Природні стихійні лиха та небезпечні явища, причини їх виникнення, характеристика та наслідки

Методологічні підходи до визначення оцінки природних катастроф як НС

Критерій – це мірило оцінки, розпізнавальна ознака явища, який виражає ідеальну характеристику об’єкта чи явища, що є основою для їх оцінки й прогнозування. Критерій, призначений для всебічної порівняльної оцінки варіантів з урахуванням усіх їх характеристик і виражає якісну сторону оцінки безпеки, найбільш повну та комплексну оцінку її чинників, на основі яких адекватно відображається рівень природної безпеки.

До розряду надзвичайних відносяться тільки ті катастрофи, що мають хоча б одну з наведених нижче ознак-критеріїв оцінки катастроф як надзвичайних ситуацій природного характеру:

Геологічні небезпечні явища (землетруси, виверження вулканів, обвали, зсуви, просідання земної поверхні) – землетруси в 4 і більше балів; кількість потерпілих 15 осіб і більше; кількість загиблих 4 особи і більше; прямі матеріальні збитки 500 тис. грн. і більше; вплив на функціонування інших галузей господарства;

Гідрометеорологічні і геліогеофізичні небезпечні явища – кількість потер­пілих 10 осіб і більше; кількість загиблих 2 особи і більше; прямі матеріальні збитки 500 тис. грн. і більше, зокрема:

– сильний вітер (у т.ч. смерчі, шквали) – швидкість вітру при поривах 25-30 м/с і більше;

– сильний дощ (зливи) – більше 120 мм, а в селенебезпечних гірських районах понад 30-50 мм за 12 годин;

– крупний град – розміром більше 20 мм;

– сильний снігопад – 30 мм і більше за 12 годин;

– сильна хуртовина (снігові заноси) – вітер 20 м/с і більше протягом доби із снігопадом;

– сильна ожеледь – діаметр налипання на лініях електропередач 20 мм і більше;

– сильний мороз або спека;

– високі хвилі, вітрові нагони, дощові паводки (повені);

– заморозки – зниження температури повітря нижче 0 °С в екстремально пізні строки (весна – початок літа) і в екстремально ранні (літо – початок осені) в період активної вегетації сільгоспкультур, що може призвести до їх загибелі;

– засуха – поєднання високих температур повітря, дефіциту опадів, низької вологості повітря, малих запасів вологи в ґрунті, що призводить до загибелі врожаю польових культур;

– високі рівні води при дощових повенях, заторах, вітрових нагонах, що перевищують небезпечні рівні води для конкретних об’єктів;

– низькі рівні води – нижче проектних значень водозабірних споруд та навігаційних рівнів на судноплавних річках протягом місяця і більше;

– селі, лавини – загроза населеним пунктам, господарським об’єктам, туристичним базам тощо;

– погіршення радіаційної обстановки в наземному космічному просторі у випадку, коли щільність потоку протонів з енергією більше 25 МеВ становить понад 5÷10 см^-2 · с^-1);

– зменшення загального вмісту озону в атмосфері понад 25% протягом 2-3 місяців у період вегетації рослин.

Природні пожежі (лісові, польові, торф’яні) – кількість потерпілих понад 15 осіб, кількість загиблих 4 особи і більше; прямі матеріальні збитки понад 100 тис. грн.; великі неконтрольовані пожежі на площі понад 25 га.

Особливо небезпечні хвороби й ураження токсичними хімічними речовинами:

– епідемії – захворювання 30 осіб; групові захворювання невизначеної етомологіі 20 осіб; рівень смертності перевищує середньостатистичний у 3 рази;

епізоотія – факти масового захворювання або загибелі тварин;

епіфітотія – масова загибель рослин.

