale de maxim din Dobrogea. Contrastele de proprietăţi magnetice capabile să producă anomalii se pot realiza în multe situaţii geologice. Cele mai importante şi mai des întâlnite dintre acestea ar fi următoarele: - Contacte între diverse tipuri de roci. În aceste cazuri, contrastele majore se realizează între rocile eruptive bazice, pe de o parte şi pe de altă parte de rocile eruptive acide, metamorfice şi sedimentare care sunt slab diferenţiate magnetic între ele. Contrastele cartabile magnetic apar şi la contactul între unele roci eruptive acide şi rocile metamorfice şi sedimentare; - Variaţia reliefului unei formaţiuni geologice cu proprietăţi magnetice acoperită de formaţiuni slab magnetice, dacă adâncimea formaţiunii nu este prea mare; - Tectonizări ce pot schimba poziţia în subsol a unor formaţiuni slab magnetice, dacă adâncimea formaţiunii nu este prea mare; - Variaţii petrografice laterale, însoţite de variaţii în conţinutul de minerale feromagnetice. Prin diferite metode analitice şi eventual cu ajutorul datelor furnizate de alte metode, se încearcă separarea cauzelor anomaliilor pentru obţinerea unor imagini cât mai aproape de realitate a substratului lor geologic. Contrastele majore de proprietăţi apar la limita sedimentar-fundament, între compartimentele vecine ale acestuia din urmă şi între rocile cristaline ale fundamentului şi rocile eruptive ce-l străpung. Prin indicaţiile furnizate de geologie, sau de alte metode geofizice, gradele de nedeterminare se pot însă elimina. Problemele geologice în care magnetometria poate da rezultate sunt: - delimitarea unităţilor structurale regionale; - determinarea reliefului suprafeţei fundamentului (cordiliere vechi sau reliefuri îngropate) şi accidente tectonice de la suprafaţa fundamentului, care produc anomalii, în cazurile în care între proprietăţile magnetice ale rocilor sedimentare şi cele ale rocilor care alcătuiesc fundamentul există contraste. Aceste contraste de la nivelul fundamentului produc anomalii puternice şi cu mare extindere în suprafaţă; - determinarea reliefului şi tectonicii fundamentului cristalin, accidentele tectonice (anticlinale, sinclinale, cute, falii, flexuri) pot da anomalii, atunci când ele afectează şi formaţiuni de roci cu proprietăţi magnetice mai ridicate; - determinarea stării de tectonizare a rocilor, determinarea direcţiilor de sedimentare, date asupra trecutului termic şi tectonic al rocilor; - determinarea prezenţei rocilor active magnetizate în cuprinsul coloanei stratigrafice (batholite, laccolite, piloni etc); - informaţii asupra caracterului petrografic al rocilor care constituie fundamentul; - determinarea unor structuri cum sunt: anticlinale, reliefuri îngropate, domuri etc. Cercetările magnetice regionale dau informaţii asupra fundamentului platformelor şi al depresiunilor cu fundamente situate nu prea adânc. În interiorul unor sectoare, liniile de anomalii pozitive pot fi definite ca linii magnetice ce separă sectoare de fundament diferenţiate magnetic. Când aceste limite separă unităţi structurale diferenţiate prin evoluţia lor tectonică, ele pot coincide cu fracturi.


74

În interiorul unor sectoare, liniile de anomalii pozitive pot fi definite ca linii de fracturi profunde pe care s-a ridicat şi s-a consolidat magma. Legat de acestea se pot pune în evidenţă fracturi regionale sau locale pe care au avut loc intruziuni sau efuziuni de magme eruptive. Dacă fundamentul nu este prea adânc şi este alcătuit din roci ce prezintă un contrast de proprietăţi magnetice destul de mare faţă de rocile sedimentare, se pot obţine informaţii asupra ridicărilor, scufundărilor şi rupturilor regionale ale fundamentului. Contactele între zonele de fundament cu compoziţie petrografică diferită au fost trasate pe baza anomaliilor magnetice. Se pot distinge linii majore corespunzătoare unor zone importante ale fundamentului, precum şi linii secundare, situate în interiorul compartimentelor delimitate. Uneori, liniile magnetice sunt dublate de linii gravimetrice, caz în care acestea pot reprezenta fracturi ale fundamentului. Masele de roci eruptive sunt reflectate în harta magnetică prin anomalii mai mult sau mai puţin intense de maxim. Liniile care unesc aceste maxime reflectă indirect existenţa unor fracturi crustale, în lungul cărora s-au pus în loc importante mase de roci eruptive. În relaţie cu aceste linii se pot constata câmpuri de fracturi, caracterizate printr-o distribuţie cu caracter regional sau local al intruziunilor sau efuziunilor de magme eruptive. Anomaliile gravităţii şi cele magnetice apar de regulă din cauza dislocaţiilor unor formaţiuni de roci diferenţiate după densitate şi după intensitatea de magnetizare, sau după susceptibilitatea lor magnetică. În afară de anomaliile locale gravimetrice şi magnetice, provocate de unele accidente tectonice, se observă şi anomalii regionale provocate de edificii tectonice mari, ca sisteme muntoase îngropate în fundamentul platformelor, ca depresiuni interioare şi de la periferia platformelor şi a munţilor, ca avanfose, grabenuri, horsturi etc. Corelarea datelor (anomaliilor) gravimetrice, cu anomaliile magnetice (Gavăt et al., 1963) a permis obţinerea unor imagini ale caracteristicilor geotectonice generale. Interpretarea geologică integrată a anomaliilor gravimetrice şi magnetice a făcut posibilă elaborarea unui studiu preliminar asupra fundamentului cristalin al ţării noastre, folosind drept criterii de separare a diferitelor unităţi mari geologice, morfologia caracteristică şi diferenţiată a anomaliilor majore, pentru diferite elemente tectonice ale catenei carpatice şi ale depresiunilor adiacente. Relaţiile structurale sunt marcate prin linii trasate aproape în totalitate pe baza datelor gravimetrice şi care exprimă, aşa cum am mai arătat, raporturi între masele crustale şi subcrustale care ocupă volume importante (linii de ordinul I), relaţii care afectează cel puţin două unităţi tectonice (linii de ordinul II) şi relaţii între diferite compartimente ale aceleiaşi unităţi tectonice (linii de ordinul III). Aceste linii corespund la zone de gradient orizontal intens al câmpului gravităţii sau la limite între arii cu morfologie complet diferită a anomaliilor gravimetrice. În ariile de cutare alpino-carpatică au fost puse în evidenţă fracturi profunde, care au afectat fundamentul cristalin şi compartimentele acestuia. Aceste fracturi au străbătut în câteva cazuri structura profundă a sistemului muntos, depresiunile, ca şi fundamentul avanfosei carpatice. Fig. 9, care prezintă o imagine unitară asupra compartimentării şi dispoziţiei spaţiale a fundamentului cristalin în ţara noastră, permiţând corelarea acestor informaţii de adâncime cu datele geologice de suprafaţă şi, într-o mare măsură cu hărţile cu izoseiste ale cutremurelor vrâncene majore din: 4.03.1977 (Fig. 14), 30.08.1986 (Fig. 15), 30.05.1990 (Fig. 16), 31.05 1990 (Fig. 17). De asemenea, se remarcă o corelaţie între imaginile izoseitelor cutremurele amintite şi imaginile anomaliilor regionale Bouguer (Fig. 10), izostatice (Fig. l1) şi cu imaginea anomaliilor regionale în aer liber (fig.12). Aceste asemănări pledează pentru studiul integrat geologo-geofizico-seismologic al teritoriului şi, de aceea, propunem o metodologie complexă de elaborarea hărţilor de H.S.L.L.U.


75

Figura 14. - Harta macroseismică a cutremurului din 4 martie 1977

Figura 15. - Harta macroseismică a cutremurului din 30 august 1986


76

Figura 16. - Harta macroseismică a cutremurului din 30 mai 1990

Figura 17. - Harta macroseismică a cutremurului din 31 mai 1990 Formularea teoriei tectonicii globale si dezvoltarea, pe langa metodele geofizice traditionale, a unor noi tehnici geofizice si geodezice de investigare, ofera posibilitati deosebite in aceasta directie. Studii geofizice anterioare, realizate la scara intregului teritoriu, au oferit informatii importante asupra structurii de adancime a teritoriului Romaniei: - colectivul condus de Mircea Socolescu (Socolescu et al., 1954, 1958, 1964), utilizand date gravimetrice, a oferit primele date referitoare la structura crustei in Romania. Cu toate ca măsurătorile gravimetrice nu acoperiserăa în acea perioadă zonele cu relief înalt, corespunzătoare unităţilor geologice aparţinând de Orogenul Carpatic, iar concepţiile geologice, tectonice şi geodinamice erau substanţial diferite de cele actuale, informaţiile privind structurile geologice profunde au avut caracter de noutate, oferind date inedite cercetătorilor din domeniul geologiei şi fundamentând prime modele geologice ce luau în considerare întreaga crustă terestră din Romania; - o metodă geofizică ce a realizat în scurt timp o acoperire omogenă cu măsurători terestre pe întreg teritoriul este cea magnetică, în varianta componentei verticale a câmpului magnetic. Harta publicată (Airinei et al., 1983) a reprezintat şi continuă să reprezinte un material geofizic deosebit de util pentru studierea la scara întregului teritoriu a neomogenităţilor petrografice caracterizate prin proprietăţi magnetice intense, de tipul rocilor magmatice intermediare şi bazice, sau al celor metamorfice provenite din acestea; - datele obţinute pe profilele internaţionale de seismică de refracţie (Radulescu, 1988), au reprezentat şi reprezintă înca repere de bază în realizarea de modele crustale de către cercetători geofizicieni şi geologi. Totuşi, spaţierea largă a profilelor seismice existente şi neacoperirea unor întregi regiuni cu astfel de măsurători geofizice, condiţionează o incompleta cunoaştere a structurii crustale a teritoriului. În plus, investigaţii seismice de refracţie recente pe direcţia profilelor Vrancea’99 ăi Vrancea 2001 (Hauser et al., 2001; 2004) au semnalat unele inadvertenţe în modelele crustale construite anterior pe baza datelor seismice; - integrarea informaţiilor structurale obţinute prin măsurători seismice de refracţie şi de reflexie, cu a celor obţinute prin lucrări de foraj structural, au condus la elaborarea unei hărţi deosebit de utile la limita dintre fundamentul cristalin şi cuvertura sedimentară (Polonic, 1998); - de mare utilitate s-au dovedit datele privind structura crustei din Romania oferite de sondajele magnetotelurice (Stanica si Stanica, 1993; 1999), mai ales în regiuni în care nu au fost executate profile seismice de adâncime. - definitivarea hărţii gravimetrice naţionale a României (Nicolescu, Rosca, 1992) a reprezentat un salt calitativ important în ceea ce priveşte acoperirea omogenă cu măsurători gravimetrice a teritoriului şi a


77

stimulat reluarea studiilor gravimetrice asupra structurii profunde în Romania. Determinarea ulterioara a unui set de valori medii de gravitate Bouguer într-o retea de 5’ x 7,5’ (Ioane, 1993) a dat posibilitatea practică de realizare a unor studii complexe, care au exploatat această informaţie gravimetrică de calitate. A fost astfel reluată problema izostaziei (Izostazie - Teorie potrivit căreia între diversele compartimente ale scoarţei terestre ar exista un echilibru relativ datorită diferenţelor de densitate ale materialelor lor) în Romania (Rosca si Atanasiu, 1998), a fost determinată o soluţie gravimetrică de geoid (Ioane et al., 1996) şi au fost abordate interpretări geofizice ale anomaliilor geoidale (Ioane et al., 1993; Ioane si Atanasiu, 1998). Au fost determinate anomalii gravimetrice de tip Free-Air şi au fost realizate prelucrări ale anomaliilor gravimetrice Bouguer la scara teritoriului României (Ioane şi Atanasiu, 2000). Acest model geofizic crustal pentru teritoriul României este realizat in condiţiile existentei unor informaţii geofizice şi petrofizice de calitate, acumulate în ultimele decenii de activitate geofizică susţinută. Aceste date au permis atât construirea modelului, prin definirea limitelor majore de contrast fizic la scara intregului teritoriu, cât şi evaluarea unor valori medii pentru parametrul petrofizic utilizat. Alegerea hărţii gravimetrice, în varianta setului de valori medii de gravitate Bouguer în retea 5’ x 7,5’ (Ioane, 1993), pentru realizarea modelării 3D, a fost determinată de buna acoperire cu măsurători geofizice de calitate a întregului teritoriu (Nicolescu, Rosca, 1992). Programul de modelare gravimetrică (Ivan, 1996) a dat posibilitatea realizării unei modelări tridimensionale pentru întreaga crustă terestra din Romania şi a unei prelucrări ulterioare de tip „gravity stripping”, sau descoperta gravimetrică. Harta de descoperta gravimetrică obţinută ilustreaza situaţii tectonice interesante la nivelul discontinuitătii Mohorovicic, ce pot fi luate în considerare pentru elaborarea unor noi modele tectonice si geodinamice pentru teritoriul României.


78


79


80

Pentru elaborarea hărţilor de H.S.L.L.U sunt necesare materiale şi informaţii din domenii diverse.O listă a etapelor de cercetare integrate necesare pentru realizarea acestora este prezentată "in extenso" mai jos: 7.1. Metode seismologice 7.1.1 Întocmirea Catalogului pentru cutremurele istorice cu intensitate, I > 5; 7.1.2 Evaluarea, reevaluarea şi armonizarea hărţilor cu izoseiste, conform normelelor tehnice europene; 7.1.3 Întocmirea Atlasului hărţilor cu izoseiste; 7.1.4 Studiul corelaţiilor (I, M, h, A, p); 7.1.5 Întocmirea Catalogului cutremurelor pentru diferite niveluri de magnitudine (M) şi pentru diferite perioade de timp; 7.1.6 Studierea preşocurilor şi replicilor cutremurelor majore şi a rolurilor de cutremure; întocmirea Catalogului cutremurelor fără preşocuri, roiuri şi replici; 7.1.7 Studierea relaţiilor frecvenţă-magnitudine pentru cutremurele istorice cu intensitate, I > 5 şi magnitudinea, M > 3, (din catalogul de la punctul 7.1.1); 7.1.8 Întocmirea hărţii de zonare seismică a teritoriului României, pe baza hărţilor cu izoseiste reevaluate, (de la punctul 7.1.2); 7.1.9 Determinarea relaţiilor frecvenţă-magnitudine pentru toate cutremurele din Catalogul întocmit fără preşocuri, roiuri şi replici (vezi catalogul de la punctul 7.1.6); 7.1.10 Determinarea relaţiilor frecvenţă-magnitudine pentru Zona Surselor Seismice; 7.1.11 7.1.11 întocmirea hărţii epicentrelor cutremurelor din catalogul (7.1.6); 7.1.12 Întocmirea hărţii epicentrelor cutremurelor maxime observate; 7.1.13 Întocmirea hărţii densităţii epicentrelor conţinute în catalogul (7.1.6); 7.1.14 Întocmirea hărţii activităţii seismice de egală acurateţe; 7.2. Metode geofizice 7.2.1 Întocmirea hărţii anomaliilor izostatice; 7.2.2 Întocmirea hărţii gradienţilor orizontali ai anomaliilor izostatice; 7.2.3 Corelarea datelor gravimetrice cu cele seismologice; 7.2.4 Întocmirea hărţii hazardului seismic din datele gravimetrice; 7.2.5 Întocmirea hărţii zonelor crustei, delimitate din date geofizice; 7.2.6 Corelarea zonelor cu distribuţia focarelor cutremurelor; 7.2.7 Întocmirea schemei criteriilor hazardului seismic; 7.2.8 Întocmirea schemei zonelor surselor seismice potenţiale; 7.3. Metode geologice 7.3.1 Întocmirea hărţii tectono-istorice a regiunii; 7.3.2 Întocmirea hărţii mişcărilor tectonice recente; 7.3.3 Întocmirea hărţii gradienţilor orizontali ai mişcărilor tectonice verticale; 7.3.4 Întocmirea hărţii mişcărilor produse în Holocen; 7.3.5 Întocmirea hărţii mişcărilor recente; 7.3.6 Întocmirea hărţii faliilor tectonice; 7.3.7 Întocmirea schemei criteriilor geologice ale hazardului seismic; 7.3.8 Întocmirea schemei criteriilor de hazard seismic relativ, conform datelor geologice. 7.4. Delimitarea zonelor seismice din date complexe 7.4.1 Utilizarea metodelor matematice pentru delimitarea zonelor surselor seismice; 7.4.2 Delimitarea zonelor surselor seismice prin analiza hărţilor 7.1.10; 7.1.11; 7.2.4; 7.2.8; 7.3.8; 7.4.3 Diferenţierea zonelor surselor seismice prin Mmax şi parametrii relaţiilor frecvenţă - magnitudine. 7.5. Compilarea hărţilor de zonare seismică 7.5.1 Întocmirea hărţii mişcărilor seismice maxime posibile; 7.5.2 Întocmirea hărţii recurenţei mişcărilor seismice cu intensităţi VII -IX; 7.5.3 Întocmirea hărţii de zonare seismică.


81

7.6. Date privind mişcările seismice puternice 7.6.1 Colectarea şi sistematizarea înregistrărilor de acceleraţii, viteze, deplasări; clasificarea înregistrărilor după M, h, λ. 7.6.2 Calcularea seismogramelor sintetice; 7.6.3 Selectarea seismogramelor tipice; 7.7. Hărţile mişcărilor (zguduirilor) seismice 7.7.1 Întocmirea hărţii mişcărilor (zguduirilor) seismice cu intensităţii VII-IX. 7.8. Hazardul seismic 7.8.1 Întocmirea hărţii tectonice şi neotectonice la scară regională; 7.8.2 Întocmirea Cataloagelor cutremurelor în regiuni omogene din punct de vedere tectonic; 7.8.3 Întocmirea hărţilor cu izoseiste pentru cutremurele puternice; 7.8.4 Calcularea hazardului seismic. 7.9. Metoda seismotectonică de zonare seismică 7.9.1. Întocmirea hărţilor regionale prin metoda seismotectonică. Convenţional, pe baza datelor seismice istorice şi instrumentale, teritoriul României a fost împărţit în 9 provincii fiziografico-seismologice, subîmpărţite la rândul lor în părţi mai mici denumite zone (Constantinescu L. & Mârza V., 1980), Tabelul 1.

Figura 18. - Provincii fiziografico - seismologice

Tabelul 1 Provincii Cod Zone Vrancea 1 11 Cutremure intermediare

12 Cutremure normale Banat 2 21 Sînnicolau Mare

22 Arad 23 Timişoara 24 Moldova Nouă 20 Graniţa Româno- Serbia

Crişana 3 31 Carei 32 Bihor 30 Graniţa Româno-Ungară


82

Maramureş 4 41 Oaş 42 Viseu 40 Graniţa de nord Româno-Ungară

Moldova 5 51 Bucovina 52 Moldova Centrală

Transilvania 6 61 Făgăraş 62 Târnăveni 63 Sălaj 64 Deva 65 Cluj 66 Bistriţa

Muntenia de Vest 7 71 Câmpulung 72 Oltenia de Nord 73 Oltenia de Sud

Muntenia de Est 8 81 Nordul Câmpiei Române 82 Sudul Câmpiei Române 80 Graniţa Româno - Bulgară

Dobrogea 9 91 Dobrogea de Nord 92 Dobrogea de Sud 90 Marea Neagră

În general, este unanim acceptată ipoteza că Zona Seismogenă Vrancea, situată la curbura Carpaţilor Orientali, este centrată pe o triplă joncţiune activă a următoarelor unităţi tectonice majore: Placa Est-Europeană, subplaca Intra-Alpină şi subplaca Moesică. Strâns legat de distribuţia focarelor în Zona Seismogenă Vrancea, menţionăm existenţa unei puternice mişcării neotectonice ascensionale, precum şi îngroşarea mare a păturii sedimentare, în total 18 Km, din care 12 km revin depozitelor sarmato-pliocene (Gavăt et al., 1973). În Zona Seismogenă Vrancea, cutremurele se produc, atât în interiorul crustei terestre (cutremure intracrustale, cu adâncimi mai mici de 60-70 km) cât şi, mai ales, sub crustă (cutremure subcrustale, cu adâncimi de peste 70 km). Ipoteza existenţei triplei joncţiuni active, în zona de curbură a Carpaţilor Orientali este susţinută, pe de o parte de prestigioase lucrări ştiinţifice, privind tectonica şi seismicitatea teritoriului României şi, pe de altă parte, de informaţii istorice, ipoteza fiind verificată de geneza cutremurelor caracteristică pentru Zona Vrancea. Această ipoteză este susţinută de lucrări de referinţă clasice şi moderne, cum ar fi: Cutremurele de Pământ din România (Atanasiu, L, 1961; Geotektonische Werdegang der Karpathen, (Stille, 1953), sinteza geologică intitulată: Harta tectonică internaţională a Europei (1962-1964), în care au fost sintetizate şi date privind teritoriul României (Dumitrescu et al., 1964), de asemenea, prima ediţie a Hărţii tectonice a României (Dumitrescu et al., 1962) şi a doua ediţie a Hărţii tectonice a României (Dumitrescu and Săndulescu, 1971). În anul 1974 au fost publicate sinteze privind Carpaţii româneşti cu date integrate în hărţile Regiunii Carpato-Balcanice (Dumitrescu and Săndulescu, 1974; Bleahu, M., 1974; Săndulescu et al, 1974; Lupu, 1974 etc.). De asemenea, contribuţii ştiinţifice importante pentru studiul seismicităţii teritoriului României, au fost aduse de proiectele de colaborare internaţională, cum ar fi: Proiectul Internaţional PNUD/UNESCO RER/004 (la care au participat Albania, Bulgaria, Grecia, Iugoslavia, România şi Turcia) şi de colaborările recente sau în desfăşurare sub forma unor proiecte internaţionale. Ca un corolar al tuturor studiilor de seismicitate comparată putem afirma, cu certitudine, că, teritoriul României, situat în ansamblul geodinamic al regiunii alpine est-mediteraneene, este caracterizat printr-o


83

seismicitate ridicată, asemănătoare cu cea a Greciei, Turciei şi Italiei, din ansamblul seismotectonic al Europei şi cu seismicitatea altor ţări din lume (Japonia, China, USA, etc.). 8. Date statistice şi elemente de seismicitate Din statistica activităţii seismice prezentată de Catalogul cutremurelor româneşti, Romplus, integrat în Catalogul european Eurobull (Oncescu et al., 2000), bazat pe date istorice şi instrumentale, rezultă că în intervalul de timp 984 - 2000, pe teritoriul României s-a produs un număr de peste 7000 de evenimente seismice naturale cu magnitudini mai mari de 3.

