Table of Contents

Главная » Новости » Строительство городов на активных вулканах

Городское развитие в вулканических регионах требует тонкого баланса между экономическим ростом, культурным наследием и вездесущей угрозой извержения. Тихоокеанское огненное кольцо, 40 000-километровая подкова тектонической активности, окружающая Тихий океан, содержит примерно 75% активных вулканов в мире. В этой зоне находятся некоторые из самых густонаселенных мегаполисов планеты, включая Токио, Джакарту, Манилу и Сан-Франциско, где более 50 миллионов человек живут в непосредственной близости от активных или потенциально активных вулканических центров. Понимание того, как эти сообщества управляют риском, преследуя развитие, предлагает важные уроки для планировщиков, политиков и инженеров во всем мире.

Понимание вулканических опасностей в городских условиях

Вулканическая активность создает целый ряд опасностей, угрожающих городской инфраструктуре и жизни людей. Каждый тип опасности требует различных стратегий смягчения последствий, и градостроители должны учитывать их различные вероятности и интенсивности.

Пирокластические потоки и выросты

Эти быстро движущиеся потоки горячего газа и вулканического вещества могут достигать температуры 1000 °C и скорости 700 км/ч. В 1997 году пирокластические потоки из вулкана Суфриер-Хиллз на Монтсеррате похоронили столицу Плимут под несколькими метрами обломков. Для городских районов эти опасности, как правило, опасны для жизни в пределах определенной зоны отчуждения, что делает ограничение землепользования единственной жизнеспособной защитой.

Тефра Падение и накопление пепла

Вулканический пепел может покрыть города в сотнях километров от извержения, вызывая обрушение зданий, нарушение водоснабжения и энергоснабжения, а также серьезные риски для здоровья дыхательных путей.Извержение вулкана Пинатубо в 1991 году отложило пепел толщиной до 50 см на бывшей авиабазе Кларк, обрушив крыши под весом. Городские сооружения должны быть спроектированы с несущими мощностями, которые учитывают возможное накопление пепла, часто требуя усиленных рам и крутых полей крыши.

Лахарс (Вулканические потоки)

Лахары представляют собой смеси вулканического мусора и воды, которые стекают вниз по долинам рек со скоростью, превышающей 50 км/ч. Они представляют постоянный риск в течение многих лет после извержения, особенно во время сильных осадков. Извержение 1985 года Невадо-дель-Руис в Колумбии вызвало извержение лахара, которое разрушило город Армеро, убив 23 000 человек. Городское развитие в районах, подверженных лахару, требует надежных систем ченнелинга, датчиков раннего обнаружения и строгого избегания исторических путей лахара.

Вулканические газы

Продолжающиеся выбросы диоксида серы, диоксида углерода и сероводорода могут создавать хронические опасности для здоровья. В Килауэа, Гавайи, вулканический смог (вог) часто окутывает населенные районы, усугубляя астму и другие респираторные заболевания. Городское планирование должно учитывать преобладающие модели ветра и включать сети мониторинга качества воздуха, а также рекомендации общественного здравоохранения в периоды повышенного выброса газа.

Лавовые потоки

Хотя обычно потоки лавы достаточно медленные, чтобы позволить эвакуацию, они могут разрушить здания, дороги и коммунальные услуги, не подлежащие ремонту. Извержение Килауэа в 2018 году разрушило 700 домов на Большом острове Гавайи. Во многих вулканических регионах комплексные карты опасности показывают зоны потока лавы, и развитие либо запрещено, либо сильно ограничено в районах с самым высоким риском.

Интеграция оценки рисков в городское планирование

Эффективное городское развитие в вулканических регионах начинается с подробных геологических исследований и вероятностных оценок опасности.Города, которые успешно снизили риск, имеют общие подходы в зонировании, строительных нормах и проектировании инфраструктуры.

