Безопасность жизнедеятельности. Часть I (стр. 5 )

После прекращения подъемов уровней по всей ширине потока наступает более или менее длительный период движения, близко к установившемуся. Он будет тем длительнее, чем больше объем водохранилища – до тех пор, пока оттуда вытечет вся вода. Последней фазой образования зоны затопления является спад уровней.

После прохождения волны порыва остается переувлажнённая пойма и сильно деформированное русло реки.

Разрушительное действие волны прорыва заключается главным образом в движении больших масс воды с высокой скоростью таранного действия всего того, что перемещается вместе с водой (камни, доски, бревна, различные конструкции).

Высота и скорость волны прорыва зависит от гидрологических и топографических условий реки. Например, для равнинных районов скорость волны прорыва колеблется от 3 до 25 км/ч, а для горных и предгорных мест имеет величину порядка 100 км/ч. Лесистые участки замедляют скорость и уменьшают высоту волны.

За последние 70 лет в мире произошло более 1000 аварий крупных гидротехнических сооружений. Причины их различны, но чаще всего аварии происходят из-за разрушения основания. Процентное соотношение различных причин приведено в таблице (таблица 5).

Таблица 5

Причины разрушения	Частота данного вида разрушения, %
Разрушение основания	40
Недостаточность водосбора	23
Слабость конструкции	12
Неравномерная осадка	10
Высокое давление на платину	5
Военные действия	3
Оползание откосов	2
Дефекты материала	2
Неправильная эксплуатация	2
Землетрясение	1

За период 1902 – 1977 гг. из 300 аварий в различных странах в 35 % случаев причиной было превышение расчетного максимального сбросового расхода, т. е. перелив воды через гребень плотины.

Процентное соотношение аварий различных типов плотин приведено в таблице 6.

При прорыве платин значительные участки местности через 15 – 30 минут обычно оказываются затопленными слоем воды толщиной от 0,5 до 10 м и более. Время, в течение которого территория может находиться под водой, колеблется от нескольких часов до нескольких суток.

Таблица 6

Тип плотин	Частота аварий, %
Земляная	53
Защитные дамбы из местных материалов	4
Бетонная гравитационная	23
Арочная железобетонная	3
Плотины других типов	17

В случае прорыва немедленно используются все средства оповещения: сирены, радио, телевидение, телефон и средства громкоговорящей связи.

Контрольные вопросы.

1.  Какие объекты относятся к гидротехническим сооружениям?

2.  Какие объекты называются гидродинамически опасными и почему?

3.  В чем разница между запрудой, плотиной и гидроузлом?

4.  От чего зависит класс гидротехнических сооружений напорного типа в зависимости от вероятных последствий при разрушении?

5.  Перечислите и охарактеризуйте основные причины прорыва гидродинамически опасных объектов.

6.  Как называется прорыв плотины или другого сооружения?

7.  Как образуется волна прорыва?

8.  Как называется передняя часть движущейся массы воды волны прорыва?

9.  В чем заключается разрушительное действие волны прорыва?

10.  От чего зависят высоты и скорость волны прорыва?

11.  Какова скорость движения волны прорыва на равнине? В горах?

12.  Из-за чего чаще всего происходят аварии гидротехнических сооружений?

3.3. Аварии на коммунально-энергетических сетях

Эти аварии стали в нашей жизни обыденным явлением. Никого не удивит авария теплосети или электроснабжения в отдельном доме, на предприятии. Теперь «замерзают» целые города. Примеров можно привести предостаточно. Все упирается в умение вести хозяйство, в необходимое чувство ответственности руководителей всех рангов и выполнение требований по повышению устойчивости, чтобы коммунально-энергетические сети были способны работать при разрушении отдельных элементов.

3.3.1. Водоснабжение

Наиболее часты аварии на разводящих сетях, насосных станциях, напорных башнях. Водозаборы, очистные сооружения, резервуары с чистой водой повреждаются реже.

