Стихійні лиха

Стихійне лихо – це природне явище (подія), яке носить надзвичайний катастрофічний характер і призводить до порушення нормальних умов життя і діяльності людей, ураження людей, руйнування або пошкодження будівель, споруд, обладнання, техніки, транспортних засобів та інших матеріальних цінностей.

Стихійні лиха можуть виникати як незалежно один від одного, так і при взаємозв’язку. Деякі виникають при не завжди далекоглядної діяльності людини. Незалежно від джерела виникнення стихійні лиха характеризуються значними масштабами та різною тривалістю дії – від кількох секунд і хвилин до кількох годин, діб і місяців.

До стихійних лих, яки мають прояви на території України відносять землетруси, повені, зсуви, селі, урагани(циклони, тайфуни) або сильні вітри, ландшафтні пожежі.

Землетруси

Землетруси е однією із найбільш грізних природних катастроф по числу жертв, обсягу пошкоджень, по величині території, яку вони охоплюють і по складності захисту від них. Цьому сприяє і психологічний фактор: джерела землетрусів, які знаходяться в надрах землі, невидимі. Землетрус ударяє подібно блискавці і за кілька десятків секунд лишає за собою руйнування, спустошення і десятки тисяч загиблих. Незважаючи на зусилля сейсмологів, землетруси часто приходять неочікуване.

Планета Земля за формою є еліпсоїдом із середнім радіусом 6371 км. Земля складається з кількох різних за складом і фізичними властивостями оболонок – геосфер. У центрі Землі міститься ядро, за ним розташована мантія, потім земна кора, гідросфера і атмосфера. Верхня межа мантії проходить на глибині від 5 до 70 км по поверхні Мохоровичича, нижня – на глибині 2900км межує з ядром Землі.

Мантія Землі поділяється на верхню завтовшки 900км. і нижню – близько 2000км. Верхня мантія разом із земною корою утворюють літосферу. Температура в мантії вважається рівною 2000 – 2500⁰ С, тиск перебуває в межах 1 – 130 ГН/ м².

Саме в мантії відбуваються тектонічні процеси, що спричиняють землетруси. Наука, що вивчає землетруси, називається сейсмологією.

Землетруси – це підземні поштовхи і коливання земної поверхні, що виникають у результаті раптових зсувів і розривів у земній корі або верхньої частини мантії і передаються на великі відстані у вигляді пружних коливань. Землетруси відбуваються в вигляді серії поштовхів, що включають форшоки, головний поштовх і афтершоки. Кількість поштовхів і проміжки часу між ними можуть бути різними. Головний поштовх характеризується найбільшою силою. Тривалість головного поштовху зазвичай кілька секунд, але людьми суб’єктивно сприймається як дуже тривала подія. Згідно з даними психіатрів і психологів, яки вивчали землетруси, афтершоки іноді мають важчий психічний вплив, ніж головний поштовх. У людей під впливом афтершоків виникало відчуття невідворотності лиха, і вони, скуті страхом, не діяли нічого в пошуках безпечного місця і не захищалися.

Основними характеристиками землетрусів е глибина розташування центру землетрусу Н, енергія Е, магнітуда М та інтенсивність прояву енергії землетрусу на поверхні землі І(або сила землетрусу).

Центр землетрусу – це деякий об’єм у товщі Землі, у межах якого відбувається вивільнення енергії. Ця умовна точка названа гіпоцентром чи фокусом. Як правило, центр землетрусу розміщується на глибині від 10 до 30 км.

Проекція гіпоцентру на поверхню Землі називається епіцентром. Довкола нього відбуваються найбільші руйнування.

Магнітуда М землетрусу – умовна величина, що характеризує загальну енергію пружних коливань, спричинених землетрусом. Розраховується як десятинний логарифм від максимальної амплітуди зсуву земної поверхні в мікрометрах(мікронах), яку вимірюють на відстані 100км від епіцентру землетрусу. У 1935 р. професор Каліфорнійського технологічного інституту Ч. Ріхтер запропонував оцінювати потужність землетрусу магнітудою. Шкала Ріхтера – сейсмічна шкала магнітуд, що ґрунтується на оцінці енергії сейсмічних хвиль, які виникають під час землетрусів. Магнітуда найпотужніших землетрусів за шкалою Ріхтера не перевищує 9 балів.