Aşa cum am menţionat anterior, complexitatea şi varietatea tectonicii teritoriului României şi în special a zonei de curbură a Carpaţilor Orientali, determină producerea în acest areal a două tipuri de cutremure: intracrustale, în interiorul crustei terestre (cu adâncimi mai mici de 60-70 km) şi cutremure subcrustale, sub crustă (cu adâncimi de peste 70 km). Pe ansamblu, seismicitatea teritoriului României, poartă amprenta puternic determinantă a "Zonei Seismogene Vrancea''. Zona Seismogenă Vrancea poate fi caracterizată prin următoarele particularităţi: - aria epicentrală este de aproximativ 2100 Km2; - existenţa unor anumite regularităţi în producerea cutremurelor; - persistenţa, la scara globală, a focarelor în aproximativ acelaşi loc; - înalta rată a seismicităţii (4-5 seisme distrugătoare pe secol); - apariţia, în general, a şocurile principale ca dubleţi; - suprafeţele mari pe care se produc efecte macroseismice asociate acestor cutremure, care uneori depăşesc frontierele ţării, efectele puternice manifestându-se în zona părţii de nord a Bulgariei (Zona Nicopol-Sviştov-Ruse-Razgrad), unde intensităţile pot atinge VIII grade Mercalli; Frecvenţa şi distribuţia cutremurelor pe teritoriul României, în funcţie de magnitudine este prezentată în Tabelul 2.

Nr. crt. Provincii

Mw 4-4.5 4.5-5 5-5.5 5.5-6 6-6.5 6.5-7 >7 Numărul de cutremure


84

1 Vrancea 346 225 120 74 51 32 37 2 Banat 14 29 9 4 1 0 0 3 Crişana 3 2 0 1 1 0 0 4 Maramureş 7 4 2 0 0 0 0 5 Moldova 7 4 1 1 0 0 0 6 Transilvania 7 3 8 6 7 3 0 7 Muntenia de V 15 8 5 2 4 1 0 8 Muntenia de E 1 2 3 1 1 1 0 9 Dobrogea 9 7 5 1 1 0 1 - particularităţile seismogenezei sunt asemănătoare zonelor seismice din Hindukush din Afganistan, insulele Santa Cruz şi Bucaramanga din Columbia; - hipocentrele cutremurelor subcrustale majore sunt cuprinse între 60-200 km; - procesele de seismogeneză, precum şi particularităţile tectonice, structurale şi geologice determină forma puternic alungită a izoseistelor pe direcţia NE-SV (vezi Harta macroseismică a cutremurului din 4 martie 1977, Fig. 14) şi apariţia unor amplificări locale ale intensităţii seismice la distanţe de 200-300 km de epicentru, efectele macroseismice manifestându-se la distanţe mari Varşovia, St. Petersburg, Moscova, Constantinopol (Istanbul), Sofia, Belgrad, Budapesta, etc; - cutremurele vrâncene afectează circa 50% din teritoriul ţării. De asemenea, analiza detaliată a regimului seismic al cutremurelor subcrustale (h > 60km) din Zona Seismogenă Vrancea a scos în evidenţă şi faptul că acestea se grupează în timp. Aşa cum am menţionat mai sus, o caracteristică interesantă, specifică Zonei Seismogene Vrancea este producerea aşa numiţilor "multipleţi seismici" (vezi Tabelul 4 în care este prezentată statistica multipleţilor seismici intermediari produşi în ultimii 100 de ani). Cel mai puternic cutremur vrâncean, produs la 26 octombrie 1802, a provocat efecte macroseismice pe un enorm domeniu al suprafeţei terestre, mărginit de o curbă închisă trecând prin Varşovia, St. Petersburg, Moscova, Constantinopol (Istanbul), Sofia, Belgrad, Budapesta, etc. Evident, cele mai puternice efecte ale acţiunii seismice ale acestui cutremur major (menţionate în documentele vremii) au fost produse pe teritoriul României şi pe suprafeţele teritoriilor statelor vecine. După aria impresionantă de manifestare a efectelor macroseismice se poate deduce că seismul s-a produs sub crusta terestră (subcrustal), la o adâncime probabilă de peste 150 km. Un alt cutremur vrâncean, asemănător prin efectele macroseismice (menţionate în cronicile vremii), cu importante pierderi de vieţi umane şi distrugeri materiale, pe o arie extinsă pe teritoriile actualelor state Ucraina, Moldova, Ungaria şi în Peninsula Balcanică, a fost cel din 23 ianuarie 1838. Pe lângă cutremurele cu asemenea adâncimi s-au mai produs şi cutremure intracrustale devastatoare cum ar fi cel din Sabla produs la data de 31 martie 1901, Ms = 7.2, Io = 10 grd. Mercalli (cu epicentrul în Marea Neagră) şi cel din zona Făgăraş (26 ianuarie 1916, Ms = 6.4, I0 = 8 grd. Mercalli). Un pas important în obţinerea distribuţiilor spaţiale şi implicit în determinarea hazardului seismic este selectarea parametrilor dependenţi şi independenţi specifici mişcărilor puternice. În terminologia statistică parametri ce trebuie prezişi sunt consideraţi variabile dependente, iar cei folosiţi la prezicerea acestor variabile sunt variabile independente. Parametrii selectaţi trebuie să fie reprezentativi pentru performanţele seismice ale structurilor ce au cel mai mult de suferit în timpul unui cutremur mare şi de aceea au existat întotdeauna controverse legate de alegerea celui mai bun parametru. Cei mai folosiţi parametri dependenţi sunt: intensitatea macroseismică, viteza maximă, spectrul de răspuns, acceleraţia maximă, acceleraţia pătratică medie, spectrul Fourier, densitatea spectrală de putere şi intensitatea spectrală. Ca parametri independenţi pot fi aleşi: mecanismul focal, magnitudinea moment sau magnitudinea locală, intensitatea maximă, distanţele hipo şi epicentrale, azimutul şi în cele din urmă diferiţi parametri locali ce caracterizează geologia amplasamentului şi elementele structurale.


85

După selectarea parametrilor dependenţi şi independenţi, trebuie aleasă baza de date. Criteriile de selecţie trebuie stabilite astfel încât să asigure standardele de calitate şi consistenţă. În cazul în care aceste condiţii nu sunt îndeplinite, în analiză sunt introduse erori care duc la creşterea nesiguranţei în predicţie. Pentru evitarea acestor fenomene, datele selectate trebuie să fie reprezentative pentru regiunile şi sursele seimice investigate, aparatura folosită trebuie să aibă caracteristici de răspuns similare, iar tehnicile de prelucrare trebuie să fie corecte şi să nu introducă erori suplimentare. Datele trebuie astfel selectate încât să reprezinte rangul parametrilor pentru care urmează să se realizeze predicţiile. Includerea unor date aflate în afara acestui rang poate duce la creşterea erorilor şi a împrăştierii predicţiilor. O altă sursă potenţială de erori în determinarea coeficienţilor regresiei apare atunci când variabilele independente sunt corelate statistic. Identificarea acestor corelaţii se face de obicei grafic prin reprezentarea graficelor de împrăştiere a datelor (vezi figura 19). Consistenţa bazei de date poate fi obţinută fie prin excluderea acelor înregistrări care nu îndeplinesc condiţiile predicţiei sau din contră prin includerea altor parametri care să ţină cont de caracteristicile predicţiei. Prima variantă este folosită atunci când înregistrările nedorite reprezintă doar un procentaj relativ mic din setul total de date, astfel încât, analiza statistică să rămână stabilă şi în urma eliminării. Împărţirea datelor se face în funcţie de zona tectonică, magnitudine şi caracteristici locale (fig. 19). A doua variantă este folosită în cazurile cu seturi mici de date când este imposibilă eliminarea datelor fără a fi afectată stabilitatea analizei statistice. Datele nu trebuie eliminate din setul de lucru atunci când reprezintă o caracteristică aleatoare a unui cutremur, a drumului de parcurs, a efectelor locale sau de structură. De exemplu, variaţia azimutală a mişcării solului nu este dependentă, ci este corelată cu tipul de radiaţie în sursă şi cu directivitatea. De aceea, este necesară cunoaşterea tipului şi direcţiei de rupere, caracteristici de obicei necunoscute dinainte, ci doar presupuse. Erorile introduse în acest caz reflectă o incertitudine reală, aleatoare în cazul predicţiei unui parametru al mişcării solului şi nu una introdusă artificial de metodele de calcul. Cele mai puternice cutremure produse în Zona Seismogenă Vrancea sunt prezentate în Tabelul 3. Tabelul 3 Nr. Data MGR I0 (MSK-64) Observaţii 1 1888 AUG. 19 6.2 VII l/2 Singular2 1893 MAI. 01 5.9 VI l/2

Triplet 3 1893 AUG. 17 6.5 VIII 4 1893 SEP. 10 6.2 VII 5 1894 MAR. 04 6.2 VII

Dublet 6 1894 AUG. 31 6.8 VIII 7 1903 SEP. 13 6.0 VI l/2

Dublet 8 1904 FEB. 06 6.3 (VI) 9 1908 OCT. 06 6.8 VIII Singular 10 1912 MAI. 25 6.4 VII

Triplet 11 1912 MAI. 25 5.8 VI 12 1912 MAI. 25 5.4 V l/213 1934 MAR. 29 6.3 (VIII) Singular 14 1939 SEP. 05 6.1 (VI) Singular 15 1940 OCT. 22 6.2 VII

Dublet 16 1940 NOV.10 7.4 IX l/2 17 1945 SEP. 07 6.5 VII l/2

Dublet 18 1945 DEC. 09 6.2 VII 19 1948 MAI. 29 6.0 VI l/2 Singular


86

20 1976 OCT. 01 6.0 VI Singular 21 1977 MAR. 04 7.2 IX Singular 22 1986 AUG. 30 7.0 VIII l/2 Singular 23 1990 MAI. 30 6.7 VIII

Dublet 24 1990 MAI. 31 6.0 VI l/2 Aşa, cum se observă din Tabelul 3, în ultimii 60 de ani, România a fost calamitată de cutremurele intermediare majore din: 10 noiembrie 1940 (Gutenberg-Richter magnitude 7.4); 4 martie 1977 (magnitude 7.2), care prin efectele acţiunii mişcărilor seismice asupra mediului înconjurător, construcţiilor (civile, industriale, militare, etc.) şi scoarţei terestre au cauzat nenumărate victime umane şi uriaşe pierderi materiale. Ultimele cutremure intermediare majore s-au produs la 30 august 1986 (Ms= 6.7 şi Mw= 7.1), 30 mai 1990 (Ms= 6.1 şi Mw= 6.9) şi 31 mai 1990 (Mw= 6.4),

Recent a fost reactualizat şi modernizat catalogul românesc al cutremurelor denumit Romplus şi integrat în catalogul european Eurobull (Oncescu et al., 2000). Catalogul conţine un număr de peste 7500 de cutremurele de pământ (crustale şi subcrustale) produse pe teritoriul României în perioada 984-2002 (luna ianuarie). Pentru cutremure a căror intensitate maximă/intensitate epicentrală, a fost cuprinsă în domeniul V-X grade (MSK), au fost întocmite hărţi cu izoseiste. Pe baza acestor hărţi au fost determinate legile de atenuare a intensităţii seismice pentru un set de 26 cutremure intermediare vrâncene (MGR > 6) produse în ultima sută de ani. (Mârza & Pântea, 1994), Tabelul 5 şi pentru un set de 20 cutremure crustale (Pântea, 1994), Tabelul 4. Tabelul 4 - Cutremure intermediare pentru care au fost întocmite hărţi cu izoseiste Nr. Data Imax (MSK) I MGR Adâncimea 1 1790 APR. 06 VIII l/2 VIII-V 6.8 - 2 1802 OCT. 26 X IX 1/2-IV 1/2 7.7 - 3 1821 NOV. 17 VII 1/2 VII-V 6.2 - 4 1829 NOV. 26 VIIIl/2 VIII 1/2-VI 7.0 - 5 1838 IAN. 23 IX 1/2 IX-V 7.3 - 6 1893 AUG. 17 VIII l/2 VIII-IV 6.8 - 7 1893 SEP. 10 VII 1/2 VII-III 6.5 - 8 1903 SEP. 13 VI l/2 VI-III 5.7 709 1904 FEB. 06 VI l/2 VI-II 6.3 75 10 1912 MAI. 25 VII 1/2 VII-IV 6.4 90 11 1929 NOV. 01 VII VI-V 5.8 160 12 1934 MAR. 29 VIII VIII-IV 6.3 90 13 1938 IUL. 13 VI VI-III 5.6 120 14 1940 IUN. 24 V l/2 V-II 5.5 115 15 1940 OCT. 22 VII l/2 VII-III 6.5 125 16 1940 NOV 10 IX l/2 IX-VI 7.4 135 17 1953 MAI. 17 V V-III 5.0 140 18 1954 APR 13 IV l/2 IV-III 4.9 120 19 1955 MAI. 01 V V-III 5.4 135 20 1963 IAN. 14 VI V-III 5.4 117 21 1965 IAN. 10 VI V-III 5.4 128 22 1966 OCT. 02 VI V-III 5.5 140 23 1977 MAR. 04 IX VIII3/4-VI 7.2 109 24 1986 AUG. 30 VIII l/2 VIII-III 7.0 144 25 1990 MAI. 30 VIII VIII-III 6.7 91 26 1990 MAI 31 VII VII-III 6.1 83


87

Tabelul 5 - Cutremure crustale pentru care au fost întocmite hărţi cu izoseiste

Nr. Data Timpul Localizarea

Adânc. Ms I0 Anul Luna Ziua Ora Min. Sec Lat.(N) Long.(E)

1. 1878 Oct. 10 15 45 44.7 21.6 - - VIII 2. 1879 Oct. 11 02 45 44.7 21.6 - - VIII 3. 1900 Ian. 29 01 15 46.0 21.2 - - VI-VII 4. 1901 Mar. 31 07 10 24 43.4 28.7 14 7.2 X 5. 1908 Mar. 13 00 40 45.5 27.9 25 4.5 V 6. 1911 Sep. 08 12 09 43.4 28.1 10 4.8 VI 7. 1913 Iun. 14 09 33 43.1 25.7 30 7.0 IX-X 8. 1915 Ian. 25 07 55 43.6 27.3 30 5.0 V-VI 9. 1916 Ian. 26 07 37 54 45.4 24.6 21 6.4 VIII 10. 1926 Aug. 10 01 10 48.02 23.7 5 4.0 VII 11. 1936 Sep. 06 04 49 02 45.7 21.1 5 4.8 VII 12. 1949 Iul. 14 10 09 44.1 21.0 7 4.9 VII 13. 1956 Oct. 01 23 23 54 45.4 21.1 5 - V-VI 14. 1957 Sep. 22 14 44 45.7 26.6 5 3.8 V-VI15. 1959 Mai 27 20 38 26 45.7 21.1 5 5.0 VII-VIII 16. 1960 Oct. 22 19 17 48 45.6 21.1 12 4.2 VI 17. 1963 Iul. 26 04 17 42.0 21.4 13 6.1 IX 18. 1966 Iun. 10 09 12 41 45.1 25.1 32 4.6 IV-V 19. 1967 Feb. 27 21 00 42 44.9 26.7 42 5.0 V 20. 1969 Apr. 12 20 38 39.5 45.3 25.1 8 5.2 VI 21. 1991 Iul. 12 10 42 21.4 45.38 21.05 11 5.6 VIII 22. 1991 Iul. 18 11 56 31 44.9 22.35 12 5.6 VIII 23. 1991 Dec. 02 08 49 41.0 45.45 21.12 9 5.5 VIII 24. 1991 Dec. 19 03 12 19.3 45.8 21.78 12.1 4.1 V 25. 1992 Dec. 19 09 34 05.4 45.58 20.94 10 3.5 V l/226. 1996 Mar. 24 08 13 26.3 45.51 21.31 6 3.5 V

9. Schema logică a metodologiei de elaborare a hărţilor de hazard seismic local pentru localităţile urbane (H.S.L.L.U.)


88

Aplicarea modelului valorilor extreme la determinarea hazardului seismic în România Acest model a fost aplicat de Enescu et al. (1974), Pântea et al., (1983), Jianu şi Pântea (1994a ţi 1994b) şi are ca scop principal determinarea producerii celui mai mare cutremur în timp. În tabelul 7 sunt prezentate valorile magnitudinii şi ale funcţiei cumultive de distribuţie G(y) din relaţia.

G(Y)(j) = j/n+1=j/41 (120)

Tabelul 7 - Rezultatele primare ale analizei primei distribuţii asimptotice a valorilor extreme (după Enescu et al. 1974).

Anul M=y j Y(j) G(Y)(j)xl0-3 Anul M J Y(j) G(Y)(j)x10-3 1934 6.3 1 4.2 24.39 1954 4.9 21 5.1 512.2 1935 5.5 2 4.2 48.78 1955 5.4 22 5.2 536.59 1936 5.1 3 4.5 73.17 1956 4.5 23 5.2 560.98 1937 4.2 4 4.5 97.56 1957 4.2 24 5.3 585.37 1938 5.3 5 4.5 121.95 1958 4.5 25 5.3 609.76 1939 5.3 6 4.5 146.34 1959 5.1 26 5.3 634.15 1940 7.4 7 4.6 170.73 1960 5.5 27 5.4 658.54


89

1941 5.1 8 4.7 195.12 1961 4.7 28 5.4 682.93 1942 5.2 9 4.7 217.5 1962 4.9 29 5.4 707.32 1943 5 10 4.7 243.9 1963 5.4 30 5.4 731.71 1944 5.2 11 4.8 268.29 1964 4.5 31 5.5 756.1 1945 6.5 12 4.8 292.68 1965 5.4 32 5.5 780.49 1946 5.5 13 4.9 317.07 1966 5.5 33 5.5 804.88 1947 5.4 14 4.9 341.46 1967 4.5 34 5.5 829.27 1948 5.8 15 4.9 365.85 1968 4.8 35 5.5 853.66 1949 5.3 16 5 390.24 1969 4.7 36 5.6 878.05 1950 5.5 17 5 414.63 1970 4.8 37 5.8 902.44 1951 4.9 18 5.1 439.02 1971 4.6 38 6.3 926.831952 5.1 19 5.1 463.41 1972 4.7 39 6.5 951.22 1953 5 20 5.1 487.8 1973 5.6 40 7.4 975.61 unde: M = y = magnitudinea maximă anuală observată pentru perioada 1934-1973. Y(j) = valorile ordonate ale magnitudinilor M. Cu ajutorul datelor din acest tabel şi folosind formula (120) obţinem pentru parametrii α şi β următoarele valori:

α=7391.55; β=1.83 (121) factorul de corelaţie fiind egal cu 0.97. Valorile parametrilor α, βobţinute de diferiţi autori sunt prezentate în tabelul 8: Tabelul 8 - Compararea valorilor lui ln α, β calculate de diferiţi autori, pentru diferite perioade de timp (după Jianu şi Pântea 1994)

Autorii ln α β Perioada de timp Enescu et al. (1974) 8.91 1.83 1934-1973 Mârza şi Enescu (1975) 4.66 1.13 1904-1952 Yegulap şi Kuo(1974) 5.62 1.32 1904-1965 Mârza et al. (1977) 8.84 1.79 1934-1977 Radu şi Apopei (1977) 8.47 1.78 1902-1975 Pântea et al. (1983) 9.19 1.83 1934-1982 Mârza et al. (1991)* 5.34 1.54 1984-1986 Jianu şi Pântea (1995)-set II 9.33 1.87 1901-1991 Jianu şi Pântea (1995)-set I 8.3 1.67 1934-1991 * Aceste valori au fost obţinute prin metoda probabilităţii maxime. Folosind valorile calculate de Enescu et al (1974) se obţine următoarea formă a ecuaţiei pentru zona Vrancea:

ln[-nG(y)]=0.91-1.83y (122) care are reprezentarea grafică din figura 20 (Enescu et al., 1974). Figurile 21 şi 22 dau reprezentarea grafică a relaţiei lui Jianu şi Pântea (1994): Parametrii a şi b din relaţia log NM = a - bM devin în acest caz:

a=lnα/ln10~3.86; b=β/ln10~0.79 (123) Astfel, modelul probabilistic al lui Epstein şi Lomnitz aplicat de Enescu et al. pentru zona Vrancea, conduce la următoarele relaţii: -numărul anual aşteptat de cutremure cu magnitudinea mai mare ca M:

lnNM=8.91-1.83M (124) sau:

lgNM=3.86-0.79M (125)


90

Figura 20. - Probabilitatea obţinerii magnitudinii maxime pentru zona Vrancea (după Enescu şi Mârza, 1974)

Figura 21. - Prima distribuţie asimptotică pentru cutremurele intermediare din rancea pentru perioada 1934-1991 (Jianu şi Pântea 1994)

Figura 22. - Prima distribuţie asimptotică pentru cutremurele intermediare din Vrancea pentru perioada 1901-1991 (Jianu şi Pântea, 1994) Mărimea 1/β=0.55 reprezintă magnitudinea medie a tuturor cutremurelor intermediare cu M>0, ce se produc în regiunea Vrancea. Deoarece magnitudinea de prag folosită în tabelul 7 este 4.2 rezultă:

MP + 1/β = 4.75 (126) care reprezintă magnitudinea medie peste întreg setul de date. Perioada medie de revenire va fi dată de relaţia:

lnTM=1.83M-8.91 (127) Magnitudinea modală maximă anuală va fi egală cu 4.9. Magnitudinea modală în T ani va fi:

( ) βαβTMTMT

lnln

1 +== (128)

Valoarea MP a magnitudinii maxime anuale care este depăşită cu probabilitatea p poate fi găsită rezolvând ecuaţia:

( ) pe pM −=− − 1exp βα (129)


91

( )[ ]β

pMM p−−= 1lnln (130)

Valoarea magnitudinii maxime, care este depăşită cu probabilitatea p în T ani va fi: Mp(T) = Mp + lnT/β (131)

Probabilitatea, HT(M), de apariţie a unui cutremur de magnitudine M sau mai mare într-o perioadă de T ani, care este chiar hazardul seismic, va fi:

HT(M) = 1 - exp(-αTe-βM) (132) În tabelul 9 sunt prezentaţi principalii parametrii ai Hazardului Seismic folosind datele lui Jianu şi Pântea (1994) pentru cele două seturi de date: Tabelul 9 - Parametrii hazardului seismic (după Jianu şi Pântea, 1994)

M Nr. set NM TM(ani) HT(M)

T=25 T=50 T=100 T=200 T=500 T=1000 5 I 0.912 1.1 1 1 1 1 1 1

II 1 1 1 1 1 1 1 1 5.5 I 0.394 2.5 0.999 0.999 1 1 1 1

II 0.394 2.5 0.999 0.999 1 1 1 1 6 I 0.17 5.9 0.989 0.999 0.999 1 1 1

II 0.156 6.5 0.977 0.999 0.999 1 1 1 6.5 I 0.073 13.7 0.857 0.979 0.999 0.999 1 1

II 0.061 16.4 0.773 0.948 0.997 0.999 1 1 7 I 0.032 31.6 0.569 0.815 0.966 0.999 0.999 1

II 0.024 41.7 0.441 0.688 0.903 0.991 0.999 1 7.5 I 0.014 73.3 0.306 0.519 0.768 0.946 0.999 0.999

II 0.009 105.9 0.204 0.367 0.599 0.839 0.99 0.999 8 I 0.006 169.2 0.147 0.272 0.47 0.719 0.958 0.998

II 0.004 269.2 0.086 0.164 0.302 0.512 0.834 0.972 Formula hazardului seismic poate fi scrisă şi în funcţie de intensitatea epicentrală:

HT(I0) = 1 - exp[-147.2471Te-1.0431/0] (133) şi rezultatele obţinute cu această formulă sunt prezentate în figurile 23, 24, 25 şi 26.