Подача воды прекращается не только из-за аварии непосредственно на каком-либо трубопроводе, но и при отключении электроэнергии, а резервный источник, как правило, отсутствует.

Подземные трубопроводы разрушаются во время землетрясений, и оползней и, большей частью, от коррозии и ветхости. Наиболее уязвимы места соединений и вводов в здания.

Устойчивость работы системы водоснабжения заключается в том, чтобы в любых условиях обеспечить подачу необходимого количества воды. Для этого следует оборудовать определенное количество отключающихся и переключающихся устройств, обеспечивающих подачу воды в любой трубопровод, минуя поврежденный.

Одним из лучших способов повышения устойчивости водоснабжения предприятий является строительство на открытых источниках самостоятельных водозаборов. Отсюда вода может подаваться непосредственно в сеть объекта.

3.3.2. Канализация

Чаще всего аварии происходят на коллекторах канализационных сетей. При их разрушении фекальные воды попадают в водопровод, что приводит к различным инфекционным и другим заболеваниям. Если авария на станции перекачки, то происходит переполнение резервуара сточной жидкостью, подъем ее уровня и излив наружу. Чтобы не затоплялась окружающая территория нужно предусмотреть устройство каналов для сброса стоков из сети в пониженные участки местности. Они должны быть выбраны заранее и согласованы с органами санитарного надзора и рыбоохраны.

На канализационных станциях перекачки сточных вод очень важно иметь свой резервный электроагрегат или передвижную электростанцию, которые бы обеспечили максимальную потребность в электроэнергии. Токоприемное устройство надо подготовить так, чтобы можно было быстро переключиться на резервный источник тока.

3.3.3. Газоснабжение

Особую опасность представляют разрушения и разрывы газопроводов, в разводящих сетях жилых домов и промышленных предприятий. Аварии на компрессорных и газорегулирующих станциях, газгольдерах хотя и происходят, но реже.

Из-за старения и ветхости, деформации почвы разрывы на трубопроводах стали почти обычным явлением. Для устранения этого недостатка нужны капитальные вложения, а их-то как раз и нет.

А вот взрывы в жилых домах и на предприятиях в результате утечки можно устранить без особых затрат, нужна только внимательность и элементарная дисциплина каждого пользователя.

3.3.4. Электроснабжение

Почти при всех стихийных бедствиях – землетрясениях, наводнениях, оползнях, селях, снежных лавинах, ураганах, бурях, смерчах – страдают воздушные линии электропередачи, реже здания и сооружения трансформаторных станций и распределительных пунктов. При обрыве проводов почти всегда происходят короткие замыкания, а они, в свою очередь, приводят к пожарам. Отсутствие электроснабжения создает массу неприятностей: в домах останавливаются лифты с людьми, прекращается подача воды и тепла, нарушается работа предприятий, городского электротранспорта, затрудняется деятельность лечебных учреждений, то есть ломается весь установившийся режим жизнедеятельности.

Для повышения устойчивости электроснабжения имеется несколько способов.

Во-первых, снабжение предприятия, учреждения, населенного пункта от двух независимых источников. Это значительно повышает надежность, так как одновременный выход из строя двух линий передачи электроэнергии (при закольцованности) менее вероятен.

Во-вторых, замена воздушных линий на кабельные подземные.

В-третьих, создание автономных источников энергии для обеспечения электричеством, в первую очередь цехов с непрерывным технологическим циклом, водопроводных и канализационных станций, котельных, медицинских и других учреждений.

3.3.5. Теплоснабжение

Как показывает опыт прошедших зим, аварии на теплотрассах, в котельных, на ТЭЦ и разводящих сетях стали настоящим бичом. Прорыв любой теплотрассы – большая беда, а случается она большей частью в самые морозные дни, когда увеличиваются давление и температура.

Прокладка тепловых сетей на эстакадах, по стенам зданий экономически выгоднее и проще в обслуживании, но неприменима в условиях города. Поэтому трубы приходится закапывать в землю или укладывать в специальные коллекторы.

