4. Оценка обстановки при воздействии землетрясения

4.1. Определение количества энергии, выделяемой при землетрясении

Основными характеристиками землетрясений являются: глубина очага (h), магниту да (М), интенсивность (І) и энергия (Е).

Глубина очага землетрясения обычно находится в пределах от 10 до 30 км, в ряде случаев она может быть значительно больше.

Магнитуда (М) характеризует общую энергию землетрясения и представляет собой логарифм максимальной амплитуды смещения почвы в микронах, измеренной по сейсмограмме на расстоянии 100 км от эпицентра:

Магнитуда (М) по Ч. Рихтеру изменяется от 0 до 8,8 баллов (самое сильное землетрясение). Увеличение её на единицу означает десятикратное возрастание амплитуды колебаний в почве (или смещение грунта) и увеличение энергии землетрясения в 30 раз. Так, амплитуда смещения почвы землетрясения с М = 7 в 100 раз больше, чем с М = 5, при этом общая энергия землетрясения увеличивается в 900 раз.

Сейсмическая энергия , откудаДж.

Шкалу магнитуд землетрясения создал Чарльз Рихтер в 1935 г. [5]. Шкала Рихтера не имеет верхней границы, поэтому её называют открытой. За «0» в шкале принимается энергетический уровень, приравниваемый к освободившейся энергии равной 100 тыс. кг/м, т. е. достаточной для подъёма груза весом 10 т на высоту 1м. Землетрясение, при котором освобождается в 100 раз больше энергии соответствует 1 баллу, ещё в 100 раз больше – 2 балла и т. д. Наибольшее землетрясение на Земле имело магнитуду 8,9 балла. Ученые предполагают, что структура Земли не может сгенерировать землетрясение с магнит удой более 9 баллов.

Интенсивность землетрясений характеризует общую энергию упругих колебаний на поверхности Земли, оценивается по 12-бальной шкале MSK-64. определяется в зависимости от магнитуды М, расстояния R до эпицентра, глубины h и региональных констант а₃, b₃, c₃ по формуле , балла, где а₃=1,5; b₃=3,0; с₃=3,5.

– в эпицентре , балла

– на расстоянии R от эпицентра , балла.

При 3-балльном землетрясении колебания отмечаются немногими и только в помещении; при 5-балльном – качаются висящие предметы и все люди в помещении отмечают толчки; при 6-балльном – появляются повреждения в зданиях, при 8-балльном появляются трещины в стенах, разрушение карнизов и труб. 10-балльное землетрясение сопровождается всеобщим разрушением зданий и нарушением поверхности земли, 12-балльное – приводит к изменению ландшафта.

Некоторые данные о землетрясениях приведены в таблице (4.1).

Таблица 4.1

Данные по землетрясениям

Магниту да по Рихтеру	Среднее число землетрясений в мире за 1 год	Длительность сотрясений грунта, с	Радиус района, охваченного сильными сотрясениями грунта, км
8,0-8,8	1	30-90	80-160
7,0-7,9	15	20-50	50-120
6,0-6,9	140	10-30	20-80
5,0-5,9	900	2-15	5-30
4,0-4,9	8000	0-5	0-15

Последствия подземных толчков проявляются в двух фазах. Первая фаза характеризуется приходом продольной волны, двигающейся внутри Земли, которая, достигнув объекта, вызывает часто не разрушительные, но ощутимые толчки.

Время прихода первой волны землетрясения, с:

,

где - скорость движения продольных волн, км/с.

Вторая фаза землетрясения характеризуется суммарным влиянием сейсмических волн на объект: продольных и поверхностных. Последние, возбуждаются продольными волнами и идут от эпицентра по поверхности Земли. Суммарная волна, которая образовывается, имеет большую амплитуду и может служить причиной значительных разрушений. Время ее прихода определяется по формуле

, с,

где - скорость распространения поверхностных волн, км/с.

Промежуток времени, с, необходимый для осуществления экстренных мер защиты, определяется как разность: .

