III. Основы чрезвычайных ситуаций

Дается краткое описание различных ЧС, их основные характеристики, поражающие факторы, способы защиты, действия спасаний, вопросы устойчивости объектов экономики (ОЭ), технических систем и их жизнеобеспечение, прогнозирование развития ЧС.

Под устойчивостью технической системы понимают ее способность сохранять работоспособность при нештатном воздействии. Для условий ЧС под устойчивостью функционирования ОЭ надо понимать способность выпускать установленные виды продукции в объемах и номенклатуре, предусмотренных планами для условий ЧС. Для объектов, не связанных с производством материальных ценностей (транспорт, связь, ЛЭП) устойчивость определяется их способностью выполнять свои функции в условиях ЧС.

Стихийное бедствие

Стихийное бедствие – это опасные природные явления геофизического, геологического, атмосферного или биосферного происхождения, которые характеризуются внезапным нарушением жизнедеятельности населения, разрушениями, уничтожением материальных ценностей, травмами и жертвами среди людей.

Перечень основных видов стихийных бедствий представлен в таблице 1.

Землетрясения по ущербу, жертвам и разрушительному действию нет равных. Они бывают тектонические, вулканические, обвальные. Землетрясение представляет собой внезапные подземные толчки или колебания земной поверхности., вызванные происходящими в толще земной коры разломами и перемещениями, при которых высвобождается энергия огромной силы.

Таблица 1

Перечень основных видов стихийных бедствий

Стихийное бедствие	Основной критерий	Поражающий фактор и последствия
Землетрясение	Сила или интенсивность до 12 баллов	Скорость грунта, трещины. Пожары, взрывы, разрушения, человеческие жертвы
Сель, оползень	Масса, скорость потока	Камнегрязевой поток. Человеческие жертвы, уничтожение материальных ценностей
Пожар	Температура	Тепловое воздействие жертвы, материальный ущерб
Сильный ветер (ураган, смерч)	Скорость ветра	Скоростной напор, человеческие жертвы, уничтожение материальных ценностей
Обледенение, снегопад	Количество осадков более 20 мм за 12 ч	Уровень заноса, отрывы проводов, поражение людей, человеческие жертвы
Пыльная буря	Скорость ветра	Скоростной напор, уничтожение посевов, плодородных почв
Наводнение	Подъем уровня воды	Затопление суши, разрушения, человеческие жертвы
Циклон, тайфун	Скорость ветра	Разрушения, человеческие жертвы
Цунами	Высота и скорость волны	Затопление суши, разрушения, человеческие жертвы

Сейсмические волны от центра землетрясения распространяются на значительные расстояния, производя разрушения и создавая очаги комбинированного поражения. При сильных землетрясениях нарушается целостность грунта, разрушаются строения, выходят из строя коммуникации, энергетические объекты, возникают пожары, возможны человеческие жертвы.

Интенсивность землетрясения определяется степенью разрушения, измеряется по 12-бальной международной шкале (табл.2).

Таблица 2

Характеристика повреждений при землетрясении

Характеристика землетрясения	Характер повреждения строений
Слабое (до 3 баллов), умеренное (4 балла)	Большие трещины в стенах. Обрушение штукатурки, дымоходов, повреждения остекленения
Сильное (5…6 баллов) Очень сильное (7 баллов)	Трещины в наружных стенах несейсмостойких зданий, обрушение конструкций, заклинивание дверей
Разрушительное (8…10 баллов)	Систематически стойкие здания получают слабые разрушения, прочие – рушатся
Катастрофическое (11…12 балов)	Обрушение наружных конструкций и полное разрушение зданий

Извержение вулканов. В современном мире насчитывается около 760 действующих вулканов. В России все вулканы расположены на Камчатке и Курильских островах.

Основными поражающими факторами при извержении вулканов являются ударная воздушная волна (УВВ), летящие осколки (камни, деревья, части конструкций) пепел, вулканические газы (углекислый, сернистый, водород, азот, метан, сероводород, иногда фтор, отравляющий источники воды), тепловое излучение, лава, движущаяся по склону со скоростью до 80 км/ч при температуре до 1000⁰С и сжигающая все на своем пути. Вторичное поражение фактора – цунами, пожары, взрывы, завалы, наводнения, оползни. Наиболее частыми причинами гибели людей и животных в районе извержения вулканов являются травмы, ожоги (часто верхних дыхательных путей), асфиксия (кислородное голодание), поражение глаз.

Сель (по-арабски «бурный поток») – это внезапно формирующийся в руслах горных рек временный грязекаменный поток. Такая смесь воды, грязи, камней весом до 10т, деревьев и других предметов несется со скоростью до 15 км/ч, сметая, заливая или увлекая с собой мосты, постройки, разрушая дамбы, плотины, заваливая селения. Объем перемещаемой породы – миллионы кубических метров. Длительность селевых потоков достигает 10 часов при высоте волны до 15 м. Сели образуются из-за продолжительных ливней, интенсивного таяния снега (ледников), прорыва плотин.