В настоящее время большинство котельных работает на природном газе. Повреждение трубопроводов приводит к тому, что подача газа прекращается, работа останавливается. Чтобы этого не допустить, каждую котельную нужно оборудовать так, чтобы она могла работать на нескольких видах топлива: жидком, газообразном и твердом. Переход с основного вида на другой должен происходить в минимальные сроки.

Кроме топлива, котельные надо еще непрерывно снабжать электроэнергией. Поэтому, кроме питания от двух источников, целесообразно иметь и резервный электроагрегат, предназначенный для работы насосов и другой аппаратуры. В каждой котельной должно быть устройство для переключения питания с основной электросети на автономный источник.

Контрольные вопросы.

1.  Перечислите основные причины разрушения трубопроводов.

2.  Какие способы повышения устойчивости водоснабжения вы знаете?

3.  Где чаще всего происходят аварии в канализационных сетях? Чем это грозит?

4.  Что требуется для устранения взрывов при утечки газа?

5.  При каких стихийных бедствиях страдают воздушные линии электропередачи?

6.  Назовите основные способы повышения устойчивости электроснабжения.

Раздел четвёртый

Чрезвычайные ситуации природного характера

К природным опасностям относятся стихийные явления, которые представляют непосредственную угрозу для жизни и здоровья людей. Например, землетрясения, извержения вулканов, снежные лавины, сели, оползни, камнепады, наводнения, штормы, цунами, тропические циклоны, смерчи, молнии, туманы, космические излучения и космические тела и многие другие явления. Будучи естественными феноменами жизни и развития природной среды, они в то же время воспринимаются человеком как аномальные.

В безопасности деятельности рассматриваются не все природные катастрофы и стихийные явления, а лишь те из них, которые могут принести ущерб здоровью или привести к гибели людей.

Некоторые природные опасности нарушают или затрудняют нормальное функционирование систем и органов человека. К таким опасностям относятся, например, туман, гололед, жара, барометрическое давление, электромагнитные излучения, холод и другие.

Несмотря на глубокие различия в существе, все природные опасности подчиняются некоторым общим закономерностям.

во-первых, для каждого вида опасностей характерна определенная пространственная приуроченность.

во-вторых, установлено, что чем больше интенсивность (мощность) опасного явления, тем реже оно случается.

в-третьих, каждому виду опасностей предшествуют некоторые специфические признаки (предвестники).

в-четвертых, при всей неожиданности той или иной природной опасности ее проявление может быть предсказано.

в-пятых, во многих случаях могут быть предусмотрены пассивные и активные защитные мероприятия от природных опасностей.

Говоря о природных опасностях, следует подчеркнуть роль антропогенного влияния на их проявление. Известны многочисленные факты нарушения равновесия в природной среде в результате деятельности человека, приводящие к усилению опасных воздействий. Так, согласно международной статистике, происхождение около 80 % современных оползней связаны с деятельностью человека. В результате вырубок леса возрастает активность селей, увеличивается паводковый расход.

В настоящее время масштабы использования природных ресурсов существенно возросли. Это привело к тому, что стали ощутимо проявляться черты глобального экологического кризиса. Природа как бы мстит человеку за грубое вторжение в ее владение. Об этом более ста лет назад предупреждал Ф. Энгельс: «Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она мстит». Отмеченное обстоятельство следует иметь ввиду в хозяйственной деятельности.

Соблюдение природного равновесия является, важнейшим профилактическим фактором, учет которого позволит сократить число опасных явлений.

Между природными опасностями существует взаимная связь. Одно явление может послужить причиной, спусковым механизмом последующих.

По имеющимся оценкам, число опасных природных событий на Земле с течением времени не растет или почти не растет, но человеческие жертвы и материальный ущерб увеличиваются. Ежегодная вероятность гибели жителя планеты Земля от природных опасностей ориентировочно равна 106, т. е. на каждые сто тысяч жителей погибает один человек.