Figura 23. - Hazardul seismic calculat pentru cutremure cu intensitatea epicentrală (după Enescu et al, 1974)


92

Figura 24. - Hazardul seismic calculat pentru cutremure cu intensitatea epicentrală I0 = 8 (după Enescu et al, 1974)

Figura 25. - Hazardul seismic calculat pentru cutremure cu intensitatea epicentrală I0 = 5-8 (după Enescu et al, 1974)

Figura 26. - Hazardul seismic calculat pentru cutremure cu intensitatea epicentrală I0 < 5 (după Enescu et al, 1974) Aplicarea modelului Kiureghian şi Ang la calcularea hazardului seismic pentru cutremurele intermediare vrâncene Modelul Kiureghian şi Ang a fost aplicat de Radulian (1981) luând în considerare doar sursa seismică intermediară Vrancea, pe care o consideră ca fiind de tipul al doilea, adică este o zonă seismică activă a crustei în care nu se cunosc localizările faliilor, dar în care există o direcţie preferenţială a ruperilor în timpul unui cutremur, ca în figura 27.

Figura 27. - Modelul sursei seismice vrâncene (după Radulian, 1981)


93

Un cutremur care ar apare într-o arie ∆Ai va consta dintr-o serie de ruperi care se propagă simetric de o parte şi de alta a focarului pe direcţia xz. Aria A a sursei a fost împărţită în arii suficient de mici, astfel încât distanţa focală a oricărui cutremur din ∆Ai să fie aproximativ constantă. Această împărţire depinde de poziţia locului faţă de sursă: cu cât acesta este mai apropiat de A, cu atât ∆Ai trebuie să fie mai mici Fie y = f(m,r) relaţia de atenuare, unde r este distanţa cea mai scurtă de la loc la falie, iar y este mărimea de interes (I, a, v, etc). Fie m = g(y,r) funcţia inversă. Un cutremur cu magnitudinea mi, care apare în ∆Ai induce o intensitate y în L. Un cutremur cu M>mi, care s-ar produce în ∆Ai ar induce o intensitate Y>y. Probabilitatea ca Y>y în L, datorită activităţii seismice din ∆Ai este egală cu probabilitatea de apariţie a unui cutremur cu M>mi în ∆Ai din:

P(Y>y|Ei) = P(M>mi) = 1-FM(mi) (134) cu FM (mi) din formula: FM(m) = P(M<m|m0<m<ms) = [N(m0)-N(m)]/[ N(m0)-N(ms)] = (1-e-β (m-m0))/(1-e-β (ms-m0)); m0<m<ms Conform figurii apar două cazuri posibile: 1.Ruperea depăşeşte punctul C:

mi = g(y,r0) (135) 2.Ruperea nu depăşeşte punctul C:

( ) ( )

−+==

22

0 21,, iii mSdrygrygm

(136) Se fixează un nivel y, apoi se consideră o arie ∆Ai se determină mi = g(y,r) şi în final se determină Pi (y) = 1 - FM (mi). Hazardul total este dat de:

( ) ( )∑=

∆=>N

iii AyP

AVyYP

1

(137)

Datele de intrare cerute de model sunt: - relaţia de atenuare, y = f(m,r); - relaţia dintre lungimea de rupere şi magnitudine, s=s(m); - relaţia frecvenţă-magnitudine, N=N(m); - magnitudinea maximă observată pentru fiecare sursă seismică considerată, ms; - frecvenţa de apariţie medie V pentru fiecare sursă seismică; - direcţia privilegiată de rupere: θ; - adâncimea medie a sursei: H; - aria sursei şi localizarea ei geografică. Cu aceste date de intrare modelul permite determinarea hazardului seismic sub forma probabilităţii de depăşire sau a perioadei de revenire în funcţie de oricare din mărimile de interes: I, a, v, etc. Calculul hazardului seismic corespunzător cutremurelor intermediare vrâncene pentru Municipiul Bucureşti necesită următoarele date de intrare:

- relaţia de atenuare: I = 2.17m + 2.48 - 4.341gr - 0.002661r (Radu, C, Apopei, I., 1979); N(m) = exp(α-βm), β= 1.794; (Radu, C, ApopeiJ., 1979); s(m) = exp(0.898m + 8.543); (Enescu, D., Georgescu, A., 1976) Figura 28. - Poziţia sursei seismice în sistemul de axe geografice şi tipul de grilă folosit (după Radulian, 1981).


94

În acest caz relaţia (137) devine:

mi = g{y,[(r02+d'-1/2e(am,-b))2]1/2} (138)

Folosind această relaţie s-a obţinut tabelul 10. Tabelul 10 - Intensitatea, probabilitatea anuală de depăşire, perioada de revenire şi erorile standard

1 P T(ani) DP DT(ani) 4 0.64 1.6 0.068 0.1 5 0.357 2.8 0.031 0.2 6 0.186 5.4 0.014 0.5 7 0.073 13.7 0.006 1.1 8 0.023 43.5 0.003 5.7

Curba hazardului seismic pentru Bucureşti este prezentată în figura 29.

Figura 29. - Hazardul seismic pentru Bucureşti şi erorile ataşate ale probabilităţii de depăşire (după Radulian, 1981). În acest exemplu hazardul seismic a fost calculat pentru un sol compact, fără să se ţină seama de geologia locală. Aplicarea modelului Anghel la determinarea magnitudinii maxime pentru calculul hazardului seismic corespunzător cutremurelor intermediare vrâncene Într-o zonă seismică dată (cum este Zona Seismogenă Vrancea -pentru cutremure intermediare) există mai mulţi seismoni majori. Anghel (1980) şi independent (urmând o altă cale) Mârza (1982) au ajuns la concluzia existenţei în zona Vrancea intermediară a trei "specii nucleare" notate a, b, g (în limbajul Anghel 1980) sau trei surse seismice distincte (în limbajul Mârza, 1982). Din punctul de vedere al modelului seismonului, aceasta înseamnă existenţa a trei structuri majore în care materialul litosferic este organizat în modul descris pe scurt mai sus, deci existenţa a trei nuclee majore (a,b şi g) care dau fiecare câte o magnitudine maximă în raport cu cele date de seismonii secundari din propriile învelişuri:

Mα = max Mk (k ε Sα)

Mβ = max Mk (k ε Sβ)

Mγ = max Mk (k ε Sγ)

(139)

În acest mod, magnitudinea maximă aşteptată pentru zona intermediară Vrancea va fi: Mmax = max(Mα, Mβ, Mγ) (140)


95

Pentru determinarea acestui parametru (Mmax), care de fapt este un maxim maximorum, este necesară o separare a "spectrului" radiaţiei quakeonice pe surse pentru a se stabili ce spectru specific are fiecare din cele trei surse majore a, b şi g. "Spectrul de energii" (sau magnitudini) al unui Seismon major reprezintă mulţimea valorilor energiilor (respectiv magnitudinile) tuturor cutremurelor ce se produc în păturile şi nucleul principal al fiecărui seismon major. În felul acesta se estimează Mα, Mβ, Mγ şi apoi se stabileşte Mmax pentru zona intermediară Vrancea. Aplicarea modelului probabilităţii maxime la determinarea unor parametrii de recurenţă pentru cutremurele intermediare vrâncene Acest model a fost aplicat de Mârza pentru catalogul (Constantinescu şi Mârza, 1980, completat) ce conţine cutremurele intermediare vrâncene produse între anii 984 şi iulie 1988. Prima parte a catalogului este cea cuprinsă între anii 984 şi 1934 (105 cutremure cu incertitudinea în determinarea magnitudinii 0.3), iar a doua parte, cea instrumentală, cuprinde 1067 cutremure produse între anii 1934-1986 şi este împărţită în subcataloagele prezentate în tabelul 11: Tabelul 11 - Subcataloagele catalogului complet de cutremure

Nr. Subcatalog Perioada Nr. evenimente Pragul de magnitudine

Incertitudinea

1 1935-1942 60 4.5 +/- 0.2 2 1943-1977 255 4.0 +/- 0.2 3 1977-1980 193 2.6 +/- 0.1 4 1981-1986 559 2.2 +/- 0.1

Aplicarea metodei pe setul de date prezentat, a condus la următoarele valori ale parametrilor de hazard: a= 1.54+0.02 sau b=0.65+0.01; λ4.0 = 5.34+0.21; Mmax = 7.75+0.21, pentru δx = 0.20 Contribuţia relativa a fiecărui subcatalog este dată în tabelul 12. Tabelul 12. Contribuţia datelor la determinarea parametrilor de hazard

Partea catalogului Parametrul determinat

β (%) λ (%) Extrem 53.3 9.5 Complet 1 4.9 2.5 Complet 2 28.7 18 Complet 3 4.2 17.7 Complet 4 8.9 52.3 Figura 30 şi tabelul 13 dau perioadele medii de revenire şi probabilităţile ca o anumită magnitudine să nu fie depăşită în nici un an.


96

Figura 30. - Perioada medie de revenire pentru cutremurele intermediare vrâncene. Tabelul 13 - Hazardul seismic: λ= rata activităţii seismice; Tr = perioada de revenire; P = probabilitatea ca o magnitudine dată să nu fie depăşită în 1, 50,100 şi 500 de ani

M X Tr(ani) P(%)

T=1 T=50 T=100 T=500 4 5.34 0.2 0.48 0 0 0

4.5 2.45 0.4 8.59 0 0 0 5 1.13 0.9 32.18 0 0 0

5.5 0.513 1.9 59.86 0 0 0 6 0.23 4.3 79.42 0 0 0

6.5 0.097 10.3 90.76 0.78 0.1 0 6.8 0.056 18 94.61 6.25 0.39 0 7 0.036 27.5 96.43 16.26 2.64 0

7.2 0.022 44.9 97.8 32.83 10.78 0 7.4 0.012 83.7 98.81 55.04 30.29 0.27 7.5 0.78E-2 128.5 99.23 67.77 45.93 2.047.6 0.44E-2 230.1 99.57 80.47 64.75 11.65 7.7 0.13E-2 753.4 99.87 93.58 87.58 51.53

Estimarea hazardului seismic în partea centrală a României corespunzător zonei seismogene Făgăraş Pentru determinarea hazardului seismic, Jianu şi Radulian (1990), folosesc distribuţia frecvenţă-magnitudine: logN(M)=a-bM, sau distribuţia cumulativă: logNc(M)=a'-bM. Pentru setul de date considerat (cutremure produse între 1903-1984), s-a obţinut următoarea formă a distribuţiei cumulative: log Nc=3.52-0.59M, prezentată în figura 31.


97

Figura 31. - Relaţia frecvenţă-magnitudine Coeficienţii s-au obţinut folosind metoda celor mai mici pătrate pentru evenimente cu Ms > 2.6. Numărul mediu de cutremure pe an CN , (M) cu magnitudinea mai mare sau egală cu M este dat de relaţia: Nc,(M) - CN ,(M)T unde T este intervalul de timp considerat. Obţinem astfel: log CN = a -bM, unde a = a'-logT Pentru setul de date folosit (177 evenimente produse între 1903-1984 într-o arie delimitată de coordonatele: 45.0N-46.5N şi 23.5E-25.5E) se obţine:

log CN = 1.62-0.59M; pentru 2.6<M<6.5 (141) Perioada medie de revenire va fi:

Tr = 1/ N (M) (142) fiind calculată pentru M=0.66I0+1.23 (Radu, 1974) şi I0 cuprins între V şi VIII. Hazardul seismic a fost determinat folosindu-se modele: Benjamin (1968) şi McGuire (1977). În cazul primului model, estimarea hazardului seismic s-a făcut folosind relaţia:

( ) ( )TMN CeTMH −=1, (143)

unde: T = intervalul total de timp Valorile calculate ale hazardului, cât şi ale perioadei de revenire sunt prezentate în tabelul 14: Tabelul 14 - Hazardul seismic în regiunea seismică Făgăraş folosind modelul lui Welkner (după Jianu şi Radulian, 1990)

I0 M Ncx10-3 Tr(ani) H(%)

T=25 T=50 T=100 T=200 T=500 T=1000 VIII 6.5 6.1 164.06 14.41 26.29 45.66 70.48 95.25 99.78 VII-VIII 6.25 8.6 116.32 19.35 34.95 57.68 82.09 98.64 99.98 VII 6 12 83.18 25.92 45.12 69.88 90.93 99.75 100 VI-VII 5.75 16.9 59.22 34.46 57.04 81.55 96.6 99.98 100 VI-VII 5.5 23.7 42.17 44.71 69.43 90.65 99.13 100 100 VI 5.25 33.3 30.03 56.5 81.08 96.42 99.87 100 100 V-VI 5 46.8 21.38 68.96 90.37 99.07 99.99 100 100 V-VI 4.75 65.7 15.22 80.65 96.26 99.86 100 100 100 V 4.5 92.3 10.84 90.05 99.01 99.99 100 100 100 Acest prim model de determinare a hazardului seismic nu ţine cont de magnitudinea maximă. De aceea s-a folosit şi un al doilea procedeu, al lui McGuire (1977) care consideră distribuţia magnitudinii mărginită atât inferior, cât şi superior. Rezultatele acestui model sunt prezentate în tabelul 15.


98

Alte studii de seismicitate şi hazard pentru zona Făgăraş au fost făcute de Radu (1982). Acesta a obţinut perioade medii de revenire de aproximativ 170-175 de ani pentru I0=VIII şi de 84-86 de ani pentru I0 =VII. Aceste valori sunt mai apropiate de cele calculate cu prima metodă. Tabelul 15 - Hazardul seismic în regiunea seismică Făgăraş folosind modelul lui McGuire (după Jianu şi Radulian, 1990)

I0 M P(M>m) x 10-3 Tr (ani)

H(%) T=25 T=50 T=100 T=200 T=500 T=1000

VIII 6.5 0.8 1582.55 1.57 3.11 6.12 11.86 27.04 46.69 VII-VIII 6.25 3.5 362.12 6.68 12.9 24.11 42.35 74.54 93.33 VII 6 7.2 176.29 13.24 24.71 43.24 67.62 93.82 99.57 VI-VII 5.75 12.5 101.76 21.85 38.86 62.47 85.71 99.14 100 VI-VII 5.5 19.9 64.11 32.41 54.22 78.85 95.36 99.94 100 VI 5.25 30.3 42.28 44.85 69.46 90.47 99.01 100 100 V-VI 5 44.8 28.76 58.5 82.55 96.81 99.88 100 100 V-VI 4.75 65.3 19.89 72.12 92.03 99.3 99.99 100 100 V 4.5 94.1 13.96 83.98 97.3 99.91 100 100 100 În figura 32 sunt prezentate perioadele de revenire calculate prin cele două metode în funcţie de magnitudine.

Figura 32. - Perioadele de revenire pentru: a.distribuţie nemărginită a magnitudinilor; b.distribuţie mărginită a magnitudinilor.

Consideraţii teoretice pentru definirea şi conţinutul hărţilor de hazard

A - CUTREMURE Evaluarea cât mai corectă a hazardului seismic într-un anumit amplasament este importantă în vederea

punerii în siguranţă a fondului construit existent şi/sau viitor (desigur viitoarele evenimente seismice vor confirma sau nu studiile de hazard). De asemenea, hărţile de hazard seismic asigură informaţii esenţiale pentru crearea şi updatarea normativelor de proiectare seismică a clădirilor. Cercetătorii revizuiesc frecvent aceste hărţi pentru a reflecta noile cunoştinţe dobândite în înţelegerea fenomenelor.

Evaluarea hazardului seismic pentru România implică atât aplicarea procedurilor de evaluare deterministică şi probabilistică, cât şi validarea acestor rezultate pe baza înregistrărilor instrumentale realizate de-a lungul ultimilor 30 de ani.

Analiza deterministică de hazard seismic (DSHA)

Analiza deterministică de hazard seismic (DSHA - Deterministic Seismic Hazard Analysis) conţine

următoarele etape: (i) Identificarea şi caracterizarea tuturor surselor seismice care pot afecta amplasamentul analizat. Caracterizarea include definirea geometriei sursei şi a potenţialului seismic. (ii) Selectarea unui parametru de tip "distanţa sursă-amplasament" pentru toate sursele identificate. De cele mai multe ori acest parametru este ales dintre: distanţa epicentrală, distanţa hipocentrală şi distanţa cea mai scurtă de la sursă la amplasament.


99

(iii) Selectarea cutremurului de control, adică seismul care poate produce cea mai puternică mişcare seismică în amplasamentul studiat. El trebuie identificat în termeni de magnitudine şi de distanţă până la amplasament. Cutremurul de control este deplasat/amplasat la distanţa cea mai mică de amplasamentul studiat (cazul cel mai defavorabil). (iv) Evaluarea parametrilor mişcării seismice în amplasament pe baza relaţiilor de predicţie.

Analiza deterministică are avantajul de a fi relativ simplă, oferind o evaluare a ceea ce s-ar putea întâmpla în cel mai rău caz posibil. Dar DSHA nu oferă informaţii despre posibilitatea (probabilitatea) producerii cutremurului de control sau informaţii asupra mişcării terenului care poate fi posibilă într-un interval de timp specificat (durata de viaţă a construcţiilor din amplasament). De asemenea, selectarea cutremurului de control implică o decizie subiectivă. Aceasta selecţie necesită expertiza combinată a seismologilor, inginerilor, analiştilor de risc, economiştilor, etc. Cutremurul selectat în DSHA a primit diferite denumiri şi definiţii de-a lungul timpului: cutremurul maxim credibil (MCE - Maximum Credible Earthquake, cutremurul maxim care poate avea loc în condiţiile tectonice specifice amplasamentului), cutremurul de proiectare (DBE - Design Basic Earthquake, definit similar cu MCE), cutremurul pentru oprirea (instalaţiilor) în condiţii de siguranţă (SSE - Safe Shutdown Earthquake), cutremurul maxim probabil (MPE - Maximum Probable Earthquake, definit ca cutremurul maxim din datele istorice sau cutremurul maxim care poate apărea într-o perioadă de 100 ani), cutremurul pentru evaluarea siguranţei seismice (SSEE - Seismic Safety Evaluation Earthquake). Divergenţa opiniilor în alegerea cutremurului necesar DSHA a condus adeseori la amânarea sau chiar la anularea realizării unor proiecte importante.

Zonarea probabilistică a hazardului seismic în România utilizând tehnologii geografice

informatice, GIS Gridul utilizat în analiza probabilistică a hazardului seismic a fost din 10 în 10 km. Pentru fiecare punct al

gridului a fost determinată o curbă de hazard corespunzătoare tuturor surselor. Hărţile de zonare a hazardului pentru diferite intervale medii de recurenţă au fost obţinute folosind valorile corespunzătoare din curbele de hazard pentru fiecare punct al gridului.

DSHA corespunzător unui interval mediu de recurenţă IMR = 475 ani

Analiza probabilistică de hazard seismic este concretizată în noua versiune a codului de proiectare P100. Această zonare a acceleraţiei terenului pentru proiectare ag pentru cutremure din sursa subcrustală Vrancea şi pentru cutremure din surse crustale în România este indicată în figura 3.8 pentru evenimente seismice având intervalul mediu de recurenţă (al magnitudinii) IMR = 100 ani.


100

Zonarea teritoriului României funcţie de spectrul de răspuns, precum şi ratele medii de depăşire a acceleraţiei maxime a terenului corespunzătoare fiecărei surse seismice sunt redate în figurile de mai sus şi pe baza valorilor înscrise în tabelul următor.

Tabel Rate medii anuale de depăşire a acceleraţiei maxime a terenului pentru fiecare punct al gridului (în

total 4608 puncte) PGA, cm/s

Punct din grid

10 20 30 40 50 60 70 550

1 0.002523 3.61 E-05

3.95 E-07

8.21 E-09

1.78E -10

5.05 E-12

1.82 E-13

2 0.002523 3.61 E-05

3.95 E-07

8.21 E-09

1.78E -10

5.05 E-12

1.82 E-13

4608

Zonarea teritoriului României în termeni de perioada de control (colţ), TC a spectrului de răspuns


101

B -ALUNECĂRIDE TEREN Hărţile tematice (factoriale) rezultă din combinări între datele obţinute de la C.N.G.C.F.T., informaţii

obţinute în activitatea de teren şi scanări după imagini georeferenţiate (hărţi geologice, hărţi structurale, hărţi hidrogeologice etc.).