При оцінці наслідків катастроф використовують 2 показники: втрати населення (кількість загиблих і поранених), економічні втрати (у грошовому виразі) (табл. 1.). На думку фахівців, залежно від кількості потерпілих (уражених) людей можна виділити такі основні категорії надзвичайних ситуацій (аварій):

– малі – кількість потерпілих від 25 до 100 осіб, із яких 10-15 потребують госпіталізації;

– середні – потерпілих від 100 до 1000 осіб, підлягають госпіталізації від 25 до 250 осіб;

– великі – потерпілих більше 1000 осіб, госпіталізації підлягають більше 250 осіб.

Шкала теоретичних втрат має приблизно наступний вигляд:

– глобальна катастрофа з руйнуванням умов життя на Землі: сума втрат – до безконечності, тобто економічно безглузда, оскільки економіка має справу лише з кінцевими величинами;

– найбільша соціально-політична катастрофа з глобальними наслідками (типу світової війни), втрати від якої оцінюються приблизно в 10¹⁷ дол. США.

Класифікація надзвичайних ситуацій природного характеру за тяжкістю наслідків для населення і економіки

Таблиця 1

Категорія НС	Характер управління	Характер наслідків НС (максимальна кількість прямих втрат)	Вірогідна кількість НС на рік
Ступінь відновлення	Строки відновлення
Найлегші	повністю	до 3 діб	Порушена робота комунікацій, кількість втрат до η·10; інші пошкодження незначні	η · 10^2
Легкі (слабкі)	повністю	до 1 року	Пошкодження комунікацій, підприємств, споруд, населених пунктів, втрата урожаю тощо, кількість втрат до η· 10^2–η· 10^3 осіб.	η · 10
Середні	повністю	до 5-7 років	Пошкодження і руйнування населених пунктів, підприємств, втрата урожаю, але без значних збитків для навколишнього середовища, кількість втрат до η· 10^4–η· 10^6 осіб.	–
Сильні (тяжкі)	не повністю	понад 5-7 років	Різноманітні збитки із значними втратами населення, кількість жертв до η· 10^5–η· 10^6 осіб.	–
Нищівні	невіднов-лювані	невіднов-лювані	Різноманітні збитки з втратою природної основи, що призводить до втрати територіального комплексу	–

Найбільша техногенна катастрофа (типу Чорнобильської) – до 5 · 10¹² дол. США. Аварія на АЕС "Трі Майл Айленд" в США – до 2 · 10¹¹ дол. США). Аварії на АЕС за їх тяжкістю мають градації від 1 до 7 балів (Чорнобильська – 7 балів, на "Трі Майл Айленд" – 5 балів);

– крупномасштабна природно-антропогенна катастрофа типу Аральської – до 5 · 10¹² дол. США;

– найбільша природна катастрофа типу потужного землетрусу (м. Спітак, Вірменія) – до 10¹² дол. США;

– локальна соціально-політична катастрофа з екологічними наслідками – до 10¹² дол. США;

– крупна техногенна або природна катастрофа (аварія) – до 10⁹ дол. США;

– велика техногенна аварія – до 10⁷ дол. США;

– середня (рядова) техногенна аварія – до 10⁶ дол. США;

– мала (дрібна) техногенна аварія – до 10⁵ дол. США.

Аналіз причин виникнення НС медико-біологічного характеру показує, що вони є досить традиційні. Це, в першу чергу, порушення технології виготовлення, термінів зберігання та реалізації харчової продукції, недотримання санітарно-гігієнічних та санітарно-епідеміологічних норм, невідповідність якості питної води нормативним вимогам, низький рівень санітарно-просвітницької роботи, що відображає негативний сучасний екологічний та соціально-економічний стан суспільства.

