Прогнозирование и оценка обстановки при авариях, связанных со взрывами

Занятие №6

Лекция №6

Тема «Принципы прогнозирования развития событий и оценки последствий при техногенных чрезвычайных ситуациях и стихийных явлениях»

 

Цель:  Изучить основные принципы прогнозирования последствий ЧС природного и техногенного характера.

Задачи: обеспечение формирования системы знаний по учебной дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»; создание условия, обеспечивающие воспитание интереса к выбранной профессии; способствовать овладению необходимыми навыками самостоятельной работы студентов; содействовать самостоятельности мышления.

План

1. Прогнозирование и оценка последствий ЧС

2. Методика прогнозирования последствий ЧС техногенного характера

3. Методика прогнозирования последствий ЧС природного характера

 

1. Прогнозирование и оценка обстановки при чрезвычайных ситуациях проводятся для заблаговременного принятия мер по предупреждению чрезвычайных ситуаций, смягчению их последствий, определению сил и средств, необходимых для ликвидации последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий.

Целью прогнозирования и оценки последствий обстановки чрезвычайных ситуаций является определение размеров зоны чрезвычайной ситуации, степени разрушения зданий и сооружений, а также потерь среди персонала объекта и населения.

Как правило, эта работа проводится в три этапа.

На первом этапе производится прогнозирование последствий наиболее вероятных чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, осуществляемое для среднестатистических условий (среднегодовые метеоусловия; среднестатистическое распределение населения в домах, на улице, в транспорте, на работе и т.п.; средняя плотность населения и т.д.). Этот этап работы проводится до возникновения чрезвычайных ситуаций.

На втором этапе осуществляется прогнозирование последствий и оценка обстановки сразу же после возникновения источника чрезвычайных ситуаций по уточненным данным (время возникновения чрезвычайной ситуации, метеорологические условия на этот момент и т.д.).

На третьем этапе корректируются результаты прогнозирования и фактической обстановки по данным разведки, предшествующей проведению аварийно-спасательных и других неотложных работ.

В настоящем пособии рассматриваются методы прогнозирования последствий опасных явлений, соответствующие первому этапу.

Независимо от источника чрезвычайной ситуации можно выделить шесть основных поражающих факторов, воздействующих на людей, животных, окружающую природную среду, инженерно-технические сооружения и т.д. Это:

- барическое воздействие (взрывы взрывчатых веществ, газовоздушных облаков, технологических сосудов под давлением, взрывы обычных и ядерных средств массового поражения и т.д.);

- термическое воздействие (тепловое излучение при техногенных и природных пожарах, огненный шар, ядерный взрыв и т.д.);

- токсическое воздействие (техногенные аварии на химически опасных производствах, шлейф продуктов горения при пожарах, применение химического оружия, выбросы токсических газов при извержениях вулканов и т.д.);

- радиационное воздействие (техногенные аварии на радиационно-опасных объектах, ядерные взрывы и т.д.);

- механическое воздействие (осколки, обрушения зданий, сели, оползни и т.д.);

- биологическое воздействие (эпидемии, бактериологическое оружие и т.д.).

При прогнозировании последствий опасных явлений, как правило, используют детерминированные или вероятностные методы.

В детерминированных методах прогнозирования определенной величине негативного воздействия поражающего фактора источника чрезвычайной ситуации соответствует вполне конкретная степень поражения людей, инженерно-технических сооружений и т.п.

Так, например, величина избыточного давления на фронте ударной волны ΔP_ф = 10 кПа принимается безопасной для человека. При величине избыточного давления на фронте ударной волны ΔP_ф > 100 кПа будет иметь место смертельное поражение людей.

При токсическом воздействии такими величинами являются пороговая токсодоза и летальная токсодоза.

Область, ограниченная линией, соответствующей определенной степени негативного воздействия, носит название зоны воздействия этого уровня (летального, среднего, порогового и т.п.).

В действительности при воздействии одной и той же дозы негативного воздействия на достаточно большое количество людей, зданий и сооружений, компонентов окружающей природной среды и т.д. поражающий эффект будет различен и приведенные выше значения соответствуют математическому ожиданию данной степени негативного воздействия.