4.2. Решение задач

Задача 1

Дано:

- магнитуда – М=5;

- глубина гипоцентра землетрясения – h=4 км;

- амплитуда записи сейсмографом колебаний грунта – а=20 мм;

- расстояние от объекта «А» к эпицентру R=25 км;

- скорость продольных волн =6,2 км/с;

- скорость поверхностных волн =0,9 км/с.

Определить параметры землетрясения и время для принятия экстренных мер защиты.

Решение.

1. Определяем интенсивность землетрясения (I).

1.1. В эпицентре.

где М – магнитуда (М=5);

а₃ – константа региона (а₃=1,5);

b₃ – константа региона (b₃=1,5);

c₃ – константа региона (c₃=3,5);

h – глубина гипоцентра (h =4 км).

1.2. На расстоянии R от эпицентра

где R – расстояние от эпицентра (R = 25 км).

2. Определяем время прихода первой волны землетрясения

сек,

где - скорость продольных волн (= 6,2 км/с).

3. Определяем время прихода суммарной волны (второй фазы землетрясения)

сек,

где - скорость распространения поверхностных волн (= 0,9 км/с).

4. Определяем время для осуществления экстренных мер защиты ()

сек.

Вывод: Для осуществления экстренных мер защиты людей от землетрясения необходимо 24,3 сек.

Задача 2

Оценка параметров землетрясения с использованием номограмм.

На практике для быстрого оценивания параметров землетрясения целесообразно использовать номограммы.

Решение.

1. По номограмме (рис. 4.2) определяем магнитуду в эпицентре землетрясения (R) при условии размещения сейсмостанции от эпицентра на расстоянии R = 300 км.

Зная амплитуду записи сейсмограммы колебаний а = 20 мм и его расстояние от эпицентра равное 300 км, определяем магнитуду М, которая равна М= 5,3.

2. По номограмме (рис. 4.3) определяем интенсивность землетрясения (I) в эпицентре (А).

При глубине гипоцентра (глубина очага землетрясения) h = 4 км и магнитуды М = 5, интенсивность землетрясения равна I = 9 баллов.

Для определения интенсивности землетрясения на объекте, находим расстояние от эпицентра до объекта

км,

где R = 25 км (по условию задачи), h = 4 км (по условию задачи).

При этих данных интенсивность землетрясения по номограмме будет равна балла.

Таким образом, здание находится в зоне незначительных разрушений, которые характеризуются повреждением стен (трещин, отваливание штукатурки), дверей (перекашивание блоков, выбиты оконные стекла).

Рис. 4.1. Схема землетрясения: О – гипоцентр (очаг землетрясения); А – эпицентр; В – очаг поражения; h – глубина очага землетрясения, где h =ОА; R – эпицентральное расстояние; С – гипоцентральное расстояние

Рис. 4.2. Номограмма для определения магнитуды в эпицентре землетрясения

Рис. 4.3. Номограмма для определения интенсивности землетрясения

3. Определяем площадь центра поражения.

Для этого вначале находим расстояние R₅ от эпицентра, что соответствует границе с интенсивностью землетрясения 5 баллов.

Соединив на номограмме (рис. 4.3) величины на шкалах бальности (5 баллов) и магнитуды (М=5,3) получаем, что R₅ равно:

км, тогда км,

где R₅ – расстояние от А до Б при бальности 5 баллов.

Площадь зоны поражения равна

км².

4. Определяем время прихода первой волны землетрясения

сек,

где - скорость продольных волн (= 6,2 км/с).

5. Определяем время прихода второй волны землетрясения (разрушительной)

сек,

где - скорость распространения поверхностных волн (= 0,9 км/с).

6. Определяем время для принятия экстренных мер защиты ()

сек.

Вывод: Для принятия экстренных мер защиты людей от землетрясения необходимо 24,3 сек.

Варианты заданий для самостоятельного решения задач студентами предложены в «Приложении 1».

4.3. Оказание помощи пострадавшим

При крупных землетрясениях люди могут оказаться в завалах. В условиях длительного сдавливания мягких тканей отдельных частей тела, нижних или верхних конечностей может развиться очень тяжелое поражение, получившее название синдрома длительного сдавливания конечностей или травматического токсикоза. Оно обусловлено всасыванием в кровь токсических веществ, являющихся продуктами распада сдавленных мягких тканей.