Виникнення природних НС, у більшості випадків, є об’єктивним неконтрольованим процесом. Разом з тим існує низка антропогенних факторів, що сприяють виникненню НС природного характеру та посилюють ризики ураження і загибелі. До них належать:

– збільшення техногенного впливу на природне середовище;

– аномальні зміни деяких параметрів природного середовища;

– висока урбанізація територій;

– нераціональне розміщення об’єктів життєдіяльності у зонах потенційної природної небезпеки;

– неефективність чи відсутність систем моніторингу компонентів природного середовища;

– низька достовірність прогнозування небезпечних природних явищ;

– відсутність чи поганий стан захисних споруд;

– невідповідність споруд вимогам територій;

– згортання розробки і впровадження заходів щодо запобігання деяким небезпечним природним явищам.

Сельові прояви - називають паводки, які відбуваються на гірських річках і тимчасових водотоках, що несуть багато твердого уламкового матеріалу (глиб, щебеню, валунів, гальки, піску) і глинистого мілкозему. Як і всякі паводки вони, як правило, короткочасні або проходять з великими і порівняно великими швидкостями за декілька годин. В залежності від переважаючого складу твердого матеріалу селі можуть бути водокам'яними, грязекам'яними і грязьовими. Як свідчить статистика, в природі утворюються переважно перших два типи селів,

Водокам'яні селі мають дуже неоднорідний склад валунів, брил, гальки, піску і мало містять глинистого мілкозему, який легко вимивається з сельової маси в процесі її пересування і сортування. Селі є одним із видів геологічних явищ, що розповсюджений лише в гірських місцевостях. Вони добре відомі в Карпатах, Криму, на Північному Кавказі і в Закавказзі, в гірських районах Далекого Сходу.

Таким чином, головними умовами, від яких залежить утворення селів є:

1. Кліматичні і мікрокліматичні умови району, з яким пов'язане не рівномірне розподілення осадків, утворення злив, накопичення снігу і льодовиків та бурхливе їх танення.

Геоморфологічні умови, що визначають розміри і форму водозбірних басейнів, висот їх положення, схили поверхонь рельєфу і будівля долин гірських річок.

Геологічні умови, що визначають накопичення рихлого матеріалу у водозбірних басейнах, розвиток різноманітних геологічних процесів, що приймають участь в утворенні цього матеріалу; а також древні, новітні і сучасні тектонічні рухи.

4. Діяльність людини, що викликає порушення істотних природних рівноваг і водозаборах.

Зсуви слід називати масу гірських порід, що сповзає або сповзла вниз по схилу або відкосу (штучний схил) під впливом сили ваги, гідродинамічного тиску, сейсмічних і деяких інших сил. Утворення зсуву є результатом геологічного зсувного процесу, що проявляється у вертикальному і горизонтальному зміщенні мас гірських порід внаслідок порушення їх стійкості (рівноваги). Зсуви руйнують схили і відкоси, змінюють їх риси, створюють специфічний зсувний рельєф. Зсувні явища супроводжуються завжди змінами рельєфу місцевості, її геологічної будови і вказують на те, що гірські породи на схилі або у відкосі втратили стійкість під впливом якихось причин.

Зсуви широко розповсюджені по передгір'ях і схилах Північного Кавказу, по Кавказькому побережжю Чорного моря і в Закавказзі - в Грузії, Азербайджані, Вірменії. Крупні зсувні райони розміщені в Середній Азії, по долинах річок Сибіру і в Україні.

Кожен зсув створює зсувну ділянку, границі і форма якої в плані визначаються розміром зсуву і його типом. Маси порід, що змістилися, утворюють тіло зсуву - зсувні накопичення (або зсув). Спосіб (механізм) руху мас гірських порід буває різним, це визначає вид явища. В одних випадках відбувається сповзання блоку чи блоків гірських порід (структурні зсуви), в інших маса гірських порід зміщується (повзе), подібно в'язкій рідині по поверхні ковзання (пластичні зсуви). Бувають і перехідні типи зсувів. Розміри зсувних масивів, що визначають масштаб явища, можуть бути різноманітними, малі - окремі глиби, невеликі - від десятка кубічних метрів до 1000; великі - тисячі і десятки тисяч кубічних метрів до 100-200 тис.м³; грандіозні - сотні тисяч кубічних метрів і більше.