Оползни – это отрыв и скольжение верхних слоев почвы вниз по склону под действием силы тяжести. Наиболее часто оползни возникают из-за увеличения крутизны склонов гор, речных долин, высоких берегов, морей, озер, водохранилищ и рек при их подмыве водой. При этом по склону сползают огромные массы грунта вместе с постройками, деревьями и всем, что находится на поверхности земли. Последствия оползней – жертвы, завалы. Запруды, уничтожение лесов, наводнения.

Гроза – это атмосферное явление, при котором между мощными кучево-дождевыми облаками и землей возникают сильные электрические разряды – молнии. Такие разряды достигают напряжения в миллионы вольт, а общая мощность «грозовой машины» Земли составляет 2 млн. кВт, скорость разряда достигает 100 тыс. км/с, сила тока – 180 тыс. ампер. Температура в канале молнии из-за протекающего там огромного тока в 6 раз выше, чем на поверхности Солнца, поэтому почти каждый предмет, пронизанный молнией, сгорает. Ширина разрядного канала молнии достигает 70 см. Из-за быстрого расширения воздуха, нагревающегося в канале, слышны раскаты грома. Молния обычно бьет в возвышенные места, отдельно стоящие деревья, технику. Опасно находиться в воде или вблизи нее, нельзя ставить палатки у самой воды. Иногда после сильного разряда линейной молнии появляется шаровая молния – светящийся шар диаметром от 5 до 30 см, путь движения которого непредсказуем.

Грозы приводят к наиболее опасным проявлениям стихии – пожарам. Особенно опасны торфяные и лесные пожары.

Ураган (циклон, тайфун – от кит. «большой ветер») – это ветер силой до 12 баллов. Его скорость достигает 300 м/с, фронт урагана достигает длины до 500 км. Ураган способен пройти путь в сотни километров. Он опустошает все на своем пути: ломает деревья, разрушает строение, создает на побережье волны высокой до 30 м, может быть причиной ливней.

Буря – разновидность урагана, но имеет меньшую скорость ветра. Основными причинами жертв при ураганах и бурях являются поражение людей летящими осколками, падающими деревьями и элементами строений. В засушливых областях бури вызывают эрозию и выветривание почвы, унос или засыпку посевов, оголение корней.

Смерч (торнадо) – вихревое движение воздуха, распространяющегося в виде гигантского черного столба диаметром до сотен метров, внутри которого наблюдается разряжение воздуха, куда затягиваются различные предметы.

Сильный снегопад, заносы, обледенения, лавины. Указанные явления природы точно прогнозируются. Приводят к заносам дорог, населенных пунктов, прекращению снабжения. Резкие перепады температур при снегопаде приводят к появлению наледи и налипаний мокрого снега.

Наводнение – временное затопление значительной части суши водой в результате действия природных сил. Наводнения уместно прогнозируются, соответствующие службы дают предупреждения в опасные районы.

Примеры решения задач

Задача 1.

Определить характер разрушений и вероятность возникновения завалов в районе землетрясения силой 10 баллов при плотности застройки 40 %, этажности 6-8, ширине улиц 20 м.

Решение:

1. По таблице 3 определяем, что воздействие землетрясения силой 10 баллов эквивалентно воздействию избыточного давления до 50 кПа, что характеризует зону сильных разрушений.

2. Если дана характеристика конкретного элемента ОЭ или района застройки, то по таблицам 4 и 5 может определить характер разрушений в зависимости от устойчивости объекта, типа (конструктивного выполнения) строения.

3. По таблице 6 находим, что высота сплошных завалов может составить около 4 м.

Таблица 3

Сравнительная характеристика параметров при ЧС

Избыточное давление, кПа	> 50	30…50	20…30	10…20	< 10
Землетрясение, баллы	11 …12	9…10	7…8	5…6	4…5
Ураган, баллы при скорости ветра		16…17	14…15	12…13	9…11
> 70	50…70	30…50	25…30	< 25
Степень разрушения зданий	Полные	Сильные	Средние	Слабые	Легкие

