Чрезвычайные ситуации природного характера

Источниками ЧС природного характера являются опасные природные явления (стихийные бедствия). На территории России, обладающей чрезвычайно большим разнообразием геологических, климатических и ландшафтных условий, встречается более 30 опасных природных явлений, которые являются источником ЧС природного характера. Опасные природные явления представлены в табл. 13.4.

Таблица 13.4

Природные источники ЧС^[1]

Среди ЧС природного характера наиболее разрушительными являются ЧС, вызванные следующими природными явлениями: землетрясениями, наводнениями, ураганами и смерчами, оползнями, селевыми потоками, снежными лавинами, природными пожарами.

Землетрясение — это толчки и колебания земной поверхности вследствие внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии. Место, где происходят разрывы и смещения в земной коре, называется гипоцентром, или очагом, землетрясения (рис. 13.1). Проекция гипоцентра на поверхность земли называется эпицентром. Расстояние от гипоцентра до точки на поверхности земли называется гипоцентральным, а от эпицентра до какойлибо точки на поверхности земли — эпицентральным. Минимальное гипоцентральное расстояние называется глубиной очага землетрясения (расстояние от гипоцентра до эпицентра).

Рис. 13.1. Схема параметров землетрясения^[2]:

С — гипоцентральное расстояние; R — эпицентральное расстояние; h — глубина очага землетрясения Основными характеристиками (показателями) землетрясения являются: глубина очага, магнитуда, интенсивность колебания поверхности земли.

В зависимости от глубины очага землетрясения подразделяют на нормальные (h менее 70 км), промежуточные (h от 70 до 300 км) и глубокофокусные (h более 300 км).

Магнитуда характеризует общую энергию землетрясения и представляет собой десятичный логарифм максимальной амплитуды смещения почвы в микрометрах, измеренной по сейсмограмме на определенном расстоянии от эпицентра.

(13.1).

где М — магнитуда, безразмерная величина от 0 до 9; - максимальная амплитуда смещения почвы, мкм; R — эпицентральное расстояние, км.

Общее количество энергии (Е) в очаге землетрясения может быть рассчитано по формуле.

(13.2).

где а и b — константы, имеющие значения для слабых землетрясений соответственно 1,8 и 11,0; для сильных землетрясений — 1,5 и 11,8.

Отсюда энергия, выраженная в эргах, составит.

(13.3).

От глубины очага и магнитуды зависит третий показатель землетрясения — интенсивность колебаний поверхности земли:

(13.4).

где I — интенсивность колебаний почвы, баллы; константы, которые для России имеют значения, соответственно 3,0; 1,5; 3,5; h — глубина очага.

Колебания почвы, возникающие при землетрясении, возбуждают колебания зданий и сооружений, вызывая в них инерционные силы, которые и приводят к разрушениям. Интенсивность колебаний измеряется по шкале Рихтера. В зависимости от интенсивности колебаний землетрясения характеризуются следующим образом (табл. 13.5).

Таблица 13.5

Шкала интенсивности колебаний при землетрясениях (шкала Рихтера)

Землетрясения интенсивностью более 5 баллов считаются опасными, а интенсивностью свыше 7 баллов — разрушительными. При землетрясениях интенсивностью 8 баллов и выше могут возникать взрывы и пожары вследствие повреждения, например, отопительных систем, плавильных печей, электропроводки и т. д. Практически парализуются на длительное время все элементы системы жизнеобеспечения (электро-, тепло-, водо-, газоснабжение, транспорт, связь и т. д.), нарушается или прекращается работа объектов экономики.

При землетрясениях складывается обстановка, в наиболее полном объеме соответствующая определению ЧС: массовые поражения и гибель людей и сельскохозяйственных животных, нарушение нормальных условий жизни и деятельности людей, огромный материальный ущерб, большие зоны распространения, привлечение большого количества сил и средств для проведения спасательных работ. Зона распространения ЧС определяется количеством населенных пунктов, попавших в зону землетрясения.