Карст. При розчиненні і вилуджуванні поверхневими і підземними водами вапняків, доломітів, крейди, мергелей, гіпсу, кам'яної солі на поверхні землі утворюються воронки, провали і інші форми рельєфу, а в товщі гірських порід - різноманітні пустоти, канали, печери. Всі поверхневі і підземні форми, що утворилися таким шляхом, називають карстом. Виникає карст в результаті розвитку геологічного карстового (корозійного) процесу (розчинення, руйнування), який проявляється в утворенні своєрідних форм рельєфу і, в цілому, карстового рельєфу, а також у формуванні певного типу підземних вод.

Карст виникає в тих районах, де розповсюджені практично розчинні у воді гірські породи - карбонатні, сульфатні, кам'яна і калійна сіль. У відповідності з цим розрізняють карст карбонатний, сульфатний і соляний. В інших породах карст утворюватися не може

Землетруси. Наукою встановлено, що тверда поверхня Землі постійно здригається. Протягом року на планеті відбувається понад мільйон здригань поверхні Землі. Більшість цих поштовхів ми не відчуваємо, лише невелика частина із них може досягти відчутної сили. Такі відчутні коливання поверхні Землі сприймаються як землетруси.

В другій половині XIX ст. була створена загальна теорія, згідно якої земна кора була поділена на стародавні стабільні щити і молоді щити та рухливі гірські масиви. Молоді гірські системи — Альпи, Піренеї, Карпати, Гімалаї, Анди – схильні до сильних землетрусів, тоді як стародавні щити (до них відноситься Чеський масив) є областями де сильні землетруси відсутні. Виникнення землетрусів пов’язують з раптовим вивільненням енергії пружної деформації. В результаті тривалих рухів в районі розлому і накопичення у зв'язку з цим напруг, що досягають граничних для міцності порід величин, відбувається розривання або зріз цих порід з раптовим швидким зсувом - пружною віддачею, внаслідок чого і виникають сейсмічні хвилі. Таким чином, повільні і тривалі тектонічні рухи при землетрусі переходять в сейсмічні хвилі, які відрізняються великою швидкістю, через швидке вивільнення пружної енергії. Це вивільнення відбувається всього за 10-15 секунд (іноді за 40-60 секунд). Землетруси класифікуються залежно від глибини розташування їх вогнища. Вони діляться на три типи: 1) нормальні – з глибиною вогнища 0-70 км; 2) проміжні – 70-300 км; 3) глибоко фокусні – більше 300 км.

Більшість землетрусів (майже 95%) відбувається по краях тектонічних плит. Землетруси, викликані рухом плит, називаються тектонічними. Хоча звичайно вони відбуваються на межах плит, проте невелика частка їх виникає всередині плит. Деякі землетруси, наприклад, на Гавайських островах, мають вулканічне походження і вже зовсім рідко землетруси бувають викликані діяльністю людини (заповненням водосховищ, закачуванням води в свердловини, гірськими роботами, великими вибухами).

Зона землетрусів, що оточує Тихий океан, називається Тихоокеанічним поясом: тут відбувається близько 90% всіх землетрусів планети. Інший район високої сейсмічності, що включає 5-6% всіх землетрусів – це Альпійський пояс, що простягається від Середземномор’я на схід через Туреччину, Іран і Північну Індію. Інші 4-5% землетрусів відбуваються уздовж серединно-океанічних хребтів або всередині плит.