Таблица 4

Величина избыточного давления, кг/см²,

определяющая степень разрушения

Объекты разрушения	Степень разрушения
сильное	среднее	слабое
Защитные сооружения
Отдельно стоящие, рассчитанные на давление 3,5 кг/см2   Рассчитанные на давл. 1,0 кг/см2 Подвальные, 1,0 кг/см2   Рассчит. на давл. 0,5 кг/см2   Противорадиационное укрытие, рассч. на давл 0,3 кг/см2   Подвалы без усиления	7,5…6   3…2     2…1,5   1…0,6     0,8…0,6   1…0,8	6…5   2…1,5     1,5…1   0,6…0,4     0,6…0,4   0,8…0,3	5…3,5   1,5…1     1…0,7   0,4…0,3     0,4…0,2   0,3…0,2
Промышленные и жилые здания
ПРОМЫШЛЕННЫЕ СООРУЖЕНИЯ
С тяжелым металлическим каркасом С легким каркасом и без каркаса Доменные печи	0,6…0,4   0,5…0,3   0,8	0,4…0,3   0,3…0,2   0,4	0,3…0,1   0,2…0,1   0,2
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
Тепловые и атомные То же, антисейсмич. конструкции Бетонные, ж/б., антисейсмич. к.	0,45 3…2   2…1,5	0,35 2…1,5   1,5…0,8	0,25 0,3…0,25   0,8…0,3
ЗДАНИЯ
Кирпичные Деревянные Разрушение остекленения зданий	0,3…0,2 0,2…0,12 0,05…0,03	0,2…0,12 0,12…0,08 0,03…0,2	0,12…0,08 0,08…0,06 0,02…0,01
СООРУЖЕНИЯ
ПЛОТИНЫ Бетонные Земляные, шириной 20…100 м		50…20 10…7	20…10 7…1,5
Затворы плотин Здания ГЭС Подземные водо-, газо-, канализационные сети Смотровые колодцы, задвижки	3…2     15…10	1…0,7 2…1     10…6	0,7…0,2 1…0,5     6…13 4…2
ТРУБОПРОВОДЫ
Наземные Заглубленные до, 07	1,3	0,5 3,5…2,5	0,2 2…1,5
КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ
Наземные Подземные Воздушные линии высокого напряжения Силовые линии электрофицированной ж.д. Стационарные воздушные линии связи Антенные устройства	1…0,7 15…10 1,2…0,8   0,7   1,2…0,8   0,4	0,5…0,3 10…8 0,7…0,5   0,6   0,7…0,5   0,4…0,2	0,3…0,1 0,4…0,2   0,5   0,2   0,2…0,1
МОСТЫ
Металлические, пролетом до 45м ж/б., пролетом до 20 м Деревянные, низководные	2,5	2,5…1,5   2…1 0,8..0,5	1,5…1   1…0,5 0,5…0,2
Шоссейные дороги с твердым покрытием	20…10		3…1,2
Пути железнодорожные		3…1,5	1,5…1
Аэродромы с бетонным покрытием			4…3
Метро		20…12	12…10
Подстанции трансформаторные и распределительные	0,7…0,6	0,6…0,4	0,4…0,3
Вышки металлические сквозной конструкции	0,5	0,3	0,2
Водонапорные башни	0,7	0,6	0,3…0,2
Резервуары чистой воды, заглубленные		2…0,5	0,5…0,2

Примечание: избыточное давление 1 кг/см² соответствует 100 кПа

Таблица 5

Степень разрушения строений при землетрясениях, баллы

Тип (конструкция) здания	Слабые	Средние	Сильные
Кирпичные с ж/б перекрытиями малоэтажные (до 4 эт.) многоэтажные (до 8 эт.)	6…7 5…6	7…7,5 6…7	7,5…8 7…7,5
Те же, антисейсмические до 4 эт. до 8 эт.	6,5…7,5 6…7	7,5…8 7…8	8…8,5 8…8,5
Каркасы с ж/б перекрытиями до 4 эт. до 8 эт.	6,5…7,5 5,5…6,5	7,5…8 6,5…7,5	8…8,5 7,5…8
Те же, антисейсмические до 4 эт. до 8 эт.	7…8 6…7	8…8,5 7…8	8,5…9 8…8,5
Ж/б крупнопанельные до 4 эт. до 8 эт.	6…7 5…6	7…7,5 6…7,5	7,5…8 7,5…8
Ж/б каркасные многоэтажные высотные (более 25 эт.)	7…7,5 6,5…7,5	7,5…8 7,5…8,5	8…8,5 8,5…9
Здание электростанций	7…7,5	7,5…8	8…9
Подвалы зданий	7…8	8…9	9…10
Убежища 3-го класса	9…10	10…11	11…12
Быстровозводимые убежища	7,5…8,5	8,5…9,5	9,5…11
Воздушные ЛЭП	7…8	8…8,5	8,5…9
Антенные устройства	6…7	7…8	8…9

Таблица 6

Высота сплошного завала, м, в зависимости от плотности застройки и этажности зданий

Плотность застройки, %	Этажность
	0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 0,9	0,6 0,7 0,9 1,2 1,5 1,7	1,2 1,5 2,5	1,3 1,6 1,9 2,5 3,1 3,8	1,5 1,9 2,2 3,8 4,5	1,7 2,3 2,8 3,7 4,6 5,6	1,9 2,4 2,9 3,8 4,8 5,8	2,1 2,6 3,1 4,2 5,2 6,2

Задача 2. Определить характер разрушений в районе воздействия урагана при скорости ветра до 60 м/с

Решение. Необходимо воспользоваться табл. 7: найти характер разрушения для конкретного типа строения.