Harta factorului geomorfologic (harta pantelor) a fost furnizată în formă finală (.shp) de către C.N.G.C.FT. În situaţiile în care caracteristicile unui factor de influenţă nu s-au regăsit în mod explicit în cadrul

"criteriilor", cuantificarea coeficienţilor specifici s-a făcut prin analogie cu cele asemănătoare ca efect, existente în cadrul legislaţiei privind problematica alunecărilor de teren.

Digitizarea hărţilor a fost realizată în formatul MapInfo, toate hărţile factorilor de influenţă fiind apoi vectorizate.

Baza topografică pentru realizarea hărţilor factorilor de influenţă cu valorile şi distribuţia geografică a coeficienţilor de risc specifici, Ka-h are ca sursă arhiva produsului topografic la scara 1:5.000, realizat de C.N.G.C.F.T. Bucureşti - ortofoto 2005.

Fiecărei hărţi tematice (factoriale) îi este asociată o bază de date a cărei structură este unitar elaborată ca format. Câmpurile sunt definite în următorul mod:

- coeficientul Ka - Kh specific fiecărui factor de influenţă ; - tip; - descriere; - perimetru; - aria. - Sistemul de proiecţie utilizat este STEREO '70. Harta de hazard la alunecări de teren a teritoriului administrativ s-a realizat prin aplicarea formulei de

calcul (cu valori ale factorilor, corespunzătoare valorilor interpoligon a factorilor de influenţă Ka-Kh) în Map Info. Harta reprezintă o suită de suprafeţe poligonale, divers colorate, cărora le corespund valori liniare cuprinse între 0 şi 1 (teoretic) şi explicit între 0,05 şi 0,72 ale coeficientului mediu de hazard

În prealabil, fiecare hartă tematică a fost analizată în vederea eliminării defectelor de digitizare

(suprapuneri de poligoane, eliminarea golurilor dintre poligoane şi eliminarea punctelor duplicat). Fiecărei hărţi tematice (factoriale) îi este asociată o bază de date cu structură şi definire a câmpurilor bine definite.

Hărţile tematice în cadrul cărora se regăsesc suprafeţele poligonale cu valorile coeficientului specific fiecărui factor de influenţă a stabilităţii versanţilor (Ka - Kh) au fost transformate în hărţi de tip grid cu reţeaua de 10x10 m.

În cadrul fiecărei suprafeţe poligonale reţelei de puncte i-a fost atribuită în fiecare punct valoarea coeficientului factorial specific K stabilită pentru întreaga suprafaţă a poligonului - tabelul 1.3, subcapitolul 1.3.1.

Hărţile grid prezintă, în mod riguros, acelaşi număr de puncte plasate pe aceleaşi amplasamente. După obţinerea în format grid a celor opt hărţi tematice corespunzătoare factorilor de influenţă a stabilităţii versanţilor, în final s-a trecut la combinarea acestor griduri prin aplicarea formulei de mai jos, rezultând un nou layer cu valori discrete (continue-explicite).

În mod explicit, se constată gruparea valorilor factorului Km sub cota 0,7528, ceea ce conduce la considerarea întregului areal sub influenţa unui potenţial maximal de producere a alunecărilor de teren mare, cu o dominanţă a valorilor de potenţialitate medie-mare şi medie a producerii alunecărilor de teren

Prezenţa poligoanelor cu valori mari ale factorului mediu de influenţă în producerea alunecărilor de teren

impune atenţia maximă a autorităţii locale în cazul aplicării programelor edilitare privind construirea de locuinţe, situaţie în care harta de hazard (atât varianta cu valori explicite, cât şi cea cu 6 benzi valorice) trebuie să reprezinte

Prin interpolarea selectivă pe benzi valorice ale factorului mediu de hazard Km (1 .= 0-0,01; 2. = 0,01-0,1; 3. = 0,1-0,3; 3. = 0,3-0,5; 5. = 0,5-0,8; 6. = 0,8-1,0) s-au conturat suprafeţe poligonale concentrate care constituie harta de hazard la alunecări de teren.


102

un ghid de plasare a construcţiilor şi de adoptare a măsurilor suplimentare de anihilare a efectelor potenţiale privind alunecările de teren.

Calculul riscului la alunecare

Urmând prevederile HG 447/2003 privind elaborarea hărţilor de risc la alunecările de teren, se pot constata

două situaţii privind cuantificarea pierderilor materiale şi umane şi anume: cele asociate alunecării versanţilor (considerate maximale) şi cele lente primare sau reactivate (care nu mai sunt considerate maximale). Trecând peste incoerenţa termenilor utilizaţi şi având în vedere faptul că cele două categorii nu sunt opozabile (alunecările nu se produc altundeva decât pe versanţi, iar violenţa / rapiditatea manifestărilor are efecte exclusive doar în cazul pierderilor umane), se consideră formula de mai jos aplicabilă pentru toate hazardurile - alunecări de teren evaluate, cu redefinirea termenilor de calcul utilizaţi:

( ) ( ) ( )∑ ⋅⋅= PmValPmR i (lei)

( ) ( ) ( )∑ ⋅⋅= PuValPuR j (morţi),

unde: P(al) = probabilitatea de alunecare (= coeficientul mediu de producere a alunecării) Pm = valoarea maximală a elementelor expuse alunecărilor de teren, Pu = numărul vieţilor omeneşti afectate de alunecările de teren, V = vulnerabilitatea elementelor expuse (pe categorii), R(m) = pierderile materiale, R(u) = pierderilor umane.

Probabilitatea de alunecare a terenului este rezultatul efectului mai multor factori, între care: unghiul pantei (morfologic), compoziţia litologică a versanţilor şi geologia locală (litologic), acoperirea cu tipuri de vegetaţie (vegetaţie), activităţile umane (antropic), regimul precipitaţiilor (hidro-meteorologic), dezvoltarea pe orizontală a adâncimii freaticului (hidrogeologic), seismicitatea zonei (seismic), tectonica de detaliu a zonei (tectonic).

Având în vedere că în formulă nu este introdusă evaluarea recurenţei fenomenului, pierderile rămân globale pentru întreg intervalul de timp expus analizei, urmând ca rata anuală să reprezinte raportul dintre valoarea pierderilor şi numărul de ani în care fenomenul se repetă (recurenţă).

Un alt element neprecizat metodologic în lege - vulnerabilitatea, a dat libertatea autorilor să introducă o grilă proprie de calcul/evaluare. Evaluarea vulnerabilităţii elementelor expuse, pagubelor materiale şi pierderilor umane. Vulnerabilitatea se referă la capacitatea unui element expus în timpul impactului unui hazard natural. Definiţia vulnerabilităţii la un hazard natural se referă în mod general la caracteristicile unui element expus hazardului - drum, clădire, persoană, obiectiv economico-social - care contribuie la capacitatea acestui element să reziste şi să se recupereze urmare impactului cu hazardul natural.

Prin HG 447/2003 vulnerabilitatea se defineşte, drept grad de afectare al unui element sau a unui grup de elemente dintr-o suprafaţă expusă la alunecări de teren. Este exprimată într-o scară de la 0 (fără pierderi) la 1 (distrugere totală). Pentru pierderea de vieţi omeneşti, vulnerabilitatea este probabilitatea ca o viaţă aflată scriptic în evidenţă în arealul afectat de alunecare, să fie pierdută, dacă alunecarea de teren are loc.

Vulnerabilitatea persoanelor reprezintă un subiect greu de evaluat, ea făcând în mod normal subiectul unor anchete socio-economico-administrative extrem de detaliate, care din păcate nu au fost prevăzute de legea românească şi nici nu au fost practicate în România (până în prezent). Spre exemplificare se prezintă un model de evaluare a vulnerabilităţii umane efectuate (chiar în lipsa unei legislaţii specifice) într-un district australian, cu privire la hazarduri potenţiale multiple (Dwyer, A., Zoppou, C., Nielsen, O., Day, S. & Roberts, S. - Quantifying Social Vulnerability: A methodology for identifying those at risk to natural hazards, Geoscience Australia).

Vulnerabilitatea socială, cea care evaluează abilitatea individului de a se recupera în urma implicării într-un hazard natural, poate fi analizată pe patru nivele distincte, după cum urmează: • individual în mediul casnic (priveşte atributele/potentele personale de reacţie); • comunitar (priveşte modul de reacţie a individului cu ambientul social în care se dezvoltă); • regional/geografic (priveşte distanţa faţă de locul de muncă a angajatului);


103

• administrativ/instituţional (priveşte fondurile alocate dezastrelor şi studiile de prevenţie). C - INUNDAŢII Conform definiţiilor acceptate, aplicarea modelelor matematice de calcul sunt necesare pentru definirea

hărţilor de hazard natural la inundaţii şi la determinarea izoliniilor privind distribuţia geografică a valorilor probabilităţilor de producere a fenomenelor naturale generatoare de pagube. În cazul hazardului natural la inundaţii izoliniile reprezintă linia ce marchează pe hartă limita nivelului apei generate de debitul maxim al viiturii cu o anumită probabilitate anuală de depăşire.

Aşadar, în cadrul studiului privind elaborarea identificării hazardurilor naturale la inundaţii se determină valorile nivelurilor debitelor maxime de diverse probabilităţi de producere în condiţiile oferite de datele disponibile la staţiile hidrometrice. Pentru coerenţa şi unicitatea rezultatelor şi în conformitate cu metodologiile adoptate şi competenţele de care se dispune, se propune:

- Pentru albiile râurilor care sunt apărate de lucrări hidrotehnice specifice sau sunt studiate în cadrul documentaţiilor privind "Master Plan"şi Planurile de Amenajare ale bazinelor hidrografice elaborate de M.M.G.A., hărţile de hazard vor fi completate sau corectate cu datele rezultate în conformitate cu aceste documentaţii de specialitate. Pentru aceste zone se vor furniza date existente privind clasa de importanţă a lucrărilor hidrotehnice şi debitul maxim de calcul proiectat în funcţie de datele puse la dispoziţie.

- Pentru alte cazuri privind anumite cursuri de apă pe sectoare restrânse de calcul s-au utilizat rezultate din studiile hidraulice efectuate în cadrul IPTANA SA, în general pe sectoarele unde s-au amenajat lucrări la poduri, sau s-a făcut reabilitarea unor drumuri.

Pentru aceste calcule s-a dispus de următoarele date: - Planuri de situaţie pentru amplasarea profilurilor transversale la scara de detaliu (minim1:5000); - Profiluri transversale pentru determinarea geometriei albiei minore şi majore cu echidistanţa de cca.50-

100m; - Relevee la poduri, podeţe, praguri sau alte structuri situate în secţiunea de curgere; - Date hidrologice necesare privind debitele maxime de calcul conform cu probabilitatea normată a

lucrărilor; - Înregistrări de viituri produse, date H-Q (posturi hidrometrice, mire, urme la poduri, etc.).

Calcule hidraulice. Regim permanent de curgere, mişcare gradual variată

Calculul unor chei limnimetrice pentru o secţiune singulară de calcul. Flow Master este produs de U.S. Army Corps of Engineers , Hydrologic Engineering Center. Modelul poate efectua calculul curbei suprafeţei libere a apei în regim de mişcare permanentă, uniformă sau gradual variată pe râuri cu albie naturală sau canale amenajate.

Modelul matematic Flow Master utilizează ecuaţia lui Manning pentru determinarea nivelurilor curbei suprafeţei libere în mişcare uniformă şi regim permanent pentru canale cu nivel liber utilizând caracteristicile principale ale geometriei albiei canalului. Ecuaţia lui Manning pentru mişcarea permanentă unidimensională în canale cu suprafaţă liberă uniformă în regim permanent este definită:

unde: Q - debitul de calcul, n - coeficient de rugozitate, A - aria secţiunii de curgere, R - raza hidraulică, S - panta râului, K - coeficient în funcţie de sistemul de măsură adoptat Datele de intrare conţin următoarele elemente caracteristice: secţiunea canalului, debitul maxim, lăţimea la

baza canalului, panta taluzului canalului, panta albiei canalului pe sectorul considerat. Condiţia limită aval constă din nivelul de control al debitului de calcul. obţinut la confluenţele realizate de sistemul de canale.

Datele obţinute sunt redate în anexe şi constau în determinarea unei chei limnimetrice sau a unei familii de curbe pentru calcularea cotei curbei suprafeţei libere a apei şi vitezelor corespunzătoare în funcţie de diferite debite maxime şi pante medii ale albiilor în regim natural sau canalelor în regim amenajat.

( ) 21

32

SRAnKQ =


104

Un alt model matematic HEC-RAS priveşte mişcarea în regim permanent pentru determinarea nivelurilor debitelor maxime cu probabilitatea de depăşire de 2% şi 5% pentru albiile de râuri. HEC-RAS este produs de U.S. Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center, este unul din cele mai cunoscute şi utilizate pachete de programe din lume privind analiza sistemelor hidrografice. Modelul poate efectua calculul suprafeţei libere a apei în mişcare permanentă gradual variată pe râuri în regim natural sau canale construite.

Modelul conţine următoarele caracteristici principale: - Ecuaţiile de bază, algoritmul de calcul Suprafaţa liberă a apei este calculată de la un profil la altul, rezolvând ecuaţia 1 a energiei printr-o rutină

iterativă numită metoda pasului standard. Ecuaţia energiei este scrisă după cum urmează: (3.6)

unde: y1 , y2 - adâncimea apei în secţiunile transversale; z1 , z2 - cota radierului în albia minoră; v1 , v2 - vitezele medii; α1,α2 - coeficientul lui Coriolis; g - acceleraţia gravitaţională; he - pierderea de energie. Pierderea de energie între două secţiuni este compusă din pierderi de sarcină şi pierderi de contracţie sau

expansiune. Relaţia pentru pierderile de energie este:

(3.7)

unde: L - lungimea sectorului ponderată; Sf - panta frecărilor între două secţiuni; C - coeficientul de pierderi prin expansiune sau contracţie. Lungimea ponderată se calculează cu: unde: L lab, ch, rab - lungimile sectorului de râu în albia majoră stânga, minoră, majoră dreapta; Q lab, ch, rab media aritmetică a debitelor în majoră stânga, minoră, majoră dreapta.

Modul de lucru folosit în HEC-RAS este să împartă scurgerea din albie folosind cele n valori indicate la secţiunile transversale ca bază pentru împărţire. Modulul de debit este calculat pentru fiecare subdiviziune cu următoarea relaţie din ecuaţia lui Manning:

unde: k - modul de debit; n - rugozitatea pentru subdiviziune; A - aria pentru subdiviziune; R - raza hidraulică pentru subdiviziune.

ehgvzy

gvzy +++=++

22

211

11

222

22αα

gv

gvcSLh fe 22

211

222 αα−⋅+⋅=

rabchlab

rabrabchchlablab

QQQQLQLQLL

++++

=

21

fSkQ ⋅=

32486.1 AR

nk =


105

Amenajare DN2B km125+409,pod r.Siret Plan: Plan 21 3/29/2006 Geom: R.Siret-Sendreni ,DN2B km125, reg.am.pod Flow: Debite max.r.Siret

am.DUnare Rver = R.Siret-Sendreni Reach = DN2B kml 25+409 RS = 155 BR Pod

-

Programul însumează toate modulele de debit pentru a obţine un modul de debit pentru albia majoră stânga, dreapta şi pentru albia minoră.

- Date de intrare, condiţii limită,date obţinute • Descrierea albiilor compuse ale profilurilor transversale prin date cote - lăţime albie cumulată în funcţie

de un reper fix; • Chei limnimetrice în profilul de calcul amonte (pentru regim supercritic), în profilul de calcul aval

(pentru regim subcritic) în profilul de calcul amonte şi aval (pentru regim mixt); • Debite maxime de calcul în funcţie de probabilităţile de depăşire şi tronsoane de calcul; • Coeficienţi de rezistenţa (rugozitate) a albiilor compuse; • Caracteristicile lucrărilor hidrotehnice şi de traversare situate în albie. - Principalele date oferite de program sunt: • Caracteristicile hidraulice analitic şi grafic privind niveluri (cote de apă), adâncimi, lăţimi la oglinda

apei, secţiuni de scurgere şi viteze medii în albia minoră şi în albiile majore, etc.; • Redarea grafică a profilurilor transversale şi a profilului longitudinal 3D cu pozarea nivelelor, epura

vitezelor şi alte date interesate.

Fig. 3.14 HEC-RAS. Profil transversal râul Siret, pod DN

2B, Şendreni - Galaţi. Niveluri, viteze, 1%,

Fig. 3.15 Estimarea modificărilor morfologice ale albiei, calcule afuieri la pod, râul Siret, pod DN2B, Şendreni - Galaţi

Model matematic privind calcule tehnico - economice privind determinarea pagubei medii anuale şi a

investiţiilor limită privind evitarea pagubelor pentru debitul maxim specific clasei de importanţă a obiectivelor social-economice apărate

Analiza eficienţei economice a lucrărilor hidrotehnice propuse la harta de hazard este caracteristic pentru

determinarea soluţiilor adoptate în cadrul hărţilor de risc. Analiza eficienţei economice a lucrărilor hidrotehnice cu efect de apărare contra inundaţiilor se referă în

principal la aspectul pagubelor medii anuale produse ce se evită datorită efectului de apărare proiectat pentru anumite debite maxime de calcul normate pe perioada de analiză.

Analiza economică determină dependenţa dintre investiţiile necesare lucrărilor propuse şi efectul economic al acestora prin reducerea sau evitarea pagubelor pentru debitul maxim de calcul al lucrărilor, precum şi gradul de protecţie al obiectivelor economice din zona inundabilă ca rezultat al indicatorilor de eficienţă.


106

Analiza economică determină în final: - Indici specifici pentru determinarea eficienţei economice a lucrărilor hidrotehnice propuse; - Funcţia de distribuţie: efect economic (cost anual total) - probabilitate anuală de depăşire.

- Relaţii de calcul şi date necesare pentru determinarea principalilor parametrii şi indici de eficienţă economică în regim hidrologic actual şi amenajat cu lucrările hidrotehnice propuse:

• Funcţia de distribuţie: debit maxim - probabilitate anuală de depăşire Q=f(p); • Relaţia: debit maxim - pagubă produsă Q=f(P), care exprimă mărimea pagubei în funcţie de debitul

maxim la diverse probabilităţi de depăşire în zona vulnerabilă la inundaţii analizată; • Funcţia de distribuţie: pagubă - probabilitate anuală de depăşire, P=f(p), obţinută din combinarea

primelor două relaţii, cu şi fără lucrările hidrotehnice propuse; • Determinarea pagubei medii anuale evitate, datorate lucrărilor hidrotehnice propuse; • Determinarea investiţiilor limită şi a cheltuielilor anuale proprii lucrărilor hidrotehnice propuse.

Funcţia obiectiv. Se poate adopta funcţia obiectiv Z ce conţine principalii parametrii de calcul:

Z = I·Ki + C·Kc + Pma·Kp (3.14) Funcţia obiectiv pentru cele două situaţii: regim natural Z1 şi regim amenajat cu lucrările propuse Z2, astfel:

Z1 = Pma1 · K p

Z2 = I·Ki + C· Kc + Pma2·Kp (3.15)

la limită relaţia devine: Z1=Z2

iar:

sau

Paguba medie anuală probabilă evitată Pmev dacă este calculată pentru anul în care se face proiectarea lucrărilor sau anul de producere a viiturilor, pentru calculele ulterioare de eficienţă economică, valoarea trebuie actualizată la începutul perioadei funcţionării lucrărilor.

Beneficiu Investiţia se consideră rentabilă pentru valori ------------- > 1,

Cost Valoarea la limită a indicatorului (I=Ilim) este folosit în general în faza incipientă a proiectelor pentru

determinarea investiţiei limită, ca valoare informativă se poate adopta: Beneficiu /Cost =1 , iar conform (3.16),

( )Kcc

PPKI mamap

⋅+

−⋅=

121

lim

( )Kcc

PmevKpI⋅+

⋅=

1lim

KccPI⋅+

=1lim

∫=

=

⋅

=

iTT

TTmev T

dTT

PeviP0

2

1


107

în care c reprezintă un coeficient de determinare a cheltuielilor totale anuale din investiţia I.

Fenomenele caracterizate prin hazardurile naturale de tip aleator sunt deosebit de complexe privind

apariţia, intensitatea, modul de manifestare, aria de desfăşurare precum şi producerea de pagube directe şi indirecte. Identificarea şi delimitarea acestor fenomene poate fi studiată pe baza observaţiilor şi a datelor înregistrate.

CONŢINUTUL HĂRŢILOR DE HAZARD

Alcătuirea bazelor de date existente în orice hartă trebuie structurată pe domeniile conexe privind atât caracteristicile generale ale localităţilor situate în arealul zonelor afectate de hazardurile naturale cutremure, alunecări de teren, inundaţii, precum şi a zonelor cu potenţial de producere a fenomenelor naturale.

• Localizarea geografică, cadrul natural, date geo-morfologice, reţeaua hidrografică, • Parametrii dinamici ai terenului, caracteristici geologice, • Structura teritoriului, categorii de folosinţă, • Reţeaua de localităţi, localităţi afectate de riscurile naturale cuprinse în Legea 575/2001. • Infrastructură tehnică, categorii de lucrări situate pe teritoriul judeţean: • lucrări hidrotehnice cu rol de apărare împotriva inundaţiilor , • lucrări hidrotehnice ce pot înfluenţa regimul de scurgere al apelor, • lucrări de îmbunătăţiri funciare, • lucrări privind reţeaua de căi de comunicaţii şi transport pentru traficul rutier, ferofiar, naval • lucrări de traversare ale cursurilor de apă • categorii şi structura construcţiilor, regimul de înălţime , material de construcţie

De asemenea se realizează baza de date grafice care cuprinde următoarele: • Cadrul naturalal teritoriului judeţean • Reţeaua de localităţi • Infrastructura tehnică • Hazarduri naturale - caracterisrici, localizare, manifestare, efecte produse, stadiul actual

de limitare şi protecţie împotriva efectelor Datele în funcţie de specific şi destinaţie constituie atributele care s-au inserat ca informaţii vectorizate ale leyerelor analizate .