2. При заблаговременном прогнозировании обстановки в чрезвычайных ситуациях техногенного характера, как правило, принимают следующие допущения:

- рассматривают негативные события (источники чрезвычайных ситуаций), наносящие наибольший ущерб;

- масса (объем) выброса (сброса) вещества (энергии) при техногенной аварии соответствует максимально возможной величине или объему наибольшей емкости;

- метеоусловия (класс устойчивости атмосферы, скорость и направление ветра, температура воздуха, влажность и т.п.) принимаются наиболее благоприятными (инверсия, скорость ветра 1 м/с, температура 20°С) для распространения пыле-паро-газового облака (радиоактивного, токсического, взрывоопасного);

- распределение населения в домах, на улице, в транспорте, на производстве принимается соответствующим среднестатистическому, с равномерной плотностью населения (персонала) в пределах населенного пункта (объекта экономики).

Рассмотрим методы прогнозирования последствий некоторых техногенных аварий.

Литература

 

1. Основы безопасности жизнедеятельности. 10 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / А.Т. Смирнов, Б.О. Хренников; под ред. А.Т. Смирнова. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016. – 351 с.

 

Занятие №6

Лекция №6

Тема «Принципы прогнозирования развития событий и оценки последствий при техногенных чрезвычайных ситуациях и стихийных явлениях»

 

Цель:  Изучить основные принципы прогнозирования последствий ЧС природного и техногенного характера.

Задачи: обеспечение формирования системы знаний по учебной дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»; создание условия, обеспечивающие воспитание интереса к выбранной профессии; способствовать овладению необходимыми навыками самостоятельной работы студентов; содействовать самостоятельности мышления.

План

1. Прогнозирование и оценка последствий ЧС

2. Методика прогнозирования последствий ЧС техногенного характера

3. Методика прогнозирования последствий ЧС природного характера

 

1. Прогнозирование и оценка обстановки при чрезвычайных ситуациях проводятся для заблаговременного принятия мер по предупреждению чрезвычайных ситуаций, смягчению их последствий, определению сил и средств, необходимых для ликвидации последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий.

Целью прогнозирования и оценки последствий обстановки чрезвычайных ситуаций является определение размеров зоны чрезвычайной ситуации, степени разрушения зданий и сооружений, а также потерь среди персонала объекта и населения.

Как правило, эта работа проводится в три этапа.

На первом этапе производится прогнозирование последствий наиболее вероятных чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, осуществляемое для среднестатистических условий (среднегодовые метеоусловия; среднестатистическое распределение населения в домах, на улице, в транспорте, на работе и т.п.; средняя плотность населения и т.д.). Этот этап работы проводится до возникновения чрезвычайных ситуаций.

На втором этапе осуществляется прогнозирование последствий и оценка обстановки сразу же после возникновения источника чрезвычайных ситуаций по уточненным данным (время возникновения чрезвычайной ситуации, метеорологические условия на этот момент и т.д.).

На третьем этапе корректируются результаты прогнозирования и фактической обстановки по данным разведки, предшествующей проведению аварийно-спасательных и других неотложных работ.

В настоящем пособии рассматриваются методы прогнозирования последствий опасных явлений, соответствующие первому этапу.

Независимо от источника чрезвычайной ситуации можно выделить шесть основных поражающих факторов, воздействующих на людей, животных, окружающую природную среду, инженерно-технические сооружения и т.д. Это:

- барическое воздействие (взрывы взрывчатых веществ, газовоздушных облаков, технологических сосудов под давлением, взрывы обычных и ядерных средств массового поражения и т.д.);

- термическое воздействие (тепловое излучение при техногенных и природных пожарах, огненный шар, ядерный взрыв и т.д.);

- токсическое воздействие (техногенные аварии на химически опасных производствах, шлейф продуктов горения при пожарах, применение химического оружия, выбросы токсических газов при извержениях вулканов и т.д.);

- радиационное воздействие (техногенные аварии на радиационно-опасных объектах, ядерные взрывы и т.д.);

- механическое воздействие (осколки, обрушения зданий, сели, оползни и т.д.);

- биологическое воздействие (эпидемии, бактериологическое оружие и т.д.).

При прогнозировании последствий опасных явлений, как правило, используют детерминированные или вероятностные методы.

В детерминированных методах прогнозирования определенной величине негативного воздействия поражающего фактора источника чрезвычайной ситуации соответствует вполне конкретная степень поражения людей, инженерно-технических сооружений и т.п.

