Опыт показывает, что ЧС в своем развитии проходят пять условных типовых фаз. Данный аспект мы отразим на примере ЧС техногенного характера промышленных объектах:
- первая – накопление отклонений от нормального состояния или процесса; фаза относительно длительная по времени, что дает возможность принятия мер для изменения или остановки производственного процесса и существенно снижает вероятность аварии и последующей ЧС;
- вторая – фаза инициирующего события или фаза «аварийной ситуации»; фаза значительно короче по времени, хотя в ряде случаев еще может существовать реальная возможность либо предотвратить аварию, либо уменьшить масштабы ЧС;
- третья – процесс чрезвычайного события, во время которого происходит непосредственное воздействие на людей, объекты и природную среду первичных поражающих факторов; при аварии на производстве в этот период происходит высвобождение энергии, которое может носить разрушительный характер; при этом масштабы последствий и характер протекания аварии в значительной степени определяются не начальным событием, а структурой предприятия и используемой на нем технологией; эта особенность затрудняет прогнозирование развития наступившего бедствия;
|
|
- четвертая – фаза действия остаточных и вторичных поражающих факторов;
- пятая – фаза ликвидации последствий ЧС[20].
Чрезвычайные ситуации природного характера (стихийные бедствия) в последние годы имеют тенденцию к росту. Активизируются действия вулканов (Камчатка), учащаются случаи землетрясений (Камчатка, Сахалин, Курилы, Забайкалье, Северный Кавказ), возрастает их разрушительная сила. Почти регулярными стали наводнения (Дальний Восток, Прикаспийская низменность, Южный Урал, Сибирь), нередки оползни вдоль рек и в горных районах. Гололед, снежные заносы, бури, ураганы и смерчи ежегодно навещают Россию. Динамика роста стихийных бедствий выглядит так: в 1995 г. произошло 293 стихийных бедствия, а в 2010 – 433. За последние три года число землетрясений, наводнений, оползней и других стихийных бедствий возросло фактически в два раза.
Чрезвычайные ситуации природного характера возникают на основе стихийных бедствий. Стихийные бедствия – это опасные явления или процессы геофизического, геологического, гидрологического, атмосферного и другого происхождения таких масштабов, которые вызывают катастрофические ситуации, характеризующиеся внезапным нарушением жизнедеятельности населения, разрушением и уничтожением материальных ценностей, поражением и гибелью людей. Стихийные бедствия как явления часто приводят к авариям и катастрофам в промышленности, на транспорте, в коммунально-энергетическом хозяйстве и других сферах деятельности человека. Сами по себе чрезвычайные ситуации природного характера весьма разнообразны. Поэтому, исходя из причин (условий) возникновения, их делят на группы: геологические, метеорологические, гидрологические, природные пожары.
|
|
Чрезвычайные ситуации геологического характера.
ЧС геологического характера подразделяются на бедствия, вызванные землетрясениями, извержениями вулканов, оползнями, селями, снежными лавинами, обвалами, просадками земной поверхности в результате карстовых явлений.
Землетрясения – это подземные удары (толчки) и колебания поверхности земли, вызванные естественными процессами, происходящими в земной коре. Это одно из наиболее страшных стихийных бедствий. По данным ЮНЕСКО, землетрясениям принадлежит первое место по причиняемому экономическому ущербу и числу человеческих жертв.
В течение года на Земле происходит свыше 100 тысяч землетрясений. При этом большинство толчков не ощущаются людьми, а лишь регистрируются сейсмографами. До 10 землетрясений ежегодно достигают разрушительной силы, а единичные – приобретают катастрофический характер. В среднем, по статистике, каждый год в мире от землетрясений погибает не менее 10 тысяч человек, а количество жертв отдельных наиболее разрушительных землетрясений может достигать сотен тысяч. Так, например, землетрясение в провинции Синхуань в Китае в 2008 г. унесло жизни более 70 тысяч жителей и около 20 тыс. пропали без вести.
Возникают землетрясения неожиданно и, хотя продолжительность главного толчка не превышает нескольких секунд, его последствия бывают трагическими. На территории России примерно 28% районов сейсмоопасны. Районы возможных 9-балльных землетрясений находятся в Прибайкалье, на Камчатке и Курильских островах, 8-балльных – в Южной Сибири и на Северном Кавказе. В России сейсмоопасными районами являются Северный Кавказ, Камчатка, Курильские острова и о. Сахалин, где 27 мая 1995 г. мощнейшим подземным толчком (9,2 балла) практически полностью уничтожен г. Нефтегорск. Из 3000 жителей города тогда погибли 2159 человек. В последние годы активизировалась сейсмическая активность в Туве, Хакассии, Забайкалье и Иркутской области, где наблюдались толчки силой до 7 баллов.