Bazele de date prezentate au constituit informaţii existente disponibile pentru fiecare judeţ astfel: • cu informaţii suplimentare provenite din cadrul înstituţiilor judeţene specializate, • cu informaţii suplimentare provenite de la ministre, înstituţii naţionale de resort ce au contribuit la

definitivarea bazelor de date. Diagnosticul privind condiţiile de producere şi a efectelor hazardurilor naturale se realizează atât în raport

cu problemele identificate şi a bazelor de date realizate, cât şi din tendinţele majore care s-au manifestat pe tipuri de hazarduri. Prin diagnostic se urmăreşte totodată investigarea şi estimarea evoluţiilor viitoare a acestora.

Fenomenele caracterizate prin hazardurile naturale de tip aleator sunt deosebit de complexe privind apariţia, întensitatea, modul de manifestare, aria de desfăşurare precum şi producerea de pagube directe şi indirecte. Identificarea şi delimitarea acestor fenomene poate fi studiată pe baza observaţiilor şi a datelor înregistrate. Evaluarea potenţialului hazardului de producere este legată de atribuirea unei frecvenţe de apariţie pe baza caracteristicilor principale ce depinde în mare măsură de cantitatea bazei de date observate de calitatea acestora, cât şi a datelor calculate ce presupune un grad sporit de precizie şi detaliere a zonelor caracteristic hărţilor de risc.

Analiza fizico-geografică a teritoriului, analiza stării hazardurilor naturale, cutremure, alunecări de teren, inundaţii identificate şi delimitate la nivelul teritoriului judeţean şi al unităţilor administrativ teritoriale componente a determinat culegerea de date necesare realizării conţinutului hărţilor de hazard şi de risc în conformitate cu tema propusă.

Diagnosticul privind condiţiile de producere şi a efectelor hazardurilor naturale se realizează atât în raport cu problemele identificate şi a bazelor de date realizate, cât şi din tendinţele majore care s-au manifestat pe tipuri de hazarduri. Prin diagnostic se urmăreşte totodată investigarea şi estimarea evoluţiilor viitoare ale acestora.


108

Astfel este necesară corelarea informaţiilor conţinute în bazele de date nongrafice cu baza de date grafică reprezentată de harta digitală multistratificată.

Prin urmare este necesară configuraţia straturilor (layerelor) şi a conţinutului acestora. Fenomenele caracterizate prin hazardurile naturale de tip aleator sunt deosebit de complexe privind apariţia, intensitatea, modul de manifestare, aria de desfăşurare precum şi producerea de pagube directe şi indirecte. Identificarea şi delimitarea acestor fenomene poate fi studiată pe baza observaţiilor şi a datelor înregistrate. Evaluarea potenţialului de producere a hazardului este legată de atribuirea unei frecvenţe de apariţie pe baza caracteristicilor principale ce depinde în mare măsură de cantitatea bazei de date observate de calitatea acestora, cât şi a datelor calculate, ceea ce presupune un grad sporit de precizie şi detaliere a zonelor caracteristic hărţilor de risc.

Abordarea alcătuirii bazelor de date existente structurate pe domeniile conexe privind atât caracteristicile generale ale localităţilor situate în arealul zonelor afectate de hazardurile naturale cutremure, alunecări de teren, inundaţii, precum şi a zonelor potenţiale, se bazează pe:

- localizarea geografică, cadrul natural, date geo-morfologice, reţeaua hidrografică; - parametrii dinamici ai terenului, caracteristici geologice; - structura teritoriului, categorii de folosinţă; - reţeaua de localităţi, localităţi afectate de riscurile naturale cuprinse în Legea 575/2001; - Infrastructură tehnică, categorii de lucrări situate pe teritoriul arondat; - lucrări hidrotehnice cu rol de apărare împotriva inundaţiilor; - lucrări hidrotehnice ce pot influenţa regimul de scurgere al apelor; - lucrări de îmbunătăţiri funciare; - lucrări privind reţeaua de căi de comunicaţii şi transport pentru traficul rutier, feroviar, naval; - lucrări de traversare ale cursurilor de apă; - categorii şi structura construcţiilor, regimul de înălţime, materiale de construcţie etc. Astfel de elemente se constituie într-o platformă tehnologică de monitorizare a calamităţilor naturale cauzate de inundaţii, alunecări de teren şi cutremure. De asemenea se realizează baza de date grafice care cuprinde următoarele: - Cadrul natural al teritoriului; - Reţeaua de localităţi; - Infrastructura tehnică; - Hazarduri naturale - caracteristici, localizare, manifestare, efecte produse, stadiul actual de limitare şi

protecţie împotriva efectelor. Datele în funcţie de specific şi destinaţie constituie atributele care se inserează ca informaţii vectorizate ale

layerelor analizate . Bazele de date prezentate constituie informaţii existente disponibile pentru fiecare judeţ astfel: - informaţii suplimentare provenite din cadrul instituţiilor judeţene specializate; - informaţii suplimentare provenite de la ministere, instituţii naţionale de resort ce au contribuit la

definitivarea bazelor de date. Pentru judeţe, completarea şi actualizarea băncilor de date au fost structurate pe anexe. Considerente privind structura şi conţinutul minim al layerelor specifice elaborate pentru

dezvoltări ulterioare Datele existente, completate şi actualizate care au sunt structurate şi prezentate în anexe, se constituie în

bănci de date. Principalele date din aceste bănci vor fi distribuite ca atribute pentru layerele specifice propuse şi vor reprezenta informaţiile vectorizate structurate pe tematicile caracteristice hazardurilor naturale sau ca sursă de date pentru alte proiecte sau reprezentări grafice solicitate de utilizatori .

Componenţa layerelor a fost limitată la 6 layere specificate "Bazele de date" conţin sub forma vectorială topologică cel puţin următoarele informaţii spaţiale:

- Căi de comunicaţii: drumuri, căi ferate, etc. (poligoane); - Aşezări umane - unităţi administrativ teritoriale (poligoane); - Hidrografie (vectori şi poligoane); - Acoperirea cu vegetaţie (poligoane); - Relief (model digital al terenului); - Soluri (poligoane);


109

S-au propus următoarele layere: 1. Relief

Curba ID | Cota Sursa de date: Rastere fizico-geografice scara 1:50000 furnizate de CNGCFT

2. Acoperire cu vegetaţie

Vegetaţie ID Judeţ Denumire Tip Suprafaţă Sursa de date: Rastere fizico-geografice scara 1:50000 furnizate de CNGCFT; Datele au fost actualizate cu surse de informaţii culese din ortofotoplanuri. Datele pot fi dezvoltate, completate /rectificate din surse credibile la scări mici, sau conform planurilor de urbanistică şi de amenajare a teritoriulu4

Descriere: Acoperirea fizică şi biologică a suprafeţei pământului incluzând suprafeţe artificiale, zone agricole, păduri, zone seminaturale, zone acoperite de ape, râuri, lacuri şi mare. Aceasta conţine elemente ca suprafeţele construite, suprafeţe acoperite cu apă, suprafeţele agricole şi suprafeţe neproductive. Informaţia trebuie să fie omogenă, iar clasele definite pentru diferitele categorii de folosinţă să rămână neschimbate în timp, pentru o identificare cât mai corectă a schimbările ce pot avea loc în diferite perioade de timp.

3. Folosinţe teren

Acoperirea Terenului - Atlas de semne convenţionale 1978

Clasa de obiecte Nume tip obiect Simbol pe plan Cod Atlas

Arabil

Teren Arabil A 11.1 Grădini de legume Ag 11.12 Cultură de orez Ao 11.11 Căpşunării Ac Sere As Solarii Aso

Cod temă

Tema Subtema Cod clasa

Denumire clasă obiecte

FA Arabil Zone Agricole FB Păşuni/Fâneţe FC Vii FD Livezi

F Acoperire Zone forest. FE Păduriteren Zone de apă FF Hidrografie

FG Transport Zone artificiale FH Construcţii şi alte terenuri FI Zone urbane si industriale

Zone seminat. FJ Neproductiv

Teren ID Judeţ UAT Tip Suprafaţă

Sursa de date: Rastere fizico-geografice scara 1:50000 furnizate de CNGCFT; Datele au fost actualizate cu surse de informaţii culese din ortofotoplanuri. Datele pot fi dezvoltate, completate / rectificate din surse credibile la scări mici, sau conform planurilorde urbanistică şi de amenajare a teritoriului.


110

Păşuni / Fâneţe Păşuni P 1.2 Păşuni împădurite Pp Păşuni cu pomi fructiferi Pl Păşuni cu tufăriş si mărăciniş Pt Fâneţe F 11.3 Fâneţe împădurite Fp Fâneţe cu pomi fructiferi Fl Fâneţe cu tufăriş si mărăciniş Ft

Vii Vii V Vii nobile Vn 11.5 Vii hibride Vh 11.6 Pepiniere viticole Vp 11.7

Livezi Livezi L 11.8 Livezi intensive Li Plantaţii cu arbuşti fructiferi Lf 11.9 Pepiniere pomicole Lp 11.10 Plantaţii de dud Ld

Păduri Păduri (foioase, răşinoase, mixte) PD 11.24 Plantaţii si perdele de protecţie PDp 11.34 Jnepeni PD 11.28

3. Unităţi administrativ teritoriale (UAT)

UAT ID Judeţ Denumire

Sursa de date: Rastere fizico-geografice scara 1:5000 furnizate de CNGCFT

Datele au fost actualizate conform "Anuarului Statistic al României 2004"şi a planurilor urbanistice şi de amenajare a teritoriului.

5. Localităţi, date caracteristice

Localităţi Populaţie Tip Material Regim Perioada Stare ID clădiri constr. înălţime de constr. fizică

Sursa de date: Consiliile Judeţene prin actualizare de la Primăriile din fiecare localitate. Datele primite de la Consiliile Judeţene au fost completate cu datele solicitate la Institutul Naţional de Statistică, precum şi alte surse. Datele culese pot fi dezvoltate şi prezentate pe mai multe tematici vizând reţeaua de apă, tipul de energie folosit, spaţii locuibile, etc.

ó. Râuri cadastrate

Râu Judeţ 5

Bazin Den. Lung. Supr. Altit. Panta Cota Cota ID Hidrogr. medie medie izvor confl.

Cod temă

Tema Cod clasă


A Unităţi administrative

AA Limite administrative AB Unităţi administrativ teritoriale (UAT)

B Unităţi statistice BA Localităţi

Tabelul Structura tematica a layerului„UAT"


111

Sursa de date: Cadastrul Apelor Române, ediţia 1992 Sursa de date oficiale în vigoare o constituie Cadastrul Apelor Române, ediţia 1992. Se prevede actualizarea datelor de către ANAR - în HGA prin revizuirea Cadastrului, ediţie nouă.

7. Râuri necadastrate

Râu ID Judeţ Bazin Hidrografic Denumire Lungime Sursa de date: Rastere fizico-geografice scara 1:50000 furnizate de CNGCFT, funcţie de datele existente. Se prevede revizuirea şi actualizarea datelor cuprinse în Cadastrul Apelor Române ediţia 1992 de către ANAR - în HGA cu date privind cursurile de apă actuale necadastrate.

8. Canale existente şi în construcţie

Canal ID

Judeţ 5

Bazin Hidrografic

Denumire Lungime Tip Stare

Sursa de date: Rastere fizico-geografice scara 1:50000 furnizate de CNGCFT cu precizări din partea Consiliilor Judeţene prin ANIF şi SGA Demersuri făcute la MAPDR privind delimitarea geografică a sistemelor de canale de desecare şi irigaţii precum şi viabilitatea acestora şi funcţionarea actuală.

9. Lacuri naturale

Lac ID Judeţ Bazin Hidrografic Denumire Volum Sursa de date: Cadastrul Apelor Române, ediţia 1992 Sursa de date oficiale în vigoare o constituie Cadastrul Apelor Române ediţia 1992. Se prevede actualizarea datelor de către ANAR - în HGA, prin revizuirea Cadastrului, ediţie nouă.

10. Lacuri artificiale existente şi în construcţie cu efect de apărare contra inundaţiilor

Lac ID

Judeţ 5

Bazin Hidrografic

Denumire Volum NNR Suprafaţă Folosinţă 5

Sursa de date: Rastere fizico-geografice scara 1:50000 furnizate de CNGCFT, Marile Baraje din România - ediţia 2000 şi informaţii din Schemele de amenajare a spaţiilor hidrografice puse la dispoziţie de către MMGA - ANAR. Demersuri privind includerea datelor cuprinse în harta GIS redactată în 2005 sub îndrumarea ANAR privind principalele lucrări hidrotehnice cu informaţii actualizate.

11. Lucrări hidrotehnice de amenajare existente şi în construcţie

Lucrare ID

Judeţ 5

Bazin Hidrografic

Râu Tip Lungime Obiectiv

Sursa de date: Rastere fizico-geografice scara 1:50000 furnizate de CNGCFT Informaţii din Schemele de amenajare a spaţiilor hidrografice, puse la dispoziţie de către MMGA-ANAR Demersuri privind includerea datelor cuprinse în harta GIS redactată în 2005 sub îndrumarea ANAR privind principalele lucrări hidrotehnice cu informaţii actualizate.

12. Hidrografie Tema Hidrografie conţine elemente hidrografice, naturale şi artificiale, incluzând râuri, canale, lacuri, zone

de trecere peste apă şi alte corpuri de apă precum şi construcţii hidrotehnice. Structura tematică este redată în tabelul 3.3.

_________________ Tabelul 3.4 Structura tematica a layerului „Hidrografie" Cod temă

Tema Subtema Cod clasă


A Ape curgătoare B Lacuri C Mări A. Elemente D Maluri


112

hidrografice E Izvor F Cascadă

C Hidrografie G Altele B. Lucrări

hidrotehnice H Baraj

I Dig J Şanţ L Loc acostare M Trecere peste ape O Indicatoare R Semnalizare

Gruparea obiectelor în clase de obiecte Caracteristicile comune ale obiectele sunt definite în cadrul câmpurilor de atribute şi valorilor predefinite

propuse pentru acestea, ca în exemplul de mai jos: Suprapuneri cu alte teme: Râurile, lacurile, zonele marine sunt elemente ce se regăsesc şi în structura

datelor conţinute în temele: - Transporturi - pentru navigaţia pe ape; - Nume geografice - pentru numele apelor; - Nivelment - legat de consistenţei geometrice între cele două teme (hidrografie şi nivelment); - Utilizarea terenului - privind zonele umede şi zonele acoperite de apă; - Utilităţi şi servicii guvernamentale - pentru alimentarea cu apă; - Agricultură şi acvacultura - mai ales pentru sistemul de irigaţii; - Zone de risc natural - zone predispuse la inundaţii etc.

13. Derivaţii existente în construcţie

Derivaţie Judeţ 5

Bazin Râu Râu Tip Lungime ID Hidrografic derivat emisar Sursa de date: Rastere fizico-geografice scara 1:50000 furnizate de CNGCFT şi informaţii din Schemele de amenajare a spaţiilor hidrografice, puse la dispoziţie de către MMGA - ANAR Demersuri privind includerea datelor cuprinse în harta GIS redactată în 2005 sub îndrumarea ANAR privind principalele lucrări hidrotehnice cu informaţii actualizate.

Pentru leyerele 11, 12 şi 13 - datele s-au completat pe parcurs după elaborarea „Planului de Amenajare a Bazinelor Hidrografice" - M.M.G.A. Pentru coerenţa şi unicitatea datelor, hărţile de hazard sau studiile de caz privind riscul la inundaţii pot fi ulterior updatate şi se vor baza pe "Master planuri" şi „Planuri de Amenajare ale Bazinelor Hidrografice" ca date finale privind reabilitarea lucrărilor hidrotehnice existente, precum şi propuneri de noi lucrări cu efect de apărare.

14. Drumuri

Drum ID Judeţ Denumire Categorie Tip Material Sursa de date: Rastere fizico-geografice scara 1:50000 furnizate de CNGCFT, date furnizate de către AN Drumuri Naţionale şi Autostrăzi şi Direcţiile tehnice din cadrul Consiliilor Judeţene. Demersuri la MTCT şi AND pentru obţinerea stării de viabilitate a drumurilor. Datele se pot completa pe parcurs odată cu proiectarea şi construcţia reabilitării drumurilor şi reţelelor de autostrăzi preconizate, precum şi a datelor furnizate de Cadastrul drumurilor în curs de elaborare de AND.

15. Căi Ferate

CF ID Judeţ Denumire Categorie Sursa de date: Rastere fizico-geografice scara 1:50000 furnizate de CNGCFT şi date furnizate de către CN - CFR.

16. Poduri


113

Pod ID

Judeţ 5

Drum Poziţie 5

Categ. Tip Mat. Lung. Lăt. 5

Pile Deschid.

Sursa de date: Rastere fizico-geografice scara 1:50000 furnizate de CNGCFT, date furnizate de către AN Drumuri Naţionale şi Autostrăzi şi Direcţiile tehnice din cadrul Consiliilor Judeţene. Demersuri la MTCT şi AND pentru obţinerea stării de viabilitate a podurilor. Datele se pot completa pe parcurs odată cu proiectarea şi construcţia reabilitării drumurilor precum şi reţelelor de autostrăzi preconizate.

17. Raster geologic

Geologie ID Tip Sursa de date: Prospecţiuni SA Datele au fost actualizate în funcţie de prospecţiunile efectuate în anumite zone. 18. Harta terenurilor după risc şi grad de manifestare a procesului de eroziune şi alunecări de teren

Teren ID Tip Risc Grad

Sursa de date: Materialul grafic existent la elaborarea legii 575/2001. Datele au fost furnizate de "Studiul privind macrozonarea teritoriului României din punct de vedere al riscului la alunecări de teren - GEOTEC S.A. Bucureşti 1998".

19. Harta alunecărilor de teren

Alunecare ID Localitate Tip Pagube Sursa de date: Materialul grafic existent la elaborarea legii 575/2001. Unităţi administrativ-teritoriale afectate de alunecări de teren până în 1998- GEOTEC S.A. Bucureşti. Demersuri pentru actualizarea datelor pentru perioada 1998 - 2006 având ca sursă Consiliile judeţene precum şi Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă.

20. Harta potenţialului şi al probabilităţilor de producere a alunecărilor de teren Alunec. ID Criterii: Ka, Kb, Kc, Kd, Ke, Kf, Kg,

Kh

Potenţial (frecvenţă) Kmediu

Hărţi de risc şi de hazard

114

Sursa de date: PROSPECŢIUNI S.A. Studiu privind determinarea potenţialului şi al probabilităţilor de producere al alunecărilor de teren pentru identificarea şi delimitarea hazardurilor naturale în funcţie de criteriile menţionate în lege 575/2001 şi HG447/2003: criteriul litologic (Ka), criteriul geomorfologic (Kb), criteriul structural (Kc), criteriul hidrologic (Kd), criteriul hidrogeologic (Ke), criteriul seismic (Kf), criteriul silvic (Kg), criteriul antropic (Kh) .

21. Precipitaţii

Precipitatie ID | ___ Tip ____ Sursa de date: Materialul grafic existent la elaborarea legii 575/2001 şi ANAR-INHGA Date elaborate şi confirmate de ANHGA. Datele pot fi dezvoltate şi actualizate ţinând cont de viiturile recente.

22. Staţii hidrometrice - date înregistrate la viituri, potenţialul de producere în funcţie de

frecvenţa de apariţie

Sh ID

Judeţ 5

Bazin Hidrogr.

Râu Denum. Cota refer.

Supraf. Altit. medie

Q înreg.

Hmiră înreg.

Sursa de date: Consiliile judeţene prin ANAR - DA Date caracteristice pentru staţiile hidrometrice situate pe cursurile de apă amplasate pe razele judeţelor, perioada de înregistrări 1998-2006. De asemenea, se dau informaţii privind debitele şi nivelurile maxime înregistrate la staţiile hidrometrice precum şi nivelurile debitelor maxime cu diferite frecvenţe de apariţie. Datele privind nivelurile maxime se pot completa pe parcurs în funcţie de actualizarea datelor hidrologice în regim natural sau amenajat.

23. Harta localităţilor inundate

Inundaţie ID

Localitate Tip Pagube produse

Frecvenţă înreg.la staţia hidrologică

Sursa de date: Consiliul Judeţean, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă, MMGA, ANAR, Comitetele Judeţene pentru Situaţii de Urgenţă.

Materialul grafic şi datele existente în anexele pentru elaborarea legii 575/2001, datele înregistrate în perioada 1998-2006, precum şi elementele tehnice de apărare împotriva inundaţiilor ale comitetelor locale pentru situaţii de urgenţă pentru fiecare localitate, probabilitatea de inundare normată şi reală. În faza actuală de redactare a hărţilor de hazard la inundaţii se folosesc informaţii înregistrate şi date din surse credibile ce urmăresc localizarea zonelor inundabile numai prin punerea în evidenţă a localităţilor care au fost afectate în funcţie de tipul inundaţiei, precum şi a pagubelor fizice şi valorice produse la diverse viituri. Datele furnizate la staţiile hidrometrice pot fi asimilate numai pentru localităţile situate în raza staţiilor. Datele privind curbele de inundabilitate pentru diferite probabilităţi trasate în lungul albiilor râurilor analizate pentru delimitarea zonele inundabile sunt realizate şi avizate de MMGA, ANAR, conform atribuţiilor, responsabilităţilor şi a competenţelor conferite de lege şi pot fi completate după furnizare.

24. Harta Seismologică

Seism ID Judeţ Localitatea Grad MSK Sursa de date: U.T.C.B. Materialul grafic existent la elaborarea legii 575/2001 Zonele de intensitate seismică pe scara MSK şi perioada medie de revenire.

25. Harta potenţialului şi al probabilităţilor de producere a cutremurelor

Seism ID Judeţ 5

Criterii de producere

Potenţial (frecvenţă)

Grad (acceleraţie)

Sursa de date: U.T.C.B.