Інтенсивність(сила) прояву землетрусу на поверхні землі (характеризує ступінь руйнувань) залежить від глибини осередку, магнітуди, складу ґрунту. Існує багато сейсмічних шкал інтенсивності, основна з них, що використовується в Європі – шкала МSК – 64 (0 -12 балів).

Таблиця 2.2 – Наслідки землетрусу в залежності від інтенсивності

Половина людства живе в сейсмічно – активних областях, тобто в районах, де можливі руйнівні землетруси. В Україні найбільш небезпечними у сейсмічному відношенні е області Закарпатська, Івано – Франківська, Чернівецька, Одеська та Республіка Крим. На території Закарпаття відзначаються осередки землетрусів з інтенсивністю 6 – 7 балів(за шкалою Ріхтера) в зонах Тячів – Сигет, Мукачеве – Свалява. Найбільш значні землетруси малі місце в Закарпатті в ХV111 столітті – 2 рази, Х1Х – 6 разів, у ХХ ст. – 8 разів. Прикарпаття відчуває вплив від району Вранча (Румунія). В 1974 – 1976 роках тут мали місце землетруси інтенсивністю 3 –5 балів. Потенційно – небезпечною територією вважається також Буковина, де в період з 1950 до 1976 року виникло 4 землетруси інтенсивністю 5 – 6 балів.

Сейсмонебезпечність Одеської області обумовлюється наявністю осередків землетрусів в масиві гір Вранча та Східних Карпат в Румунії. Починаючи з 1107 року і до цього часу там мали місце 90 землетрусів з інтенсивністю 7 – 8 балів. Карпатські землетруси поширюються на значну територію. У 1940 році коливання відчувалися на площі 2 млн.км². Кримсько – Чорноморська сейсмоактивна зона огинає з півдня Кримський півострів. Землетруси тут виникають на відстані 25 – 40 км від узбережжя з інтенсивністю 8 – 9 балів. Південне узбережжя Криму належить до дуже сейсмонебезпечного регіону. За останні 2 століття зареєстровано біля 200 землетрусів від 4 до 7 балів.

В наш час поки що не вирішена проблема прогнозування, тобто визначення часу майбутнього землетрусу. Основної шлях до вирішення цієї проблеми – використання зовнішніх ознак можливості виникнення землетрусу. Це деформація земної поверхні при спостереженні з космосу, підвищення змісту радону в водах гірських джерел, зміна електропровідності деяких гірських порід, зміна співвідношення швидкості розповсюдження продовжених і поперечних хвиль – їх називають провісники землетрусу. Іноді землетрусу передують грозові розряди в атмосфері, підвищення рівня радіації, незвичайна(неспокійна) поведінка тварин і птахів.

Руйнування будинків, споруд та інших об’єктів при землетрусі залежить від інтенсивності енергії землетрусу на поверхні землі, від міцності об’єктів та тривалості дії землетрусу.

Для захисту від землетрусів заздалегідь виявляють сейсмічно небезпечні зони в різних регіонах держави, тобто проводять сейсмічне районування. Землетруси поширені по земній поверхні дуже нерівномірно. Аналіз сейсмічних, географічних даних, даних багаторічних спостережень дає можливість визначити ті області, де варто очікувати землетрусів у майбутньому і оцінити їх інтенсивність. У цьому полягає сутність сейсмічного районування. Карта сейсмічного районування – це офіційний документ, яким повинні керуватися проектні організації. У районах, де визначена можливість землетрусів, не допускається будівництво або розміщення потенційно небезпечних підприємств – радіаційно, хімічно, вибухо, пожеженебезпечних. Здійснюється сейсмостійке чи антисейсмічне будівництво. Вимоги до об’єктів, що будуються в сейсмічних районах, встановлюються будівельними нормами і правилами. За прийнятою 12 – бальною шкалою небезпечною для будинків і споруд вважаються землетруси інтенсивністю 7 балів. Будівництво в районах із сейсмічністю понад 9 балів не економічно.