Наводнения — это вызываемое разными причинами значительное затопление местности в результате подъема уровня воды в море, реке, озере, водохранилище. В России наводнения занимают первое место среди других стихийных бедствий по повторяемости, зонам распространения и материальному ущербу. Основные причины наводнений: половодье, паводок, заторы и зажоры льда на реках, ветровой нагон.

При наводнении поражающим фактором является гидродинамический напор (давление движущих масс воды). Поражающее действие наводнений характеризует два параметра: уровень подъема воды в метрах и расход воды в кубических метрах в секунду через определенный створ.

Особо опасными являются наводнения, вызванные разрушением гидротехнических сооружений: плотин, дамб, шлюзов. Поражающим фактором в этих случаях является волна прорыва, а ее параметрами — высота и скорость. В районе наводнения, вызванного разрушением или повреждением гидротехнических сооружений (гидротехническая авария), выделяют три зоны.

• 1. Первая зона — это часть района затопления, где высота волны прорыва составляет 4 м и более, а ее скорость — более 2,5 м/с и возможны полные и сильные разрушения зданий и сооружений. Она называется зоной чрезвычайного опасного затопления.
• 2. Вторая зона — эго часть района затопления, где высота волны прорыва составляет от 1,5 до 4,0 м, а ее скорость — от 1,5 до 2,5 м/с и возможны средние и слабые разрушения. Она называется зоной опасного затопления. Вместе первая и втора зона образуют зону катастрофического затопления.
• 3. Третья зона — это та, в которой высота волны составляет 1,5 м и менее, а скорость — 1,5 м/с и менее. Эта зона называется зоной подтопления.

Минимальная высота волны прорыва и ее скорость, при которых возможны разрушения зданий и сооружений, составляют соответственно 1,5 м и 1,5 м/с.

В России зона распространения наводнений, как правило, охватывает территории одного или нескольких субъектов РФ, т. е. по масштабам носит территориальный или региональный характер. В зонах бедствия гибнут и поражаются люди, сельскохозяйственные животные, уничтожаются посевы, разрушаются и повреждаются здания, сооружения, коммунально-энергетические сети, транспортные коммуникации, нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей.

Цунами — длинные волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоеме. Причиной большинства цунами являются подводные землетрясения, во время которых происходит резкое смещение (поднятие или опускание) участка морского дна. Высота волны в зоне цунами в зависимости от интенсивности землетрясения составляет от 0,1 до 5,0 м, а в прибрежном районе достигает 10−50 м. Скорость распространения цунами зависит от глубины и составляет: в океане от 700−800 до 1000 км/ч, а на побережье — до 30−40 км/ч.

По мере распространения цунами от места образования формируется группа волн (порядка 10), которые достигают берега с периодом от 5 до 90 мин. Наибольшей, как правило, является одна из первых трех волн. Перед цунами, движущейся с большой скоростью, образуется воздушная ударная волна. Цунами имеет два поражающих фактора: воздушную волну сжатия (ударную волну) и гидравлический удар. Параметром ударной волны является величина избыточного давления, измеряемого в паскалях, а гидравлического удара — сила удара.

Цунами вызывают массовую гибель людей, разрушают здания и сооружения, перемещают на значительные расстояния от берега тяжелые объекты, в том числе и океанские суда, переворачиваются железнодорожные составы и т. д. Цунами особенно опасны для поселков, городов и сооружений, расположенных на низменных берегах океана, а также находящихся в вершине заливов и бухт, широко открытых океану и клинообразно сужающихся в сторону суши. Сюда, как в воронку, цунами нагоняет большую массу воды, которая в конце бухты огромной волной выплескивается на берег, затопляя побережье на несколько километров.

Большой экономический ущерб наносит вызванное цунами повреждение и разрушение объектов промышленности, сельского хозяйства, энергетики, транспорта, связи, туристической инфраструктуры и т. д. Вторичными последствиями цунами могут быть оползни, обрушение склонов, гибель сельскохозяйственных угодий и природных ландшафтов и др. В России опасными регионами являются Курильские острова, Камчатка, Сахалин, побережье Тихого океана.

