Причины возникновения чрезвычайных ситуаций природного характера

Глава 8. Безопасность человека в чрезвычайных ситуациях природного характера.

Причины возникновения чрезвычайных ситуаций природного характера.

В природе, в отличие от техники, априорно источник опасности, имеющий значения мощности, превышающие критическое значение, отсутствует. Мощность источника опасности в воздушной, водной и земной среде накапливается постепенно.

, (8.1)

где L(t) – функция накопления мощности источника опасности.

Это может быть накопление снега, и возникнет лавина, накопление гальки и щебня – и будет сель, накопление земли – и будет оползень, накопление энергии ветра – и будет ураган, смерч, тайфун, накопление давления магмы – будет извержение вулкана, накопление внутрикоркового напряжения – и будет землетрясение, накопление дождя или снега – и будет наводнение. Соответственно физической природой источника опасности будет и функция L(t). Достижение j_е критического значения мощности j_е^кр является необходимым условием ЧС.

Однако накопление снега, дождя, земли, гальки, щебня, энергии ветра не всегда приводит к чрезвычайным ситуациям. Для этого необходимы определенные достаточные условия. К таким относятся возникновение критического значения определяющего параметра.

Определяющий параметр выявляется из рассмотрения физического процесса каждого вида ЧС.

Например, рассмотрим такое явление, как сель. На некотором склоне горы с углом α находится галька, щебень и грунт (рис.8.1)

Рис.8.1.

Селевая масса в постоянных условиях не движется, ибо удерживается силой трения F. При таянии снега или под действием длительных обильных дождей увеличивается селевая масса G до G´ за счет воды, а коэффициент а – уменьшается.

, (8.2)

где а(DG) – коэффициент трения как функция от оставшегося в селевой массе части выпавших осадков,

– масса селя вместе с оставшейся в селевой массе части выпавших осадков DG.

Величина DG определяется экспериментально, как и а(DG).

а(DG) – определяющий параметр. При снижении величины а(DG) до (DG) происходит сход селя.

Аналогично происходит механизм оползня и лавины. Поэтому определяющими параметрами для них являются (DG) и (DG).

Рассмотрим такую ЧС как наводнение. Процесс возникновения ЧС состоит в появлении избытка воды DG от таяния снега или длительных дождей. Рассмотрим простейшее уравнение движения идеальной жидкости [6].

, (8.3)

где F – удельная объемная масса жидкости,

ω – ускорение жидкости,

r - плотность жидкости,

P – давление,

S – площадь поверхности,

J - объем.

Следовательно, чтобы был сток жидкости, необходим перепад давлений:

, (8.4)

Перепад высот обеспечивает перепад давлений, отсутствие такового приводит к отрицательным значениям ускорения, т.е. к замедлению, и следовательно, к накоплению воды. Отсюда следует, что наводнения не будет, если будет обеспечен сток воды. Объем этого стока должен обеспечивать уход избытка DG, т.е. условием отсутствия накопления является

>DG. (8.5)

Таким образом, критической мощностью является DG, а критическим параметром – grad P.

Рассмотрим ЧС, обусловленные движением воздуха – тайфун, ураган и т.п. Важно выяснить, что же здесь может являться критическим накоплением мощности (необходимое условие), и критическим параметром (достаточные условия). Рассмотрим для этого простейшее уравнение движения газа.

, (8.6)

Как следует из уравнений, чем больше разница давлений, тем больше скорость движения воздуха. То же самое можно говорить о влиянии плотности газа, которая является обратной функцией температуры.

Следовательно, высокая скорость движения воздуха обусловлена высоким перепадом давлений. Однако это только достаточные условия. Для того, чтобы скорость достигла критического значения, необходимо, чтобы был большой градиент температур, который приводит к большому градиенту плотностей газа.

Отсюда следует, что существует ÑP^кр как необходимое условие возникновения ЧС, и Ñr^кр как достаточное условие развития урагана, тайфуна, смерча.