Я со Я Я О

S

о

и

и

Я Я cd X «и

3

о

ев

■е-

Я ва я

с*

В

Я ь*

Я

Я Я м

Се g я

Я 2 g

О о 5

3 И *

Я си

i

Я PQ cd

И и

Я

Я X

К я ft

* ч я

Л

Я cd

Рн

и

Я

cd

ра

И ft

а ^И

я *

ft &

S

S

Я ас о

Я я

cd

Я

CS

Я ft

cd

PQ cd

cd

pq

Р. о р.

я

cd

Я

Ч о я

и

Я g

I &

Я ^rt

Я

2 «3

& w

О

Я я

о cd СО и о Я А Ч и н я

Cd PQ 3 ft О

ft

я

«о

Я ч о

m

я

Н о о

и о

Ft Я

и

Опасности территорий и видов деятельности

ческие реакции окисления в атмосфере кислорода воздуха. Особенностями го­рения на пожаре, в отличие от других видов горения, являются склонность к самопроизвольному распространению огня, сравнительно невысокая пол­нота сгорания, интенсивное выделение дыма, содержащего продукты полного и неполного окисления.

Пожары характеризуются следующими параметрами: температурой; про­должительностью; площадью и периметром; зоной горения; зоной задымле­ния; параметры динамики распространения пожара.

Пожары классифицируются по условиям развития, масштабам и другим признакам.

По условиям развития различают внутренние и открытые пожары. Темпе­ратура внутреннего пожара — это среднеобъемная температура газовой среды в помещении; температура открытого пожара — температура пламени.

Для предупреждения пожара на пожароопасных объектах следует воздейст­вовать на условия его возникновения и развития: начальный источник тепла, количество и распределение горючего, источник кислорода. Необходимо ана­лизировать возможность возгорания и принимать меры для ее снижения, сни­жения возможности распространения огня, его передачи между отдельными элементами объекта, выявления пожара и подавления его. Необходимо уде­лять внимание раннему обнаружению (противопожарной сигнализации) и не­медленным действиям по тушению.

Взрывы. Взрывчатым превращением называют процесс быстрого физиче­ского или химического преобразования вещества, сопровождающийся пере­ходом потенциальной энергии этого вещества в механическую энергию дви­жения или разрушения. Взрыв сопровождается освобождением значительного количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого в окружаю­щем пространстве образуется и распространяется ударная волна. Согласно од­ному из определений, взрыв — это процесс выделения энергии за короткий промежуток времени, связанный с быстрым физико-химическим изменением состояния вещества, приводящим к возникновению скачка давления или ударной волны, сопровождающийся образованием сжатых газов или паров, способных производить работу. Он приводит к образованию сильно нагретого газа (плазмы) с очень высоким давлением, который при быстром расширении оказывает ударное механическое воздействие на окружающие тела. Взрыв в твердой среде сопровождается ее разрушением и дроблением, в воздушной или водной — вызывает образование воздушной или гидравлической ударных волн, которые оказывают разрушающее воздействие на помещенные в них объекты.

Взрывы можно классифицировать по виду высвобождаемой энергии: хими­ческой (чаще всего взрывчатых веществ); внутриядерной (ядерный взрыв), электромагнитной (искровой разряд, лазерная искра и др.), механической (при высокоскоростном соударении астероидов и комет с Землей и др.), сжа­тых газов (при превышении давлением предела прочности сосуда — баллона, трубопровода и т. п.). Таким образом, взрывчатые превращения могут иметь в своей основе процессы либо физического, либо химического характера.

Глава 4

Применительно к взрывоопасным объектам различают три типа аварийных взрывов:

—химические взрывы, сопровождающиеся химическими превращениями с выделением тепла и продуктов горения (взрывы газовоздушных облаков, кон­денсированных ВВ, пылевые взрывы);

—физические взрывы, которые не сопровождаются химическими превраще­ниями с выделением тепла и образованием продуктов сгорания (разрыв трубо­проводов, сосудов, находящихся под высоким давлением, наполненных негорю­чими газами, паром или многофазными сжимаемыми системами — пыль, пена);

— BLEVE (взрыв паров вскипающей жидкости) — особый тип физико-хими­ческого взрыва, характерного для емкостей под давлением, наполненных легко-кипящей жидкостью (чаще всего — сжиженным горючим газом) и подвергаемых внешнему нагреву. В процессе нагрева происходит быстрый рост внутреннего давления, разрыв емкости с малым фугасным эффектом, выброс горючего в ат­мосферу с последующим воспламенением и образованием огненного шара. Основные поражающие факторы при BLEVE — мощное импульсное тепловое излучение и осколочное поле, образующееся при разрыве емкости.

