Наслідки надзвичайних ситуації природного характеру

Землетрус – підземні поштовхи і коливання земної поверхні. Вони бувають тектонічні, вулканічні, обвальні, при падінні метеоритів та ін. найчастіше відбуваються тектонічні землетруси, які пов'язані з горотворними процесами і розривами земної кори, в результаті чого утворюється енергія величезної сили.

Щорічно на Землі відбувається більше 100 тис. тектонічних землетрусів, але не всі вони небезпечні. До десятка землетрусів на рік мають катастрофічний характер з утворенням складних осередків ураження. За декілька секунд руйнуються і затоплюються міста, руйнуються і деформуються будинки і споруди, комунально-енергетичні мережі, виникають пожежі, люди опиняються під завалами.

Основний уражаючий фактор землетрусу – сейсмічна хвиля.

Центр землетрусу (місце у товщі Землі, де видилалась енергія) називається гіпоцентром (гіпо – глибоко). Прямо над ним на поверхні землі знаходиться епіцентр (епі – мілко), навколо якого знаходиться область, що зазнає найсильніші поштовхи. Від гипоцентра по твердому тілу землі розходяться пружинні хвилі: поздовжні та поперечні.

Основні параметри землетрусу, що характеризують силу і характер землетрусу є: магнітуда, глибина гипоцентру, сила землетрусу (інтенсивність енергії на земній поверхні).

Магнітуда (М) – це міра оцінки загальної енергії землетрусу. Вимірюється за шкалою Ріхтера (в межах від 0 до 9 балів), на якій кожна наступна одиниця відповідає (40-50)-кратному збільшенню енергії коливань (верхня межа відповідає самому катастрофічному землетрусу). Запропонована американсь­ким вченим Ч. Ріхтером у 1935р. Магнітуда являє собою десятичний логарифм максимальної амплітуди зміщення земної кори (λ_max) по сейсмографу (в мікронах) на відстані 100 км від епіцентру землетрусу:

М = l g ( λ _max )

Сейсмічна енергія (Е) пов'язана з магнітудою співвідношенням:

lgE = 4 + 1.6M

Звідки: Е=10 ^{( 4+ 1.6 M)}, (Дж)

Глибина землетрусу – положення центра землетрусу (гіпоцентру) відносно поверхні Землі. Може бути, в межах від 0 до 700 км. Чим більше глибина, тим на більшу відстань розповсюджуються поздовжні хвилі.

Сила землетрусу (інтенсивність енергії) – енергія коливань на поверхні землі. Вимірюється за міжнародною шкалою МSК-64 в балах від 1 до 12.

Землетрус силою: 1 бал – непомітний, 2 – дуже слабкий, 3 – слабкий, 4 –помірний, 5 – досить сильний, 6 – сильний, 7 – дуже сильний, 8 – руйнівний, 9 -спустошуючий, 10 – знищуючий, 11 – катастрофічний, 12 – сильно катастрофічний.

Осередки ураження при землетрусах утворюються при силі V балів і більше. В залежності від сили землетрусу по ступеню руйнування в осередку умовно можна виділити 4 зони: слабких, середніх, сильних і повних руйнувань.

Наведені в табл. 3.7. співвідношення наслідків землетрусів і інших стихійних лих з наслідками вибухів в залежності від надмірного тиску ДРф дозволяє, по аналогії прогнозувати можливу обстановку і вести роботи по підвищенню стійкості будинків і споруд, організації захисту людей і рятувальних робіт, підвищенню безпеки життєдіяльності в умовах НС, використовуючи табличні дані для ударної хвилі.

Таблиця 3.7. Характеристика зон руйнувань в осередку ураження

під час аварій і стихійних лих

Розрахунок осередку ураження при землетрусах:

При землетрусах утворюються поздовжні, поперечні хвилі, що розповсю­джуються від гіпоцентру. Поздовжні сейсмічні хвилі мають найбільшу швидкість (6 км/с) і відчуваються на поверхні землі в першу чергу. Поперечні хвилі здійснюють коливання у напрямку перпендикулярному до поздовжніх і мають швидкість в 2-3 рази меншу. Поздовжні і поперечні хвилі викликають руйнування на середніх відстанях від епіцентру. Поверхневі хвилі визначають руйнуючі дії в дальній зоні від епіцентру. Швидкість розповсюдження поверхневих хвиль 1-1,2 км/с.