Таблица 7

Степень разрушения при ветровой нагрузке (скорость ветра м/с)

Тип строения	Слабые	Средние	Сильные	Полные
Промышленные здания с легким металлическим каркасом или бескаркасные		30…50	50…70	> 70
Кирпичные малоэтажные многоэтажные		25…40 25…35	40…60 35…50	> 60 > 50
Административные здания с ж/б каркасом		35…50	50…60	> 60
Крупнопанельное жилье здания		30…40	40…50	> 50
Складские кирпичные здания		30…45	45…55	> 55
Трансформаторные подстанции		45…70	70…100	> 100
Водонапорные башни		35…55	55…85	> 85
Резервуары: наземные заглубленные		40…55 45…65	55…70 65…85	> 70 > 85
Насосные станции: наземные кирпичи наземные ж/б заглубленные ж/б		30…40 35…45 40…50	40…50 45…55 50….65	> 50 > 55 > 65
Крановое оборудование		40…55	55…65	> 65
Трубопроводы наземные на эстакаде		45…60 40…50	60…80 50…65	> 80 > 65
ЛЭП		30…45	45…60	> 60

Задача 3. Рассчитать смещение оборудования под действием скоростного напора, при следующих условиях:

Сила смещения F_см (рис.6) окажется больше сил трения F_тр и горизонтальной составляющей силы крепления (например, усиление болтов на срез) Q.

F_см > F_тр + Q

	G

F_см F_тр

Рис. 6

Решение:

Смещающая сила F_см определяется по формуле F_см = С_х · S · P_ск, где

С_х – коэффициент аэродинамического сопротивления лобовой площади предмета, определяемый по таблице 8; S, м² – площадь лобовой поверхности предмета, которая встречает фронт скоростного напора (УВВ); P_ск – давление скоростного напора на оборудование. Зависимость P_ск от величины избыточного давления представлена на рис. 7. Сила трения F_тр = f · m · g, где f – коэффициент трения, определяемый по таблице 9; m – масса оборудования, кг; g = 9,8 м/с².

Если крепление отсутствует, то Q=0. Граничным условием для смещения оборудования является F_см = F_тр. отсюда Р_ск =

Таблица 8

Коэффициент аэродинамического сопротивления лобовой площадки для тел различных форм

Форма тела		Направление движения воздуха
Параллелепипед с квадратным основанием	0,85   1,3	Перпендикулярно квадратной стороне Перпендикулярно прямоугольной стороне
Куб	1,6	перпендикулярно стороне
Диск	1,6	Перпендикулярно диску
Цилиндр при отношении высоты к диаметру равному	0,4	перпендикулярно оси цилиндра
Сфера	0,25	Перпендикулярно поверхности

Таблица 9

Коэффициент трения между поверхностями

Наименование трущихся материалов	Величина коэффициента трения	Наименование трущихся материалов	Величина коэффициента трения
При скольжении	При качении
Сталь по стали Сталь по чугуну Металл по линолеуму	0,15 0,3 0,2…0,4	Стального колеса по рельефу по кафелю по линолеуму	0,05 0,1 0,15…0,2

Р_ск, кПа

¹⁰

⁹

⁸

₇

₆

₅

₄

³

²

¹

10 20 30 40 50 60 70 Р_изб, кПа

Рис. 7

Вопросы по теме:

1. Стихийные бедствия, определение, характерные стихийные бедствия для района.

2. Воздействие скоростного напора на объекты.

3. Основные опасности при стихийных бедствиях.

Тесты по теме

Задания. Тесты

Ответы

1. Какими поражающими факторами характеризуются ЧС при стихийных бедствиях? А. поражающим фактором, соответствующим конкретному стихийному бедствию; Б. первичным и вторичным поражающим фактором; В. поражающим фактором комбинированного действия.   2. Наиболее характерными стихийными бедствиями являются А. метеорологические опасные явления; Б. природные явления, характерные для данного района. 3. при воздействии ЧС, вызывающей разрушение, основным оценивающим параметром является А. скорость ветра при урагане; Б. баллы при землетрясения; В. степень разрушения; Г. избыточное давление.   4. Отчего зависит степень разрушения строений? А. от типа конструкции; Б. от степени разрушающей нагрузки.   5. В регионах, подверженных стихийным бедствиям проводят мероприятия: А. отрабатывают эвакомероприятия; Б. повышают устойчивость объектов.