Так, например, величина избыточного давления на фронте ударной волны ΔP_ф = 10 кПа принимается безопасной для человека. При величине избыточного давления на фронте ударной волны ΔP_ф > 100 кПа будет иметь место смертельное поражение людей.

При токсическом воздействии такими величинами являются пороговая токсодоза и летальная токсодоза.

Область, ограниченная линией, соответствующей определенной степени негативного воздействия, носит название зоны воздействия этого уровня (летального, среднего, порогового и т.п.).

В действительности при воздействии одной и той же дозы негативного воздействия на достаточно большое количество людей, зданий и сооружений, компонентов окружающей природной среды и т.д. поражающий эффект будет различен и приведенные выше значения соответствуют математическому ожиданию данной степени негативного воздействия.

2. При заблаговременном прогнозировании обстановки в чрезвычайных ситуациях техногенного характера, как правило, принимают следующие допущения:

- рассматривают негативные события (источники чрезвычайных ситуаций), наносящие наибольший ущерб;

- масса (объем) выброса (сброса) вещества (энергии) при техногенной аварии соответствует максимально возможной величине или объему наибольшей емкости;

- метеоусловия (класс устойчивости атмосферы, скорость и направление ветра, температура воздуха, влажность и т.п.) принимаются наиболее благоприятными (инверсия, скорость ветра 1 м/с, температура 20°С) для распространения пыле-паро-газового облака (радиоактивного, токсического, взрывоопасного);

- распределение населения в домах, на улице, в транспорте, на производстве принимается соответствующим среднестатистическому, с равномерной плотностью населения (персонала) в пределах населенного пункта (объекта экономики).

Рассмотрим методы прогнозирования последствий некоторых техногенных аварий.

Прогнозирование и оценка обстановки при авариях, связанных со взрывами

Прогнозирование обстановки при взрывах заключается в определении размеров зон возможных поражений, степени поражения людей и разрушения объектов. Для этого обычно используют один из двух методов прогнозирования последствий взрывов: детерминированный (упрошенный) и вероятностный.

При детерминированном способе прогнозирования поражающий эффект ударной волны определяется избыточным давлением во фронте ударной волны ΔP_ф (кПа), в зависимости от величины которого находятся степени поражения людей. Степень поражения людей: Легкая (ушибы, потеря слуха), Средняя (кровотечения, вывихи, сотрясение мозга), Тяжелая (контузии), смертельное поражение.

Определяется также степень поражения зданий:

- слабые разрушения - повреждение или разрушение крыш, оконных и дверных проемов. Ущерб - 10 - 15% от стоимости здания;

- средние разрушения - разрушения крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытии, верхних этажей. Ущерб - 30-40%;

- сильные разрушения - разрушение несущих конструкций и перекрытий. Ущерб - 50%. Ремонт нецелесообразен;

- полное разрушение - обрушение зданий. При полном разрушении зданий под действием взрыва образуются завалы, форма и размеры которых зависят от размеров здания и особенностей взрыва. При взрыве внутри здания обломки разлетаются во все стороны равномерно, а при взрыве вне здания - смещаются в направлении распространения ударной волны

Землетрясение - это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии Земли и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

Землетрясения страшны своей неожиданностью. Сейсмические волны, возникшие в земных глубинах в результате разрыва горных пород, достигают земной поверхности через несколько секунд, что и вызывает при сильных землетрясениях разрушение зданий, ведет к гибели людей. Ущерб от землетрясений, по оценкам ЮНЕСКО, исчисляется миллиардами долларов, а потери людей - десятками и сотнями тысяч.

В недрах земли постоянно происходят сложные процессы накопления энергии, высвобождение которой и вызывает сейсмический толчок. Момент высвобождения этой энергии связывают с миграцией тектонических плит, на которые разбита земная кора.

На границах между плитами могут происходить три явления: плиты могут раздвигаться, сдвигаться или скользить одна относительно другой.

В месте столкновения двух плит происходит деформация земной поверхности с выделением накопленной энергии. Землетрясения подобного типа называются тектоническими. Иногда случаются землетрясения во внутренних частях плит, так называемые внутриплитовые землетрясения. Они возникают из-за развития деформации (накопления энергии) в плитах, вызванных давлением на их краях.