115

Studiu privind determinarea potenţialului şi al probabilităţilor de producere a cutremurelor. Analize de hazard seismic, bazate pe corelarea datelor geologice şi seismice de la faza precedentă, ţinând seama de caracteristicile de sursă şi de amplasament.

Metode şi tehnici pentru asistarea deciziilor Decizia reprezintă rezultatul unor activităţi conştiente de alegere a unei direcţii de acţiune şi

angajarea în acţiune pe acea direcţie prin alocarea în acest sens a unor resurse în vederea atingerii unor obiective.

Procesul decizional este constituit dintr-o serie de activităţi decizionale. El începe cu conştientizarea unei situaţii decizionale şi culegerea datelor, continuă cu proiectarea

alternativelor şi a modelelor, alegerea unei soluţii şi se încheie cu adoptarea unei decizii, lansarea ei spre execuţie şi evaluarea rezultatelor acţiunii.

Definiţii ale sistemelor suport de decizie

Aşadar, sistemele suport de decizie (SSD) reprezintă un set coerent de instrumente utilizate în

procesul de elaborare a deciziilor. Ideea de multidimensionalitate (luarea în considerare a mai multor criterii simultan) a condus la clasificarea problematicii studiate în clase de probleme. Rezolvarea unei astfel de clase de probleme, (aşa numita problemă tip), face apel la metode, tehnici şi instrumente (aşa numitele proceduri) matematice, statistice şi informatice.

Conceptul de sistem suport de decizie (SSD) este extrem de larg şi definiţia sa variază în funcţie de punctul de vedere al celui care a formulat-o. Începând cu anii '80 specialiştii au căutat să definească cât mai bine sistemele suport de decizie şi să le stabilească caracteristicile:

Factori de influenţă pentru sistemele suport de decizie (SSD)


116

Definiţia 1: Sistemul suport de decizie (SSD) - "un model bazat pe un set de proceduri pentru procesarea

datelor şi pentru asistarea unui manager în procesul decizional. Un SSD trebuie să fie simplu, robust, uşor de întreţinut, adaptiv, uşor de comunicat cu el etc". (Little, J.O.C.)

Definiţia 2: „Sistemele suport de decizie sunt destinate managerilor şi au ca obiectiv principal eficacitatea

deciziilor spre deosebire de sistemele tranzacţionale care sunt folosite de operatori şi au ca obiectiv principal eficienţa şi consistenţa datelor" (Alter, S.)

Definiţia 3: Sistemul suport de decizie (SSD) - "un sistem extensibil, capabil să suporte analize ad-hoc şi

modelarea deciziei, orientat pentru planificări viitoare şi folosit la intervale neplanificate şi neregulate". (Moore, J.H. şi Chang, M.G.)

Definiţia 4: Sistemul suport de decizie (SSD) - "un produs al procesului de dezvoltare în care managerul,

proiectantul şi sistemul sunt capabili să se influenţeze reciproc, cu rezultate în evoluţia sistemului". (Keen, P.G.W.)

Definiţia 5: Sistemul suport de decizie (SSD) - "sistem informatic format din trei componente ce

interacţionează: interfaţa cu utilizatorul (Dialog Management), componenta de gestiune a datelor (Data Management), componenta de gestiune a modelelor (Model Management) - Bonczek, R. şi Holsapple, C.W.

Definiţia 6: Sistemul suport de decizie (SSD) - "un sistem informatic interactiv ce îi ajută pe decidenţi să

folosească date şi modele, pentru a rezolva probleme economice semistructurate şi nestructurate". (Sprague, Jr., R.H. şi Carlson, E.D.)

Definiţia 7: Sistemul suport de decizie (SSD) - "un sistem informatic interactiv, flexibil şi adaptabil, special

proiectat pentru a oferi suport în soluţionarea unor probleme manageriale nestructurate sau semistructurate, cu scopul de a îmbunătăţi procesul decizional. Sistemul utilizează date (interne şi externe) şi modele, oferă o interfaţă simplă şi uşor de utilizat, permite decidentului să controleze procesul decizional şi oferă suport pentru toate etapele procesului decizional". (Turban, E.)

Definiţia 8: Sistemul suport de decizie (SSD) - "sistem informatic bine organizat, proiectat în special pentru

un mediu de decizie clar definit şi capabil să fie perfecţionat continuu. SSD-urile nu iau decizii, dar propun decidenţilor analize ale avantajelor şi dezavantajelor alternativelor existente, studii de fezabilitate şi documentaţii ale alternativelor". (Haettenschwiler, P.)

Holsapple, C.W. şi Watson, J.H. în lucrarea „Decision Support Systems: A knowledge - Based Approach"" (1996) pun în evidenţă cinci caracteristici specifice unui SSD şi anume:

- conţine o bază de cunoştinţe ce descrie unele aspecte ale lumii decidentului (de exemplu cum se realizează diferite activităţi ale procesului decizional);

- are abilitatea de a achiziţiona şi gestiona cunoştinţe descriptive şi alte tipuri de cunoştinţe (proceduri, reguli);

- are abilitatea de a prezenta cunoştinţele ad-hoc sub formă de rapoarte periodice; - are abilitatea de a selecta un subset de cunoştinţe pentru a fi vizualizate sau pentru a deriva alte

cunoştinţe necesare procesului decizional; - poate interacţiona direct cu decidentul şi îi permite acestuia flexibilitate în alegerea soluţiilor şi

în gestionarea cunoştinţelor. Practic, se observă că definirea sistemelor suport de decizie a pornit de la:


117

- percepţia a ceea ce face un astfel de sistem (suport pentru procesul decizional, în probleme nestructurate şi semistructurate);

- ideile despre cum pot fi realizate obiectivele unui SSD; - identificarea componentelor unui SSD; - facilităţile oferite utilizatorilor. Chiar dacă se consideră că este imposibil de a da o definiţie precisă incluzând toate aspectele,

conceptul de SSD rămâne un termen folositor care se referă la multe tipuri de sisteme informatice, ce oferă suport procesului decizional.

Oamenii pot adapta metodele lor de comunicare la nevoile sau restricţiile unei situaţii date, dar sistemele informatice cum ar fi SSD-urile nu pot încă. Metodele prin care se comunică cu un SSD şi acelea prin care el răspunde pot reprezenta o limitare a utilizării lui.

Sistem suport de decizie pentru managementul riscului la hazarduri

În ultimii ani, ca urmare a apariţiei de noi tehnologii în domeniul informatic, sistemele suport de

decizie - SSD (Decision Support Systems) au evoluat şi au reuşit să satisfacă cerinţele complexe din diverse domenii de activitate. Aceste sisteme au reuşit să ofere o informaţie de calitate şi noi moduri de interpretare a acesteia, astfel eficacitatea procesului decizional s-a îmbunătăţit.

Analiza calitativă a riscurilor este un proces de evaluare a impactului factorilor de risc identificaţi. Prin acest proces se determină priorităţile în soluţionarea potenţialilor factori de risc, în funcţie de impactul pe care îl pot avea. Analiza calitativă a riscurilor implică utilizarea unor instrumente specifice care să permită eliminarea factorilor subiectivi şi revizuirea rezultatelor pe parcursul ciclului de viaţă al proiectului:

- determinarea probabilităţii de a atinge un obiectiv; - cuantificarea riscurilor pe ansamblu şi determinarea costurilor suplimentare care ar putea fi necesare; - identificarea factorilor de risc prioritari prin cuantificarea contribuţiei lor la indicatorul riscului total; - identificarea de modificări realiste ale costurilor şi planului de activităţi. În managementul hazardurilor şi riscurilor cauzate de calamităţi naturale (inundaţii -cele mai

frecvente) se impune crearea şi gestionarea unui sistem suport de decizie care este necesar pentru întocmirea hărţilor de risc. Acest sistem suport de decizie ar trebui să conţină: analiza statistică a datelor experimentale, optimizări în modelarea proceselor complexe de decizie, planificarea şi controlul în reţea a proiectelor complexe, simularea proceselor complexe de decizie etc.

Obiectivele urmărite prin utilizarea acestor SSD-uri în cadrul managementul riscului sunt: - integrarea modelelor economico-matematice şi a facilităţilor oferite de informatică în cercetarea

proceselor care favorizează producerea calamităţilor naturale. De regulă, modelele pot fi verbale, grafice sau matematice, dar ele se adaugă la diverse alte clase de modele (modele fizice, analogice, simbolice, matematice, economico-matematice, etc.).

Un model economico-matematic oferă informaţii esenţiale pentru fundamentarea deciziei pe ciclul: prognoză- simulare-optimizare.

- formarea de utilizatori şi realizatori de SSD şi produse software refolosibile aplicabile în managementul hazardurilor naturale;

- formarea gândirii matematice (în esenţă triada model - algoritm - produs program) care va permite studierea unor probleme reale şi găsirea unor soluţii realiste în condiţii de eficienţă etc.

Utilizarea datelor în cadrul SSD pentru monitorizarea hazardurilor


118

Sistemul suport de decizie pentru monitorizarea hazardurilor se constituie de fapt într-un pachet de programe care asigură o serie de facilităţi:

- consultarea bazei de date şi obţinerea unor rapoarte pentru fiecare tip de risc, privind starea zonei monitorizate, în scopul studierii evoluţiei acestui sistem;

- introducerea de la tastatură a unor decizii propuse de decident, în vederea urmăririi efectelor calamităţilor în zona monitorizată;

- editarea de rapoarte pentru aflarea valorilor obţinute în urma simulării sistemului studiat şi identificarea cauzelor ce au condus la abaterile dintre preconizat şi realizat;

- evaluarea rezultatelor finale obţinute în cadrul compartimentelor pentru fiecare perioadă simulate precum şi o comparaţie cu situaţii anterioare;

- simularea evoluţiei acestui sistem şi înscrierea datelor rezultate în baza de date ce caracterizează starea finală a sistemului la sfârşitul perioadei simulate.

Particularitatea unui sistem pentru monitorizarea calimităţilor naturale o constituie existenţa bazelor de date grafice şi a bazelor de date relaţionale, care permit o reprezentare spaţială multistratificată atât a datelor istorice, cât şi a datelor curente etc.

Bazele de date se vor constitui pe baza informaţiilor existente la un anumit moment dat, ulterior aceste date se vor actualiza în permanenţă, structura şi utilizarea băncilor de date fiind inserate în subsistemele de bază ale sistemului.

Datele furnizate pot fi valorificate şi utilizate pe diverse niveluri în funcţie de scop şi de pregătirea tehnică a utilizatorilor:

Nivelul 1 - Utilizarea ca hărţi de prezentare cu date caracteristice pentru unităţile administrativ teritoriale (UAT):

- Domeniul restrâns specific obţinerii unor date specifice dorite de utilizator; - Descrierea fenomenelor corespunzătoare hazardului natural, ce poate include mai multe domenii

specifice; Exemple: Hărţi de prezentare pe diverse tematici specializate. Hărţile digitale vor fi realizate la o

anumită scară (1:50.000, proiecţie STEREO 70, de exemplu): - harta administativ-teritorială (layere specifice: acoperire vegetaţie, folosinţe teren, limita UAT

intra + extravilan, lacuri etc.); - harta geo-fizică (layere specifice: relief, harta geologică, harta solurilor, etc.); - harta cu lucrări de infrastructură transport (layere specifice: drumuri, căi ferate, poduri, râuri

cadastrate, necadastrate, căi navigabile-porturi, etc.) - harta cu lucrări de amenajare (layere specifice: relief, râuri cadastrate, necadastrate, lacuri

naturale, lacuri de acumulare construite, lucrări de regularizare şi îndiguire, sisteme de irigaţii şi desecare, derivaţii, prize, posturi hidrometrice);

- harta cu zonele supuse hazardurilor naturale peste care se vor suprapune layere specifice: harta seismologică, localităţi afectate de alunecări de teren şi inundaţii.

Nivelul 2 - Utilizarea şi completarea băncilor de date. Băncile de date sunt stocate pe layere, ce pot fi consultate, utilizate, reactualizate şi completate.

Informaţiile conţinute în băncile de date sunt constituite în funcţie de datele existente (actualizate şi avizate). Acestea pot fi apelate şi stocate sub formă tabelară de matrici specifice domeniului abordat.

Nivelul 3 - Folosirea hărţilor şi sistemelor de layere specifice cu datele oferite configurate pentru modele matematice executabile. Acest lucru presupune conectarea datelor prezentate la modele matematice specifice compatibile cu mediul GIS, cu informaţii prefigurate (fişiere de date existente).

Exemplu: Prezentarea rezultatelor calculelor de eficienţă economică oferite de diverse modele matematice:

- calcule privind determinarea nivelurilor debitelor maxime cu diverse probabilităţi de depăşire (5%, 2%, 1%) pe albiile râurilor în vederea determinării delimitării zonelor supuse hazardului la inundaţi - date hidrologice;


119

- rezultate sub formă de atribute, punctuale sau pe un anumit tronson: profil longitudinal cu pozarea nivelurilor maxime, secţiunea profilelor transversale pe albia râului, curbe de inundabilitate, compunere sisteme viituri, etc. - modelul terenului;

- calcule privind pagubele medii anuale şi a investiţiilor limită privind propuneri de lucrări pentru evitarea pagubelor conform clasei de importanţă a obiectivelor apărate - date privind lucrările de infrastructură ce pot influenţa curgerea în regim de ape mari (lucrări hidrotehnice, poduri, praguri, etc.);

Nivelul 4 - Folosirea hărţilor şi sistemelor de layere specifice cu informaţii prezentate în sistem dispecer - conectarea modelelor matematice specifice prin module compatibile cu mediul GIS, cu informaţii privind prognozarea caracteristicilor principale ale tipului de hazard natural abordat, legate de sistemele informaţionale precum şi rezultatele necesare în sistem dispecer privind elementele tehnice necesare abordărilor decizionale. La acest nivel se utilizează date necesare pentru decizii optime în regim de urgenţă. De exemplu, în cadrul sistemelor suport de decizie pentru elaborarea hărţilor de hazard şi de risc în vederea managementul situaţiilor de urgenţă de tip inundaţii, pe aceste hărţi se pot conecta module compatibile pentru sistemul GIS cu diverse modele matematice privind sistemele de prognoză hidrometeorologice ploaie-scurgere. De asemenea, se poate analiza propagarea şi compunerea undelor de viitură pe cursurile de apă analizate de utilizatori folosind informaţii de tip reţea "on-line". În acest mod se poate beneficia de prognoze rapide ale fenomenelor în desfăşurare, estimarea corectă a punctelor critice precum şi a lucrărilor necesare limitării pagubelor ce se vor produce. Un suport important şi sigur privind realizarea planurilor de apărare judeţene şi locale ale îl constituie datele tehnice ale fazelor de apărare şi avertizare personalizate existente în teritoriu:

- indicarea traseelor optime ocolitoare în cazul dezafectării sau întreruperii circulaţei pe drumurile principale;

- prezentarea gradelor potenţialului de producere privind alunecările de teren în funcţie de caracteristicile prognozate ale principalelor criterii;

Aplicarea şi folosirea corectă în timp a informaţiilor incluse în aceste hărţi presupune o permanentă reactualizare şi organizare a datelor în funcţie de evoluţia hazardurilor naturale precum şi a modificărilor naturale sau structurale survenite la nivelul unităţilor administativ teritoriale. Realizarea sistemului informatic pentru managementul riscului este o activitate laborioasă pentru că de funcţionarea lui corectă depind luarea celor mai rapide şi importante măsuri pentru reducerea riscurilor: întocmirea planurilor proprii de protecţie, intervenţie şi evacuare în caz de dezastre, verificarea viabilităţii planurilor prin exerciţii şi antrenamente, realizarea măsurilor de protecţie prin asigurarea bazei materiale necesară, expertizarea clădirilor de bază şi de rezervă, stabilirea procedurilor de lucru în caz de dezastre etc.

Realizarea unui sistem suport de decizie - SSD pentru elaborarea hărţilor de hazard şi de risc în vederea managementul situaţiilor de urgenţă, presupune:

- managementul situaţiilor de urgenţă; - proiectarea şi ajustarea continuă a reacţiei în situaţia de urgenţă; - crearea infrastructurii de reacţie în cazul situaţiilor de urgenţă; - pregătirea continuă pentru situaţii de urgenţă; - instruire periodică pentru situaţii de urgenţă; - lansarea reacţiei în situaţia de urgenţă; - monitorizarea continuă a situaţiei de urgenţă; - coordonarea şi execuţia operaţiunilor de salvare; - coordonarea şi execuţia operaţiunilor de înlăturare a situaţiilor de urgenţă; - remedierea pe termen scurt a efectelor situaţiei de urgenţă; - remedierea efectelor persistente ale situaţiei de urgenţă. Un sistem suport de decizie pentru risc de inundaţii, de exemplu, este centrat în jurul următoarelor

elemente, prezentate etapizat. Etapa 1- Studii şi documentări.


120

- Realizarea modelului sistemului informatic - Documentare privind materialul topogeodezic şi cartografic existent; - Studiu privind datele şi informaţiile necesare realizării sistemului propus; - Studiu privind conţinutul hărţilor digitale 2D-3D. Etapa 2 - Culegerea datelor - analiza de sistem - Date caracteristice ale mediului de producere a fenomenelor naturale; - Date privind fenomene conexe declanşatoare sau de atenuare a producerii fenomenului natural

de inundaţii; - Date privind infrastructura tehnică situată în arealele de manifestare a fenomenelor de risc

naturale. Etapa 3 - Proiectarea şi realizarea bazelor de date. Gestiune şi exploatare Etapa 4 - Realizarea şi implementarea sistemului informatic, diseminare Etapa 5 - Crearea unui sistem virtual geospaţial pentru simularea producerii fenomenelor naturale, având ca suport hărţile de risc digitale realizate în cadrul sistemului.

Model conceptual pentru monitorizarea cutremurelor Descrieri şi definiţii la nivel conceptual:

Evaluarea cât mai corectă a hazardului seismic într-un anumit amplasament este importantă în vederea punerii în siguranţă a fondului construit existent. De asemenea hărţile de hazard seismic asigură informaţii esenţiale pentru crearea şi îmbunătăţirea normativelor de proiectare seismică a clădirilor. Cercetătorii revizuiesc frecvent aceste hărţi pentru a reflecta noile cunoştinţe dobândite în înţelegerea fenomenelor şi pentru a integra noile date instrumentale disponibile. Mişcările seismice şi efectele acestora asupra construcţiilor sunt fenomene extrem de complicate. De aceea este obligatoriu să se obţină informaţii seismice din înregistrările cutremurelor reale. În România prima înregistrare seismică a unui cutremur puternic s-a obţinut în timpul cutremurului din 4 Martie 1977, 21h 22min. la INCERC - Institutul Naţional de Cercetare - Dezvoltare în Construcţii şi Economia Construcţiilor, în Estul Bucureştiului, pe un instrument japonez tip SMAC-B.

Mişcările seismice şi efectele acestora asupra structurilor sunt fenomene încă insuficient clarificate, ele depinzând de o multitudine de factori a căror înţelegere este în continuă evoluţie: mecanism de sursă, recurenţă, propagare de unde între sursă şi amplasament, efecte ale condiţiilor locale de amplasament, comportare neliniară a structurilor şi construcţiilor în timpul cutremurelor, etc. De aceea este foarte utilă obţinerea de informaţii seismice instrumentale.

Cele mai importante proprietăţi ale înregistrărilor seismice sunt: - amplitudinea; - conţinutul de frecventa; - durata mişcării. Luând în considerare aceste trei proprietăţi, se poate obţine o măsură sugestivă a nivelului de

agresivitate a mişcării terenului într-un amplasament asupra construcţiilor evaluând răspunsul maxim al unui sistem cu un Grad de Libertate Dinamică (GLD). Reprezentarea răspunsului maxim în funcţie de perioada de vibraţie a unei structuri cu 1GLD se numeşte spectru de răspuns. Valorile acceleraţiei spectrale sunt dependente de condiţiile locale de teren, în codurile avansate de proiectare spectrele de proiectare fiind specificate pentru diferite clase de teren. Aceasta dependenţă a spectrelor de răspuns cu clasele de teren a putut fi cuantificată, certificată şi standardizată în norme pe baza unor baze de date extinse ce conţin accelerograme însoţite de condiţiile de teren în care au fost obţinute. În România, datorită bazei de date limitate, codul de proiectare seismică P100-1/2006, ca şi precedentul (P100-92) specifică spectre de proiectare pe baze regionale şi nu în funcţie de condiţiile de teren din amplasament. Pentru armonizarea viitoare a codului românesc cu formatul internaţional trebuie depuse eforturi pentru


121

dezvoltarea unei baze de date de accelerograme pentru care condiţiile de teren în care acestea au fost înregistrate să fie cunoscute.Date de intrare: reţele de înregistrare a cutremurelor: Programul de măsuri de extindere a reţelei seismice naţionale trebuie să cuprindă: (1) În zonele seismice

pentru care valoarea acceleraţiei de proiectare ag>0,24g, clădirile având înălţimea peste 50 m sau mai mult de 16 etaje sau având o suprafaţă desfăşurată de peste 7500m2, vor fi instrumentate cu un sistem de

achiziţie digital şi minim trei (trei) senzori triaxiali pentru acceleraţie, conform prevederilor P100-1/2007. Această instrumentare minimală va fi amplasată astfel: 1 senzor în câmp liber în vecinătatea clădirii, 1

senzor la subsol şi 1 senzor pe planşeul ultimului etaj. Instrumentele vor fi amplasate astfel încât accesul la aparate să fie posibil în orice moment.

Zonarea teritoriului României în termeni de perioada de control (colţ), TC a spectrului de răspuns (reprezentarea judeţului Brăila)

Model conceptual pentru monitorizarea alunecărilor de teren

Descrieri şi definiţii la nivel conceptual Fenomenele de instabilitate ale masivelor de pământ, manifestări ale modificării reliefului prin

acţiunea dominantă a gravitaţiei asupra porţiunilor în pantă ale scoarţei terestre, constituie fenomene relativ frecvente, în multe zone ale ţării, cu implicaţii economice dintre cele mai importante.