Возбуждение взрывчатого превращения ВВ называется инициированием. Для возбуждения взрывчатого превращения ВВ требуется сообщить ему с определенной интенсивностью необходимое количество энергии (начальный импульс), которая может быть передана одним из следующих способов: меха­ническим (удар, накол, трение); тепловым (искра, пламя, нагревание); элект­рическим (нагревание, искровой разряд); химическим (реакции с интенсив­ным выделением тепла); взрывом другого заряда ВВ (взрыв капсюля-детона­тора или соседнего заряда). Порог чувствительности к любому из этих внеш­них воздействий должен быть достаточно высоким, иначе обращение с взрыв­чатыми материалами становится крайне опасным. Инициирование взрывча­того превращения может реализоваться в аварийных ситуациях.

Аварийные взрывы физического характера. Причиной взрывов паровых кот­лов и баллонов со сжатыми газами является не химическая реакция, а физиче­ский процесс, обусловленный высвобождением внутренней энергии сжатого или сжиженного газа. Многие жидкости хранятся или используются в услови­ях, когда давление их паров значительно превышает атмосферное. К числу та­ких жидкостей относятся: сжиженные горючие газы (например, пропан, бу­тан), сжиженные хладоагенты — аммиак или фреон (хранимые при комнатной температуре), метан, который должен храниться при пониженной температу­ре, перегретая вода в паровых котлах. Если емкость с перегретой жидкостью повреждается, то происходит истечение пара в окружающее пространство и быстрое частичное испарение жидкости. При достаточно быстрых истече­нии и расширении пара в окружающей среде генерируются взрывные волны.

Взрывы связаны с разрывом стенки резервуара вследствие того, что давление водяного пара (или газа) по какой-то причине начинает резко возрастать, либо снижается несущая способность стенок вследствие аварийного воздействия.

Явление физической детонации возникает при смешении горячей и холод­ной жидкостей, когда температура одной из них значительно превышает тем­пературу кипения другой (например, выливание расплавленного металла в воду). В образовавшейся парожидкостной смеси испарение может протекать

Опасности территорий и видов деятельности

взрывным образом вследствие развивающихся процессов тонкой фрагмента­ции капель расплава, быстрого теплоотвода от них и перегрева холодной жид­кости с сильным ее парообразованием. Физическая детонация сопровождает­ся возникновением ударной волны с избыточным давлением в жидкой фазе, достигающим в некоторых случаях более тысячи атмосфер.

Взрыв вулкана Кракатау в 1883 г. возник в результате взаимодействия рас­плавленной лавы с морской водой. Гул взрыва был слышен на расстоянии 5000 км в течение четырех часов после события.

Паровые взрывы возможны на производстве. В результате диспергирова­ния расплавленных металлов большое количество тепла передается воде, что способствует ее быстрому испарению.

Ядерный взрыв — взрыв, вызванный выделением внутриядерной энергии [94]. Для ядерного взрыва характерными являются чрезвычайно высокая кон­центрация выделяющейся энергии и весьма малое время ее выделения. Харак­тер, степень и продолжительность воздействия поражающих факторов ядер­ного взрыва зависят от энерговыделения при взрыве, расстояния от его эпи­центра, защищенности объекта, метеоусловий, характера местности.

Электрические взрывы. Сюда относятся мощные искровые разряды в газах (например, молнии), взрывы металлических проволочек при пропускании им­пульсных токов высокого напряжения и т. п. При газовых разрядах разности электрических потенциалов выравниваются за настолько малые промежутки времени, что плотность выделяемой энергии становится соизмерима с плот­ностью энергии ядерных взрывов. Взрывы проволочек обусловлены быстрым испарением металла, переходом его в плазменное состояние и последующим расширением образовавшегося плазменного шнура. В том и другом случае разрушительное действие взрыва определяется количеством энергии, «закачи­ваемой» в разрядный промежуток, и временем преобразования этой энергии в потенциальную энергию сжатия.