Інтенсивність (сила) землетрусу на поверхні землі (І), що характеризує ступінь руйнування, залежить від глибини осередку h, магнітуди М, складу грунту і визначається за формулами:

В епіцентрі:

І₀ = 1,5М – 3,5 l g h +З,балів

На відстані:

,

де h – глибина гіпоцентру, км;

R – відстань до епіцентру, км;

М – магнітуда, в балах за шкалою Ріхтера (0-9) балів.

Проявлення наслідків землетрусу поділяється на дві фази:

Перша фаза – час прибуття поздовжніх, коли відчуваються поштовхи і будинки одержують незначні руйнування. Час прибуття першої фази визначається за формулою:

,

де V_позд – швидкість поздовжніх хвиль (для осадових порід V_позд = 6,1 км/с);

R – відстань до епіцентру, км;

h – глибина гіпоцентру, км.

Друга фаза — час приходу поверхневих сейсмічних хвиль. Друга фаза головна, вона визначає ступінь руйнування об'єкту і час її прибуття визначається за формулою:

де V_пов – швидкість поверхневих хвиль (для піщаних ґрунтів V_пов =1,2 км/с, глини – 1 км/с, насипного ґрунту – 0,35 км/с).

Інтервал між 1 і 2 фазами складає 30 – 60 с, що дозволяє провести екстрені заходи захисту.

Заходи щодо захисту від наслідків землетрусів поділяються на попередні і дії під час землетрусу.

Попередні заходи захисту від землетрусів:

· Сейсмостійке будівництво;

· Нейтралізація джерел підвищеної небезпеки;

· Підготовка служб рятування і ліквідації наслідків землетрусу;

· Наявність в кожному будинку запасів продуктів, води на 3 -5 доби, аптечок;

· Навчання населення правилам поведінки під час землетрусів.

З початком землетрусу люди, які знаходяться в будинках до 2-го поверху, повинні терміново покинути приміщення і вийти на відкрите місце (за 25-30 с). В разі неможливості покинути будинок стати в прорізі дверей або капітальних внутрішніх стін. Вимкнути світло, газ, воду. Після припинення підземних поштовхів покинути приміщення (ліфтом користуватись заборонено). Знаходячись на вулиці, відійти подалі від будинків і споруд, стовпів і ліній електропередач. Знаходячись в автомобілі, негайно зупинитись у .небезпечному місті та перечекати поштовхи.

Надзвичайні ситуації під час повіні

Повінь – тимчасове затоплення суші водою в результаті розливу річок вище звичайного горизонту внаслідок танення снігів, зливних дощів, льодових заторів або обвалу, руйнування дамб і гребель та інше. В приморських районах затоплення може бути під впливом гравітаційних хвиль підводного землетрусу – цунамі (в перекладі з японського – «велика хвиля в гавані»).

За кількістю людських жертв і матеріальних збитків, що припадають на одиницю площі, повені займають друге місце після землетрусів. Уражаючим фактором повені є руйнуюча дія мас води.

Основними параметрами повені є: глибина затоплення, ширина території, що затоплюється, максимальна швидкість потоку води, тривалість затоплення. Параметри повені визначаються за формулами:

а) Глибина затоплення (h_З), м

h₃ = h-h_м, (_M),

де h – висота підйомуводи, м;

h_M – висота місця об'єкту, м.

б) ширина території, що затоплюється (Ш),м

,

де a – кут нахилу берегової смуги, град.

в) максимальна швидкість потоку води (V_max), М/с:

.

де h – висота підйому води, м;

h₀ – глибина річки в звичайних умовах, м;

V₀ – швидкість течії води в річці в звичайних умовах, м/с

При великій швидкості прибуття води руйнуюча дія потоку визначається величиною швидкісного натиску ΔР_ШН- динамічними навантаженнями потоку води, кПа

де ρ_в – густина води, г/см³ ; V – швидкість потоку води, м/с.

Найбільшу руйнуючу дію здійснуєт хвиля прориву.

Уражаюча дія хвилі прориву визначається її швидкістю (швидкістю потоку) Vз і висотою хвилі h₃.

Наприклад, цегляні житлові будинки одержують слабкі руйнування при Vз=1,5 м/с і h₃=2,5 м; середні (2,5 м/с, 4 м) і сильні (3 м/с, 6 м).

Хвиля прориву створюється при руйнуванні греблі гідротехнічної споруди. В перший момент ураження викликають динамічні навантаження, які створюються хвилею прориву.

