Басенко В.Г., Гуменюк В.И., Танчук М.И. Безопасность жизнедеятельности. Защита в чрезвычайных ситуациях

Подождите немного. Документ загружается.

характера грунтовой среды.

К настоящему времени разработан ряд специальных цифровых шкал

для сравнительной оценки землетрясений по их интенсивности. Получае-

мые с их помощью результаты близки между собой. В России принята ре-

комендованная ЮНЕСКО международная шкала MSK-64 (шкала Медве-

дева, Шпонхойера, Карника) – табл. 1.2.

Т а б л и ц а 1.2

Шкала MSK-64 интенсивности землетрясений

Балл

Землетрясе-

ние

Параметры движения грунта

Последствия

Ускоре-

ние,

∗

ga /

Ско-

рость,

см/с

Смеще-

ние,

мм

1 Незаметное 0,001-

0,002

0,06-

0,12

0,03-

0,06

Ощущается только прибо-

рами.

2 Очень

слабое

0,002-

0,003

0,12-

0,25

0,06-

0,12

Ощущается отдельными

людьми на верхних этажах

домов.

3 Слабое 0,003-

0,006

0,25-

0,5

0,12-

0,25

Ощущается некоторыми

людьми в помещениях.

Слабое покачивание вися-

чих предметов.

4 Умеренное 0,006-

0,012

0,5-1,0 0,25-0,5 Ощущается в помещениях

многими, а вне помещений

- немногими людьми. От-

мечается вибрация, такая

же, как от проходящего

мимо грузовика.

5 Среднее 0,012-

0,025

1-2 0,25-0,5 Общее сотрясение зданий,

сдвиги мебели. Трещины в

штукатурке, оконных стек-

лах. Пробуждение спящих.

6 Сильное 0,025-

0,05

2-4 1-2 Ощущается всеми, многие

люди напуганы. Откалы-

ваются куски штукатурки,

легкие повреждения зда-

ний.

Продолжение табл. 1.2

Балл

Землетрясе-

ние

Параметры движения грунта

Последствия

Ускоре-

ние,

∗

ga /

Ско-

рость,

см/с

Смеще-

ние,

мм

7 Очень

сильное

0,05-0,1 4-8 2-4 Повреждаются здания;

трещины в стенах камен-

ных домов, выпадают кир-

пичи, штукатурка. Людям

трудно стоять на ногах.

8 Разруши-

тельное

0,1-0,2 8-16 4-8 Частичное разрушение

плохо построенных зда-

ний; падают дымовые тру-

бы; обрушиваются лестни-

цы и пролеты.

9 Опустоши-

тельное

0,2-0,4 16-32 8-16 Общая паника. Разруша-

ются каменные здания.

Лопаются подземные тру-

бопроводы. Большие тре-

щины в грунте.

10 Уничто-

жающее

0,4-0,8 32-64 16-32 Общее разрушение зданий.

Происходят большие

оползни. Серьезные по-

вреждения плотин, набе-

режных.

11 Катастрофа 0,8-1,6 64-128 32-64 Катастрофические разру-

шения. Подземные трубо-

проводы полностью выхо-

дят из строя; рельсы силь-

но искривляются.

Окончание табл.1.2

Балл

Землетрясе-

ние

Параметры движения грунта

Последствия

Ускоре-

ние,

∗

ga /

Ско-

рость,

см/с

Смеще-

ние,

мм

12 Сильная

катастрофа

>1,6 >128 >64 Значительное изменение

ландшафта; смещение

крупных скальных масси-

вов; многочисленные тре-

щины, обвалы, оползни.

Возникновение водопадов,

подпруд, отклонения тече-

ния рек. Ни одно сооруже-

ние не выдерживает.

Примечание.

∗

9,8 м/с

– ускорение свободного падения.

Общая качественная картина воздействия землетрясения на различ-

ные объекты видна из табл. 1.2, зависимость степени разрушения различ-

ных объектов от интенсивности землетрясения приведена в табл. П. 1.

При оценочных расчетах интенсивности землетрясения в баллах по

известной магнитуде для расстояний от эпицентра

L >

можно пользо-

ваться формулами:

Δ+

−=

lg6

0,3lg5,35,1

−

HMJ

(1.3)

где

– интенсивность землетрясения в эпицентре, балл;

– магнитуда;

– глубина очага, км;

– расстояние до эпицентра, км; Δ – поправка,

учитывающая вид грунта:

для скального грунта,

1...0=

для пес-

чаников и известняков,

2...1=Δ

для песчаных грунтов и глинистых толщ,

3...2=Δ

для рыхлых насыпных грунтов.