Повені

Значне затоплення водою місцевості в результаті підійму рівня води в річці, озері чи морі, викликане різними причинами, називається повінню.

Паводком (повіддям) називають щороку повторюване в один і той же сезон відносно тривале збільшення водоносності рік, що супроводжується підвищенням рівня води.

Паводок порівняно короткочасне і неперіодичне підняття рівня води. Паводки, що йдуть один за одним, можуть утворити повіддя, а останнє - повінь.

Повінь - найпоширеніша природна небезпека. Найсильніша повінь, що сталася приблизно 5600 років тому в долині Тигру і Євфрату в Месопотамії, мала настільки серйозні наслідки, що ця подія відображена в Біблії як всесвітній потоп.

Повінь на ріці виникає від різкого збільшення кількості води внаслідок танення снігу чи льодовиків, розташованих у її басейні, у результаті випадіння рясних опадів, руйнування огороджуючих дамб. Повені нерідко спричиняються захаращенням русла льодом під час льодоходу чи закупорюванням русла внутрішнім льодом під нерухомим крижаним покривом і утворенням крижаної пробки. Повені нерідко виникають під дією вітрів, що наганяють воду з моря на сушу або викликають підвищення рівня через затримки в гирлі води, принесеній рікою. Ці повені називають нагінними. Вони притаманні державам, які розташовані на низьких берегах акваторій морів і океанів – це, наприклад, Бангладеш, Індія, Пакистан, Нідерланди, Англія. На морських узбережжях і островах повені можуть виникати в результаті затоплення хвилею, що утворюється під час землетрусу, виверження вулканів, цунамі.

Повені загрожують майже ¾ земної суші. За даними ЮНЕСКО тільки від річкових повеней в 1947 – 1967 рр. загинуло близько 200 тис. чоловік. Фахівці вважають, що людям загрожує небезпека, коли шар води сягає 1 м, а швидкість потоку перевищує 1 м/с. Підйом води на 3 м уже призводить до зруйнування будинків.

Складна обстановка утворюється також при руйнуванні або прориві потенційно техногенно небезпечних гідродинамічних об’єктів – природних гребель і споруд напірного фронту. При цьому може утворюватися зона катастрофічного затоплення – територія, на якій внаслідок пошкодження або зруйнування гідродинамічних споруд, відбувається затоплення місцевості. Таке затоплення може призвести до загибелі людей, пошкодження і зруйнування будинків, устаткування, споруд і т. ін.

На ріках України споруджено понад 200 гребель. Лише на Дніпрі розташовано шість великих ГЕС і крупних водосховищ з загальною площею дзеркала 698.1 тис. га, загальним об’ємом 43.8 км ³ . При їх руйнуванні в зону катастрофічного затоплення можуть потрапити декілька сот населених пунктів. Тільки в межах Києва зона катастрофічного затоплення може охопити територію площею 42 км², де проживає біля 400 тис. чоловік.

Основний напрямок боротьби з повенями полягає в зменшенні максимальних витрат води в річці шляхом перерозподілу стоку за часом(посадка лісозахисних смуг, оранка землі поперек уклонів, збереження прибережних водоохранних смуг рослинності, терасування уклонів).

Деякий ефект дає також улаштування ставків, запруд, запаней та інших ємностей в руслах струмків, дрібних річок, в ярах, балках.. Для середніх та крупних річок радикальний захід боротьби – це регулювання паводків за допомогою водосховищ.

Крім того, для захисту від паводків широко використовують будівництво дамб. Для ліквідування загрози виникнення заторів проводять спрямування, розчистку, заглиблення окремих ділянок гирла річок, а також руйнування льоду вибухами за 10 – 15 діб до її розкриття.

Зсуви

Зсуви – це ковзне сповзання мас гірських порід вниз по схилу, яке виникає з за порушення рівноваги через порушення рівноваги за різних причин. Такими причинами можуть бути підмив порід водою, послаблення їх міцності внаслідок вивітрювання, надзволоження опадами і підземними водами, не розумної діяльності людей. Зсуви відбуваються на схилах, крутизна яких 20⁰ і більше і в будь яку пору року. Вони розрізняються за швидкістю руху і за масштабами. Швидкість повільних зсувів складає декілька сантиметрів на рік, середніх – кілька метрів на годину або добу, швидких – десятки кілометрів на годину.

