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 Eастеp = mастеpvа 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
Rп = 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