Высокоскоростное соударение. Высокоскоростное соударение имеет место при столкновении Земли с астероидом или кометой [87]. Скорость соударения составляет 20—40 км/с. Соответствующая ей кинетическая энергия E_астеp = m_астеpv_а ² _стеp / 2 выделяется в виде взрыва в атмосфере или на поверх­ности Земли.

Земная атмосфера является естественной преградой для любого космиче­ского тела. Малые объекты полностью сгорают при торможении в верхних слоях атмосферы. Более крупные объекты могут долететь до поверхности Зем­ли. Но свою космическую скорость они теряют при прохождении через атмо­сферу. Для каменистых тел размером порядка 100 м характерно дробление их на мелкие фрагменты с последующим выпадением на площади в десятки квад­ратных км. Более половины их кинетической энергии выделяется в виде взры­ва на высоте 5—10 км. Ударная волна и световое излучение способны вызвать разрушение на больших площадях (падение Тунгусского метеорита).

Что касается железистых тел, то они имеют более высокую прочность и не так дробятся на мелкие фрагменты. Железный метеорит практически такой же массы, как Тунгусский, пролетел без торможения и фрагментации сквозь атмосферу, и его падение привело к образованию Аризонского метео­ритного кратера диаметром 1,2 км. Это произошло 30 тыс. лет назад. Небес-

Глава 4

ные тела с размерами порядка 100 м при падении производят разрушительный эффект, сопоставимый с взрывом атомной бомбы мощностью в десятки и сот­ни мегатонн. Взаимосвязь радиуса зоны поражения объектов техносферы и людей в км с кинетической энергией E в мегатоннах (1 Мт = 4,2·10¹⁵ Дж) тела, падающего на Землю, имеет вид

R_п = 5,6 E ^1/3.

Из поражающих факторов при этом отсутствует проникающая радиация. При падении таких тел в океан образуются цунами, которые могут вызвать разрушения вдоль береговой линии на еще большей площади.

Астероиды большего размера при ударе о поверхность Земли производят энерговыделение, превышающее энергетику крупнейших землетрясений. При таком ударе возможны непредсказуемые последствия, вплоть до разрушения земной коры на значительном участке поверхности Земли. Взрывы столь бо­льшой мощности приведут к выбросу в атмосферу огромного количества пыли и к ее распространению над всей поверхностью Земли. Как показывают расче­ты, аналогичные расчетам для «ядерной зимы», это приведет к снижению тем­пературы, что может повлечь гибель значительной части населения Земли. Такая глобальная катастрофа может случиться при падении на Землю тела диаметром свыше 1,5 км.

Химическая авария — это авария на химически опасном объекте, сопровож­дающаяся проливом или выбросом опасных химических веществ и приводя­щая к химическому заражению окружающей среды. Выброс — это выход из технологических установок и емкостей при разгерметизации за короткий промежуток времени опасных химических веществ. Пролив — это вытекание из технологических установок и емкостей при разгерметизации опасных хи­мических веществ. Кроме того, опасные химические вещества могут образо­вать некоторые нетоксичные вещества в определенных условиях (например, при взрывах, пожарах) в результате химических реакций. Это так называемые аварийно химически опасные вещества (АХОВ). Опасные концентрации ава­рийно химически опасных веществ в окружающей среде могут существовать до нескольких суток. Летальный исход зависит от свойств АХОВ, токсической дозы и может наступать как мгновенно, так и через некоторое время после отравления.

Радиационная авария — это авария, сопровождающаяся прямым или кос­венным радиационным воздействием на человека и окружающую природную среду с уровнями, превышающими допустимые пределы. Согласно другому определению радиационная авария — это потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, непра­вильными действиями персонала, опасными природными явлениями или иными причинами и связанная с выходом радиоактивных веществ за установ­ленные пределы, которая могла привести или привела к незапланированному облучению людей или радиоактивному загрязнению окружающей среды, пре­вышающим величины, регламентированные для контролируемых условий.