До швидких зсувів відносять зсуви – потоки, коли твердий матеріал змішаний з водою, а також снігові та сніжно – кам’яні лавини. Тільки швидкі зсуви можуть стати причиною катастроф з людськими жертвами.

За глибиною залягання зсуви бувають: поверхневі( 1м), мілкі (5 м), глибокі (до 20 м), дуже глибокі (понад 20 м); за типом матеріалу: кам’яні (граніт, гнейс) та ґрунтові (пісок, глина, гравій).

За об’ємом порід, що зміщуються при зсуві, розрізняють малі(до 10 тис.м³), великі (до 1млн. м³) і дуже великі (понад 1 млн. м³).

Зсуви можуть руйнувати населені пункти, знищувати сільськогосподарські угіддя, створювати загрозу при експлуатації кар'єрів і здобичі корисних копалин.

Вони ушкоджують комунікації, тунелі, трубопроводи, телефоні та електричні мережі, водогосподарські споруди.

Найдійовішою формою боротьби з зсувами є їх попередження. Комплекс попереджувальних заходів включає:

- збирання і відведення поверхневих вод;

- фіксація схилів за допомогою палів;

- будівництво підпірних стін;

- штучна зміна рельєфу місцевості при використанні землерийної техніки або зарядів вибухових речовин.

Селі

Селі – це паводки з великою концентрацією мінеральних часток, каменів, уламків гірських порід, які виникають у гирлах і басейнах невеликих гірських річок, струмків, у сухих логах і викликаються, як правило, зливними опадами, інтенсивним таненням снігів, проривом завальних та морених озер, рідше зсувом, обвалом. землетрусом.

Небезпека селю не тільки в його руйнівній силі, але і в непередбаченому появленні. За складом твердого матеріалу, який переноситься селем, вони можуть бути грязьовими( вода з дрібноземом при не великої концентрації каміння, об’ємна вага 1.5 – 2 т/м³); грязьокам’яними (суміш води з галькою, гравієм, невеликими каміннями, об’ємна вага 2.1 – 2.5 т/м³); водокам’яні (суміш води з каміннями, перевага крупних каменів).Багатьом гірським районам властива перевага того чи іншого виду селю за складом породи, що переноситься. У Карпатах частіші всього зустрічаються водокам’яні селеві потоки, у Криму – грязьокам’яні.

Швидкість течії селевого потоку звичайно складає 2.5 – 4 м/с, однак при прориві заторів, руйнуванні гребель завальних озер, руйнуванні огороджуючих дамб може досягти 8 – 10 м/с.

Заходи боротьби з селями досить різноманітні, в основному повинні бути спрямовані на попередження виникнення селевого потоку. Це будівництво підпірних стін вздовж гирла гірських річок для скріплення укосів, устрій нагорних перепиняючи стоки і водозбірних канав для відводу стоку в інші водостоки, розчистка русел від наносних порід, ґрунту.

На можливому шляху руху селевого потоку зводять різноманітні греблі, як правило, чарункової конструкції для тримання твердого стоку і пропуску суміші води і дрібних фракцій порід, каскади запруд для руйнування селевого потоку і позбавлення його твердого матеріалу.

Урагани( циклони, тайфуни)

Вирівнювання перепадів тиску в атмосфері здійснюється шляхом виникнення вітрів. Вони дмуть з областей підвищеного тиску в область низького. Сила вітру залежить від барического градієнту: чим більше різниця атмосферного тиску і чим ближче знаходяться взаємодіючи області, тим швидше відбувається вирівнювання перепадів тиску і тим вищі швидкість вітру. Напрямок вітру залежить від розташування областей високого і низького тиску, від обертів земної кулі і тертя. Пориви вітру можуть завдавати значних пошкоджень. Вихрі та урагани руйнують будинки і споруди, зносять мости і інші конструкції, загрожують життю людини, викликають лісоповали, пошкодження мереж електропостачання і т. і.

На початок минулого віку адмірал Бофорт розробив шкалу для визначення сили вітру в балах.

