4.2. Прогнозирование и оценка поражающих факторов чс

4.2.1. Стихийные бедствия и их прогнозирование

Очаг поражения (зона ч.с.)- это территория или акватория, на которой в результате возникновения источника ч.с. происходит поражение людей, нарушаются условия безопасности жизнедеятельности или наносится материальный ущерб объектам экономики и окружающей природной среде.

Из многочисленных очагов поражения, возникающих в результате различных стихийных бедствий, наиболее значительными по масштабам последствий являются очаги, образующиеся при землетрясениях и наводнениях.

Очаг поражения при землетрясении

Очагом поражения при землетрясении называется территория, в пределах которой произошли массовые разрушения и повреждения зданий, сооружений и др. объектов, сопровождающиеся поражениями и гибелью людей, животных и растений.

Очаги массового поражения возникают обычно в районе землетрясения, где его интенсивность по шкале Рихтера 7-8 баллов и более. Большинство зданий получают средние и сильные разрушения. В районе землетрясения может быть один или несколько очагов поражения. Очаги поражения при землетрясениях по характеру разрушений зданий и сооружений можно сравнить с очагами ядерного взрыва. Оценка возможных масштабов разрушения при землетрясении может быть проведена аналогично оценки разрушений ядерного взрыва, а в качестве критерия берется максимальная интенсивность землетрясения в баллах по шкале Рихтера.

При прогнозировании характер и степень ожидаемых разрушений на объекте могут быть определены для различных значений интенсивности в интервале от величин, вызывающих слабые разрушения, до величин, вызывающих полное их разрушение. В очаге поражения можно выделить четыре зоны разрушений: R1- зона полных разрушений; Рф 50 кПа и более; R2-зона сильных разрушений;Рф 30…50 кПа; R3- зона средних разрушений;Рф 20...30 кПа; R4-зона слабых разрушений;Рф 10...20 кПа. Характер и степень ожидаемых разрушений могут быть определены для различных значений интенсивности землетрясения в баллах (VI-XI): VI баллов - 20 кПа; VII - 30 кПа; VIII - 40 кПа; IX - 50 кПа; X - 60 кПа; XI - 70 кПа воздушной ударной волны.

Основные характеристики землетрясения: 1. Энергия землетрясения Е=10^{(5.24+1.44М)} , где М - магнитуда -логарифм амплитуды максимальное смещение грунта в мм на расстоянии 100 км от эпицентра. Измеряется в баллах от 0 до 9 по Рихтеру. 2. Интенсивность землетрясения I=1.5(М-1), измеряется в баллах от 1 до 12. Эпицентром землетрясения называется проекция гипоцентра на поверхность Земли. 3. Глубина очага h, обычно бывает в пределах 8…65 км. Если h неизвестно, то ее принимают равной 20 км.

Расстояние от эпицентра, на котором возможно возникновение колебаний определенной интенсивности:

R=h * 10^0,57(Io-Ir) -1, (4.2.1)

где: R - расстояние от эпицентра, км;

 Io - интенсивность землетрясения в эпицентре;

 Ir - интенсивность землетрясения ожидаемая.

Время прихода поверхностных волн:

t = h/Vпр + R/Vпов, (4.2.2)

где: Vпр - скорость распространения продольных волн, км/с;

Vпр=6.9 км/с (гранит); Vпр=6.1 (осадочные породы);

 Vпов - скорость распространения поверхностных волн, км/с.

Vпов= 5.6 (гранит); Vпов= 1.5 (щебень, гравий, галька); Vпов= 4.0 (известняк);

Vпов= 1 (песчаный грунт); Vпов= 0.35 (насыпной грунт).

Землетрясения интенсивностью в 1балл - незаметное, 2 балла - очень слабое, 3 балла - слабое. Разрушения начинаются при интенсивности 4 балла. В таблице даны степени разрушения объектов и виды травмирования людей.

Таблица 4.2.1

Степени разрушения

Интенсивность землетрясения	Тип	Магнитуда	Последствия
IV	Умеренное 5кПа	3	Разрушение остекления
V-VI	Довольно сильное, сильное 10 …20кПа	5	Средние разрушения деревянных зданий, слабые - кирпичных, у людей легкие травмы
VII	Очень сильные 30 кПа	6	Сильные -деревянных зданий, средние - кирпичных (до 30 км); у людей легкие травмы (ушибы, ссадины)
VIII	Разрушительное 40 кПа	6,5	Сильные - кирпичных, трещины -в почве, у людей легкие травмы
IX	Опустошительное 50 кПа	7	Сильные всех, разрыв коммуникаций (до 80 км), у людей травмы средней тяжести
X	Уничтожающее 60 кПа	7,5	Обвалы, разрушения магистралей (до 120 км), у людей тяжелые травмы (переломы черепа, разрывы внутренних органов)
XI-XII	Катастрофическое 70-80 кПа	8 - 9	Изменение рельефа (до 160 км)

Очаг поражения при наводнении

Очагом поражения при наводнении называется территория, в пределах которой произошли затопления местности, повреждения и разрушения зданий, сооружений и других объектов, сопровождающиеся поражениями и гибелью людей, животных и урожая, порчей сырья, топлива, удобрений, продуктов питания. Масштабы наводнений зависят от высоты и продолжительности стояния опасных уровней воды, площади затопления, времени затопления (весной, летом, осенью, зимой).

Исходные данные для определения очага поражения: - ширина реки до паводка bо, м; - ширина дна реки ao, м; - глубина реки до паводка ho, м; - скорость течения реки - vo, м/с; - интенсивность дождя I, мм/ч; - площадь выпадения осадков F, км²; - высота места hм, мм; - глубина затопления, hз, м; - параметр профиля реки М=1,4 (трапеция), М=2 (треугольник).

