Характеристика опасностей природно-техногенного характера

Развитие техносферы привело к возникновению новой группы опасностей, получивших название природно-техногенных опасностей. Их появление связано с активным техногенным воздействием на природную среду, под влиянием которого возникают новые или ускоренно развиваются существующие медленно протекающие природные процессы.

К числу природно-техногенных опасностей для городских и промышленных агломераций, прежде всего, следует отнести:

- наведенную сейсмичность;

- опускание территорий;

- подтопление;

- карстово-суффозионные провалы;

- формирование техногенных геофизических полей.

Большого внимания заслуживает такой феномен, как наведенная сейсмичность. К мощным факторам наведенной сейсмичности относятся мегаполисы, крупные водохранилища шахты и карьеры, закачка в глубокие горизонты земной коры, подземные атомные взрывы. Каждый из факторов вызывает наведенную сейсмичность по-своему. Один, увеличивая неоднородность напряженного со стояния земной коры, создает дополнительную нагрузку (мегаполис), другой — разгрузку (шахты, карьеры), но оба тем самым способствуют проявлению сейсмических явлений.

Землетрясения могут возникнуть и из-за создания крупных водохранилищ. Накопление огромных масс воды приводит, с одной стороны, к дополнительной нагрузке на земную кору, достигающей 20 кг/см и выше, а с другой — к изменению гидростатического давления в породах на территории выходящей далеко за контуры водохранилища. Повышение гидростатического давления способствует возникновению землетрясения.

Опускание урбанизированных территорий происходит из-за дополнительной статической и динамической нагрузки от зданий, сооружений и транспортных систем города на почву. Еще больший эффект производит извлечение подземных вод. Впервые на это обратили внимание японские специалисты, зафиксировав опускание территории Токио за период 70-х годов примерно на 4,5 м.

Катастрофических размеров достигло опускание поверхности г. Мехико, начавшееся в конце прошлого столетия в связи с интенсивным забором подземных вод. На отдельных участках города в 1948—52 г. г оно происходило со скоростью 30 см/год. К концу 70-х годов вся территория города опустилась более чем на 4 м, а его северо-восточная часть — на 9 м. В настоящее время этот процесс удалось стабилизировать за счет сокращения объемов откачки воды и поставки ее в город из других регионов.

Опускание поверхности земли происходит также при добыче жидких и газообразных полезных ископаемых — нефти и газа. Территория американского города Лонг-Бич по этой причине опустилась к началу пятидесятых годов на 8,8 м. В результате серьезно пострадали промышленные предприятия, жилые здания, транспортные пути, морской порт.

В РФ данная проблема является актуальной для Западной Сибири, поскольку опущение этой территории даже на несколько десятков сантиметров может существенно увеличить и без того ее сильную заболоченность.

Суть подтопления территорий заключается в подъеме уровня грунтовых вод к земной поверхности, что приводит к переувлажнению грунтов, заболачиванию земель, затоплению подвальных и технических помещений. Вследствие подтопления повышается сейсмичность территории, идет снижение несущей способности грунтов, а в итоге происходят преждевременные деформации и выход из строя сооружений и подземных коммуникаций, ухудшается экологическая обстановка.

Подтопление нередко вызывает активизацию оползней, просадки, провалы и набухания грунтов, загрязнение грунтовых вод, усиливает коррозионные процессы в подземных конструкциях, приводит к деградации почв и угнетению растительных комплексов. На территориях где подземные воды загрязнены нефтью и нефтепродуктами их подъем к поверхности Земли может способствовать созданию взрыва и пожароопасной обстановки.

Процесс подтопления освоенных территорий России принял практически повсеместный характер. Он охватывает примерно 9 млн. га земель, в том числе 5 млн. га сельскохозяйственных и 1 млн. га находящихся на границах городов. Из насчитывающихся в государстве 1064 городов подтоплению подвержены 792, из 2065 рабочих поселков 460, а также 762 сельских населенных пунктов. [1] От него страдают практически все крупные города, в том числе Москва и Санкт-Петербург.

Карстово-суффозионные провалы. На территориях где залегают мощные пласты растворимых пород (солей гипса, известняка, мела) широко развиты процессы локального их растворения и образования карстовых пустот. (Карст – это процесс растворение горных пород). В том случае, если карстовые полости находятся на небольшой глубине (до 100 м), кровля перекрывающих их пород может терять устойчивость и обрушаться с образованием на поверхности Земли специфических карстовых воронок.