До числа найбільш вживаних сейсмологічний термінів, пов'язаних з поняттям «землетрус», відносять наступні: вогнище землетрусу, гіпоцентр, епіцентр, магнітуда, бал. Під вогнищем тектонічного землетрусу розуміється замкнений об’єм земної речовини, в якій протягом незначного (до 1-3 хвилин) часу відбулися руйнування. Як правило, в області вогнища відбувається зсув (переміщення) однієї частини об’єму земної речовини відносно іншої. Місце, в якому починається переміщення, називається гіпоцентром. Саме з цього місця починається процес генерації сейсмічних хвиль, які можуть привести до руйнувань за межами вогнища землетрусу. Проекція гіпоцентру, по вертикалі, на земну поверхню отримала назву епіцентру.

Поняття бала землетрусу характеризує інтенсивність струсу в точці спостереження. В нашій країні з 1964 року використовується 12-бальна шкала МSК - 64. Шкала МSК-64 (в балах) складена стосовно будівель і споруд, що не мають сейсмостійкого підсилення конструкцій. При описанні кожного бала в дужках вказана частота повторень землетрусів даної сили для Петропавловська-Камчатського. Наприклад:

1 бал. Невідчутний землетрус. Інтенсивність коливань лежить нижче межі чутливості, струси ґрунту виявляються і реєструються тільки сейсмографами.

3 бала. Слабкий землетрус. Відчувається людьми, що знаходяться всередині приміщень, під відкритим небом - тільки за сприятливих умов. Коливання схожі із струсами, що створює проїзд легкої вантажівки. Уважні спостерігачі помічають невелике розгойдування висячих предметів.

5 балів. (15-25 раз в 100 років). Відчувають майже всі люди, коливається і частково розплескується вода в посуді, можуть перекинутися легкі предмети, розбитися посуд. Будівлі не ушкоджуються.

7 балів. (4-6 раз в 100 років). Коливання заважають стояти на ногах. Рухаються і можуть впасти меблі. В усіх будівлях – тріщини в перегородках. Тріщини в тиньку, тонкі тріщини в стінах, тріщини в швах між блоками і в перегородках, нерідко тонкі тріщини в блоках.

9 балів. (приблизно 1 раз в 300 років). Тріщини в ґрунті. На схилах –обвали ґрунту. В усіх будівлях – обвалення перегородок. Руйнування частини несучих стін, пошкодження і зсув деяких панелей. Дерев’яні будинки з колод і бруса, як правило, без руйнувань переносять 9-бальні поштовхи.

10...12 балів. Все, що створено людиною, руйнується, змінюються ландшафти, річки змінюють свої русла.

Однак, за шкалою Ріхтера, використовується безрозмірна величина магнітуди (М) землетрусу, яка пропорційна логарифму виділеної у вогнищі енергії. Магнітуди відомих, до цих пір, землетрусів не перевищують 9 одиниць (в каталогах є М рівна 8,9). Тобто, якщо з’являється повідомлення, що землетрус має 7 балів за шкалою Ріхтера, то насправді це означає, що магнітуда землетрусу М=7. Відчуватися в різних населених пунктах землетрус може силою 10 балів, 8 балів, 5 балів – все залежить від відстані до вогнища та інших геофізичних факторів. Таким чином, якщо бальність залежить від відстані до вогнища землетрусу, то магнітуда – не залежить.

На земній кулі є два потужних епіцентри - Вранча в Румунії та в горах Гіндукушу. На території України відчуваються глибинні (до півтораста кілометрів) поштовхи із Румунії. Власне, ті землетруси, які всім запам'яталися (1977, 1986, 1990 рр.), надійшли з Вранчі. Підземні поштовхи з Румунії даються взнаки навіть у Москві та Києві, а от Закарпаття їх не відчуває: Карпати екранують сейсмохвилі з Вранчі.

Техногенна діяльність людей за останні роки значно знизила сейсмічну стійкість і збільшила сейсмонебезпеку за рахунок розвитку техногенних карстів і підтоплень, утворення просідань при видобутку корисних копалин і використанні підземних вод. Будівництво залізобетонних гігантів призвело до порушення рівноваги навантажень на ґрунт. Аналіз стану сейсмостійкості, що наведений в інформаційному листку "Укргеології" свідчить, що в межах України на 70% території відбулось значне її зниження.

