Калинин А.А. (рук.) Безопасность жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

581

4.3 Стихийные бедствия метеорологического характера

Стихийные бедствия метеорологического характера вызываются вет-

ром, сильным дождем, градом, сильным снегопадом и т. д.

Извержения островных и подводных вулканов могут быть причиной воз-

никновения цунами (в переводе с японского − «волна в заливе»), для характери-

стики опасности которых принята шкала интенсивности К. Ииды и А. Имамуры

с некоторыми дополнениями по Д. Александеру (табл. 4.3).

Факторами опасности при различных атмосферных вихрях являются

сильные ветры и интенсивные осадки. Разрушительная способность ветра

выражается условными баллами по шкале скорости ветра, разработанной в

1806 г. английским адмиралом Фрэнсисом Бофортом (табл. 4.4).

Таблица 4.3

Шкала интенсивности цунами

Коли-

чество

баллов

Характеристика

опасности цунами

Последствия

Повто-

ряемость

в мире

0 Слабое цунами.

Высота волн до 1 м –

Несколь-

ко раз

в год

1 Умеренное цунами.

Высота волн до 2 м

Заметное затопление плоских

берегов. Повреждение легких

построек

Дважды

в год

Сильное цунами.

Средняя высота волн

2−4 м, максимальная

до 6 м

В приближенной полосе длин-

ной в десятки км разрушение

легких и повреждение прочных

зданий. Легкие суда выбрасы-

ваются на берег или уносятся в

море. Значительно число жертв

Раз в год

3 Очень сильное цу-

нами.

Средняя высота волн

4−8 м, максимальная

В приближенной полосе длин-

ной до 400 км полное разруше-

ние легких и значительное по-

вреждение прочных зданий,

Раз

582

до 10

−

20 м

смыв почв с полей. Поврежде-

ние всех судов. Много жертв

два года

4 Разрушительное цу-

нами.

Средняя высота волн

8−16 м, максимальная

до 30 м

В приближенной полосе

длинной 500 км – сильное по-

вреждение или разрушение всех

построек, уничтожение садов,

плантаций. Сильное поврежде-

ние крупнейших судов. Много

жертв

Раз в

десять лет

Возникновение атмосферных вихрей обусловлено выравниванием пе-

репадов атмосферного давления. Атмосферные вихри зарождаются вокруг

мощных восходящих потоков теплого влажного воздуха (циклоны и тайфуны

над океанами), быстро вращаются против часовой стрелки в Северном и по

часовой стрелке в Южном полушарии, при этом смещаются вместе с окру-

жающей воздушной массой.

Таблица 4.4

Сила ветра по шкале Бофорта

583

Бал-

лы

Словес-

ное

опреде-

ление силы

ветра

Ско-

рость

ветра,

м/с

Действие ветра

на суше на море

1 2 3 4 5

тишье

(штиль)

0–0,2

Штиль. Дым по

д-

нимается верти-

кально

Зеркально гладкое

море

Тихий

ветерок

0,3–1,5

Направление ветра

заметно по относу

дыма

Рябь, пены на греб-

нях нет

Легкий

бриз

1,6–3,3

Движение ветра

ощущается лицом,

шелестят листья,

движется флюгер

Короткие волны,

гребни не опрокиды-

ваются и кажутся

стекловидными

Слабый

бриз

3,4–5,4

Листья и тонкие

ветви деревьев ко-

лышутся, ветер раз-

вевает верхние фла-

ги

Короткие, хорошо

выраженные волны.

Гребни, опрокидыва-

ясь, образуют стек-

ловидную пену, из-

редка образуются

маленькие белые ба-

рашки

Умерен-

ный

бриз

5,5–7,9

Ветер поднимает

пыль и бумажки,

качает тонкие ветви

деревьев

Волны удлиненные,

белые барашки вид-

ны во многих местах

Свежий

бриз

8,0–10,7

Качаются ветви

деревьев, на воде

появляются волны с

гребнями

Хорошо развитые в

длину, но не очень

крупные волны, по-

всюду видны белые

барашки (в отдель-

ных случаях образу-

ются брызги)

584

Продолжение табл. 4.4

Сильный

шторм

(полная

буря)