Опасные последствия землетрясений делятся на природные и свя-

занные с деятельностью человека. Природные: сотрясения грунта, наруше-

ние грунта (трещины и смещения), оползни, сели, лавины, цунами. Свя-

занные с деятельностью человека: разрушение зданий, мостов и других со-

оружений, наводнения при прорывах плотин, пожары при повреждениях

газопроводов, хранилищ

ГСМ, нарушение электроснабжения, водоснабже-

ния, канализации.

Типовые здания и сооружения без антисейсмической защиты по

сейсмостойкости делятся на три группы.

Группа А: здания со стенами из местных строительных материалов –

саманные, глинобитные, из сырцового кирпича без фундамента –

4 балла; то же с бетонным фундаментом –

4,5 балла.

Группа Б: здания с деревянным каркасом –

5 баллов, из жженого

кирпича с фундаментом –

5,5 балла.

Группа В: деревянные дома, рубленные «в лапу» или «в обло» –

6 баллов; типовые железобетонные, каркасные, крупнопанельные до-

ма –

6,5 балла.

При использовании антисейсмических мероприятий сейсмостой-

кость зданий и сооружений может быть повышена до 7…9 баллов.

Людские потери при землетрясении могут быть оценены на основе

данных о степени разрушения зданий (различают 6 степеней: от отсутствия

видимых повреждений до обвала) и вероятности общих и безвозвратных

потерь в зависимости от степени разрушения здания.

При

отображении на карте или схеме очага поражения при землетря-

сении наносятся линии равной интенсивности – изосейсты. Обычно очаг

поражения ограничен изосейстой

баллов, что соответствует слабым

разрушениям зданий, сооружений.

Очаг поражения в плане, как правило, представляет собой сложную

фигуру, что связано с влиянием местных геологических условий на рас-

пространение сейсмических волн, в ряде случаев форма очага приближает-

ся к эллипсообразной.

Обвальные землетрясения происходят при разрушении сводов под-

земных карстовых пустот, заброшенных шахт, рудников, а также обвалах

горных пород. Возникающие при этом толчки и колебания земной поверх-

ности относительно слабы.

Наведенные землетрясения вызваны изменением давления в земной

коре, обусловленного техногенной деятельностью человека – строительст-

вом крупных плотин и водохранилищ, закачкой воды в скважины или, на-

оборот, при интенсивном отборе воды из скважин.

Вулканические землетрясения возникают при извержении вулканов,

обычно охватывают небольшие районы и сопровождаются потоками лавы,

выбросами пепла и газов, которые и причиняют основной ущерб.

Падение космических тел и инициирование ими землетрясений

представляют редкие явления.

Основным способом снижения потерь и ущерба при землетрясениях

является строительство сейсмостойких зданий и сооружений.

1.4.2. Наводнения

Наводнение – это значительное затопление местности в результате

подъема уровня воды в реке, озере, прибрежном районе моря. В России

наводнения занимают первое место среди других стихийных бедствий по

площади распространения, повторяемости и суммарному среднему годо-

вому ущербу.

Начиная с конца ХХ века, в возникновении наводнений все большее

значение приобретают антропогенные факторы. Основные

среди них ––

вырубка лесов и нерациональное ведение сельского хозяйства. Исчезнове-

ние лесов приводит к росту максимального поверхностного стока в 2,5…3

раза. Использование тяжелой техники ведет к переуплотнению почвы по-

лей и, следовательно, к снижению инфильтрационных свойств почвы и

увеличению поверхностного стока. К этому же ведет и неправильная рас-

пашка полей.

Примерно

в 3 раза увеличился ущерб от паводков на урбанизирован-

ных территориях, так как при этом растет площадь водонепроницаемых

покрытий и застроек. Хозяйственное освоение пойм рек также ведет к на-

рушению природного регулирования водостока.

В России эти факторы усугубляются негативными последствиями

процесса перестройки хозяйственной деятельности: резким старением ос-

новных фондов водного хозяйства из

– за невложения средств, несогласо-

ванностью деятельности различных хозяйствующих субъектов на террито-

риях, подверженных наводнениям, изменением размещения хозяйствен-

ных объектов и жилья людей на паводкоопасных территориях.

В зависимости от причины, вызвавшей подъем уровня воды, разли-

чают следующие виды наводнений: половодье, паводок, подпорное, на-

гонное, при действии подводного источника большой энергии, прорыва.