Ураганы, бури, штормы, смерчи — это метеорологические опасные явления, характеризующиеся высокими скоростями ветра (перемещением воздушных масс), м/с:

• • сильный ветер 17
• • буря 17−20
• • сильная буря 21−24
• • полная буря 24−28
• • шторм 28−33
• • ураган более 33

Ураганы часто сопровождаются сильными осадками и нагоном воды в реках. Их поражающим фактором является аэродинамический фактор (скоростной напор). Основной параметр поражающего фактора — давление скоростного напора.

Размеры урагана различны. Обычно за его ширину принимают ширину зоны катастрофических разрушений. Если к этой зоне прибавляют территорию ветров штормовой силы со сравнительно небольшими разрушениями, то ширина урагана измеряется сотнями километров, достигая 1000 км. Для тайфунов (тропических ураганов Тихого океана) полоса разрушений составляет обычно 15−45 км.

Ураганы являются одной из самых мощных сил стихии. По своему разрушительному действию они не уступают землетрясениям. Это объясняется тем, что они несут в себе колоссальную энергию. Ее количество, выделяемое средним по мощности ураганом в течение 1 ч, равно энергии ядерного взрыва мощностью 36 Мт. Ураганный ветер сносит легкие строения, опустошает засеянные поля, обрывает провода и валит столбы линий электропередачи (ЛЭП) и связи, повреждает транспортные магистрали и мосты, вызывает аварии на коммуникационных и энергетических сетях. Известны случаи, когда ураганный ветер разрушал дамбы и плотины, что приводило к большим наводнениям, сбрасывал с рельсов поезда, срывал с опор мосты, валил фабричные трубы, выбрасывал на сушу корабли. При распространении над морем ураганы вызывают образование волн высотой до 10−12 м, которые приводят к повреждению и гибели кораблей.

Смерч (торнадо) — это восходящий вихрь, состоящий из быстро вращающегося воздуха, смешанного с частицами влаги, песка, пыли и других взвесей. Смерчи сопровождаются грозами, градом и ливнями необычной силы. Возникают они как над водой, так и над сушей. Время образования вихря исчисляется обычно минутами, реже — десятками минут. Общее время существования смерча тоже исчисляется минутами, но порой и часами. Общая длина его пути исчисляется от сотен метров до десятков и сотен километров, а средняя скорость перемещение — примерно 50−60 км/ч. Средняя ширина смерча составляет 350−400 м. Могут быть подняты и перенесены на сотни метров и даже километры животные, люди, автомобили, небольшие и легкие дома, вырваны с корнем деревья, сорваны крыши. Смерч разрушает жилые и производственные здания, рвет линии электропередач и связи, выводит из строя технику, нередко приводит к человеческим жертвам. Смерчи (торнадо) могут привести к ЧС от локальной до региональной.

Оползни, селевые потоки, снежные лавины. Оползни — это скользящие смещения масс грунта и горных пород вниз, но склону гор, оврагов, крутых берегов под влиянием силы тяжести. Они наиболее характерны для горных районов. Оползни вызывают многие факторы: климатические, гидрологические, сейсмические, антропогенные и др.

Вероятность появления оползней зависит от высоты гор. На высоты от 1000 до 1700 м приходится 90,9% оползней. Они обычно происходят на склонах, начиная с крутизны 20°, но при особо благоприятных условиях при крутизне 5−7°.

Оползень характеризуется динамическим поражающим фактором — давлением движущейся массы породы. Параметром является величина давления. Поражающий фактор и его параметр зависят от скорости движения и объема оползня. Скорость движения оползня колеблется от 0,06 м/г (исключительно медленный) до 3 м/с (исключительно быстрый). По объему (объем смещающейся породы) оползни делятся на четыре класса, м3:

• • малые до 10 000;
• • средние от 11 000 до 100 000;
• • крупные от 101 000 до 1 000 000;
• • очень крупные свыше 1 000 000.