Интенсивная откачка подземных вод и нарушение установившегося гидродинамического режима на территориях пораженных древним карстом, могут вызвать развитие так называемых карстово-суффозионных процессов. (Суффозия – это процесс выноса мелких минеральных частиц и растворенных веществ водой, фильтрующийся в толще горных пород). Они приводят к образованию воронок опасных не только для зданий и сооружений, но для людей. В некоторых районах указанные процессы идут достаточно быстро. Так, например, за последние 25 лет в Москве возникло 42 карстово-суффозионных провала, которые ранее на территории города не фиксировались. Эти провалы имели диаметр от нескольких до 40 м, глубину от 1,5 до 5-8 м. В результате их образования пострадали три пятиэтажных дома, жителей которых пришлось переселить. Здания же были разобраны.

Формирование техногенных геофизических полей. Хозяйственная деятельность городских и промышленных агломераций вызывает образование на их территории еще одного источника опасностей — техногенных физических полей: вибрационных, электрических и тепловых.

Вибрационные поля возникают в основном от движения транспорта. Вибрационные поля обуславливают динамическое воздействие на грунты, вызывая снижение их несущей способности, влияют на техническое состояние зданий и сооружений, отрицательно сказываются на условиях жизни и работы людей.

Электрические поля блуждающих токов формируются за счет утечек тока с электрифицированного рельсового транспорта, заземленных промышленных установок, со станций катодной защиты. Они повышают коррозионную активность грунтов по отношению к находящимся в них подземным коммуникациям. Коррозия металлов под воздействием таких полей ускоряет разрушение стальных трубопроводов в 5-10 раз.

Тепловые поля территории городов образуются под влиянием ряда факторов: нарушения естественного режима поглощения солнечного тепла из-за повышенной задымленности атмосферы и экранирования значительной площади различными объектами, использования подземных вод в качестве охладителей в системах кондиционирующих воздух, тепловыделения промышленных предприятий; утечек нагретых вод из подземных коммуникаций и непосредственного сброса их в открытые водоемы. В результате создаются зоны тепловых аномалий с превышением температуры над фоном на 10 и более градусов. Изменение теплового режима территории вызывает агрессивность грунтов и грунтовых вод по отношению к подземным сооружениям и коммуникациям, в ряде случаев создает непредвиденные трудности при ведении строительных работ.

Синергетические процессы

Катастрофы часто носят синергетический характер (синергетикус означает согласованно-действующий). Суть заключается в том, что одно катастрофическое явление вызывает цепочку других. Например, землетрясение может стать причиной возникновения цунами, оползней, селей, обвалов подтопления порождают просадки лессов; нагонные ветры- затопления территорий. Еще большая опасность создается, когда в синергетический процесс втягивается техносфера. На урбанизированных территориях из-за высокой концентрации промышленных объектов практически любое стихийное бедствие способно вызвать серию техногенных катастроф — пожары, взрывы, выбросы и разливы химических веществ.

Ликвидировать синергетическую катастрофу во много раз труднее, чем природную или техногенную, поскольку действия, направленные против какой-либо одной из них, оказываются неадекватными при одновременном возникновении той и другой. Подтверждением сказанному могут служить примеры землетрясений, произошедших в Японии. Землетрясение в Набате (июнь 1964 г), продолжавшееся всего 15 сек, нанесло огромный ущерб городу. Многие здания рухнули. Почти трое суток бушевали массовые пожары в порту, где размещались нефтеперерабатывающие предприятия и хранилища нефти. Тушение их было затруднено, поскольку дороги, мосты и подземные пути к порту были разрушены. В результате огонь уничтожил не только объекты нефтехимии, но и более 300 жилых домов.

2. Основные понятия и определения в области
техногенных опасностей

Понятийный ряд

Основой любой конкретной деятельности является некоторое связанное множество понятий — понятийный ряд. Этот ряд позволяет строить образы, модели объектов и исследовать их свойства и поведение, обмениваться информацией, воспринимаемой однозначно.

В понятийный ряд, применяемый в области техногенных опасностей, можно включить пять групп понятий:

- понятия, связанные с опасностью;

- понятия, связанные с поражением;

- понятия опасных технологий и производств;

- понятия опасных событий;

- понятия риска.