24,5–28,4

Значитель-

ные разрушения

строений, деревья

вырываются с кор-

нем

Очень высокие

волны с длинными за-

гибающимися вниз

гребнями. Пена выду-

вается ветром больши-

1 2 3 4 5

Сильный

бриз

10,8–13,8

Качаются тол-

стые сучья деревь-

ев, гудят провода

Начинают образо-

вываться крупные

волны. Белые пени-

стые гребни занима-

ют большие площади

(вероятны брызги)

Крепкий

ветер

13,9–17,1

Качаются стволы

деревьев, идти

против ветра труд-

но

Волны громоздятся,

гребни срываются,

пена ложится поло-

сами по ветру

Очень

крепкий

ветер

(буря)

17,2–20,7

Ветер ломает су-

чья деревьев, идти

против ветра очень

трудно

Умеренно высокие

длинные волны. По

краям гребней начи-

нают взлетать брызги.

Полосы пены ложатся

рядами по ветру

Шторм

(сильная

буря)

20,8–24,4

Небольшие по-

вреждения; ветер

срывает дымовые

колпаки и черепи-

цу

Высокие волны.

Пена широкими

плотными полосами

ложится по ветру.

Гребни волн опроки-

дываются и рассыпа-

ются в брызги, кото-

рые ухудшают види-

мость

585

ми хлопьями в виде

густых полос, поверх-

ность моря белая от пе-

ны. Грохот волн подо-

бен ударам. Видимость

плохая

Окончание табл. 4.4

2 3 4 5

Жесто-

кий шторм

(жестокая

буря)

28,5–32,6

Большие разру-

шения на значи-

тельном простран-

стве

Исключительно выс

о-

кие волны. Суда време-

нами скрываются из ви-

да. Море все покрыто

длинными хлопьями пе-

ны, располагаю-щимися

по ветру. Края волн по-

всюду сдуваются в пену.

Видимость плохая

Ураган

32,7

и более

Тяжелые предме-

ты переносятся

ветром на значи-

тельные расстоя-

ния

Воздух наполнен пе-

ной и брызгами. Море

все покрыто полосами

пены. Очень плохая ви-

димость

В порядке уменьшения энергии и размеров к опасным атмосферным

вихрям относят:

• циклоны (от греческого «kyklon» − кружащийся) − область понижен-

ного давления в атмосфере с минимумом в центре и поперечником в не-

сколько тысяч километров);

586

• ураган – ветер большой разрушительной силы и значительной продолжи-

тельности, скорость которого больше 32 м/с. Средняя продолжительность урага-

на от 9 до 12 дней, часто ливни, сопровождающие ураган, могут быть опаснее

самого ураганного ветра. Ширина полосы разрушения может измеряться сот-

нями километров;

• тайфуны (от китайского «тай фын» − большой ветер) − тропический

ураган Тихого океана;

• шквалы (от англ. «squall» − шквал, вихрь); − резкое кратковременное

(минуты и десятки минут) усиление ветра иногда до 30−70 м/с с изменением

его направления, чаще всего при грозе;

• смерчи − атмосферные вихри, возникающие в грозовом облаке и рас-

пространяющиеся вниз, часто до самой поверхности земли в виде темного

облачного рукава или хобота диаметром в десятки, а иногда и сотни метров

(рис. 4.3). Смерч существует недолго, перемещаясь вместе с облаком, но мо-

жет причинить значительные разрушения. Смерч, перемещающийся над су-

шей, в США называют торнадо.

Основной составной частью смерча является воронка, представляющая

собой спиральный вихрь, имеющий размер внутренней полости от десятков

до сотен метров. В стенках смерча движение воздуха направлено по спирали

и может достигать скорости до 200 м/с. Обычно длина пути смерча составля-

ет от сотен метров до сотен километров, а средняя скорость его перемещения

– 50–60 км/ч. Соприкасаясь с поверхностью, смерч вызывает большие раз-

рушения. Разность давления между периферией и внутренней частью ворон-

ки создает условия всасывания всего, что попадает на пути движения смерча.

В воздух могут быть подняты и перемещены на сотни метров люди, живот-

ные, деревья, автомобили, крыши домов и легкие дома, разрушены здания,

сооружения.