Первые пять видов явлений – это источники ЧС природного характе-

ра. Половодье, паводок и подпорное наводнение возникают на реках, на-

гонное – в прибрежных районах заливов морей, устьях рек. Подводные

землетрясения и извержения вулканов могут сопровождаться образовани-

ем волн цунами, которые затапливают прибрежную местность.

Наводнение прорыва – источник техногенной ЧС, обусловлено гид-

родинамической аварией

Наводнения в большей или меньшей степени периодически наблю-

даются на большинстве рек России.

По размерам затапливаемой территории и наносимому материально-

му ущербу наводнения подразделяют на 4 группы:

– низкие (малые) – случаются раз в 5…10 лет и затапливается менее

10 % сельскохозяйственных угодий:

– высокие – существенно нарушают хозяйственную деятельность,

нередко вызывают необходимость частичной эвакуации населения:

–

выдающиеся – повторяются примерно раз в 50…100 лет, сопрово-

ждаются большим материальным ущербом, необходима массовая эвакуа-

ция населения;

– катастрофические – не чаще раза в 100…200 лет и реже, полностью

парализуется хозяйственная деятельность, временно изменяется жизнен-

ный уклад населения, сопровождаются гибелью людей.

Половодье и паводок связаны с прохождением большего, чем обыч-

но, объема воды по

руслу реки.

Половодье – ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон относи-

тельно длительное увеличение расхода воды (весеннее таяние снега, про-

должительные дожди). Длится половодье от 15…20 дней до 2…3 месяцев,

подъем воды до 2…5 метров на малых реках, до 10…20 метров – на боль-

ших.

Один из основных параметров течения реки – расход – это объем во-

ды

)(

, проходящий через поперечное сечение русла в единицу времени:

Q v

(1.4)

где

v – средняя скорость потока в рассматриваемом поперечном сечении,

м/с;

– площадь этого сечения, м

Средняя скорость потока находится по формуле Шези:

RiC=

(1.5)

где

– коэффициент Шези; R – гидравлический радиус, м; i – уклон дна

реки. Для широких русел можно принять

≈

, где

– глубина потока,

м. Величина

для открытых русел оценивается с помощью выражения

nhnRC //

6/16/1

≈= , где n – коэффициент шероховатости русла. Тогда

средняя скорость потока:

2/13/2

(1.6)

Значения уклона

дна реки:

– равнинные реки

= (5·10

-5

…5·10

-4

);

– предгорные реки

= (5·10

-4

…5·10

-3

);

– горные реки

> 5·10

-3

Средние значения коэффициента шероховатости

n для естественных

русел зависят от засоренности русла, неправильности в рельефе дна, изви-

листости русла:

–

n = 0,025 для чистых прямых русел;

–

n = 0,033 для русел больших и средних рек равнинного типа в бла-

гоприятных условиях состояния ложа;

–

n = 0,040 для сравнительно чистых русел равнинных рек в обыч-

ных условиях;

–

n = 0,050 для русел больших и средних рек, значительно засорен-

ных, извилистых и частично заросших;

–

n = 0,067 для значительно заросших, неровных русел с заводями;

–

n = 0,133 для рек болотистого типа.

Изменение расхода воды во времени

)(

(гидрограф) в период по-

ловодья показано на рис. 1.4, где

– бытовой (обычный) расход,

–

максимальный расход. При половодье имеет место относительно медлен-

ное изменение параметров потока.

Наибольший подъем уровня воды в

реке при половодье определяется макси-

мальным расходом

, который зависит от

ряда факторов: запасов снежной массы в

бассейне реки, температуры воздуха и ско-

)(

Рис. 1.4. Гидрограф половодья

)(

Рис. 1.4. Гидрограф половодья

рости ее повышения, выпадения осадков, ускоряющих сход снежного по-

крова. Максимальный подъем уровня

h воды может быть рассчитан по

формуле:

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

(1.7)

где

000

vSQ =

– бытовой расход;

– соответственно площадь се-

чения, скорость потока, уровень воды в реке при бытовом расходе;

m –

параметр, характеризующий форму русла. Для частных случаев (рис. 1.5):

прямоугольное русло –

1=m

, треугольное русло –

, трапецеидаль-

ное русло –

)/(2

100

bbbm +=

Скорость потока

при максимальном подъеме уровня воды

(

hh +

) рассчитывается по формуле (1.6):

2/1

3/2

2/13/2

)(

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

ihh

vv .

(1.8)

Размеры зоны затопления зависят от подъема уровня воды в реке и

топографических особенностей прилегающей к руслу местности (табл.1.3).

