Обсуждаются методы и подходы, используемые в России и за рубежом для картирования цунамиопасности на побережьях, подверженных воздействию волн цунами, т. е. для решения задачи предварительного цунамирайонирования побережья. Эта задача состоит в получении оценок высот цунами на берегу с заданной вероятностью превышения в течении определенного интервала времени. В настоящее время она решается на основе построения сейсмотектонических моделей основных цунамигенных зон, угрожающих данному побережью и применения численных моделей возбуждения и распространения цунами в океане с реальным рельефом дна для получения расчетного каталога высот волн на побережье. Отмечается методологическая общность этой задачи с задачей оценки сейсмоопасности прибрежных территорий, которая во всех странах сейчас решается на основе методики Probabilistic Seismic Hazard Assessment. Применительно к задаче цунамирайонирования подобная методика получила название Probabilistic Tsunami Hazard Assessment. При всех известных недостатках этой методики, как принципиальных, так и технических, она может и должна быть использована для картирования цунамиопасности на побережьях России. Обсуждаются подходы к рациональному выбору масштабов карт цунамиопасности, к определению набора картируемых параметров, проблема оценки максимально возможного события.

Приведены сведения о наиболее значительных цунами, произошедших на Дальневосточном побережье России. Критически проанализирован исторический опыт развития методов количественной оценки цунамиопасности побережий. Дан краткий обзор логической цепочки опасность-уязвимость-риск для цунами. Рассмотрены параметры, характеризующие опасность цунами. Дан краткий обзор результатов количественных оценок потерь и разрушений. Рассмотрена вероятностная модель последовательности цунами пуассоновского типа, согласующаяся с данными о проявлениях исторических цунами на Дальневосточном побережье России. Также рассмотрены общие проблемы вероятностного подхода к оценке цунамиопасности. Выявлены параметры такой модели общего вида, определен их физический смысл и описан корректный метод получения их оценок на базе натурных данных о заплесках исторических цунами. Предложены аналитические зависимости для количественных оценок опасности цунами с использованием параметров вероятностной модели. Особо рассмотрена фаза наката цунами на берег. Для зоны одномерного наката построены зависимости максимальных (минимальных) отклонений уровня и максимальных скоростей наката (отката) от горизонтальной координаты, направленной нормально к берегу. Кратко рассмотрена проблема наката цунами с обрушенным фронтом. Обоснован выбор параметров для построения карт цунамирайонирования и приведен пример карты цунамиопасности побережья Южных Курильских островов по h₁₀₀.

Предметом исследования является оценка влияния качества данных о рельефе морского дна на способность численных моделей распространения цунами адекватно воспроизводить распределение максимальных высот волн вдоль побережья. Численные эксперименты были выполнены для двух Симуширских цунами 15.11.2006 г. и 13.01.2007 г в центральной части Курильских островов. Показано, что широко используемые батиметрические базы данных, такие как GEBCO, не обеспечивают необходимой точности и разрешающей способности цифровых карт батиметрии. В работе были использованы несколько источников данных, включая GEBCO в глубоководной части океана и данные ГУНИО на шельфе и мелководье. Показано, что расчеты, выполненные на сетках с разрешением 30 угловых секунд, обеспечивают только качественную оценку распределения высот цунами вдоль побережья. В то же время, количественное совпадение результатов моделирования и данных наблюдений удается получить только для сеток с пространственным разрешением не хуже 10 угловых секунд. Максимальные высоты цунами наблюдались вдоль побережья о. Матуа, что подтверждается модельными расчетами. Подробные исследования показали, что экстремальные высоты цунами и скоростей течений наблюдаются в бухте Двойная (о. Матуа) и связаны с возникновением собственных колебаний в бухте.

Распространение цунами в прибрежных зонах приводит к подъёму и падению уровня воды, сильным потокам, силовому воздействию, морфологическим изменениям (эрозия, смещение), а также резонансным колебаниям в портах и гаванях. Именно в них часто проявляются опасные природные явления с разрушительными последствиями. Особо отметим морфологические изменения морского дна и берегов под действием волн цунами. Характер движения донных осадков характеризуется числом Рауза, зависящим от скорости водного потока в волнах. Существующие модели расчета волн цунами обычно выдают смещение водной поверхности и скорость частиц в воде. В данной работе расчет числа Рауза включен в программный комплекс NAMI-DANCE исследования распространения волн цунами на основе нелинейных уравнений мелкой воды. В результате удается характеризовать степень изменения морского дна без дополнительного решения морфологических уравнений для донных осадков. Численно изучается волновой режим и транспорт наносов в водных бассейнах так называемого L-типа при подходе одиночной волны цунами различного периода. Показывается, что наиболее сильный отклик происходит на резонансных частотах и особенно в критической зоне сопряжения двух прямоугольных участков бассейна. Именно в этих местах и происходят наибольшие морфологические изменения морского дна, что следует из вычисления числа Рауза.