Таблиця 2.2. Класифікація повеней за причинами виникнення

Ступені руйнування будинків і споруд в залежності від глибини затоплення (висоти хвилі) h₃м і максимальної швидкості потоку води V_мах м/с наведені в таблиці 2.3.

Таблиця 2.3. Наслідки дії води при руйнуванні греблі

При руйнуванні греблі час затоплення об'єкту t_в і висоту хвилі прориву h_в на різній відстані від греблі можна визначити за співвідношеннями, які наведені в табл. 2.4.

Таблиця 2.4. Залежності параметрів хвилі прориву від ємності водосховища, ширини прориву і відстані до греблі

Примітка до таблиці 2.4. Н – глибина води перед греблею, м; Т – час вивільнення водосховища, год, який визначається за формулою:

де W – обсяг водосховища, м³; В – ширина прориву, м; N – максимальний витік води на 1 м ширини прориву м²/с·м.

Залежить від глибини води перед греблею Н і орієнтовно можна прийняти:

Швидкість руху хвилі прориву в середньому від 3 до 25 км/год., для гірських районів – до 100 км/год.

В залежності від часу, за який відбувається затоплення території t₃ хвилей прориву, і міри загрози життю людей та знищення матеріальних цінностей розрізняють наступні зони затоплення:

· Зона катастрофічного затоплення (Ч₃ < 1 год);

· Зона надзвичайно небезпечного затоплення (1год<t₃< 4 год);

· Зона сильного затоплення (Ч₃>4 год).

Всередині зони затоплення утворюються осередки ураження (в місцях знаходження населених пунктів, об'єктів, сільськогосподарських угідь).

Самим ефективним засобом захисту від повені є евакуація людей і матеріальних цінностей з можливої зони затоплення. Перед евакуацією необхідно відключити в будинках електроенергію і газ, взяти запас продуктів, медикаментів, документи і відбути за зазначеним маршрутом. При раптовій повені терміново покинути будинок і зайняти найближчий пагорб або верхні поверхи будинків, залізти на горище або дах, вивісити біле або кольорове полотнище і чекати рятівників.

Надзвичайні ситуації під час бурі, ураганів, смерчі

Урагани, бурі і смерчі – надзвичайно швидкі рухи повітря або вітри. Виникають звичайно при проходженні глибоких циклонів і на периферії великих антициклонів. Швидкість вітру досягає від 60 до 240 км/год і навіть надзвукової (швидкість звуку в повітрі 331,8 км/с=1194 км/год). Сила вітру за шкалою Бофорта більше 8-9 балів.

Циклони – це гігантськи атмосферні вихрі зі спадаючим до центру тиском повітря і циркуляцією його навколо центру проти годинникової стрілки в північній півкулі і в напрямку годинникової стрілки – в південній. Ширина циклонів від декількох сотень до декількох тисяч кілометрів.

Антициклон – це область підвищеного тиску з максимумом у центрі. Погода малохмарна, напрям вітрів у антициклоні спрямований проти напрямку вітрів у циклоні.

Циклони бувають тропічні і поза тропічні. Тропічні циклони Атлантичного океану називають ураганами, західної частини Тихого океану – тайфунами.

Уражаючий фактор бурі, урагану, смерчу – руйнівна сила повітряних мас. Основний параметр – швидкісний напір (динамічні навантаження потоку повітря) ΔР_СК:

де: р_п – густина повітря, г/см³;

V – швидкість вітру, м/с.

Ураган (тайфун) – вітер силою 12 балів і більше. Його швидкість перевищує 32 м/с. Ураган спустошує все на своєму шляху: ламає дерева, руйнує будівлі. Тайфуни супроводжуються зливами, на морі утворюють величезні хвилі висотою більше 10 м, що викликає руйнування і затоплення прибережних районів. Середня тривалість урагану близько 9 днів, максимальна – 4 тижні.

За згубним впливом на інженерні споруди урагани ніяк не поступаються землетрусам. Урагани можуть служити природним аналогом декількох термоядерних вибухів. В радіусі до 160 км від його центру може утворитися осередок ураження з зонами сильних і повних руйнувань.

Буря (шторм) – вітер силою 8-11 балів, швидкість вітру досягає 20 - 30 м/с і викликає великі руйнування: вириває з корінням дерева, валяє машини, крани, руйнує будівлі, обриває лінії зв'язку і електропередач, викликає сильні хвилювання на воді. Поряд з руйнуванням викликає ерозію, вивітрювання грунту, загибель посівів (пильні, піщані бурі). В осередку ураження утворюються зони середніх і слабких руйнувань.