Пораженные с травматическим токсикозом жалуются на боли в повреждённой части тела, тошноту, головную боль, жажду. На повреждённой части видны ссадины и вмятины, повторяющие очертание выступающих частей давивших предметов. Кожа бледная местами синюшная, холодная на ощупь. Повреждённая конечность через 30-40 минут после ее освобождения начинает быстро отекать.

В течение травматического токсикоза различают 3 периода:

- ранний;

- промежуточный;

- поздний.

В раннем периоде сразу же после травмы и в течение 2 часов сознание у пораженного сохранено, он возбуждён, пытается освободиться из завала, просит о помощи. После пребывания в завале в течение двух часов наступает промежуточный период. Возбуждение проходит, пораженный становится относительно спокойным, подаёт о себе сигналы, отвечает на вопросы, периодически может впадать в дремотное состояние, у него отмечается сухость во рту, жажда, общая слабость. В поздний период общее состояние пострадавшего резко ухудшается: появляется возбуждение, неадекватная реакция на окружающее, возникает бред, озноб, рвота, зрачки сначала сильно суживаются, а затем расширяются, пульс слабый и частый. В тяжелых случаях наступает смерть.

Обнаружив человека в завале, прежде всего, нужно осмотреть это место и принять меры к освобождению пострадавшего. Завал разбирают осторожно, чтобы он не обрушился. Из завала можно извлекать человека только после полного освобождения от сдавливания.

При оказании первой медицинской помощи на раны и ссадины накладывают стерильную повязку. Если у пораженного холодные, синюшного цвета, сильно поврежденные конечности, на них накладывают выше места сдавливания жгут. Это приостановит всасывание токсических веществ из раздавленных мягких тканей в кровеносное русло. Жгут надо накладывать не очень туго, чтобы полностью не на­рушить притока крови к поврежденным конечностям.

В случаях, когда конечности тёплые на ощупь и повреждены не сильно, на них накладывают тугую бинтовую повязку. После наложения жгута или другой бинтовой повязки шприц-тюбиком вводят противоболевое средство, а при его отсутствии назначают прием 50 грамм водки. Поврежденные конечности, даже при отсутствии переломов, иммобилизуют шинами.

С первых же минут оказание первой медицинской помощи пораженному показаны горячий чай, кофе, обильное питьё с добавлением питьевой соды по 2-4 грамма на приём (до 20-40 грамм в сутки). Сода способствует восстановлению кислотно- щелочного равновесия внутренней среды организма, обильное питьё - выведению токсических веществ с мочой.

Пораженных с травматическим токсикозом как можно быстрее и бережнее на носилках доставляют в медицинское учреждение.

Признаками ушиба поверхностно расположенных мягких тканей являются боль, припухлость, кровоподтек. При оказании первой медицинской помощи пострадавшему накладывают давящую повязку, применяют холод, создают покой. Сильные ушибы груди или живота могут сопровождаться повреждением внутренних органов: лёгких, печени, селезёнки. Необходимо на место ушиба положить холодный компресс и срочно доставить пораженного в медицинское учреждение.

При травмах головы возможно повреждение головного мозга: ушиб или со­трясение. Признаками ушиба головного мозга являются головные боли, подташни- вание, а иногда и рвота, сознание у пострадавшего сохранено. Сотрясение головного мозга сопровождается потерей сознания, тошнотой и рвотой, сильными головными болями, головокружением. Первая медицинская помощь при ушибе и сотрясении головного мозга заключается в создании полного покоя пораженному и применении холода на голову.

Растяжение связок происходит при неудачном прыжке, падении, поднятии тяжести. В поврежденном суставе появляются боли, образуется припухлость, ограни­чиваются движения. При оказании первой помощи производят тугое бинтование, применяют холод на поврежденный сустав, обеспечивают покой поврежденной конечности.

Вывихи возникают при смещении суставных поверхностей костей. При этом нарушается целостность суставной сумки, иногда разрываются связки. Вывихи могут быть в нижнечелюстных и межпозвонковых суставах. Основные признаки вывихов суставов конечностей: боль в суставе, нарушение движений в нём, изменение формы сустава, укорочение конечности и вынужденное её положение.