Рис. 4.3- Типичная хоботообразная мощная воронка смерча

Выпадение осадков из облаков (снегопады, снежные лавины, снежные

бури, град) происходит вследствие укрупнения уже существующих в них ка-

пель и кристалликов до размеров, когда они начинают подчиняться гравитации

и приобретают заметную скорость падения. Наиболее крупные кристалличе-

587

ские элементы при выпадении из облака сталкиваются с переохлажденными

каплями и примораживают их к себе или смерзаются между собой, образуя

хлопья. При низких температурах эти твердые частицы достигают поверхности

Земли в виде снега, а летом − в виде града (диаметром от 5 мм до 15 см).

• Снежные бури − это большие снежные массы, сопровождающиеся

сильными ветрами.

Снегопады, снежные бури и обледенения классифицируют:

• по периодичности максимальных нагрузок (t = 10; 50; 100 лет);

• по снеговой нагрузке (Р − 0,5; 0,7; 1; 1,5; 2; 2,5 кН/м

);

• по зоне действия (10

; 10

км

Снегопады, снежные лавины и снежные бури приводят к переохлажде-

нию, обморожению и травмированию людей; нарушению транспортного со-

общения между населенными пунктами, а также к обледенению, разрушению

линий связи, ЛЭП, антенно-мачтовых и др. сооружений.

4.4 Природные пожары

К природным пожарам относят лесные пожары, пожары степных и

хлебных массивов, торфяные пожары и подземные пожары горючих иско-

паемых. По своему характеру пожары подразделяют на низовые, верховые и

подземные (торфяные).

При низовых пожарах (происходят в 90 % случаев), огонь распространяет-

ся только по почвенному покрову, охватывая нижние части деревьев, траву, ва-

лежники и выступающие корни. Скорость распространения пожара составляет от

1 до 3 м/мин, а высота пламени − 1,5 м. При скорости 3−4 м/мин пожар может

разрастись в крупный за 10−14 ч.

Верховой беглый пожар возможен только при сильном ветре. Огонь про-

двигается обычно по кронам деревьев «скачками» со скоростью от 5 до 100

м/мин. Ветер разносит искры, горящие ветки и хвою, которые создают новые

очаги пожара на несколько десятков, порой и сотен метров. Скорость передви-

жения пламени при таком пожаре может достигать 15−20 км/ч. Они становятся

особо опасными для людей и сохранности имущества.

588

Торфяные пожары движутся медленно − до нескольких метров в сутки.

Они наиболее опасны неожиданными прорывами огня из подземного очага.

Признаком такого пожара является горячая почва, из-под которой идет дым.

Причинами возникновения пожаров 85 % случаев является человек, в

том числе в 39 % – из-за неосторожного обращения с огнем в лесу. Разряды

молний инициируют около 15 % пожаров.

• Молния − электрический разряд в атмосфере между заряженным об-

лаком или между разноименными облаками. Молнии делят на внутриоблач-

ные, т. е. возникающие в самих грозовых облаках, и наземные, т. е. ударяю-

щие в землю. Возникновение электрических зарядов в облаках связано с явлени-

ем подъема воздуха, богатого водяным паром, и интенсивной его конденсацией.

В результате физических и, в частности, аэродинамических процессов в облаках

происходит разделение электрических зарядов противоположных знаков, вызы-

вающих разряды молнии между облаками, т. е. они заряжаются положительным

и отрицательным электричеством. Процесс развития наземной молнии состоит

из нескольких стадий (рис. 4.4, слайд).

Рис. 4.4. Схема развития наземной молнии:

а, б – две ступени лидера; 1 – облако; 2 – стримеры; 3 – канал ступенча-

того лидера; 4 – корона канала; 5 – импульсная корона на головке

канала; в – образование главного канала молнии

На первой стадии в зоне, где электрическое поле достигает критического

значения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными

электронами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые

под действием электрического поля приобретают значительные скорости по

направлению к земле и, сталкиваясь с атомами воздуха, ионизируют их. Таким

образом, возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических

разрядов – стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, ко-

торые, соединяясь, дают начало яркому термоионизированному каналу с высо-

кой проводимостью – ступенчатому лидеру. Движение лидера к земной по-

верхности происходит ступенями примерно со скоростью 5 10

м/с, после чего

его движение приостанавливается на несколько десятков мкс, свечение сильно

ослабевает. В последующей стадии лидер снова продвигается на несколько де-

сятков метров, яркое свечение при этом охватывает все пройденные ступени.