Поражающими факторами землетрясения являются, прежде всего, механические воздействия колебаний земной поверхности и трещины. Однако следует отметить, что во время землетрясений очень редко причиной человеческих жертв бывает движение почвы само по себе. Известен единственный случай гибели человека, попавшего в трещину, образовавшуюся в грунте, во время землетрясения в 1943 г. в Японии, унесшего 5400 человеческих жизней, Главными причинами несчастных случаев и гибели людей являются вторичные факторы землетрясения: разрушения, затопления, осыпание битых стекол, падение разорванных электропроводов, взрывы и пожары, связанные с утечкой газа из поврежденных труб, а также неконтролируемые действия людей, вызванные испугом и паникой.
В последние десятилетия детально разработаны методы статистического анализа землетрясений. С их помощью составляются карты сейсмической активности и карты сотрясаемости (средней частоты землетрясений того или иного энергетического класса в данном районе), а также графики их повторяемости. В Российской Федерации карта сейсмического районирования – официальный документ, который обязаны принимать в расчет проектирующие организации при проектировании капитального строительства в сейсмических районах. Землетрясения наибольший ущерб наносят каменным, кирпичным, железобетонным и земляным постройкам. Вот почему так страшны они для городов и других крупных населенных пунктов.
|
|
Все землетрясения последних лет – тектонического характера, т. о. вызванные перемещением масс земной коры. По заключениям многих ученых, сейсмическая активность Земли в ближайшие годы будет нарастать. Ущерб, наносимый землетрясением, измеряется не только числом человеческих жертв. При катастрофических землетрясениях происходят изменения рельефа земной поверхности, образуются трещины, могут разрушаться искусственные сооружения и постройки, происходить разжижения грунта, образовываться озера, возникать цунами, горные обвалы и камнепады, оползни, сели и снежные лавины. Некоторые вторичные факторы землетрясения сами по себе представляют чрезвычайные ситуации, к ним относятся: лавины, оползни, обвалы, разжижение грунта, цунами и др.
Основными критериями, определяющими характер землетрясения, являются глубина очага, продолжительность сотрясений грунта, сейсмическая энергия и интенсивность сейсмических толчков. Глубина очага (гипоцентра) большинства землетрясений не превышает 20-30 км, однако для отдельных из них гипоцентр может находиться и на глубине 300-700 км. Проекция центра очага землетрясения на поверхности земли называется эпицентром. Здесь концентрируются наибольшие разрушения. Зона, располагающаяся вокруг эпицентра, называется эпицентральной зоной, размеры которой обычно колеблются в пределах от нескольких десятков метров до сотен километров. Часто нарушается целостность грунта, разрушаются здания и сооружения, выходят из строя водопровод, канализация, линии связи, электро- и газоснабжения, имеются человеческие жертвы.
Продолжительность сотрясения грунта во время землетрясения обычно составляет от нескольких до 40-50 секунд и лишь наиболее разрушительные землетрясения могут продолжаться до 1-1,5 минут. При этом одновременно распространяется три вида сейсмических волн: продольные и поперечные объемные и поверхностные. Скорость их распространения зависит от свойств грунта и может составлять: для продольных волн – 3-8 км/с, поперечных – 2-5 км/с и поверхностных – до 1,4 км/с. Разница в скорости движения различных видов сейсмических волн, а следовательно, и во время их прихода в определенную точку, удаленную от очага землетрясения, приводит к возникновению серии толчков и колебаний грунта во время землетрясения.
|
|
Интенсивность землетрясений по их проявлению на земной поверхности согласно международной сейсмической шкале МSК-64 (шкала Меркалли) классифицируется по 12-балльной системе, где каждому баллу соответствуют определенные ощущения и наблюдаемые эффекты, а при сильных толчках – разрушения (таблица 3).