Землетрясения могут возникать и по другим причинам. Одной из таких причин являются вулканы. В местах, где раздвигаются плиты, за счет тепловой конвекции возникают восходящие потоки, извергающие лаву. Данный процесс сопровождается выделением энергии и порождает вулканические землетрясения. По сравнении с тектоническими и внутриплитовыми землетрясениями сейсмические толчки, вызванные вулканической деятельностью, представляют собой гораздо более скромное природное явление, так как большая часть энергии разряжается в атмосферу и, кроме того, слабые вулканические породы разрушаются раньше, чем в них успевают накопиться значительные запасы энергии.

Другую категорию образуют обвальные землетрясения, когда обрушения кровли шахты или подземных пустот вызывают образование упругих волн. Эти волны могут регистрироваться сейсмографами и даже восприниматься как слабые землетрясения. К обвальным землетрясениям относятся также землетрясения, возникающие при развитии крупных оползней.

Землетрясения могут также вызываться и инженерной деятельностью человека. Известно, что в некоторых районах мира землетрясения могут быть вызваны заполнением больших водохранилищ или закачкой воды в скважины. Землетрясения в этом случае, как правило, слабые и происходят в непосредственной близости от скважин или водохранилища. Наиболее вероятной причиной этих землетрясений является возрастание порогового давления в породах, вызванного нагнетанием воды.

Наиболее сильны и опасны тектонические и внутриплитовые землетрясения. Если одно землетрясение произошло, то вероятность того, что в том же районе вскоре произойдет еще одно, возрастает. Иначе говоря, сильные землетрясения чаше всего влекут за собой повторные толчки - афтершоки.

Наиболее часто землетрясения возникают в определенных зонах. Зона землетрясений, окружающая Тихий океан, называется Тихоокеанским поясом: здесь происходит около 90 % всех землетрясений земного шара. Другой район, около 5-6% всех землетрясений - это Альпийский пояс, протянувшийся от Средиземноморья на Восток через Турцию, Иран и Северную Индию. Остальные 4-5% землетрясений происходят вдоль срединно-океанических хребтов.

Опасные последствия землетрясений разделяют на природные и связанные с деятельностью человека. К природным относятся: сотрясение фунта, нарушение грунта (трещины и смещения), оползни, лавины, сели, разжижение грунта, оседания, цунами, сейши. Связанные с деятельностью человека - разрушение или обрушение зданий, мостов и других сооружений; наводнения при прорывах плотин и водопроводов; пожары при повреждениях нефтехранилищ и разрывах газопроводов; повреждение транспортных средств, коммуникаций, линий энерго- и водоснабжения, а также канализационных труб; радиоактивные утечки при повреждениях ядерных реакторов.

Количество человеческих жертв при землетрясениях зависит от ряда факторов. К числу таких факторов относятся: время начала землетрясения, магнитуда, глубина очага, удаление от населенных пунктов, тип построек и их качество, наличие в зоне землетрясения взрыво- и пожароопасных объектов, водохранилищ и плотин и т.п. Основная причина гибели людей при землетрясениях - обрушение зданий.

Основными характеристиками землетрясений являются магнитуда и интенсивность.

Магнитуда землетрясения является мерой общего количества энергии, излучаемой при сейсмическом толчке в форме упругих волн, в гипоцентре землетрясения, расположенном в очаге землетрясения на глубине до 730 км. Проекция гипоцентра на поверхность земли определяет эпицентр землетрясения, вокруг которого располагается область, называемая эпицентральной и испытывающая наибольшие колебания грунта.

Интенсивность землетрясения определяется величиной колебания фунта на поверхности земли. Интенсивность в разных пунктах наблюдения различна, однако магнитуда у толчка только одна.

Сила землетрясения исчисляется в баллах, причем обычно применяют либо шкалу Рихтера, использующую величину магнитуды (1 ≤ Μ ≤ 9), либо международную шкалу MSK (или близкую к ней шкалу Меркалли), использующие величину интенсивности землетрясения (1 ≤ J ≤ 12).

Землетрясения в зависимости от интенсивности колебаний грунта на поверхности земли классифицируются следующим образом: слабые (1-3 балла); умеренные (4 балла), довольно сильные (5 баллов); сильные (6 баллов); очень сильные (7 баллов); разрушительные (8 баллов); опустошительные (9 баллов); уничтожающие (10 баллов); катастрофические (11 баллов); сильно катастрофические (12 баллов).