К радиационным авариям относятся аварии на АЭС, атомных энергетиче­ских установках производственного и исследовательского назначения; аварии на предприятиях ядерного топливного цикла; аварии транспортных средств

Опасности территорий и видов деятельности

и космических аппаратов с ядерными установками или грузом радиоактивных веществ на борту; аварии при промышленных или испытательных ядерных взрывах; аварии с ядерными боеприпасами в местах их эксплуатации. Чрезвы­чайной ситуацией считается и угроза выброса радиоактивных веществ.

Потенциальным источником радиационных аварий являются ядерно- и ра-диационно опасные объекты. Аварии на них приводят к выходу (выбросу) ра­диоактивных веществ и (или) ионизирующих излучений за установленные границы (барьеры) в количествах, превышающих пределы безопасной эксплу­атации. В некоторых случаях, когда вследствие повреждения барьеров безо­пасности происходит нарушение контроля и управления цепной ядерной ре­акцией деления в активной зоне реактора, радиационные аварии могут пере­расти в ядерные. В этом случае могут произойти тепловые (как в случае аварии на Чернобыльской АЭС) и ядерные взрывы.

Радиоактивное загрязнение — это присутствие радиоактивных веществ на поверхности, внутри материала, в воздухе, в теле человека или в другом месте в количестве, превышающем уровни, характерные для естественного распро­странения радионуклидов (или установленные нормами радиационной безо­пасности).

Основными причинами аварий на ядерных реакторах, ведущих к радиаци­онным выбросам, являются следующие:

—неконтролируемый разгон реактора (реакторы имеют запасы реактивности на выгорание делящихся материалов в твэлах, отравление активной зоны оскол­ками деления с большим сечением захвата нейтронов и др.);

—потеря охлаждения при разгерметизации реакторного контура и отказе средств аварийного расхолаживания;

—пожары, взрывы.

Доля выброса от общей радиоактивности, накопленной к моменту аварии в реакторе, зависит от многих факторов. Вклад каждого нуклида в последствия аварии различен и зависит от следующих факторов: суммарного количества нуклида в активной зоне; периода полураспада; вида излучения; летучести; хи­мической активности в отношении различных материалов и растворимости в воде; свойств переноса в атмосфере; вызываемых биологических эффектов и периода полувыведения из организма. Наибольшую опасность для человека из продуктов деления представляют благородные газы (легко перемещаются по ре­акторному зданию и могут выйти в окружающую среду), галогены (особенно йод, обладающий высокой радиотоксичностью в теле человека, поскольку он концентрируется в щитовидной железе), щелочные металлы. Щелочные метал­лы, как и йод, реагируют с водой и после аварии перемещаются вместе с ней. Наиболее опасным является ¹³⁷ Cs: из-за большого периода полураспада он дол­го сохраняется в окружающей среде и представляет долгосрочную опасность.

Гидродинамические аварии — это прорывы гидротехнических сооружений, являющихся гидродинамически опасными объектами (плотин, запруд, дамб, шлюзов, перемычек и др.) с образованием волн прорыва и катастрофических затоплений. От размеров прорана зависит объем и скорость падения вод верх­него бьефа в нижний бьеф сооружения и параметры волны прорыва. Волна прорыва образуется также при недостаточном водосбросе (перелив воды через гребень плотины).

Глава 4

Волна прорыва — волна, образующаяся во фронте устремляющегося в про­ран потока воды, имеющая, как правило, значительную высоту гребня и ско­рость движения и обладающая большой разрушительной силой. Волна проры­ва образуется при одновременном наложении двух процессов: падения вод во­дохранилища из верхнего в нижний бьеф, порождающего волну, и резкого увеличения объема воды в месте падения, что вызывает переток воды из этого места в другое, где уровень воды ниже.

Волна прорыва с гидравлической точки зрения является волной перемеще­ния, которая, в отличие от ветровых волн, возникающих на поверхностях бо­льших водоемов, обладает способностью переносить в направлении своего движения значительные массы воды. Поэтому волну прорыва следует рассмат­ривать как определенную массу воды, движущуюся вниз по реке и непрерывно изменяющую свою форму, размеры и скорость. Воздействие волны прорыва на объекты подобно воздействию ударной волны воздушного ядерного взры­ва, но отличается от него тем, что действующим телом является вода.