Предпосылкой успешной защиты от природных опасностей является изучение их причин и механизмов. Зная сущность процессов, можно их предсказывать. А своевременный и точный прогноз опасных явлений является наиважнейшей предпосылкой эффективной защиты.

Защита от природных опасностей может быть активной (строительство инженерно-технических сооружений, интервенция в механизм явления, мобилизация естественных ресурсов, реконструкция природных объектов и др.) и пассивной (например, использование укрытий). В большинстве случаев активные и пассивные методы сочетаются.

По локализации природные опасности могут быть разделены на 4 группы: литосферные (например, землетрясения, вулканы, оползни); гидросферные (например, наводнения, цунами, штормы); атмосферные (например, ураганы, бури, смерчи, град, ливень); космические (например, астероиды, планеты, излучения).

4.1. Литосферные опасности

Планета Земля представляет по форме трехосный эллипсоид со средним радиусом 6371 км. Земля состоит из нескольких различных по составу и физическим свойствам оболочек – геосфер. В центре Земли находится ядро, за ним следует мантия, затем земная кора, гидросфера и атмосфера. Верхняя граница мантии проходит на глубине от 5 до 70 км, нижняя – на глубине 2900 км по границе с ядром Земли. Мантия Земли делится на верхнюю, толщиной около 900 км и нижнюю – около 2000 км. Верхняя мантия вместе с земной корой образуют литосферу. Температура в мантии считается равной 2000 – 2500° С, а давление находится в пределах 1 – 130 ГН/м2. Именно в мантии происходят тектонические процессы, вызывающие землетрясения. Наука, изучающая землетрясения, называется сейсмологией.

4.1.1. Землетрясения

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

Природа землетрясений до конца не раскрыта. Землетрясения происходят в виде серии толчков, которые включают форшоки, главный толчок и афтершоки. Число толчков и промежутки времени между ними могут быть самыми различными. Главный толчок характеризуется наибольшей силой. Продолжительность главного толчка обычно несколько секунд, но субъективно людьми толчок воспринимается как очень длительный. Согласно данным психиатров и психологов, изучавших землетрясения, афтершоки иногда производят более тяжелое психическое воздействие, чем главный толчок. У людей под воздействием афтершоков возникало ощущение неотвратимости беды, и они, скованные страхом, бездействовали вместо того, чтобы искать безопасное место и защищаться.

Очаг землетрясения – это некоторый объем в толще Земли, в пределах которого происходит высвобождение энергии. Центр очага – условная точка, именуемая гипоцентром, или фокусом.

Проекция гипоцентра на поверхность Земли называется эпицентром. Вокруг него происходят наибольшие разрушения.

Количество землетрясений, ежегодно регистрируемых на земном шаре, измеряется сотнями тысяч, а по данным других авторов – миллионами. В среднем каждые 30 с регистрируется одно землетрясение. Однако большинство из них относится к слабым, и мы их не замечаем. Силу землетрясения оценивают по интенсивности разрушений на поверхности Земли. Существует много сейсмических шкал интенсивности. Шкалу интенсивности в 80-е гг. XIX в. создали Де Росси и Форель (от I до X), в 1920 г. итальянец Меркалли предложил другую шкалу с диапазоном значений от I до XII, в 1931 г. эта шкала была усовершенствована Вудом и Ньюменом. По международной шкале MSK-64 сила землетрясений оценивается в баллах (таблица 7).

