Сотрудники Института вычислительных технологий СО РАН д.ф.-м.н. Л.Б. Чубаров, к.ф.-м.н. С.А. Бейзель, к.ф.-м.н. О.И. Гусев и В.А. Кихтенко провели работу по оценке уровня опасности цунами на месте строительства камчатского порта для перегрузки сжиженного газа с Ямала.
Значительная доля российского природного газа добывается и будет добываться на Ямале и вблизи него. Транспортировка газа по Северному морскому пути производится танкерами ледового класса, а доставку конечным потребителям в страны Юго-Восточной Азии эффективнее осуществлять через перевалочный порт в Тихом океане. Это позволяет выполнить конечную часть маршрута обычными океанскими судами-газовозами. Такой порт собирается строить ПАО «НОВАТЭК».
Производительность планируемого камчатского комплекса перегрузки составит 20 миллионов тонн в год. Местом строительства выбрана Бечевинская бухта, расположенная примерно в 70 километрах от Петропавловска-Камчатского. Надо понимать, что Камчатка – сейсмо- и цунами-опасный регион. Последнее сильное землетрясение там было в 2006 году, незначительные же происходят регулярно. Это обстоятельство послужило причиной обращения проектировщиков перевалочного комплекса к специалистам из Института вычислительных технологий СО РАН с просьбой оценить цунами-безопасность различных проектных решений.
«Еще в 1980-х годах к нам на конференции стали приезжать военно-морские строители, которых интересовало моделирование волновых процессов в океане, – рассказал сотрудник ИВТ СО РАН Леонид Борисович Чубаров. – Многие из этих специалистов затем перешли в гражданские отрасли, в том числе занялись проектированием гидротехнических сооружений. Так, в обратившемся к нам петербургском ЗАО «ГТ Морстрой», проектирующем перевалочный комплекс, тоже работают бывшие военно-морские строители, с которыми удалось быстро найти общий язык».
Коллективу исполнителей проекта надо было ответить на вопрос проектировщиков о существовании цунами-безопасных участков бухты, в которых можно будет разместить планируемый комплекс сооружений. В таких участках акватории характеристики проявления волн цунами не должны превышать определенных пороговых значений в некоторый промежуток времени для заданного уровня риска на период эксплуатации сооружений.
«Известны несколько подходов к оценке цунами-опасности, – отметил Леонид Борисович Чубаров. – Есть, например, метод оценки максимально опасного случая, когда для определенной точки побережья рассчитывается возможный максимум высоты волны и других ее поражающих факторов. Но применительно к Бечевинской бухте мы использовали методику РТНА – Probabilistic Tsunami Hazard Assessment (вероятностная оценка цунами-опасности)». Методика PTHA вполне соответствует поставленной проектировщиками задаче, так как позволяет гибко оценивать уровень риска. Она определяет зависимость между величиной катастрофического проявления волны цунами и вероятностью такого проявления. В ее основе лежит аналогичная методика для землетрясений – PSHA, где буква S соответствует сейсмике.
Леонид Чубаров пояснил: «Если для прогнозирования сейсмической опасности есть достаточно простые инженерные формулы, переводящие магнитуду землетрясения, например, в уровень сотрясаемости, то при оценке воздействия волн цунами требуется решать довольно серьезный комплекс сложных гидродинамических задач. Для достижения необходимой точности нужно использовать цифровые карты рельефа дна бухты и прилегающих к ней участков суши высокого разрешения, поэтому вычислительная трудоемкость оценки цунами-опасности на несколько порядков выше, чем для оценки сейсмоопасности».
Основной причиной возникновения волн цунами у Дальневосточного побережья РФ являются землетрясения. На их долю приходится около 85 % всех подобных явлений в этом регионе. Поэтому для решения поставленной задачи ученые ИВТ СО РАН сначала создали набор модельных источников вероятных цунами-генерирующих землетрясений. Их очаги располагались недалеко от восточного побережья Камчатки под дном Тихого океана, где находится несколько зон разломов земной коры. Каждый из таких модельных сейсмических источников был наделен своим параметром повторяемости. Далее, для каждого из возможных сейсмических событий были проведены расчеты, моделирующие генерацию волн, их распространение и накат на берег с учетом гидрологических особенностей Бечевинской бухты, включая планируемый донный канал.
Среди разнообразных исходных данных, послуживших основой для расчетов, особо следует упомянуть материалы, почерпнутые из каталогов исторических событий и результатов исследований палеоцунами. Выборка и интерпретация этих материалов велась в сотрудничестве с Татьяной Константиновной Пинегиной из Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения РАН и Александром Викторовичем Ландером из Института теории прогноза землетрясений РАН, выполнявшими смежный проект по изучению проявлений палеоцунами вблизи Бечевинской бухты.
Работу по исследованию цунамиопасности Бечевинской бухты проводила группа молодых сотрудников Института вычислительных технологий СО РАН в составе Владимира Андреевича Кихтенко, Софьи Александровны Бейзель и Олега Игоревича Гусева. «Задачу компьютерного моделирования можно разделить на пять больших блоков, – пояснил Олег Гусев. – Это создание собственно математических моделей, разработку для них численных алгоритмов и само программирование, то есть получение инструментария для расчетов, проведение расчетов и интерпретацию их результатов». Расчеты, о которых идет речь, потребовали 57 000 часов машинного времени (CPU-часов). «Это не тот объем, который можно выполнить на персональном компьютере, – добавил Владимир Кихтенко, – но вычислительных ресурсов ИВТ СО РАН оказалось вполне достаточно для того, чтобы завершить всю необходимую работу в установленный заказчиком срок».
Свою работу команда ИВТ СО РАН выполняла с помощью оригинальных программных комплексов и ранее разработанной методики, применявшейся, в частности, в ходе поддержанного Российским научным фондом проекта по оценке цунами-опасности всего Тихоокеанского побережья России. «Мы стоим, как говорится, на плечах гигантов, – отметил Владимир Кихтенко. – Применявшиеся нами методики создавались и совершенствовались научной школой академика Юрия Ивановича Шокина».
«Результаты наших расчетов позволили составить рекомендации по выбору оптимального варианта размещения комплекса по перегрузке сжиженного природного газа в Бечевинской бухте, а также сделать выводы о возможности такого размещения, даже без строительства сложных и дорогостоящих цунами-защитных сооружений, – резюмировал Леонид Чубаров».
Подробнее на сайте газеты «Наука в Сибири» и в печатной версии, на стр. 4.
д.ф.-м.н. Л.Б. Чубаров