Прорыв плотин приводит к стремительному затоплению местности. Зона затопления образуется следующим образом. Волна прорыва в своем движении вдоль русла реки непрерывно изменяет высоту, скорость движения, ширину и другие параметры. Вслед за фронтом волны прорыва высота ее начинает ин­тенсивно увеличиваться, достигая через некоторое время максимума, превы­шающего бровки берегов реки, в результате чего начинается затопление пойм.

После прекращения подъема уровней по всей ширине потока наступает бо­лее или менее длительный период движения, близкий к установившемуся. Этот период будет тем длительнее, чем больше объем водохранилища. Послед­ней фазой образования зоны затопления является спад уровней. После про­хождения волны прорыва остается переувлажненная пойма и сильнодеформи-рованное русло реки, так как скорость воды в волне превышает предельные неразмывающие скорости для грунтов, слагающих дно реки и поймы.

Масштабы последствий гидродинамических аварий зависят от параметров и технического состояния гидроузла, характера и степени разрушения плоти­ны, объемов запасов воды в водохранилище, характеристик волны прорыва и катастрофического наводнения, рельефа местности, плотности населения, элементов инфраструктуры в зоне возможного затопления, их уязвимости, се­зона и времени суток происшествия и других факторов.

Разрушительное действие волны прорыва является результатом следующих процессов: резкого изменения уровня воды в нижнем и верхнем бьефах при разрушении напорного фронта; непосредственного воздействия массы воды, перемещающейся с большой скоростью (скоростной напор); изменения проч­ностных характеристик грунта в основании сооружений вследствие фильтра­ции и насыщения его водой; размыва и перемещения больших масс грунта; перемещения с большими скоростями обломков разрушенных зданий и соо­ружений и их таранного воздействия.

Высота и скорость волны прорыва зависят от гидрологических и топогра­фических условий реки. Например, для равнинных районов скорость волны прорыва колеблется от 3 до 25 км/ч, а для горных и предгорных мест достигает 100 км/ч. Лесистые участки замедляют скорость и уменьшают высоту волны.

Опасности территорий и видов деятельности

Разрушение зданий. Процесс и результат разрушения зданий имеют свои особенности в зависимости от причин разрушения: сейсмического воздейст­вия, оползания грунта, воздействия селевого потока, внутреннего взрыва газа или попадания извне артиллерийского снаряда, падения воздушного судна, воздействие воздушной ударной волны ядерного взрыва и др.

При землетрясениях принято рассматривать пять степеней разрушения зданий:

—слабые повреждения. Слабые повреждения материала и неконструктивных элементов здания: тонкие трещины в штукатурке; откалывание небольших кус­ков штукатурки; тонкие трещины в сопряжениях перекрытий со стенами и сте­нового заполнения с элементами каркаса, между панелями, в разделке печей и дверных коробок; тонкие трещины в перегородках, карнизах, фронтонах, тру­бах. Видимые повреждения конструктивных элементов отсутствуют. Для ликви­дации повреждений достаточно текущего ремонта зданий;

—умеренные повреждения. Значительные повреждения материала и неконст­руктивных элементов здания, падение пластов штукатурки, сквозные трещины в перегородках, глубокие трещины в карнизах и фронтонах, выпадение кирпичей из дымовых труб, падение отдельных черепиц. Слабые повреждения несущих конструкций: тонкие трещины в несущих стенах; незначительные деформации и небольшие отколы бетона или раствора в узлах каркаса и в стыках панелей. Для ликвидации повреждений необходим капитальный ремонт зданий;

—тяжелые повреждения. Разрушения неконструктивных элементов здания: обвалы частей перегородок, карнизов, фронтонов, дымовых труб; значительные повреждения несущих конструкций; сквозные трещины в несущих стенах; зна­чительные деформации каркаса; заметные сдвиги панелей; выкрашивание бето­на в узлах каркаса. Возможен восстановительный ремонт здания;

—частичные разрушения несущих конструкций: проломы и вывалы в несу­щих стенах; развалы стыков и узлов каркаса; нарушение связей между частями здания; обрушение отдельных панелей перекрытия; обрушение крупных частей здания. Здание подлежит сносу;

—обвалы. Обрушение несущих стен и перекрытия, полное обрушение здания с потерей его формы.