Сейсмическая энергия оценивается по школе Рихтера, в качестве единицы измерения в которой используется особая величина – магнитуда. Магнитуда– это полученная из сейсмограммы мера смещения грунта. Рихтер определял ее как десятичный логарифм, выраженный в микронах, максимальной амплитуды записи толчка, сделанной стандартным крутильным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра. Практически запись колебаний грунта осуществляется сейсмографами стационарных сейсмических станций, расположенных на разном удалении от эпицентра, а затем данные приводятся к магнитуде, которая могла бы быть получена в 100-километровой эпицентральной зоне.
Таблица 3 Шкала Меркалли
Балл | Краткая характеристика землетрясений |
I | Незаметное – отмечаются только сейсмическими приборами |
II | Очень слабое – ощущаются некоторыми людьми, находящимися в полном покое |
III | Слабое – ощущаются многими в зданиях как вибрация от проходящего грузовика |
IV | Умеренное – ощущаются большинством. Колебания висящих предметов, дребезжание посуды и стекол. |
V | Довольно сильное – общее сотрясение зданий. Пробуждение спящих. Смещение мебели. Трещины в стеклах и штукатурке. |
VI | Сильное – неуверенная походка людей. Лопаются стекла. Трещины в непрочных зданиях. |
VII | Очень сильное – трудно устоять на ногах. Обрушение черепицы и карнизов. Повреждение непрочных зданий и повреждение домов средней прочности. |
VIII | Разрушительное – признаки паники. Обрушение заводских труб и памятников. Полное разрушение непрочных и повреждение домов средней прочности. |
IX | Опустошительное – всеобщая паника. Разрушение домов средней прочности. Повреждение домов высокой прочности. Трудно вести автомашину. |
X | Уничтожающее – разрушение большинства кирпичных, каркасных и деревянных домов. Рушатся мосты. Оползни и обвалы со склонов гор. Выплескивание воды на берега водоемов. Рельсы искривляются. |
XI | Катастрофа – полное разрушение большинства кирпичных, каркасных и деревянных домов. В грунте очень большие трещины. Выход из строя подземных трубопроводов. |
XII | Сильная катастрофа – смещение больших масс горных пород. Изменение рельефа. Изменение течения рек т.п. |
Таким образом, шкала Рихтера дает оценку выхода сейсмической энергии в эпицентре землетрясения, а поэтому любому землетрясению соответствует одна единственная магнитуда. Шкала Рихтера – математическая, а поэтому верхнего предела не имеет, однако сильнейшие из зарегистрированных землетрясений имели магнитуду не более 8,9. Поскольку шкала Рихтера логарифмическая, возрастание силы толчка на одну магнитуду приводит к увеличению амплитуды колебаний почвы в 10 раз, а сила толчка возрастает в 35-48 раз.
Таблица 4 Шкала Рихтера
Магнитуды | ≤ 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 6.0 | 7.0 | ≥ 8 |
Баллы | I-II | III | IV-V | VI-VII | VII-VIII | IX- X | XI- XII |
Максимальные разрушения при землетрясении претерпевают сооружения, построенные на слабых, рыхлых грунтах. Особенно опасны водонасыщенные пески (лессы), разжижающиеся под действием вибраций, что приводит к просадкам грунта, вызывающим разрушение зданий. Наибольшей устойчивостью обладают здания, построенные на твердом скальном основании. По конструктивным особенностям самыми прочными являются здания, имеющие металлический или железобетонный каркас либо связанные жесткими поясами и балками, что придает им определенную гибкость, а также сложенные из массивных монолитов и блоков; хорошей устойчивостью обладают также деревянные дома, прошитые гвоздями и скрепленные болтами. Наибольшие разрушения претерпевают дома, сложенные из некачественного кирпича, на слабом растворе, без усиливающих конструкций. Воздействие землетрясения на население зависит от его балльности и характера вторичных факторов и может выражаться в травмах и ожогах различной степени тяжести, отравлениях продуктами сгорания и бытовым газом, а также приводить к гибели людей.
Вулканическая деятельность. Она возникает в результате постоянных активных процессов, происходящих в глубинах Земли, внутренняя часть которой постоянно находится в разогретом состоянии. На глубине от 10 до 30 км накапливаются расплавленные горные породы или магма. При тектонических процессах в земной коре образуются трещины. Магма устремляется по ним к поверхности. Процесс сопровождается выделением паров воды и газов, которые создают огромное давление, устраняя преграды на своем пути, при выходе на поверхность часть магмы превращается в шлак, а другая изливается в виде лавы. Из выброшенных в атмосферу паров и газов на землю выпадают осадки вулканической породы, именуемые тефрой. Вулканические шлаки, пемза, пепел, горные породы нагромождаются вокруг, образуя гору преимущественно конусообразной формы, которая и называется вулканом. В верхней части находится кратер, имеющий форму воронки, связанной каналом с источником магмы.