Рис 4.2.1. Схема русла реки а-треугольное русло; б-трапециедальное русло.

Расход воды до выпадения осадков (м³/с):

Qo = 1/2 ho * bo * vo. (4.2.3)

Расход воды при выпадении осадков:

Qmax = Vmax * S или Qmax = I * F/3,6 +Q, (4.2.4)

где: S - площадь поперечного сечения потока при паводке, м²;

 Vmax - максимальная скорость потока, м/с;

Vmax = Vo( (ho+h )/ ho)^2/3

Высота подъема воды в реке при прохождении паводка (h):

h = ( 2Qmax * h⁵/(bo * vo ) )^3/8 (4.2.5)

Глубина затопления при наводнении (hз) :

hз = h – hм (4.2.6)

При прорывах плотин и гидротехнических сооружений определяется время прихода волны прорыва на заданное расстояние (tпр ):

tпр =R / V, (4.2.7)

где: R - расстояние от плотины до объекта, км;

 V- скорость движения волны, м/с; V=5м/с.

Высота волны (hR) в зависимости от расстояния R:

hR = α * Н (4.2.8)

где: H - глубина воды пред плотиной ( прораном);

 α - коэффициент, зависящий от расстояния до плотины R.

Продолжительность прохождения волны (tR):

tR =  * T, (4.2.9)

где: T - время опорожнения водохранилища;

  - коэффициент, зависящий от расстояния R.

Время опорожнения водохранилища Т можно рассчитать по формуле (ч):

T = W / N * B 3600, (4.2.10)

где: W - объем водохранилища, м³;

 N - максимальный расход воды на 1 м ширины прорана, м³/см;

 B- ширина прорана, м.

Параметры волны, вызывающие слабые, средние и сильные разрушения различных объектов даны в таблицах.

Очаг поражения при ураганах и грозах

Удельное давление ветрового напора при различных скоростях ветра характеризует силу урагана: При скорости ветра V = 25 м/с удельное давление Pф меньше 10кПа; При скорости ветра V = 33 м/с удельное давлениеPф = 10 … 20кПа; При скорости ветра V = 44-50 м/с удельное давлениеPф = 20 … 30кПа; При скорости ветра V > 50 м/с удельное давлениеPф= 50кПа.

Степени разрушений (слабая, средняя, сильная, полная) даны в таблицах в зависимости от скорости ветра для различных зданий и сооружений.

Молния может ударить не только в высокие предметы, но и в предметы, расположенные над зонами с хорошей проводимостью: места выхода ключей, берега рек, места с близко расположенными грунтовыми водами.

Поле растекания потенциалов при разряде молнии на землю представляет собой окружность на поверхности земли с радиусом R=20 м (иногда до 50м), внутри которой человек или животное могут попасть под напряжение шага.

Шаговое напряжение можно определить по формуле:

Uш = а - б, (4.2.11)

где: а, б- потенциалы ног.

Возможность поражения объекта молнией определяется интенсивностью грозовой деятельности в местности, где этот объект расположен, зависит от его размеров и конфигураций, расположения среди объектов.

Интенсивность грозовой деятельности характеризуется средним количеством грозовых часов в год (nч). Иногда грозовую деятельность измеряют количеством грозовых дней в году (nд). Принято продолжительность грозы считать равной 1,5 часа (nд = 30дней) и 2 часа (nд > 30дней). Следовательно n = (1,5 …2)nд .

Имеется более обобщенный показатель - число ударов в год на 1 км². поверхности земли.

Для Брянской области интенсивность грозовой деятельности составляет 60-80часов за год, следовательно среднее число ударов молнии в год на 1 км²- 9.

Среднее число ударов молнии в годопределяется из таблицы

Очаг поражения при пожарах

Зона ч.с. при пожарах включает в себя зону горения, теплового воздействия и зону задымления, опасную наличием продуктов полного и неполного сгорания.

Зона горения -это часть пространства, в котором образуется пламя.

Зона теплового воздействия -это часть пространства, премыкающего к зоне горения, в котором происходит воспламенение или изменение состояния материалов и конструкций и поражающее действие на людей.

Зона задымления - это часть пространства, примыкающего к зоне горения и теплового воздействия и заполненная токсичными дымовыми газами в концентрациях, создающих угрозу жизни и здоровью людей.

Размеры зоны горения определяются визуально по размерам пламени. Температура в зоне горения достигает 3000?C.

Зона задымления, как правило, имеет форму трапеции (Рис 4.2.2).

Рис. 4.2.2. Зоны ч.с. при пожаре.

1 - очаг пожара, зона горения; 2 - зона теплового воздействия; 3 - зона задымления

Исходными данными для оценки пожарной обстановки являются: - географическая карта района пожара; - лесопожарный коэффициент, постоянный для региона на месяц: на июнь, июль, август= 0.65 - для большинства регионов России;= 0.7 - Юго-Запад и Центральный Черноземный районы; - время развития пожара t,с (время прибытия пожарной команды); - скорость ветра vв, м/с; - относительная влажность, %; - запас горючих материалов G, т/га; - влажность материалов, %; - крутизна склонов, град.

Скорость распространения лесного пожара считается высокой от 6 до 7 км/ч, 0,2 км/ч - средней и менее 0.2 км/ч - небольшой.

Высота пламени при высокой скорости равна 50м, при средней до 2м. При небольшой скорости пожар может быть остановлен при встрече с препятствием.