Смерчі – вихровий рух повітря, що виникає у грозовій хмарі і потім розповсюджується у вигляді гігантського чорного рукава або хобота, розрідженого всередині. Діаметр рукава біля 30 м, висота 800 - 1500 м. За час свого існування може пройти шлях довжиною 40-60 км. В Європі їх називають «тромби», а в Америці – «торнадо». Смерчі володіють великою швидкістю вітру, що перевищує інколи швидкість звука, всередині розрідження настільки велике, що споруди, опинившись всередині смерчу, руйнуються від вибуху. Відбувається теж саме, що і від ударної хвилі в фазі розрідження. На шляху руху смерч вириває з корінням дерева, валяє автомобілі і поїзди, піднімає в повітря будівлі або повністю їх руйнує. Смерч втягує в себе воду невеликих озер, переносить на великі відстані і виливає разом з дощем.

Осередки ураження при бурях, ураганах, смерчах характеризуються шири­ною, глибиною, площею і зонами руйнування: повних, сильних середніх і слабких.

Бурі, урагани, смерчі прогнозуються, за ними можна стежити і населення може бути завчасно оповіщене про наближення стихії, що дозволяє провести заходи щодо захисту. Дії людей під час бурі, урагану:

- закрити щільно вікна, двері, горищні люки;

- з балконів, лоджій прибрати предмети, що можуть бути скинуті вітром;

- загасити вогонь в печах;

- укритися в сховищі, заглибленому приміщенні (підвал, погреб) або природному укритті (яр, канава, яма), або щільно притулитися до землі.

Надзвичайні ситуації під час лісових пожеж

Пожежа – це горіння, що розповсюджується стихійно. Уражаючими факторами пожежі є теплове випромінювання і токсична дія продуктів горіння. Основні параметри факторів – температура (°С), концентрація токсичних речовин (мг/л). Висока температура викликає займання всього, що знаходиться в районі пожежі; задимленість дратує людей і тварин і викликає отруєння окисом вуглецю (СО).

Лісові пожежі – небезпечне стихійне лихо. Вони знищують цінні матеріали (ліс, торф та інш.), становлять велику загрозу для людей, населених пунктів, промислових об'єктів, розташованих в лісі.

Світова статистика свідчить, що причинами лісових пожеж у 90-95% випадків є недбале поводження людей з вогнем.

Територія, на який виникла або розвивається пожежа, називається зоною пожежі, а місце її виникнення – осередком пожежі. Лісові пожежі бувають трьох видів:

- низова, коли горить сухий трав'яний покрів, лісова підстилка, сушняк; висота вогню 0,5-1,5 м;

- верхова, коли горить весь ліс зі споду до верху або тільки крони дерев (розвивається з низового);

- торф’яна (підземна), коли горить торф на глибині. За швидкістю розповсюдження вогню лісові і торф’яні пожежі поділяються на три категорії: сильні, середньої сили і слабкі (табл. 2.5.)

Таблиця 2.5. Характеристики лісових і торф'яних пожеж

Лісові пожежі за характером розповсюдження і охопленням площі поділяються на зони окремих, масових і суцільних пожеж.

Зона окремих пожеж характеризується виникненням незначної кількості окремих пожеж розосереджених на площі.

Зона масових пожеж - сукупність водночас виниклих окремих пожеж. Зона суцільних пожеж характеризується швидким розвитком і розповсюдженням, високими температурою, задимленістю і загазованістю, небезпечними для життя. Проїзд через зону практично неможливий.

Захист людей і матеріальних цінностей в зоні лісових (торф’яних) пожеж досягається завчасною їх евакуацією, вивезенням в безпечні місця і активною боротьбою з пожежею: гасіння, локалізація.

Боротьба з масовими лісовими пожежами дуже складна і може відбуватися тривалий час. Основними способами гасіння лісових пожеж є:

- гасіння краю низової пожежі водою або хімічними розчинами,які гасять пожежу; закидання краю пожежі землею, захльостування вогню віниками з гілок і т.ін.;

- створення захисних мінералізованих смуг або канав на шляху розповсюдження пожежі;

- спрямування зустрічного вогню верховій пожежі (підпалення лісу назустріч основній пожежі від створеної у відповідному місці опорної мінералізованої смуги).

Виходити з зони лісової пожежі треба в протилежному вітру напрямку, використовуючи відкриті ділянки - галявини, просіки, дороги, річки. Місце для відпочинку вибирати не ближче 400 м від локалізованої пожежі.