Зоонирование землепользования на основе рисков

Многие власти вокруг Кольца Огня внедрили многоуровневые зоны опасности вокруг вулканов. Министерство земли, инфраструктуры, транспорта и туризма Японии обозначает «уровни предупреждения об извержении», которые соответствуют конкретным ограничениям на строительство и заполняемость. В Исландии город Гриндавик был полностью эвакуирован в ноябре 2023 года после того, как данные сейсмического роя указали на вторжение магмы, демонстрируя проактивный подход к зонированию, который отдает приоритет жизни над собственностью. Зоны периодически пересматриваются по мере появления новых данных мониторинга, часто через партнерские отношения между вулканологами, градостроителями и агентствами по управлению чрезвычайными ситуациями.

Строительные кодексы для вулканических регионов

Международные строительные нормы все чаще включают вулканические опасности. Международный строительный кодекс включает положения о нагрузке на крышу, чтобы выдержать накопление золы, часто определяя минимум от 500 до 1000 кг на квадратный метр в зависимости от уровня опасности региона. Структуры в районах, подверженных падению тефры, должны иметь герметичные окна и вентиляционные отверстия для предотвращения проникновения золы. В Японии здания вблизи активных вулканов должны соответствовать сейсмическим стандартам, которые также объясняют тряску земли от вулканических землетрясений, общих предшественников извержений. Например, окружающие города горы Фудзи обеспечивают строительство железобетона для новых зданий в пределах 30 км от вершины.

Системы раннего предупреждения и инфраструктура эвакуации

Сети мониторинга в реальном времени необходимы для городских районов, подверженных вулканическим опасностям. Токийский центр наблюдения и информации о вулканах управляет плотным массивом сейсмометров, наклонных и газовых датчиков на островах Изу и горе Фудзи. Данные передаются Японскому метеорологическому агентству, которое выдает градуированные оповещения. Аналогичным образом, Обсерватория вулканов Каскад USGS контролирует 13 вулканов в Орегоне, Вашингтоне и северной Калифорнии, предоставляя бюллетени, которые запускают заранее определенные маршруты эвакуации. Эвакуационная инфраструктура должна включать маршруты эвакуации цунами в прибрежных вулканических городах, поскольку подводные извержения или обрушения флангов могут генерировать волны, как видно из извержения Кракатау 1883 года, которое вызвало цунами, в результате которого погибли 36 000 человек.

Уроки из Кольца огненных городов

В конкретных городских центрах приводятся конкретные примеры того, как общины адаптируются к жизни с вулканическим риском. В каждом случае выдвигаются различные стратегии, определяемые местной геологией, управлением и социальными приоритетами.

Токио: инженерная устойчивость в мегаполисе

Находясь на расстоянии 100 км от горы Фудзи и нескольких действующих вулканов на островах Изу, Токио разработал одну из самых всеобъемлющих в мире систем управления вулканическими рисками. В ходе оценки опасности извержения вулкана Фудзи в 2020 году были смоделированы осадки пепла до уровня подопечных, что позволило модернизировать инфраструктуру, такую как усиленные резервуары для хранения воды и устойчивая к пеплу вентиляция для систем метро. Правительство Токио поручило всем новым государственным школам и аварийным убежищам использовать конструкции крыши, способные сбрасывать пепел. Эвакуационные учения для вулканических извержений проводятся ежегодно наряду с учениями о землетрясениях, интегрируя вулканические опасности в более широкую культуру бедствий города.

Район залива Сан-Франциско: вулканический риск в сейсмическом контексте

Район залива Сан-Франциско расположен в пределах вулканической дуги Каскада, с активными вулканами, такими как гора Шаста и пик Лассен на севере. В то время как непосредственный риск для центра Сан-Франциско низок, сообщества на востоке и севере сталкиваются с потенциальными опасностями от будущих извержений. Ассоциация правительств района залива разработала планы смягчения последствий многих опасностей, которые рассматривают вулканический пепел как часть сценария каскадного разрушения после крупного землетрясения. Ключевые уроки включают важность поддержания избыточных транспортных маршрутов и предварительного размещения оборудования для удаления пепла в пригородных депо.