Бурі і буревії ївиникають при проходженні глибинних циклонів і представляють собою переміщення повітряних мас з великою швидкістю. Буревій - це вітер величезної руйнівної сили і чималої тривалості. При буревії швидкість руху повітря сягає інколи до 30 - 50 м/с і більше. Силу буревію прийнято оцінювати в залежності від швидкості вітру за 12-бальною шкалою (шкала Бофорта). Вітер силою 12 балів (швидкість вітру більше 32 м/с) руйнує і спустошує все на своєму шляху. Причиною виникнення буревіїв є різке порушення рівноваги в атмосфері. Це проявляється за незвичайних умов циркуляції повітря з надзвичайно великими швидкостями повітряних потоків.

Непоправних збитків наносять буревії лісовим масивам. Є випадки, коли площа вітровалу досягала 90 га. Буревій, який виник в 1997 році над Волинню, наніс величезні збитки регіону. Було пошкоджено 3500 житлових будинків, 1380 промислових і сільськогосподарських будівель, 505 об'єктів соціально-культурного призначення. Вітер порвав дроти 266 ліній електропередач, вивів з ладу 129 електропідстанцій та 177 АТС, позбавивши зв'язку 603 населених пункти. Стихія знищила 14 тисяч та пошкодила 35 тисяч гектарів посівів. Травмовано 92 та загинуло 9 чоловік.

Повен і. Осередок ураження під час повені характеризується тимчасовим затопленням водою значної території суші. В межах затоплення руйнуються житлові будівлі, промислові споруди і комунікації, гинуть посіви, матеріальні цінності, створюється реальна загроза здоров’ю і життю людей, погіршується екологічний стан зони затоплення.

Основний вражаючий фактор під час повені – гідравлічна хвиля прориву. Висота (h.) – більше 4 м; швидкість руху (V) більше 2,5 м/с).

В районі затоплення прийнято виділяти:

- зону надзвичайно-небезпечного затоплення (час затоплення t = 1 год.);

- зону катастрофічного затоплення (час затоплення t = 4 год.);

- зону можливого затоплення.

Найбільш ймовірними зонами можливих повеней на території України є:

– в північних регіонах – басейни річок Прип’ять, Десни;

– в західних регіонах – басейни верхнього Дністра, річок Тиса, Прут, Західний Буг;

– в східних регіонах – басейни річок Сіверський Бонець, Псел, Ворскла;

– в південному регіоні – басейни нижнього Дунаю, річки Південний Буг.

Можливі аварії, катастрофи, стихійні лиха та їх наслідки для м. Львова

Таблиця 3

Назва	Наслідки
Аварія на АЕС	У разі аварії на АЕС можливе радіаційне забруднення території міста з рівнем радіації до 10 мр/год.
Землетрус	У разі землетрусу силою 7-8 балів за дванадцяти-бальною шкалою можливе руйнування частини споруд міста, порушення енерго-, водо-, тепло-, газопостачання, системи оповіщення, зв'язку, можливе виникнення пожеж. Люди можуть дістати травми різного ступеня
Аварія на об'єктах, що використовують небезпечні хімічні речовини (НХР)	На території м. Львова розміщуються об'єкти, які використовують НХР. Найбільші з них:— Холодокомбінат (аміак) — овочева база (аміак) Унаслідок аварій на цих підприємствах можливе зараження НХР території міста і виникнення загрози для здоров'я і життя людей
Стихійне лихо (ураган, буря, сильні морози)	Різке зниження температури повітря може спри­чинити порушення комунальних, водоканалізаційних і теплових мереж, поранення, обмороження людей, що негайно виявиться на їх працездатності
Пожежа	У будинках, де розміщуються організації, установи, навчальні заклади, при порушенні пожежної безпеки можливе виникнення пожеж