Таблиця 2.3– Шкала вітру за Бофортом

Залежність між бальністю вітру В і його швидкістю задається рівнянням:

V = 0.88 * В ^1.44

Згідно з визначенням вітер швидкістю більше 32.6 м/сек називають ураганом. Циклони та тайфуни – це різновиди ураганів(для різних частин світу), однак більшість із них характеризується швидкістю значно вище 50 м/сек. Зареєстровані швидкості і більше 100 м/сек.

Смерчі (торнадо) – це катастрофічні атмосферні вихрі, яки виникають у грозовій хмарі і розповсюджуються вниз у вигляді лійки, частіше до самої поверхні землі. Діаметр лійки – десятки і сотні метрів (іноді до кілометрів). В цьому вихрі швидкість може досягати неправдоподібної величини – 300 м/сек.

Шквали – різке, короткочасне підсилення вітру, іноді до 30 – 70 м/сек, зі зміною його напрямку.

На більшій частині території України вітри зі швидкістю більше 25 м/сек бувають майже щорічно. Найчастіше – в Карпатах, горах Криму та Донбасі. В Азово – Чорноморському басейні вирізняються своїми руйнівними наслідками осінні циклони. За своїми властивостями, походженням та наслідками вони схожі на тропічні урагани. На Азовському морі циклони часто призводять до штормів, яки супроводжуються місцевим підняттям рівня моря, що призводить до значних збитків. Шквали можуть виникати у будь – яких місцях України, але найчастіше бувають у степовий, лісостеповий зоні та Поліссі. Штормовий (шквальний) вітер на території України спостерігається дуже часто, його швидкість переважно від 20 до 29 м/сек., а іноді більше 30 м/сек. У гірських масивах Криму і Карпат, західних і північно – західних областях країни швидкість вітру досягає 40 м/сек. Шквало небезпечна ситуація може виникнути на всій території України. Раз на п’ять років шквали виникають у Вінницькій, Дніпропетровській, Донецькій, Житомирській, Кіровоградській, Київській, Одеській, Львівській, Харківській, Херсонській областях та на території Криму. Шквали мають яскраво виражений добовий рух.

В Україні досить рідко складаються умови для формування смерчів. У більшості випадків це явище спостерігається в серпні . За останні 20 років зареєстровано 34 випадки. Найхарактерніші вони для степової зони та центрального Полісся. Найчастіше це – територія Запорізької і Херсонської областей та Криму. Невеликі смерчі спостерігаються майже щорічно то в одній, то в другій області (1 – 2 випадки на рік) і носять, як правило, локальний характер. Їх тривалість невелика (до 10 хвилин).

Ураган на суші руйнує будівлі, мережі зв’язку і електропостачання, ушкоджує транспортні комунікації і мости, ламає і вириває з корінням дерева. При розповсюдженні над морем викликає величезні хвилі висотою 10 -12 м і більше, ушкоджує або приводить до загибелі судна.

Вітер починає руйнувати при швидкості приблизно 20 м/сек., людина тримається на ногах при швидкості вітру до 36 м/сек.

Руйнування предметів, конструкцій, будинків, споруд визначається гальмуванням руху повітряних мас. Динамічне навантаження гальмування, яке утворюється потоком повітря, називається тиском швидкісного напору. Одиниця тиску – паскаль (кПа). Швидкісний напір знаходиться у прямий залежності від швидкості і густини повітря.

Дія тиску швидкісного напору може привести до руйнування будинків і споруд із значною площею поперечного січення. При дії на не великі предмети і елементи обладнання тиск може викликати:

· зміщення (зсовування) предмета або його відкидання;

· перекидання (перевертання) предмету;

· ударне перевантаження, тобто миттєве інерційне руйнування елементів обладнання.

Сучасні методи прогнозу погоди дозволяють за декілька годин і діб попередити населення міста або всього прибережного району про ураган, що насувається. Найбільш надійним захистом населення від ураганів є використання захисних споруд (сховищ, метро, підземних переходів, підвалів будинків). При цьому в прибережних районах необхідно враховувати можливе затоплення низинних ділянок, для укриття вибирають місця на височини.