Цунами оказывает высокое воздействие, приводит к долгосрочным бедствиям, о которых в большинстве случаев возможно заранее дать предупреждение только за несколько минут. Количество энергии после прохождения огромных волн цунами может вызвать серьезное разрушение, когда это поражает землю и следовательно вызывает крупные человеческие жертвы. Воздействие цунами можно рассмотреть в социальных, экологических и экономических аспектах. Социальное воздействие может быть рассмотрено в разрушении жизни и собственности, эпидимическом кризисе и заболеваниях. Цунами может вызвать крупное экологическое воздействие разрушительными эффектами. В данной статье воздействие цунами 2004 и 2011 гг. на побережья и сооружения оценено с инженерной точки зрения. Представлены обсуждения и даны предложения. Надежный и обоснованный план уменьшения воздействия цунами должен быть разработан в прибрежных районах. В развитии этого плана и системы прогноза должны быть учтены структурные и неструктурные меры. Проблему цунами необходимо учитывать во время любого строительства, необходимо применять стойкие к землетрясению структуры, дамбы, волнорезы, а также строения для эвакуации. Также необходимо применять неструктурные меры, например законы о планировании землепользования, обучение и образование, чтобы повысить осведомленность общественности.

Исследование цунами — чрезвычайно важная прикладная задача. Даже частичное решение данной задачи позволит значительно смягчить катастрофические разрушения и снизить число человеческих жертв после этого природного явления. При изучении явления цунами физическое моделирование часто дает дополнительную информацию по сравнению с численным моделированием. Прежде всего, это информация о взаимодействии цунами с сооружениями сложной конструкции, а также о возможных разрушениях этих сооружений. Такая информация может быть получена с помощью CFD, методом численного моделирования. Однако модель CFD тоже нуждается в верификации лабораторными данными. При физическом моделировании волн цунами целесообразно использовать опыт лабораторного и численного изучения ветрового волнения. Существует большое количество способов генерации волн цунами в лаборатории. Наиболее распространен и изучен способ генерации волн при помощи скользящего с наклонной поверхности блока. Также применяется метод генерации волн с помощью специальных лопаток или щитов. Сравнительно недавно был разработан принципиально новый способ моделирования цунами при помощи пневматического цунами-генератора, который приставляет собой бак с вакуумным насосом. У каждого из вышеперечисленных методов есть свои преимущества и недостатки.

В теоретических и экспериментальных исследованиях, посвященных нагрузкам от обрушенной волны на гидротехнические и береговые сооружения при воздействии цунами, как правило не учитывался динамический эффект, обусловленный податливостью сооружения и основания. На основании анализа современных публикаций была установлена обобщенная зависимость равнодействующей давления обрушенной волны (бора) на сооружение от времени. Реакция сооружения на воздействие бора зависит от временного характера нагружения и жесткости системы «грунт-сооружение». Произведена численная оценка динамического эффекта при различных значениях скорости нагружения и жесткости системы на примере оградительного мола, выполненного из массивов-гигантов. Были рассмотрены различные грунтовые основания, соответствующие возможным условиям строительства. В качестве расчетной схемы сооружения было показано абсолютно жесткое тело на упругом основании, обладающее двумя степенями свободы — смещением в горизонтальном направлении и поворотом в плоскости, перпендикулярной оси мола. Рассматривались собственные колебания, соответствующие низшему тону с учетом инерционного влияния воды. Из результатов выполненных в статье исследований следует, что при определении нагрузок от бора на оградительные сооружения следует учитывать их динамический характер. В рамках консервативной оценки при приближенных расчетах допускается принимать значение коэффициента динамичности равное двум.

Описывается история проблемы нормирования цунамибезопасности морских побережий РФ, подверженных воздействию цунами. Свод правил «Здания и сооружения в цунамиопасных районах. Правила проектирования» разработан рабочей группой АНО «Региональный альянс для анализа и уменьшения бедствий» по поручению Президента РФ от 18.05.2015 г. и соответствующих постановлений Правительства РФ от 28.09.2015 г. и от 04.08.2016 г. и состоит из 12 разделов и 7 приложений. Впервые разработанный свод правил следует применять при проектировании новых и реконструкции эксплуатируемых прибрежных и береговых зданий и сооружений с целью обеспечения их нормируемой надежности и безопасности при воздействии цунами. Введены новые базовые термины и определения, которые унифицированы и увязаны с терминологией, используемой океанологами и специалистами МЧС. Излагаются концептуальные подходы, условия, допущения и договоренности, принятые в качестве базовых. Большое внимание уделяется требованиям, предъявляемым к исходным данным, необходимым для проектирования, и особенно к заданию опасности цунами, что допускается выполнять различными способами. Цунамиопасные территории классифицированы по интенсивности расчетного цунами, близости к очагу цунамигенного землетрясения, возможности эвакуировать людей и по другим параметрам, а строительные сооружения — по их ответственности, значимости для жизнеобеспечения и управления ЧС. Подробно описываются особенности расчета цунамистойкости и работоспособности зданий и сооружений, обеспечивающих жизнедеятельность и необходимых для предотвращения вторичных опасностей. Подчеркивается, что главной задачей цунамибезопасности является минимизация индивидуального риска, связанного с жизнью и здоровьем людей. Поэтому цунамиопасная территория в целом, а не отдельные здания является ключевым объектом стандартизации. Представлены градостроительные аспекты управления цунами-риском. Использованные методика, математический аппарат для анализа и контроля цунами-риска хорошо апробированы ранее для обеспечения сейсмической безопасности.