Джакарта: борьба с многочисленными вулканическими угрозами

Джакарта находится в пределах диапазона нескольких активных вулканов, включая гору Мерапи (самая активная в Индонезии) и гору Салак. Быстрое, часто незапланированное расширение города поместило миллионы в зоны, восприимчивые к лахарам, вызванным сильными дождями на вулканических склонах. После извержения Мерапи в 2010 году правительство Индонезии укрепило системы раннего предупреждения вдоль реки Код, которая течет через столицу. Однако соблюдение запретов на строительство в зоне риска остается непоследовательным. Опыт Джакарты подчеркивает, что одни только технические решения не могут снизить риск без надежного управления землепользованием и механизмов обеспечения соблюдения сообщества.

Рейкьявик: жизнь в рифтовой зоне

Рейкьявик, Исландия, находится прямо на Среднеатлантическом хребте, части расширения Кольца Огня. Извержение 2010 года Эйяфьяллайёкюдль нарушило авиацию во всем мире, но также привлекло внимание к стратегиям устойчивости городов в Исландии. Строительные кодексы Рейкьявика требуют гибких коммунальных соединений, которые могут выдерживать деформацию земли, а геотермальная нагревательная сеть столицы предназначена для избыточности, так что один участок извержения не может закрыть всю систему. Исландские власти также впервые использовали социальные сети и картографирование в режиме реального времени для передачи вулканических предупреждений как жителям, так и туристам, демонстрируя масштабируемый подход для других городов.

Окленд: балансирование роста и вулканического риска

Окленд, Новая Зеландия, находится на вершине Оклендского вулканического поля, моногенетического поля с более чем 50 центрами извержений. Извержения здесь, вероятно, небольшие, но могут произойти в любом месте в пределах 360 км2 площади, что делает невозможным определение фиксированных зон отчуждения. Вместо этого планировщики используют основанное на сценарии картирование опасности, которое учитывает «худший случай» извержения в центре города. Совет Окленда требует, чтобы все новые подразделения представили оценку вулканической опасности, подготовленную квалифицированным вулканологом. Чрезвычайные службы заранее планируют маршруты эвакуации для каждого населенных секторов, и ежегодные общественные учения гарантируют, что жители знают, как реагировать, если извержение начинается. Подход города подчеркивает гибкость и готовность по статическому зонированию.

Стратегии устойчивого развития вулканических зон

Помимо непосредственного смягчения опасности, городское развитие в вулканических регионах должно сочетать долгосрочную устойчивость, балансирование рисков, экономический рост и управление окружающей средой.

Устойчивость инфраструктуры

Критические инфраструктурные энергосистемы, водоснабжение, телекоммуникации и транспорт должны быть спроектированы с учетом вулканических опасностей. Во многих городах Кольца Огня коммунальные службы перемещаются под землю или затвердевают против пепла и агрессивных газов. Например, Новозеландское управление по электроснабжению требует, чтобы все новые подстанции в пределах 50 км от активного вулкана использовали герметичные, пепельнепроницаемые вольеры. Транспортные коридоры требуют множественных увольнений: если лахар блокирует одну автомагистраль, должны существовать альтернативные маршруты. Порт Нагоя, ключевой центр японской торговли, разработал протоколы остановки, вызванные пеплом, для своих контейнерных кранов для предотвращения эксплуатационных аварий во время извержений.

Общественное образование и участие

Информационно-пропагандистские кампании являются экономически эффективным инструментом снижения вулканического риска. Управление Организации Объединенных Наций по уменьшению опасности бедствий (УСБН) рекомендует местным органам власти интегрировать модули вулканического риска в школьные программы. На Филиппинах программа «Бантей Булкан Майон» обучает добровольцев сообщества распознавать предшественники извержений и координировать их с Филиппинским институтом вулканологии и сейсмологии. Аналогичным образом, инициатива государственного образования штата Вашингтон «Гора дождливых вулканических опасностей» распространяет карты зон затопления лахара для каждого домохозяйства в пределах потенциального пути потока, наряду с инструкциями по маршрутам эвакуации и запасам предметов первой необходимости.