Характер разрушения зданий в значительной степени зависит от их конст­руктивной схемы.

Разрушение происходит при превышении уровнями поражающих факторов различных опасных природных и техногенных явлений стойкости зданий. При разрушении зданий образуются вторичные поражающие факторы для на­ходящихся в них людей, а также образуются завалы, представляющие собой хаотическое нагромождение крупных и мелких обломков строительных конст­рукций, санитарно-технических устройств, мебели, технологического обору­дования и т. п.

Характерным для завалов является нагромождение обрушившихся строите­льных конструкций, их отдельных обломков, а также обломков бетонных, же­лезобетонных конструкций, кирпичной кладки и строительного мусора.

Объем завалов при разрушении жилых здании колеблется в пределах 35—50 %, а промышленных зданий — 15—20 % от строительного объема. Объ-

Глава 4

ем пустот в завалах составляет 40—60 %. Наибольшая высота завалов жилых зданий составляет 1/5—1/7, а промышленных зданий — 1/4—1/10 их высоты.

Разрушение зданий сопровождается поражением людей и их блокировани­ем в завалах. Число безвозвратных потерь в момент разрушения зданий и соо­ружений в среднем может составлять 10—20 % от общего числа пострадавших. Поражение при катастрофах сопровождается, как правило, механическими травмами: 40 % пораженных обычно имеют легкую степень поражения; 20 % — среднюю; 20 % — тяжелую; 20 % — крайне тяжелую. Спасение блоки­рованных в завалах людей зависит от своевременности проведения аварий­но-спасательных работ.

4.4. Источники опасности и опасные явления в социальной среде 4.4.1. Характеристика источников социальной опасности

Социальные опасности проявляются в форме опасных социальных явле­ний, негативных тенденций социального развития страны, приводящих к со­циальным ЧС, кризисам и в результате к социальному риску для физических лиц, экономическому риску для юридических лиц, финансовым рискам для фирм; составляют угрозу для национальной безопасности страны.

Источники социальной опасности:

—психологические особенности личности и особенности воспитания (склон­ность к насилию, преступлению);

—неблагоприятное положение личности (снижение уровня жизни);

—социальная несправедливость (напряженность в социальных отношениях вследствие социального неравенства, резкой дифференциации по доходам);

—напряженность в межгрупповых, межконфессиональных и межнациональ­ных отношениях вследствие соответствующих противоречий;

—негативные социальные процессы, приводящие к разрушению нравствен­ных устоев и социальной устойчивости личности, законопослушания.

Негативными социальными процессами в современном обществе являются:

—различного рода эксклюзии (социальные исключения) и депривации (ли­шения), главными из которых являются безработица (исключение из системы трудовых отношений) и отсутствие жилища;

—формирование «социального дна», включающего группы населения из со­става нищих, бомжей, беспризорных детей, уличных проституток;

—интенсивное развитие наркомании, алкоголизма и криминального поведе­ния, прежде всего характерного для молодежи. Особую опасность для России представляет наркомания. Темпы роста потребления наркотических средств в нашей стране одни из самых высоких в мире, число наркоманов среди молоде­жи ежегодно увеличивается на 70 %;

—интенсивный рост числа страдающих болезнями социальной этиологии (туберкулез, педикулез, сифилис, ВИЧ-инфекция);

—расширение слоя населения, прошедшего через «машину» силовых органов, включая вышедших из заключения и их родственников;

Опасности территорий и видов деятельности

—значительная группа бывших военных, участвовавших в локальных конф­ликтах (Афганистан, Чечня, Молдавия, Грузия) и нуждающихся в реабилитации;

—мощный слой вынужденных переселенцев, сформировавшихся в результате распада СССР, связанных с этим локальных конфликтов, лишенных, как прави­ло, многих конституционных прав.

Указанные группы населения отличаются различной степенью разрушения социально-психологической структуры их личности; значительная часть из них находится на переломе: либо они получают возможность восстановиться, либо скатываются «вниз», выходя из сферы нормальных социальных отноше­ний, и отличаются устойчивым асоциальным поведением.

Показатели социальных опасностей устанавливаются по статистическим данным или социологическим опросам (табл. 4.3).

Таблица 4.3