Valoarea de vârf a acceleraţiei terenului pentru proiectare, ag pentru cutremure având intervalul mediu de recurenta IMR = 100 ani (reprezentarea judeţului

Brăila)


122

Studierea evoluţiei în timp a alunecărilor, în context geografic, permite obţinerea unor rezultate ce se pot clasifica în:

- geografice, prin furnizarea unor informaţii directe cum ar fi dimensiunile în plan ale alunecărilor, ariile zonelor afectate - defalcate pe zone şi terenuri afectate.

- impactul asupra mediului, al populaţiei în special, prin accesarea unor baze de date ce conţin informaţii referitoare la zonele cele mai "fierbinţi" afectate de alunecări cu evidenţierea numărului de locuitori aflaţi sub incidenţa zonelor afectate.

În vederea prevenirii implicaţiilor şi uneori a urmărilor catastrofale a manifestărilor de tipul calamităţilor naturale se impune elaborarea unui program vast de supraveghere a acestora (monitorizare) prin metode, tehnici şi echipamente, care să acopere o paletă largă de fenomene instabile funcţie de condiţiile naturale şi de mediu.

Acest sistem de monitorizare va oferi o soluţie de monitorizare on-line a unei zone supuse riscului la alunecări de teren.

Managementul riscului se va baza pe un suport decizional fundamentat pe: - o diversitate tehnologică destinata măsurării şi stocării în situ a parametrilor de mediu relevanţi

pentru studiul alunecărilor de teren, - tehnologii de comunicaţii date - pentru transmiterea în timp real a datelor achiziţionate la

Centrul de Management al Riscului, - tehnologii IT de ultimă generaţie - tehnologii GIS, tehnologii de localizare GPS, baze de date

relaţionale, medii integrate de analiză (Business Intelligence), tehnologii de proiectare - care vor permite realizarea modulelor funcţionale necesare în coordonarea, controlul şi informarea în timp real a factorilor de decizie şi a populaţiei pe dispozitive fixe (PC, kiosk electronic) şi mobile (PDA, telefon mobil).

Managementul riscului alunecărilor de teren implică o tratare complexă care să permită factorilor de decizie şi populaţiei sa colaboreze, să-şi fundamenteze ştiinţific hotărârile, să reacţioneze pozitiv la strategii operaţionale. O astfel de abordare este posibilă doar pe baza unor tehnologii performante care sa utilizeze informaţia, comunicaţiile şi tehnologiile de achiziţie date on-line.

Acest sistem de evaluare a parametrilor de mediu necesari în gestiunea riscului producerii alunecărilor de teren pe baza unor tehnologii avansate va permite:

- achiziţia datelor privind nivelul apelor subterane de la o reţea de senzori instalaţi în chesoane, a deplasărilor relative a reperelor terestre dotate cu receptori GPS determinate prin măsurători geodezice;

- transmiterea datelor din teren printr-o reţea de comunicaţii wireless către un Centru de management al riscului;

- modelare şi simulare pentru evaluarea riscului la catastrofe naturale; - control şi monitorizare a factorilor de risc privind alunecările de teren pe baza unui suport

decizional evoluat folosind tehnologii GIS şi medii integrate de analiză (Business Intelligence); - analize complexe pe masive de date istorice şi a prognozelor meteo şi seismice, în vederea

identificării tendinţelor privind evoluţia fenomenului în intervale de timp determinate, pentru previzionarea riscului de producere a alunecărilor de teren şi a identificării zonelor critice reprezentate spaţial pe harta digitală;

- obţinerea automată de rapoarte privind evoluţiile parametrilor în condiţii de creştere a cotelor de alarmare;

- facilităţi interactive de creare a unor strategii de alarmare (grup pe acţiune, sarcini, priorităţi) şi generarea planurilor de alarmare;

- transmiterea automată de informaţii operative (alerte) prin Internet conform unui plan de alarmare;

- prezentarea informaţiilor (text şi hărţi) către membrii grupului de acţiune pe dispozitive fixe (PC) şi mobile (PDA, telefon mobil).

Tehnologiile de achiziţii on-line pentru parametri de mediu constau în utilizarea de sisteme locale de achiziţie parametri de mediu, formate din:


123

- Dispozitiv de măsurare al nivelului pânzei freatice în foraje; - Traductor de presiune absolută, montat în lichidul din foraj:

- Dispozitiv de măsurare a înclinării - Dispozitiv de măsurare temperatura - traductor de temperatură pentru măsurarea continuă a temperaturii în aer liber - Dispozitiv de măsurare a cantităţii de precipitaţii - pluviometru pentru măsurarea la nivelul pământului a cantităţii de precipitaţii într-o unitate de timp (h) pe unitatea de suprafaţă (m2)

- Echipament local de monitorizare - echipament bazat pe microcontroler care se va conecta prin cablu cu sistemele locale de achiziţie parametri de mediu. Acest echipament va îndeplini următoarele funcţii:

- achiziţia şi monitorizarea semnalelor analogice provenite de la traductoare; - achiziţia şi monitorizarea mărimilor de intrare numerice; - activarea ieşirilor numerice (semnalizări, depăşiri praguri de alarmare/ prealarmare); - transmiterea datelor la distanţă (legătura seriala RS 485 full duplex), către server; - comunicarea de date: prin cablu şi wireless;

Parametrii de mediu vor fi transmişi de echipamentul local de monitorizare periodic şi pe

eveniment, funcţie de atingerea pragurilor de prealarmare şi vor fi stocaţi într-o bază de date relaţională pe serverul de date ce va fi instalat la centrul de monitorizare şi control. Baza de date locală se va replica periodic pe serverul web, asigurându-se astfel o funcţionare fiabilă.

Pe serverul de date se vor instala aplicaţiile care vor permite operatorului administrarea datelor privind managementul riscului de alunecări de teren (achiziţie date online, introducere informaţii on-line provenite din surse diverse, gestiune alerte).

Pe serverul web vor fi instalate aplicaţiile care vor selecta informaţii din baza de date pentru a furniza serviciile utilizator prin intermediul unui Portal Informatic, accesibil pe dispozitive fixe (PC, chioşc informatic) sau mobile (PDA, telefon mobil).

Sistemul va avea o arhitectură bazată pe servicii care va asigura: - integrarea tuturor funcţiilor relevante şi a proceselor; - integrarea sistemelor existente în noua platforma, asigurând protecţia investiţiilor; - minimizarea riscului, reacţie rapidă la schimbarea cerinţelor; - complexitate redusă prin construirea unei interfeţe bazate pe servicii specifice integrate în

sistem; - utilizarea standardelor XML, XSL, SOAP, UDDI, WSDL şi http; - flexibilitate; - fiabilitatea, posibilitatea extinderii în conformitate cu necesităţile; - scalabilitate; - reducerea costurilor şi creşterea productivităţii prin transferul rapid al aplicaţiilor de pe orice

platformă. - includerea datelor istorice relevante pentru studiul alunecărilor de teren din zona pilot existente; - realizarea suportului GIS de analiză a zonei studiate:

- harta vectoriala - harta de hazard - harta de risc

Model conceptual pentru monitorizarea inundaţiilor.

Descrieri şi definiţii la nivel conceptual


124

Se are în vedere realizarea unei politici de gestionare durabilă a apelor prin asigurarea protecţiei cantitative şi calitative a apelor, apărarea împotriva acţiunilor distructive ale apelor, precum şi valorificarea potenţialului apelor în raport cu cerinţele dezvoltării durabile a societăţii şi în acord cu directivele europene în domeniu.

Pentru realizarea acestei politici se au în vedere următoarele obiective specifice privind Strategia de Management al Riscului la Inundaţii:

• Elaborarea Strategiei de Management al Riscului la Inundaţii pe termen lung, revizuirea metodologiilor de întocmire a hărţilor de risc la inundaţii, a metodologiei de evaluare a pagubelor produse şi a altor documente necesare implementării acesteia;

• Elaborarea Planurilor şi programelor necesare implementării Strategiei de Management al Riscului la Inundaţii pe termen scurt;

• Elaborarea Schemelor Directoare de Amenajare şi Management a Bazinelor Hidrografice pentru folosinţele de apă, în scopul diminuării efectelor negative ale fenomenelor naturale de inundaţii şi secetă asupra vieţii, bunurilor şi activităţilor umane în corelare cu dezvoltarea economică şi socială a ţării, în care o componentă importantă este Planul de Amenajare a Bazinelor Hidrografice în scopul diminuării efectelor negative ale fenomenelor naturale asupra vieţii, bunurilor şi activităţii umane.

Acţiunile necesare in acest sens sunt următoarele: - Realizarea identificării lucrărilor de prevenire, protecţie împotriva inundaţiilor şi diminuării

efectelor acestora în bazinele hidrografice şi analiza critică a performanţelor acestora; - Reactualizarea la nivel naţional a reţelei topo-geodezice specifice pe fiecare bazin hidrografic; - Stabilirea limitelor de inundabilitate de-a lungul cursurilor de apă pentru diferite probabilităţi ale

debitelor maxime; - Stabilirea pentru fiecare bazin hidrografic a măsurilor nestructurale şi a lucrărilor hidrotehnice

necesare pentru reducerea riscului la inundaţii, conform principiilor de calcul normate şi aplicând principiile europene în domeniu;

- Pregătirea de proiecte, accesarea fondurilor necesare finanţării şi realizarea lucrărilor hidrotehnice necesare pentru reducerea riscului la inundaţii în bazinele hidrografice.

DIRECTIVA 2007/60/CEprivind evaluarea şi gestionarea riscului la inundaţii.

Uniunea Europeană doreşte reglementarea managementul riscului la inundaţii cu scopul reducerii pagubelor la inundaţii, prin obligaţiile ce le revin fiecărei ţări membre. În esenţă principalele prevederi conţinute în acest document sunt:

- În prima etapă statele membre ale U.E. au obligaţia de a elabora hărţi de hazard şi inundaţii care să fie finalizate până la 22 decembrie 2013;

- În a doua etapă, statele membre ale U.E., pe baza hărţilor menţionate, stabilesc planuri de gestionare a riscurilor la inundaţii la nivel de district hidrografic care vor stabili nivelul de apărare a zonelor de risc la inundaţii în funcţie de probabilitatea de producere a viiturilor, de calcul corespunzător apărării zonelor locuite şi a obiectivelor social-economice situate în arealele inundabile de pe teritoriul lor. Dacă teritoriul bazinului hidrografic studiat este situat pe teritoriul comun a mai multor ţări membre U.E., statele riverane vor ajunge la un acord comun pentru elaborarea unui singur plan.

Principalele activităţi ale managementului riscului la inundaţii Activităţi de prevenire şi monitorizare Aceste acţiuni sunt concentrate spre prevenirea/diminuarea pagubelor potenţiale generate de

inundaţii prin: • evitarea (interzicerea) construcţiei de locuinţe şi de obiective sociale, culturale şi/sau economice

în zonele potenţial inundabile, cu prezentarea în documentaţiile de urbanism a datelor privind efectele


125

inundaţiilor anterioare; adaptarea dezvoltărilor viitoare la condiţiile de risc la inundaţii; promovarea unor practici adecvate de utilizare a terenurilor şi a terenurilor agricole şi silvice in zonele inundabile;

• realizarea de măsuri structurale de protecţie, inclusiv în zona podurilor şi podeţelor; • realizarea de măsuri nestructurale (controlul utilizării albiilor minore, elaborarea planurilor

bazinale de reducere a riscului la inundaţii şi a programelor de măsuri; introducerea sistemelor de asigurări etc.);

• identificarea de detaliu, delimitarea geografică a zonelor de risc natural la inundaţii de pe teritoriul unităţii administrativ - teritoriale, înscrierea acestor zone în planurile de urbanism general şi prevederea în regulamentele de urbanism a măsurilor specifice privind prevenirea şi atenuarea riscului la inundaţii, realizarea construcţiilor şi utilizarea terenurilor;

• implementarea sistemelor de prognoză, avertizare şi alarmare pentru cazuri de inundaţii; • întreţinerea infrastructurilor existente de protecţie împotriva inundaţiilor şi a albiilor cursurilor

de apă; • Execuţia lucrărilor de protecţie împotriva afuierilor albiilor râurilor în zona podurilor şi

podeţelor existente; • comunicarea cu populaţia şi educarea ei în privinţa riscului la inundaţii şi a modului ei de a

acţiona în situaţii de urgenţă. Ministerul Mediului şi Gospodăririi Apelor a avut şi are în vedere elaborarea unei strategii privind

investiţiile necesare în domeniul gospodăririi apelor şi realizarea unui sistem informaţional hidrologic integrat la nivelul întregii ţări cu cele patru proiecte componente principale care se interconectează - SIMIN, DESWAT, WATMAN şi MOSYM.

Activităţi de management operativ (managementul situaţiilor de urgenţă) ce se întreprind în timpul desfăşurării fenomenului de inundaţii:

• detectarea posibilităţii formării viiturilor şi a inundaţiilor probabile; • prognozarea evoluţiei şi propagării viiturilor în lungul cursurilor de apă; • avertizarea autorităţilor şi a populaţiei asupra întinderii, severităţii şi a timpului de apariţie al

inundaţiilor; • organizarea şi acţiuni de răspuns ale autorităţilor şi ale populaţiei pentru situaţii de urgenţă; • asigurarea de resurse (materiale, financiare, umane) la nivel judeţean pentru intervenţia

operativă; • activarea instituţiilor operaţionale, mobilizarea resurselor etc. Măsuri de apărare împotriva inundaţiilor luate la nivel local pentru diverse faze de apărare Măsurile de apărare împotriva inundaţiilor luate la nivel local pentru diverse faze de apărare se

declanşează în funcţie de prognoza şi avertizările hidrologice semnalate de sistemele informaţionale bazinale precum şi în funcţie de datele înregistrate la staţiile hidrometrice şi a construcţiilor hidrotehnice (baraje, diguri, etc.) în perioada de ape mari.

Pentru toate tipurile de fenomene: cutremure, alunecări şi prăbuşiri de teren, inundaţii; fenomene meteorologice periculoase, avalanşe, incendii de pădure; etc. se elaborează metodologii conform HGR 642/2005. Potrivit acestei hotărâri:

Prin risc se înţelege nivelul de pierderi preconizat, în sens probabilistic, estimat în victime, proprietăţi distruse, activităţi economice întrerupte, impact asupra mediului datorită manifestării unui hazard într-o anumită zonă şi cu referire la o anumită perioadă de timp". În termeni tehnici, riscul este produsul dintre pagubele sau pierderile (exprimate într-o unitate de măsură UMp proprie tipului de pagube) produse de un anumit eveniment de tip „fenomen natural advers" şi probabilitatea de apariţie a acelui eveniment (exprimată adimensional, dar raportată la o perioadă de timp bine definită). Cum probabilitatea evenimentelor aparţinând unor fenomene naturale se determină ca probabilitate anuală, unitatea de măsură a riscului UMr va fi paguba probabilă în cursul fiecărui an oarecare, respectiv UMr=UMp/an.


126

Prin pagube sau pierderi se înţeleg valorile financiare necesare pentru aducerea amenajării (pagube în sistem propriu) şi a zonelor din aval de acestea afectate de defecţiuni al amenajării hidrotehnice (pagube pentru terţi) la situaţia dinaintea producerii evenimentului natural advers, pentru toate categoriile de elemente supuse riscurilor specifice (populaţie, animale, proprietăţi, activităţi economico-sociale, mediu înconjurător). Dacă acest lucru nu este posibil (pierderi de vieţi omeneşti, anumite elemente ale mediului înconjurător natural, cultural sau social etc.) valoarea pagubelor sau pierderilor se va exprima în unităţi naturale specifice categoriei respective.

Conform art. 3(2) din HGR 642/2005, „Analiza de risc este metoda de cuantificare a riscurilor pe baza identificării riscului, determinării frecvenţei evenimentelor şi consecinţelor asupra elementelor expuse ale fiecărui eveniment pentru fiecare tip de risc specific."

În termeni tehnici, analiza de risc implică evaluarea acestuia în etape succesive şi anume:

- stabilirea tipurilor de riscuri naturale care trebuie luate în consideraţie pentru lucrarea analizată, respectiv a categoriilor de fenomene naturale adverse cauzatoare de pagube, denumite în continuare „cauze";

- stabilirea elementelor expuse riscurilor specifice, respectiv a domeniilor în care cauzele pot avea consecinţe (pierderi sau pagube) în condiţiile specifice particulare ale lucrării analizate, care constituie şi sunt denumite în continuare „categorii de efecte";

- stabilirea consecinţelor de detaliu ale cauzelor de diferite magnitudini asupra obiectelor amenajării, denumite în continuare „efecte";

- stabilirea obiectelor amenajării hidrotehnice (ansambluri, subansambluri sau elemente) asupra cărora cauzele pot avea efecte diferite, în funcţie de tipul acestora, de vulnerabilitatea lor şi de importanţa efectelor de ordin II;

- evaluarea pagubelor şi pierderilor în expresie financiară, ţinând seama de cele arătate la art. 3, pe categorii de gravitate (magnitudine) a efectelor;

- evaluarea probabilităţilor de apariţie a fenomenelor naturale periculoase (respectiv de depăşire a unor valori caracteristice ale unor parametri), pe categorii de intensitate (magnitudine) a acestora;

Procedura de evaluare a riscurilor bazată pe unele aprecieri subiective, după reguli bine stabilite prezintă avantaje importante:

- asigură o precizie satisfăcătoare a rezultatelor, posibil chiar superioară celei ce s-ar obţine prin calcule aparent exacte, dar bazate pe ipoteze şi metode cu grad de încredere redus;

- asigură aplicabilitatea practică a metodologiei chiar dacă realizatorii analizei de risc nu sunt (şi nici nu pot să fie) specialişti în toate domeniile de proiectare şi exploatare a diferitelor obiecte şi elemente ale amenajării hidrotehnice analizate.

Elementele expuse riscurilor specifice care se au în vedere conform art. 1(2) din HGR 642/2005 sunt: - populaţia; - animalele; - proprietatea; - activităţile social-economice; - mediul înconjurător. În analizele de risc vor exista deci întotdeauna cinci categorii de elemente expuse riscului. În ceea ce priveşte conţinutul riscurilor specifice, având în vedere diversitatea formelor de

manifestare a pagubelor şi pierderilor aducătoare de risc, se indică cele principale: - forme de expunere a populaţiei: personal propriu (accidente de muncă, şomaj tehnic etc.);

inundaţii prin cedarea lucrărilor amenajării (evacuări, strămutări, răniri, şomaj tehnic etc.), întreruperea curentului electric;

- forme de expunere a animalelor: inundaţii prin cedarea lucrărilor amenajării (înec, evacuări etc.);


127

- forme de expunere a proprietăţii: în sistem propriu (distrugeri, stricăciuni, defectări, degradări etc.); pentru terţi, la inundaţii prin cedarea lucrărilor amenajării (inundare, distrugeri, deteriorări etc.);

- forme de expunere a activităţilor social-economice: în sistem propriu (întreruperea sau diminuarea producţiei şi serviciilor, lipsa beneficiilor, penalităţi etc.); pentru terţi (întreruperea sau diminuarea producţiei prin inundare, întreruperea alimentării cu apă, lipsa energiei electrice, oprirea navigaţiei etc.);

- forme de expunere a mediului înconjurător: distrugeri prin inundaţii (eroziuni, colmatări, distrugerea unor habitate, animale înecate etc.), poluări accidentale ca urmare a avariilor, etc.

În situaţii particulare pot să apară şi alte forme de manifestare a riscurilor, care trebuie identificate şi definite în analiza de risc.

Fiecare tip de fenomen natural considerat (cauză) poate produce asupra fiecăruia dintre obiectele şi elementele amenajării efecte nefavorabile, a cărui mărime depinde de intensitatea fenomenului şi de caracteristicile (vulnerabilitatea) obiectului.

Aceste efecte sunt clasificate şi notate în 5 categorii de magnitudine, indiferent de cauza care le-a produs şi anume:

N - efect neglijabil - eveniment post-cedare de importanţă neglijabilă, care nu poate evolua în sensul agravării, care poate fi acceptat fără remedieri sau poate fi remediat prin lucrări de reparaţii şi întreţinere curentă;

I - incident - eveniment de importanţă redusă, cu manifestare locală, remediabil fără afectarea funcţionalităţii ansamblului construcţiei; poate produce pagube minore exclusiv în sistemul propriu obiectivului; posibile accidente umane izolate (accidente de muncă);

AC - accident - eveniment important, care poate degenera în avarie şi care poate fi remediat cu scoaterea temporară din exploatare sau prin exploatarea cu restricţii a obiectivului; produce pagube moderate în sistem propriu (reparaţii şi lipsă beneficii) şi pentru terţi (prin întreruperea furnizării serviciilor contractate); posibile accidente umane individuale sau colective în sistem propriu; afectarea populaţiei din sistem propriu şi la terţi prin întreruperea activităţii (şomaj tehnic);

AV- avarie - eveniment grav, cu pierderea controlului asupra condiţiilor de exploatare şi funcţionalităţii amenajării, care poate degenera în rupere totală şi care implică abandonarea construcţiei sau repararea prin refacerea unor elemente de bază ale structurii, cu scoaterea din exploatare pe perioade îndelungate; produce pagube semnificative în sistem propriu (reparaţii şi lipsă beneficii) şi pentru terţi (prin întreruperea îndelungată a furnizării serviciilor contractate); probabile accidente umane individuale sau colective în sistem propriu; afectarea populaţiei din sistem propriu şi la terţi prin întreruperea activităţii pe perioade îndelungate (şomaj tehnic);

R - rupere - avarie însoţită de pierderea necontrolată a apei din lac, bazin, rezervor, canal, conductă etc., cu efecte secundare pentru terţi în zona din aval de lucrare; efecte ca la avarie, la care se adaogă cele din aval pentru terţi: inundaţii, distrugeri de clădiri, afectarea sau distrugerea recoltelor şi terenurilor agricole, moartea unor animale, victime omeneşti (răniri, îmbolnăviri, eventual pierderi de vieţi), afectarea sau distrugerea unor elemente ale mediului înconjurător natural sau amenajat.