Оказывая первую медицинскую помощь при вывихе, не следует пытаться его вправить - этот обязанность врача. При вывихах сустава создают покой конечности, а при вывихах в крупных суставах наряду с покоем рекомендуется ввести обезболивающее средство.

Приложение 1

Варианты решения задач по определению параметров землетрясения и принятия экстренных мер защиты людей

№ п/п варианта	Глубина гипоцентра землетрясения, h км	Амплитуда записи сейсмографом колебаний грунта, а мм	Магнитуда, М	Расстояние от объекта А к эпицентру R, км	Скорость продольных волн , км/с	Скорость поверхностных волн , км/с
1	2	3	4	5	6	7
1	5	4	5	150	4,5	0,1
2	8	6	3	400	2,8	0,3
3	10	10	3,5	350	3,4	0,2
4	20	40	4	200	6,8	0,5
5	40	15	5	500	7,2	1,1
6	30	40	7	450	3,8	1,3
7	8	10	6	100	2,1	1,2
8	20	6	6,5	600	5,0	1,5
9	60	20	3	550	6,2	1,4
10	30	80	4	700	2,3	0,8
11	80	50	4,5	250	3,5	0,9
12	100	20	5	200	4,0	0,6
13	30	30	6	450	2,2	1,0
14	6	4	7	100	2,6	0,6
15	8	8	3	500	2,8	0,4
16	400	10	5,5	650	3,6	0,7
17	800	40	5	150	2,6	1,6

Продолжение приложения 1

1	2	3	4	5	6	7
18	2	80	4	300	8,0	0,85
19	4	40	6,5	350	7,4	0,4
20	20	60	3,5	700	5,1	0,6
21	60	4	7	650	6,0	1,5
22	100	10	6	400	3,4	1,3
23	600	8	4	250	2,8	1,4
24	30	40	3	500	7,5	0,7
25	40	100	2,5	600	3,3	0,7
26	80	30	2	250	2,8	0,3
27	1	1	4	200	6,7	0,5
28	800	20	5	150	3,5	0,2
29	30	2	6	300	5,5	0,8
30	70	4	7	700	3,8	0,3

Литература

1. Л.В. Порядочний, В. М. Заплатинський. Безпека в надзвичайних ситуаціях та ци­вільна оборона. Навчальний посібник. - Київ: 2003. - 300 с.

2. В.М. Шоботов. Цивільна оборона. - К.: 2004. - 439 с.

3. Е.П. Шубин Гражданская оборона. Учебное пособие. - М: Просвещение, 1991. - 223 с.

4. О.П. Депутат та інші. Цивільна оборона. Навчальний посібник. - Львів: Афіша, 2000.-336 с.

5. Н.А. Касьянов, Ю.П. Ревенко, Ю.А. Тищенко. Защита населения в условиях ЧС. Учебное пособие. - Луганск: ВНУ, 2001. - 171 с.

6. Е. П. Желібо та інші. Безпека життєдіяльності. Навчальний посібник. - Київ: Ка­равела, 2002. - 328 с.

Учебное издание

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическому занятию

по дисциплине: «Безопасность жизнедеятельности»

по теме «Оценка обстановки при воздействии землетрясения»

(для студентов всех специальностей)

Составители:

Николай Анатолиевич КАСЬЯНОВ

Юрий Петрович РЕВЕНКО

Дмитрий Викторович МИХАЙЛОВ

Илья Николаевич АРНАУТ

Виктор Павлович ГУЛЯЕВ

Валерий Николаевич МАЛЕТКИН

Алексей Алексеевич КОЛИБАБЧУК

Авторское редактирование

Оригинал макет Д.В. Михайлов

Подписано в печать ______

Формат 60x84 1/16 Бумага типограф. Гарнитура Times.

Печать офсетная. Усл. печ. л._________. Уч.-изд. л._________.

Тираж экз. Изд. №______. Заказ № . Цена договорная.

Издательство Восточноукраинского национального университета

имени Владимира Даля

Адрес издательства : 91034, г. Луганск, кв. Молодежный, 20а

Телефон: [phone], факс. [phone]

E-mail: [e-mail] http: www.snu.edu.ua