По степени активности вулканы классифицируются на: действующие, дремлющие и потухшие. Из всех существующих вулканов около 900 считалось активными, но поскольку их деятельность сменяется периодами длительного покоя, классификация носит несколько условный характер. К действующим относят те, что извергались в историческое время. Потухшие, наоборот, не извергались. Дремлющие характеризуются тем, что они периодически проявляют себя, но до извержения дело не доходит.
По данным ЮНЕСКО, за последние 500 лет число жертв от вулканических извержений составляет свыше 200 тысяч человек. В России деятельность вулканов наблюдается лишь в малонаселенных и труднодоступных районах Камчатки и Курильских островов. Наиболее опасные явления, сопровождающие извержения вулканов, – это лавовые потоки, выпадение тефры, вулканические грязевые потоки, вулканические наводнения, палящая вулканическая туча и вулканические газы. Лавовые потоки – это расплавленные горные породы с температурой 900-1000°С. Скорость потока зависит от уклона конуса вулкана, степени вязкости лавы и ее количества. В отдельных и наиболее опасных случаях она доходит до 100 км, но чаще всего не превышает 1 км/ч. Тефра состоит из обломков застывшей лавы. Ее выпадение приводит к уничтожению животных, растений, а в отдельных случаях и к гибели людей. Грязевые потоки – это мощные слои пепла на склонах вулкана, которые находятся в неустойчивом положении. Когда на них ложатся новые порции пепла, они соскальзывают по склону. В некоторых случаях пепел пропитывается водой, в результате чего образуется вулканические грязевые потоки. Их скорость может достигать нескольких десятков километров в час. Из-за большой скорости движения затрудняется проведение спасательных работ и эвакуация населения. Вулканические наводнения. При таянии ледников во время извержений вулканов может очень быстро образоваться огромное количество воды, что и приводит к наводнениям. Палящая вулканическая туча. Представляет собой смесь раскаленных газов и тефры. Поражающее действие ее обусловлено возникновением ударной волны (сильным ветром), распространяющейся со скоростью до 40 км/ч, и валом жара с температурой до 1000°С. Вулканические газы. Извержения всегда сопровождаются выделением газов в смеси с водяными парами – смесью сернистого и серного окислов, сероводорода, хлористоводородной и фтористоводородной кислот в газообразном состоянии, а также углекислого и угарного газа в больших концентрациях, смертельно опасных для человека. Выделение этих газов может продолжаться очень долго даже после того, как вулкан перестал выбрасывать лаву и пепел.
На земном шаре в настоящее время известно несколько сотен действующих вулканов. Большая часть их расположена по берегам Тихого океана, в том числе и наши вулканы на Камчатке и Курильских островах. Среди действующих вулканов на Камчатке выделяется Ключевская сопка. Обычно извержения ее повторяются через каждые 6-7 лет и продолжаются иногда по несколько месяцев. Лавовые потоки нередко спускаются на полтора десятка километров вниз по склону. Высота вершины, где находится главный кратер Ключевской сопки, 4750 м. На такой высоте образуются мощные ледники, которые при сильных извержениях тают, и тогда с горы мчатся стремительные потоки воды. Около Ключевской сопки располагается группа потухших вулканов. Один из них – вулкан Безымянный – пробудился 30 марта 1956 г.: произошел гигантский взрыв; туча пепла взметнулась почти на 40 км в высоту; значительная часть конуса вулкана была взорвана; на расстоянии 25-30 км от него силой взрыва были сломаны и обожжены деревья; образовался огромный раскаленный лавовый поток мощностью в 20-30 м и длиной в 18 км.; на площади около 500 км2 выпал раскаленный пепел, под покровом которого снег моментально растаял, образовав грязевые потоки длиной до 90 км.; пепел, выброшенный в высокие слои атмосферы, через два дня был замечен в районе Северного полюса, а через четыре дня – над Англией.