Încadrarea unui efect posibil într-una din categoriile de mai sus se face prin aprecierea analistului, pe baza competenţei şi experienţei sale, în funcţie de caracteristicile obiectelor şi elementelor afectate.

Crearea unui sistem virtual geospaţial pentru simularea producerii fenomenelor naturale

Crearea unui sistem virtual geospaţial pentru simularea producerii fenomenelor naturale porneşte

având ca suport hărţile de risc digitale realizate în cadrul sistemului, permiţând selectarea datelor necesare simulărilor din bazele de date create, simularea fenomenelor şi luarea deciziilor. Rezultatul final este sistemul expert pentru realizarea şi exploatarea hărţilor de risc cu scopul prevenirii dezastrelor naturale (inundaţii, cutremure, alunecări de teren, secetă, fenomene meteorologice extreme, etc.).


128

Simularea managerială computerizată "decizii în cascadă", reprezintă o culegere de funcţii destinate unor obiective de acţiune cu ajutorul unui pachet de programe care asigură următoarele facilităţi:

- consultarea bazei de date şi obţinerea unor rapoarte pentru fiecare tip de risc, privind starea zonei monitorizate, în scopul studierii evoluţiei acestui sistem;

- introducerea de la tastatură a unor decizii propuse de decident, în vederea urmăririi efectelor inundaţiilor în zona monitorizată;

- simularea evoluţiei acestui sistem şi înscrierea datelor rezultate în baza de date, ce caracterizează starea finală a sistemului la sfârşitul perioadei simulate;

- editarea de rapoarte pentru aflarea valorilor obţinute în urma simulării sistemului studiat şi identificarea cauzelor ce au condus la abaterile dintre preconizat şi realizat;

- evaluarea rezultatelor finale obţinute în cadrul compartimentelor pentru fiecare perioadă simulată, precum şi o comparaţie cu situaţii anterioare; REALIZAREA PORTALULUI INFORMATIC – SOLUŢIA WEB TERRARISC

Soluţia web TERRARISC reprezintă sistemul informatic de suport decizional pentru managementul riscului producerii de alunecări de teren în zonele monitorizate. În acest sens se prezintă sub forma unui portal web care oferă informaţii variate, în format textual sau grafic (inclusiv hărţi de hazard), şi facilităţi diverse, disponibile publicului larg sau doar persoanelor autorizate, pe PC sau pe dispozitive mobile.

În proiectarea soluţiei web s-a ţinut cont de următoarele cerinţe funcţionale: - monitorizarea zonei/zonelor de interes - portalul permite vizualizarea valorilor curente ale

parametrilor de mediu într-una din zonele aflate sub observaţie, inclusiv ale parametrilor măsuraţi de echipamentele instalate pe teren;

- obţinerea hărţii de hazard pentru o zonă monitorizată - pe site-ul web este disponibilă pentru publicul larg harta distribuţiei probabilităţilor actuale de producere a unei alunecări de teren în zona respectivă;

- urmărirea evoluţiei parametrilor de mediu - se descrie atât în mod tabelar, cât şi în mod grafic prin aşa-numitele scheme sinoptice, care ilustrează evoluţia (istorică) a unui anumit parametru într-un interval de timp indicat;

- prognozarea evoluţiei viitoare a parametrilor de mediu - este o facilitate prin care se descriu tendinţele de evoluţie ale parametrilor pentru o perioadă de timp din viitor şi care are la bază prelucrări OLAP; pentru a se putea obţine rezultate relevante, este necesar a se colecta suficiente date de pe teren prin intermediul echipamentelor instalate (timp de minim un an de zile);

- prognozarea riscului producerii de alunecări de teren - presupune obţinerea hărţilor de hazard pe baza datelor culese din teren de asemenea într-un interval de timp suficient de mare pentru a se putea perfecţiona algoritmul de calcul al probabilităţilor (un an de zile), hărţi care sa reflecte cât mai corect situaţia actuală din zona monitorizată;

- gestiunea riscului - presupune gestiunea alertelor şi a persoanelor de contactat în cazul declanşării unei alerte; portalul oferă posibilitatea de a stabili roluri şi contacte, precum şi de a raporta alertele curente sau din trecut, acestea fiind facilităţi cu acces restricţionat;

- monitorizarea echipamentelor instalate - este de asemenea o facilitate disponibilă doar utilizatorilor autorizaţi

- posibilitatea de simulare a parametrilor de mediu şi de obţinere a hărţilor de hazard de simulare - se pot atribui în mod arbitrar valori unor parametri de mediu şi pe baza acestora se pot obţine hărţi de hazard care să reflecte efectul pe care il au asupra situaţiei zonei respective anumite condiţii de mediu (de exemplu: o ploaie abundentă etc.)


129

- informarea şi educarea populaţiei - prin portal se oferă pe lângă informaţiile despre situaţia actuală a zonei (harta de hazard, obiective de protejat etc.) şi informaţii de prevenire şi ajutor (măsuri, persoane de contactat în caz de pericol, căi de evacuare)

Arhitectura soluţiei web. Componentele soluţiei

Soluţia web este alcătuită din mai multe aplicaţii/componente: - componenta desktop (aplicaţie web pentru PC care oferă toate informaţiile şi facilităţile); - componenta mobilă (aplicaţie web pentru PDA, smartphone), prin care se expun anumite

informaţii de interes public; - componenta „executivă" („logica de business"), sub forma serviciilor web, care asigură interfaţa

portalului cu baza de date atât în sensul vizualizării, cât şi al actualizării informaţiilor din aceasta; - rapoarte grafice sau tabelare, vizualizate prin portal şi care accesează de asemenea informaţii din

baza de date. Figura următoare descrie componentele web şi legăturile dintre ele:

Componentele web şi legăturile dintre ele (după TERRARISC)


130

Platforma software a soluţiei

Prin platformă software înţelegem totalitatea serverelor şi aplicaţiilor care permit funcţionarea soluţiei în ansamblu.

Portalul web este găzduit pe serverul de la Bucureşti pe care este instalată o platformă software cu următoarea configuraţie:

• Microsoft Windows Server 2003 ca sistem de operare • Microsoft Internet Information Server ca server de web - cu rolul de a găzdui şi gestiona

cele trei componente de bază ale soluţiei web TERRARISC (aplicaţia web desktop, aplicaţia web mobilă şi serviciile web)

• Microsoft SQL Server 2005 ca sistem de gestiune a bazelor de date - pentru a găzdui şi gestiona baza de date TERRARISC replicată de la Suceava şi pentru a gestiona de asemenea cea de a patra componentă a soluţiei web (rapoartele) prin serverul de rapoarte pe care îl include (Report Server)

• ESRI ArcGIS Server 9.2 ca soluţie de GIS pe internet - pentru publicarea hărţilor de hazard şi servirea acestora către utilizatorii portalului la cerere

Pe serverul de la Suceava se vor afla de asemenea componente software necesare funcţionării întregii soluţii:

- baza de date locală în care se înregistrează datele culese de pe teren de la echipamente - dispecerul care captează datele transmise de echipamente prin GPRS şi le introduce în baza de

date - aplicaţia de actualizare a bazei de date care de asemenea introduce şi modifică anumite date

În vederea funcţionării acestor componente pe serverul din Suceava se va instala o platformă software compusă din:

• Microsoft Windows Server ca sistem de operare • Microsoft SQL Server 2005 ca sistem de gestiune a bazelor de date - care va găzdui baza de

date TERRARISC originală Prezentarea tehnologiei utilizate Generalităţi

Soluţia web TERRARISC a fost dezvoltată în mediul Visual Studio 2005 în limbajul C++ şi utilizând ASP.NET 2.0. Microsoft Visual Studio 2005 este unul dintre cele mai moderne medii de dezvoltare pentru web şi platforma Windows (server, desktop sau mobil) care prin facilităţile oferite determină creşterea eficienţei în activitatea de dezvoltare de aplicaţii.

Componentele soluţiei web dezvoltate se prezintă sub forma a două aplicaţii web ASP.NET (componenta desktop şi cea mobilă) şi un set de servicii web xml. Schemele sinoptice şi alte rapoarte accesibile din portal (varianta desktop) se prezintă sub forma de rapoarte create cu şi găzduite sub Reporting Services, parte din Microsoft SQL Server 2005.

ASP.NET 2.0 este un model unificat de dezvoltare web care include serviciile necesare creării de aplicaţii web complexe şi servicii web xml cu un efort minim de programare. Este o componentă a Microsoft .NET Framework 2.0, acest fapt permiţând accesul aplicaţiilor şi serviciilor web create peste ASP.NET la toate facilităţile oferite de Framework (clasele .NET, CLR, tipuri de date, siguranţa tipurilor, moştenire etc.). ASP.NET 2.0 este totodată şi o componentă ce rulează peste şi împreună cu un server de web (Microsoft IIS) pentru a servi dinamic cererile de pagini web create cu ajutorul ei. ASP.NET include:

• Un cadru de pagini şi controale - este un cadru de programare ce rulează pe serverul web pentru a compila şi renderiza pagini web ASP.NET

• Compilatorul de ASP.NET- împachetează paginile ASP.NET şi codul aferent acestora într-un assembly .NET (dll) care rulează pe serverul web


131

• Infrastructura de securitate - include facilităţi de control al accesului utilizatorilor (autentificare şi autorizare a acestora)

• Facilităţi de gestiune a stării - pentru stocarea datelor între cereri succesive de pagini web • Configurarea aplicaţiilor - permite definirea şi setarea de parametri la nivel de server web sau de

aplicaţie • Facilităţi de monitorizare a funcţionării şi performanţei - raportări ale erorilor sau parametrilor

de performanţă în scopul diagnosticării modului de funcţionare al aplicaţiei web • Suport de depanare • Un cadru pentru rularea de servicii web xml • Mediu extensibil de găzduire şi gestiunea ciclului de viaţă al aplicaţiilor • Un mediu extensibil de design - suport mărit pentru design-ul paginilor şi controalelor web

SQL Server 2005 Reporting Services SQL Server 2005 Reporting Services este o platformă de raportare pe server utilizată în crearea de

rapoarte cu diverse formate (tabelare, matriciale, grafice sau formate proprii) care conţin informaţii luate din surse de date relaţionale sau multidimensionale. Rapoartele astfel create pot fi vizualizate şi gestionate peste internet.

Reporting Services include următoarele componente de bază: • Un set complet de instrumente pentru crearea, gestionarea şi vizualizarea rapoartelor; • O componentă de server de rapoarte care găzduieşte şi procesează rapoartele într-o varietate de

formate; formatele de ieşire includ HTML, PDF, TIFF, Excel, CSV şi altele; • Un API care permite dezvoltatorilor să integreze şi să extindă procesarea de date şi rapoarte în

aplicaţiile proprii sau să creeze instrumente proprii de construire şi gestionare rapoarte. Sursa de date a rapoartelor poate fi de tip SQL Server, Analysis Services, Oracle, sau orice provider

de date Microsoft .NET (ODBC sau OLE DB). Soluţia GIS Descrierea tehnologiei

Portalul web TERRARISC desktop oferă utilizatorilor săi facilităţi GIS implementate cu ajutorul tehnologiei ESRI ArcGIS 9.2. Produsele ArcGIS folosite sunt: - ArcGIS Server 9.2 - serverul GIS pe care se va publica harta creată şi prin care se va distribui

funcţionalitatea GIS pe internet în cadrul portalului TERRARISC; - ArcGIS Web ADF (Application Development Framework) - tehnologia de creare a aplicaţiilor web

cu funcţionalităţi GIS, utilizată împreună cu tehnologia Microsoft ASP.NET 2.0 la dezvoltarea portalului web TERRARISC. Crearea unui site web cu ArcGIS Web ADF ArcGIS Web Application Developer Framework (ADF) pentru Microsoft .NET Framework 2.0

permite integrarea de funcţionalităţi avansate GIS în aplicaţiile web. ADF include un set bogat de controale şi componente web, încorporate în Visual Studio 2005, care se pot utiliza în construirea aplicaţiilor web cu funcţii GIS. Un template de aplicaţie web cu facilităţi GIS inclus în Visual Studio reprezintă cea mai rapidă formă de a crea un astfel de site, oferind suport pentru includerea automată a unor funcţionalităţi GIS de bază: vizualizare de hărţi, navigare, capabilităţi interactive.

Alternativ se pot utiliza direct controalele web din ADF pentru crearea unei aplicaţii web mai puţin standard.

ArcGIS Web ADF este construită peste Microsoft .NET Framework 2.0, pe care o extinde cu noi clase prin care implementează un set de controale web specifice şi oferă suport pentru accesarea surselor de date de diverse formate, atât locale cât şi la distanţă. Următoarea diagramă demonstrează locul pe care îl ocupă ADF în ansamblul mediului de dezvoltare de aplicaţii:


132

ADF furnizează un set de API (Common API) pentru accesarea funcţionalităţilor comune expuse de diverse resurse, precum şi un set de API specifice fiecărui tip de sursă de date.

Cu alte cuvinte, ADF include trei categorii distincte de componente pentru dezvoltarea de aplicaţii web cu facilităţi GIS, ilustrate şi în figura de mai jos:

- Controale ASP.NET '"custom" - Clase pentru surse de date, resurse şi funcţionalităţi comune ("Common API") - API specifice surselor de date

Tipurile de surse de date suportate de ArcGIS Web ADF sunt:

• ArcGIS Server local • ArcGIS Server internet (servicii web) • ArcIMS • Servicii ArcWeb • OGC\WMS • Altele ("custom")

Pentru dezvoltarea portalului TERRARISC s-a ales soluţia includerii de controale ADF într-o aplicaţie ASP.NET 2.0 obişnuită, care spre deosebire de utilizarea template-ului permite un nivel mai mare de personalizare.

Funcţionarea ArcGIS Server 9.2 ArcGIS Server permite partajarea de resurse GIS într-un intranet sau pe internet. Resursele GIS pot

fi hărţi, localizatori de adrese, geodatabase-uri, instrumente de procesare iar partajarea acestora se face mai întâi prin găzduirea lor pe un server ArcGIS şi apoi prin utilizarea lor de către aplicaţii client diverse. Avantajele partajării resurselor GIS sunt gestiunea centralizată a datelor, suportul pentru multi-utilizatori, accesul clienţilor la informaţie actualizată. Pe lângă accesul la resurse GIS publicate, un server GIS oferă şi posibilitatea de a accesa funcţionalitatea acestora (ca de exemplu căutări de adrese şi locaţii, orientări etc., pe lângă simpla vizualizare a unei hărţi)

Pentru publicarea informaţiei GIS pe un server ArcGIS se parcurg următorii paşi: • Crearea resursei GIS utilizând ArcGIS Desktop (ArcMap şi/sau ArcCatalog) • Publicarea resursei create ca serviciu pe serverul GIS - se face prin "ArcGIS Server Manager",

aplicaţia de gestiune a resurselor GIS, serverelor şi aplicaţiilor • Utilizarea resursei publicate prin aplicaţii client - care pot fi ArcGIS Explorer, ArcMap,

ArcCatalog, ArcGlobe sau aplicaţii non-ArcGIS (aplicaţii windows, browsere web) Crearea hărţilor de hazard la TERRARISC

Hărţile de hazard reflectă distribuţia zonală a probabilităţilor de producere a alunecărilor de teren într-o zonă monitorizată şi se crează conform unor norme metodologice elaborate la data de 10 aprilie 2003 (vezi ANEXA 8: "NORME METODOLOGICE din 10 aprilie 2003 privind modul de elaborare şi conţinutul hărţilor de risc natural la alunecări de teren'").

Conform acestor norme metodologice la stabilirea potenţialului de producere a alunecărilor de teren într-o zonă se iau în considerare mai mulţi factori de mediu:

- factorul litologic (Ka) - reprezintă structura terenului din punct de vedere al tipului de roci care intră în alcătuirea sa

- factorul geomorfologic ( Kb ) - se referă la tipul de relief din zonă - factorul structural ( Kc ) - reflectă structura internă a rocilor


133

- factorul hidrologic şi climatic (Kd ) - apele de suprafaţă şi clima din zonă - factorul hidrogeologic (Ke) - se referă la pânza freatică - factorul seismic ( K f ) - intensitatea cutremurelor în zonă - factorul silvic (Kg ) - reprezintă tipul şi procentul de acoperire vegetală - factorul antropic (Kh) - reflectă activitatea umană în zonă (construcţii, drumuri şi căi ferate, canalizări, cariere etc.)

Pentru toţi aceşti factori se estimează valoarea şi distribuţia lor geografică în zona analizată. Pentru fiecare factor în parte se obţin astfel suprafeţe poligonale omogene ale zonei (suprafeţe cu acelaşi coeficient de risc K).

Având la dispoziţie toţi coeficienţii de risc de mai sus se determină în final coeficientul mediu de hazard de alunecare pentru fiecare suprafaţă poligonală obţinută anterior, după formula următoare:

Distribuţia geografică a acestor coeficienţi medii de hazard reprezintă întocmai harta de hazard a zonei. Replicarea bazei de date

Replicarea reprezintă un set de tehnologii de copiere şi distribuire a datelor şi obiectelor dintr-o bază de date în alta şi apoi de sincronizare între cele două baze de date pentru a menţine consistenţa datelor. Prin replicare se pot distribui datele către locaţii diferite, către utilizatori/clienţi la distanţă sau mobili, peste Internet, peste reţele LAN sau WAN şi prin diverse mijloace de conectare la acestea (dial-up, wireless etc.).

Replicarea se poate face între două servere sau între un server şi unul sau mai mulţi clienţi. Replicarea între două servere este utilă în general pentru a satisface cerinţe precum:

- creşterea scalabilităţii şi disponibilităţii - menţinerea unor copii actualizate permanent permite scalarea citirilor din baza de date pe mai multe servere

- implementarea de depozite de date şi rapoarte peste acestea - separarea serverului de procesare tranzacţională a datelor de serverul de raportare şi suport decizional

- integrarea datelor din sit-uri (locuri) multiple - centralizarea pe un server a datelor provenite din mai multe servere aflate la distanţă ca şi răspândirea datelor centrale la serverele exterioare

- integrarea datelor eterogene - replicarea cu alte servere de baze de date decat SQL Server - degrevarea de procesări batch - presupune existenţa, alături de serverul front-end pentru

vizualizare şi prelucrare simplă a datelor, a unui server back-end pentru procesări complexe ale datelor ce necesită consum mare de resurse sistem

Replicarea datelor între un server şi clienţi (care pot fi staţii de lucru, laptop-uri, Tablet PC-uri şi alte dispozitive) este utilă în situaţii precum cele de mai jos:

- schimbul de date cu utilizatorii mobili - aplicaţiile din categoria CRM (customer relationship management), SFA (sales force automation) sau FFA (field force automation) presupun adesea existenţa unor utilizatori mobili ai bazei de date (vânzători, şoferi de transport marfă etc.) care în general accesează o copie a bazei centrale descărcată pe dispozitivul mobil

- aplicaţii POS (point of sale) - cele cu terminale de checkout şi maşini ATM necesită replicarea datelor de la locaţiile distribuite la locaţia centrală

- integrarea datelor din sit-uri (locuri) multiple - de exemplu de la birourile regionale la un birou central

Descrierea generală a procesului de replicare Actorii implicaţi în procesul de replicare sunt: publicaţia, distribuitorul şi abonatul.


134

Publicaţia reprezintă baza de date originală ale cărei obiecte şi date se vor expune (total, parţial sau filtrat) sub forma de articole spre a fi copiate/distribuite într-o altă bază de date numită abonat (client sau subscriptie). Publicaţia se afla întotdeauna pe un server (numit publisher), iar abonaţii (care pot fi mai mulţi în cadrul unui proces de replicare) pot fi clienţi sau alte servere, după cum s-a descris mai sus.

Distribuitorul este componenta responsabilă cu transferul datelor şi obiectelor între publicaţie şi abonat. Fizic el poate fi localizat la publisher sau în altă parte.

Replicarea decurge în felul următor: 1 - se publică articolele dorite din baza de date centrală (se creeaza publicaţia) 2 - se generează o imagine iniţială a bazei de date publicate 3 - un abonat subscrie la publicaţie preluând imaginea iniţială 4 - periodic are loc sincronizarea între publicaţie şi abonat, care presupune lucruri diferite în funcţie

de tipul de replicare în discuţie Tipuri de replicare în SQL Server Microsoft SQL Server 2005 permite următoarele tipuri de replicare:

• Replicarea "snapshot" - la sincronizare se distribuie imaginea de moment a publicaţiei; nu interesează actualizarea datelor la abonat

• Replicarea tranzacţională - la sincronizare se distribuie către abonat toate modificările de date şi schemă care s-au petrecut la publicaţie după ultima sincronizare; în general sincronizarea are loc la momentul apariţie unei modificări; este la rândul ei de doua tipuri: standard (în care nu interesează actualizarea datelor la abonat) şi cu abonat actualizabil (actualizările de la abonat se propagă înapoi la publicaţie)

• Replicarea "merge " - la sincronizare se face un "merge" al datelor de la publicaţie şi de la abonat, luându-se în considerare actualizările din ambele baze de date

Tipul de replicare potrivit într-o soluţie depinde de mulţi factori printre care mediul fizic de replicare, tipul şi cantitatea de date necesare a se replica precum şi necesitatea actualizării datelor la abonat (client/subscriber). Mediul fizic de replicare se referă la numărul, locaţia şi tipul (server sau client - staţie de lucru, laptop, dispozitiv mobil) calculatoarelor implicate în procesul de replicare.

Replicarea în soluţia TERRARISC La TERRARISC se va face replicare de tip tranzacţional cu propagarea în ambele sensuri a

actualizărilor între două servere de baze de date: - serverul din centrul de monitorizare şi control din Suceava, unde se va afla baza de date care va

fi actualizată prin aplicaţia dispecer (cu datele preluate de la senzori) sau prin aplicaţia de actualizare (cu alte date);

- serverul web de la Bucureşti, unde se va găzdui o copie a bazei de date din Suceava care va fi accesată de către serviciile web pentru a se vizualiza informaţii prin portalul web sau pentru a se completa on-line cu informaţii legate de gestiunea riscului (aceste modificări se vor replica apoi în sens invers la Suceava).

harti de risc si de hazard

Documents