Экономические стимулы для снижения рисков

Упреждающее снижение риска может быть стимулировано посредством корректировок страховых взносов и налоговых льгот. В Японии муниципалитеты вблизи действующих вулканов могут назначать «районы предотвращения стихийных бедствий», где налоги на имущество снижаются для домовладельцев, которые реализуют конкретные меры по смягчению последствий, такие как установка золоотводов или укрепление крыш. С другой стороны, несоблюдение ограничений зоны риска может привести к значительно более высоким страховым франшизам. В Соединенных Штатах Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA) начало включать вулканические опасности в систему рейтинга сообщества своей Национальной программы страхования от наводнений, предлагая скидки на премию для сообществ, которые принимают и применяют строгие строительные кодексы и правила землепользования.

Мониторинг и исследовательские инвестиции

Долгосрочная устойчивость зависит от продолжающихся инвестиций в мониторинг вулканов и научные исследования. Глобальная программа вулканизма в Смитсоновском институте отслеживает извержения по всему миру, но многие вулканы имеют редкие сети мониторинга, особенно в развивающихся странах. Такие города, как Кагосима, Япония, расположенные на склонах Сакураджимы, финансируют непрерывный мониторинг деформации почвы и ежедневные измерения пепла. Полученные данные подпитывают решения по городскому планированию и помогают совершенствовать карты опасности. Международное сотрудничество, такое как Всемирная организация обсерваторий вулканов (WOVO), облегчает обмен знаниями между городами, позволяя более бедным муниципалитетам извлекать выгоду из технологий и стратегий, разработанных в других местах.

Уроки, извлеченные и будущие направления

Десятилетия опыта работы в Огненном кольце дали несколько всеобъемлющих уроков для городского развития в вулканических регионах.

  • Точное картирование опасности является основой. Без подробных, современных карт путей потока лавы, каналов лахара, вероятностей пеплопадов и моделей рассеивания газа все другие меры планирования ослаблены.
  • Общественное участие должно быть непрерывным, а не эпизодическим. Многие города проводят учения и кампании по повышению осведомленности только после извержения. Поддержание постоянной культуры готовности посредством школьных программ, общественных мероприятий и партнерских отношений со СМИ гарантирует, что когда кризис действительно происходит, жители реагируют быстро и эффективно.
  • Строительные коды должны развиваться вместе с наукой. По мере совершенствования вулканологии меняется понимание вероятностей опасности.Коды должны пересматриваться каждые пять лет, чтобы включать новые данные, материалы и методы строительства.
  • Ограничения на землепользование требуют соблюдения, а не только законодательства.[1] Даже лучшие законы о зонировании неэффективны, если их обходят коррупция или незаконное строительство. Такие города, как Джакарта, демонстрируют, что политическая воля и институциональный потенциал так же важны, как и техническое планирование.
  • Региональное сотрудничество усиливает устойчивость. Вулканические извержения не уважают административные границы. Скоординированные планы реагирования между соседними городами, провинциями и странами могут объединять активы мониторинга, делиться ресурсами эвакуации и стандартизировать предупреждающие сигналы.

Будущие направления в области снижения риска вулканических извержений в городах включают использование искусственного интеллекта для обнаружения предшественников извержений из обширных потоков данных мониторинга, разработку устойчивых к смогу строительных материалов и интеграцию вулканических опасностей в стратегии адаптации к климату.По мере того, как популяции продолжают расти в плодородных вулканических почвах, потребность в более умном, более устойчивом городском развитии становится все более актуальной.

Заключение

Городское развитие в вулканических регионах — это не вопрос о том, произойдет ли извержение, а когда. Города Огненного кольца показали, что, хотя вулканические опасности не могут быть устранены, их воздействие может быть резко уменьшено за счет тщательного планирования, надежной инфраструктуры, образования сообщества и устойчивых инвестиций. Уроки инженерной устойчивости Токио, многоопасной интеграции Сан-Франциско, проблем управления Джакартой, инноваций Рейкьявика и гибкого зонирования Окленда предлагают проверенные пути для других общин по всему миру. По мере того, как все больше людей перемещаются в вулканические районы, императив строить мудро и думать о будущем никогда не был больше. Огненное кольцо — мощный учитель; его уроки, применяемые последовательно, могут спасти жизни и средства к существованию для будущих поколений.

Для дальнейшего чтения обратитесь к Программе по снижению опасности вулканов USGS , UNDRR для рамок снижения риска бедствий и Национальной географической ресурсной библиотеке на Кольце Огня .