Среди вулканов Исландии широко известен действующий вулкан Гекла. В Средиземном море с давних времен не успокаиваются вулканы Этна, Везувий, Стромбли, Вулькано. Сильное извержение Везувия в 79 г. уничтожило три города – Помпею, Геркуланум и Стабию. Только через семнадцать столетий, когда люди забыли уже об исчезнувших городах, случайно, при рытье колодца, были найдены мраморные статуи греческих богов. Вскоре начались раскопки, и археологи обнаружили погребенный город Помпею, а затем и два других. С тех пор Везувий извергался много раз и подробно исследован учеными.
Оползни – это скользящее смещение земляных масс под действием собственного веса. Происходят чаще всего по берегам рек и водоемов, на горных склонах. Основная причина их возникновения – избыточное насыщение подземными водами глинистых пород. Сходят они в любое время года, но большей частью в весенне-летний период. Оползни наносят существенный ущерб народному хозяйству. Они угрожают движению поездов, автомобильному транспорту, жилым домам и другим постройкам. При оползнях интенсивно идет процесс выбывания земель из сельскохозяйственного оборота. Нередко они приводят и к человеческим жертвам. В 1984 г. оползень в Гиссарском районе Таджикистана шириной 400 м и длиной 4,5 км накрыл поселок Шарара. Под огромными массами земли оказались погребенными 500 домов, погибли 207 человек. Жертвами оползня стал актёр и режиссер Бодров-младший со своей съёмочной группой. Можно ли предсказать начало оползня? Да, можно. Оползень никогда не является внезапным. Вначале появляются трещины в грунте, разрывы дорог и береговых укреплений, смещаются здания, сооружения, деревья, телеграфные столбы, разрушаются подземные коммуникации. Очень важно заметить эти первые признаки и составить правильный прогноз. Движется оползень с максимальной скоростью только в начальный период, далее она постепенно снижается.
Сель (селевой поток от арабского сайль – бурный поток) – бурный грязевый или грязе-каменный поток, состоящий из смеси воды и обломков горных пород, внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек. Причина его возникновения – интенсивные и продолжительные ливни, быстрое таяние снега или ледников, прорыв водоемов, реже землетрясения, извержения вулканов. В отличие от обычных потоков сель движется, как правило, отдельными волнами, а не непрерывным потоком. Одновременно выносится огромное количество вязкой магмы. Крутой передний фронт селевой волны высотой от 5 до 15 м образует «голову» селя. Максимальная высота вала водогрязевого потока иногда достигает 25 м. При встрече с препятствием сель переходит через них, продолжая наращивать свою энергию. Обладая большой массой и высокой скоростью передвижения (до 15 км/час), сели разрушают здания, дороги, гидротехнические и другие сооружения, выводят из строя линии связи, электропередачи, приводят к гибели людей и животных. Все это продолжается очень недолго – 1-3 часа. Время от начала возникновения в горах и до момента выхода его в равнинную часть исчисляется 20-30 минут. В России до 20% территории находится в селео-пасных зонах. Особенно активно селевые потоки формируются в Кабардино-Балкарии, Северной Осетии, Дагестане, в районе Новороссийска, Саяно-Байкальской области, зоне трассы Байкало-Амурской магистрали, на Камчатке, в пределах Станового и Верхоянского хребтов. Они также происходят в некоторых районах Приморья, Кольского полуострова и на Урале.
Снежные лавины – низвергающиеся со склонов гор под воздействием силы тяжести снежные массы. Снег, накаливающийся на склонах гор, под влиянием тяжести и ослабления структурных связей внутри снежной толщи, соскальзывает или осыпается со склона. Начав свое движение, он быстро набирает скорость, захватывая по пути все новые снежные массы, камни и другие предметы. Движение продолжается до более пологих участков или дна долины, где тормозится и останавливается. Снежные лавины очень часто угрожают населенным пунктам, спортивным и санаторно-курортным комплексам, железным и автомобильным дорогам, линиям электропередачи, объектам горнодобывающей промышленности и другим хозяйственным сооружениям. Поражающая способность лавин различна. Лавина в 10 м3 уже представляет опасность для человека и легкой техники. Крупные – в состоянии разрушить капитальные инженерные сооружения, образовать трудно- или непреодолимые завалы на транспортных трассах. Скорость является одной из основных характеристик движущейся лавины. В отдельных случаях она может достигать 100 м/с. В России чаще всего такие стихийные бедствия случаются на Кольском полуострове, Урале, Северном Кавказе, на юге Западной и Восточной Сибири, Дальнем Востоке. В подавляющем большинстве в горных районах лавины сходят ежегодно, а иногда и несколько раз в год.