589

Затем снова следует остановка и ослабление свечения. Эти процессы повторя-

ются при движении лидера до поверхности земли со скоростью примерно 2 ⋅ 10

м/с. По мере продвижения лидера к земле напряженность поля на его конце

усиливается и под его действием из выступающих на поверхности земли пред-

метов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером.

Наблюдается еще и шаровая молния, представляющая собой огненное те-

ло, имеющее форму арбуза или груши диаметром 10–20 см и более. Она обычно

проникает в помещение через открытые окна, двери, щели, трубы в конце грозы

на несколько секунд в виде красного шара и либо тихо исчезает, либо издает

при этом слабый треск или оглушающий звук.

Молнию характеризуют следующие электрические параметры:

• амплитуда тока J

;

• крутизна тока (скорость нарастания тока);

• длина фронта волны тока (время от начала до конца нарастания тока

молнии);

• длина волны (время от начала до того момента, когда ток молнии i

уменьшается до значения i

= 0,5 ⋅ J

Электрические параметры необходимы для расчета различных воздей-

ствий молнии.

Молния оказывает следующие воздействия:

• прямой удар в здание, сооружение;

• вторичное воздействие молнии;

• занос высокого потенциала.

Опасность прямого удара молнии заключается в контакте горючей сре-

ды с каналом молнии, температура в котором достигает 30000

С при силе

тока 200000 А и времени действия около 100 мкс. От прямого удара молнии

воспламеняются все горючие среды, деформируются и разрушаются метал-

лические конструкции.

Опасность вторичного воздействия молнии заключается в искровых раз-

рядах, возникающих в результате индукционного и электромагнитного воз-

действия атмосферного электричества на производственное оборудование,

контуры трубопроводов и строительных конструкций. В местах разрыва

сплошности контуров образуется энергия искрового разряда, превышающая

250 МДж и достаточная для воспламенения горючих веществ.

590

Занос высокого потенциала в здание, сооружение происходит по раз-

личным надземным и подземным протяженным коммуникациям (рельсам,

трубопроводам, воздушным проводам и др.) не только при их прямом пора-

жении молнией, но и при расположении коммуникаций в непосредственной

близости от молниеотвода. При соблюдении безопасных расстояний между

молниеотводами и коммуникациями энергия возможных искровых разрядов

достигает значений 100 Дж и более.

Воздействие молнии может привести к поражению людей, искрообра-

зованию, пожарам, взрывам, перенапряжениям на проводах электрической

сети, разрушениям зданий и сооружений.

4.5 Стихийные бедствия космического характера

Серьезную угрозу для нашей планеты представляют потенциально

опасные космические объекты:

• астероиды (от греч. asteroeideis – звездоподобные) или малые планеты

– тела Солнечной системы с диаметром от 1 до 1000 км;

• кометы (от греч. kometes – звезда с хвостом, букв. длиннохвостый) –

тела Солнечной системы, имеющие вид туманных объектов обычно со свет-

лым сгустком – ядром в центре и хвостом;

• метеориты – малые железные или каменные тела Солнечной систе-

мы, попадающие на землю из межпланетного пространства и не разрушив-

шиеся полностью при движении в атмосфере.

До недавнего времени человечество недооценивало космические опас-

ности. Однако каждый год метеориты пробивают крыши до 16 зданий и со-

оружений на Земле, а в результате прямого попадания метеорита массой не

менее 100 г 1 чел. погибает каждые десять лет.

Астрономическое событие, происшедшее в 1994 г., когда осколки кометы

Шумейкера–Леви столкнулись с Юпитером, напомнило о существовании про-

блемы космических опасностей.

В настоящее время науке известны 200 кратеров, возникших на по-

верхности Земли от удара крупных метеоритов. Около десятка из них имеют