Т а б л и ц а 1.3

Размеры зон затопления в зависимости от уровня подъема воды

для равнинных рек

Максимальный подъем

уровня воды, м

1,5…2 2…4 4…6 6…14

Зона затопления, км

10 10…100 100…1000 >1000

Рис. 1.5. Формы русел ( - уровень (1) воды от дна русла при бытовом

расходе, - максимальный подъем уровня (2) воды при половодье,

- ширина русла реки по урезу воды при бытовом расходе,

- ширина дна русла)

Рис. 1.5. Формы русел ( - уровень (1) воды от дна русла при бытовом

расходе, - максимальный подъем уровня (2) воды при половодье,

- ширина русла реки по урезу воды при бытовом расходе,

- ширина дна русла)

Поражающее действие половодья определяется глубиной затопле-

ния. При этом различают прямой и косвенный ущерб.

Виды прямого ущерба:

- повреждение и разрушение жилых и производственных зданий, же-

лезных и автомобильных дорог, линий электропередач, связи, гибель скота

и урожая сельскохозяйственных культур;

- уничтожение и порча материальных ценностей (продукты питания,

корма, топливо, удобрения);

- смыв

плодородного слоя почвы и занесение почвы песком и илом;

- затраты на эвакуацию населения и вывоз материальных ценностей.

Виды косвенного ущерба:

- затраты на приобретение и доставку в пострадавшие районы про-

дуктов питания, строительных материалов, кормов для скота;

- ухудшение условий жизни населения;

- замедление темпов развития пострадавших районов;

- увеличение затрат на

поддержание инфраструктуры территории.

Часто косвенный ущерб превышает прямой.

Паводок – быстрый кратковременный (1…2 суток) подъем воды в

реке, вызванный ливневыми дождями или бурным таянием снега. Паводки

могут повторяться несколько раз в год. Опасность паводкового наводнения

заключается в его неожиданности. Форма гидрографа паводка подобна

гидрографу половодья (но он сжат по оси времени

) – имеется восходя-

щий участок, гребень (соответствует максимальному уровню воды) и нис-

ходящий участок. Максимальный подъем уровня воды в реке и скорость

потока при паводке рассчитываются по формулам (1.7), (1.8). Максималь-

ный расход

определяется выражением:

6,3

kJF

(1.9)

где

– расход максимальный и до выпадения осадков соответст-

венно, м

/с;

– интенсивность осадков, мм/час;

– площадь района вы-

падения осадков в бассейне реки, км

;

– коэффициент, учитывающий

долю стока выпавших осадков в реку

≤

(в приближенных расчетах

для оценки максимального подъема воды принимают

); коэффициент

“3,6” учитывает переход от размерности

– мм/час,

– км

к размерно-

сти

– м

/с. Высота паводка по мере удаления от места, где он максима-

лен, уменьшается.

Скорость

движения гребня паводка рассчитывается по формуле:

3/2

15,1

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

(1.10)

где

– скорость течения реки до выпадения осадков, м/с.

Поражающее действие паводка помимо глубины затопления опреде-

ляется и максимальной скоростью потока затопления.

Подпорное наводнение возникает из-за резкого увеличения сопро-

тивления стоку воды при загромождении русла реки льдом во время ледо-

хода (заторы) или внутриводным льдом (зажоры).

Нагонные наводнения создаются ветровыми нагонами воды в зали-

вах, бухтах, устьях крупных рек. Для Санкт-Петербурга, где такие навод-

нения разной интенсивности наблюдаются ежегодно, можно выделить три

их основные причины: прохождение циклонов, образование стоячих волн

(сейши) и собственно ветровой нагон.

Циклон – это атмосферный вихрь

большого размера (диаметр от сотен до не-

скольких тысяч километров) с пониженным

давлением в центре. Воздух в циклоне цир-

кулирует против часовой стрелки в север-

ном полушарии (рис.1.6), помимо этого

движется к центру

min

и вверх. Циклоны

постоянно образуются естественным обра-

зом в атмосфере из-за вращения Земли (си-

ла Кориолиса) и обычно перемещаются с запада на восток.

Пониженное атмосферное давление в центре циклона может опус-

каться до

min

(0,92…0,95)·10

Па и вызывает подъем уровня воды –

h :

−

min0

(1.11)

где

min

– нормальное атмосферное давление (периферия циклона) и

давление в центре циклона соответственно, Па;

– плотность воды, кг/м

;

min

Рис. 1.6. Движение воздуха в

циклоне ( )

3210

PPPP >>>

min

Рис. 1.6. Движение воздуха в

циклоне ( )

3210

PPPP >>>