Таблица 7

Шкала силы землетрясений
Сила в баллах	Наименование землетрясений	Последствия землетрясений
I	Незаметное сотрясение почвы	Регистрируются только сейсмическими приборами.
II	Очень слабые толчки	Ощущаются отдельными людьми в покое.
III	Слабые толчки	Ощущаются лишь небольшой частью населения.
IV	Умеренное	Легкое дребезжание стекол, скрип дверей, стен.
V	Довольно сильное	Сотрясение зданий, колебания оборудования, трещины в оконных стеклах и штукатурке
VI	Сильное	Частичное обрушение внутренних стен, обрывы проводной связи, сбои в работе чувствительной аппаратуры, возникновение отдельных пожаров.
VII	Очень сильное	Повреждения, трещины в каменных зданиях и сооружениях, обрывы линий электропередачи. Деревянные и антисейсмические постройки сохраняются.
VIII	Разрушительное	Трещины на крутых склонах и сырых почвах. Незакрепленное оборудование сдвигается и повреждается. Старые здания разрушаются, остальные сильно повреждаются. Падение отдельных опор ЛЭП, линий связи, наземных эстакад.
IX	Опустошительное	Сильные разрушения каменных зданий, сооружений. Частичное повреждение гидротехнических сооружений.
X	Уничтожающее	Сильное разрушение всех зданий и сооружений. Возможны трещины в почве шириной до одного метра. Разрушение транспортных магистралей.
XI	Катастрофическое	Полное разрушение зданий и сооружений, искривление и скручивание железнодорожных рельсов. Обрушения подземных помещений.
XII	Абсолютное или полное катастрофическое	Сплошные оползни, обвалы, огромные трещины на поверхности земли. Отклонения и изменения течения рек, образование озер, водопадов. Частичное изменение рельефа местности

В 1935 г. профессор Калифорнийского технологического института Ч. Рихтер предложил оценивать энергию землетрясения магнитудой (от лат. magnitudo – величина). Сейсмологи используют несколько магнитудных шкал. В Японии используют шкалу из семи магнитуд. Именно из этой шкалы исходил , предлагая свою усовершенствованную 9-магнитудную шкалу.

Шкала Рихтера – сейсмическая шкала магнитуд, основанная на оценке энергии сейсмических волн, возникающих при землетрясениях. Магнитуда самых сильных землетрясений по шкале Рихтера не превышает 9.

Пока не решена проблема прогноза, т. е. определения времени будущего землетрясения. Основной путь к решению этой проблемы – регистрация «предвестников» землетрясения: слабых предварительных толчков (форшоков), деформации земной поверхности, изменений параметров геофизических полей и др. Знание временных координат потенциального землетрясения во многом определяет эффективность мероприятий по защите во время землетрясений.

В районах, подверженных землетрясениям, осуществляется сейсмостойкое, или антисейсмическое строительство. Это значит, что при проектировании и строительстве учитываются возможные воздействия на здания и сооружения сейсмических сил. Требования к объектам, строящимся в сейсмических районах, устанавливаются строительными нормами и правилами и другими документами. По принятой в России 12-балльной шкале опасными для зданий и сооружений считаются землетрясения, интенсивность которых 7 баллов и более. Строительство в районах с сейсмичностью, превышающей 9 баллов, неэкономично. Поэтому в правилах и нормах указания ограничены районами 7 – 9-балльной сейсмичности. Обеспечение полной сохранности зданий во время землетрясений обычно требует больших затрат на антисейсмические мероприятия, а в некоторых случаях практически неосуществимо. Учитывая, что сильные землетрясения происходят редко, нормы допускают возможность повреждения элементов, не представляющих угрозы для людей. Наиболее благоприятными в сейсмическом отношении считаются скальные грунты. Сейсмостойкость сооружений существенно зависит от качества строительных материалов и работ. Методы расчетной оценки сейсмостойкости сооружений имеют приближенный характер. Поэтому нормы вводят ряд обязательных конструктивных ограничений и требований. К их числу относится, например, ограничение размеров строящихся зданий в плане и по высоте.

Землетрясение – грозная стихия, не только разрушающая города, но и уносящая тысячи человеческих жизней. Так, в 1908 г. землетрясением с магнитудой 7,5 разрушен г. Мессина (Италия), погибло более 100 тыс. человек. В 1923 г. катастрофическое землетрясение (магнитуда 8,2) с эпицентром на острове Хонсю (Япония) разрушило Токио, Иокогаму, погибли около 150 тыс. человек. В 1948 г. землетрясением разрушен Ашхабад, магнитуда 7, сила – IX баллов.