Масштаб ЧС в основном зависит от объема, длины и ширины оползня.

На пути движения оползня разрушаются здания, сооружения, коммунально-энергетические сети, ЛЭП, железнодорожные и шоссейные магистрали, уничтожаются посевы, сельскохозяйственные угодья и т. д. Эти разрушения и повреждения могут сопровождаться жертвами среди населения.

Селевыми потоками (селями) называются стремительные русловые потоки, состоящие из смеси воды с высоким содержанием (от 10 до 75%) включений (глины, песка, камней, щебеня и др.)• Все сели по механизму зарождения подразделяются на три типа: эрозионный, прорывной и обвально-оползневый.

При эрозионном типе селя вначале водный поток насыщается обломочным материалом за счет смыва и разлива прилегающего грунта, а затем формируется селевая волна. Прорывной тип селя характеризуется интенсивным процессом накопления воды. Одновременно размываются горные породы, наступает предел и происходит прорыв водоема (озера, внутриледниковой емкости, водохранилища). Селевая масса устремляется вниз по склону или руслу реки. При обвально-оползневом типе селя происходит срыв массы водонасыщенных горных пород, включая снег и лсд.

В зависимости от включений селевые потоки могут быть водно-каменными, водно-песчаными, грязевыми, грязекаменными, водно-снежно-каменными. Самые крупные включения в водно-каменных селях могут составлять от 3−4 до 10 м. Селевой водосбор включает три основные зоны, в которых формируются и протекают селевые процессы:

• 1) селеобразования (накопление селевой воды и твердых составляющих);
• 2) транзита (движения селевого потока);
• 3) разгрузки (массового отложения селевых выносов).

Селевой поток длится от 1 до 3 ч, максимальное время — 8 ч. Поражающим фактором селя является гидродинамический (напор селевой массы), параметром — суммарное давление селевой массы, зависящее от объема и скорости потока. По объему сели делятся на шесть групп, м3:

• • очень мелкие менее 1000
• • мелкие 1000−10 000
• • средние 10 000−100 000
• • крупные 100 000−1 000 000
• • очень крупные 1 000 000−10 000 000
• • гигантские более 10 000 000

Скорость селевого потока составляет от 2,5 до 7,5 м/с, максимальная — 14−16м/с.

При сходе селевых потоков также разрушаются прочные каменные здания и сооружения, железнодорожные насыпи, коммунально-энергетические сети, уничтожаются сады, посевы. Люди и животные гибнут как в потоке массы, так и в разрушенных зданиях и сооружениях.

Снежная лавина — это низвергающаяся со склонов гор под действием силы тяжести снежная масса, образующаяся при достаточном накоплении снега на безлесных склонах с крутизной от 15 до 50°. Оптимальным условием является крутизна 30−40°. При крутизне более 50° снег ссыпается (опадает) к подножию, и лавина не образуется. Снегонакопление, при котором возможен сход лавины, составляет 30 см при свежем снеге и 70 см при старом. Критическая интенсивность снегопада должна быть 2−3 см/ч. Чтобы лавина начала двигаться и набрала скорость, длина открытого склона должна составлять от 100 до 500 м. Дальность выброса снежной лавины зависит от высоты падения и составляет для высоты 500−1000 м, для высоты 1000- 2500 м.

Первым поражающим фактором лавины является давление (удар) движущейся массы снега, а параметром — его величина, которая может достигать 2000 кНа (20 кгс/см2). Сила удара зависит от объема лавины и ее скорости, в среднем составляющей 10−20 м/с. Максимальная скорость может достигать 100 м/с и более. Вторым поражающим фактором является предлавинная воздушная волна, ее параметром — величина избыточного давления, которая также может вызывать существенные разрушения.

Природные пожары. Леса России по загораемости можно разделить на три основные группы:

• • наибольшей загораемости — хвойные молодняки, сосняки с наличием соснового подростка;
• • умеренной загораемости — сосняки, ельники, кедровники;
• • трудно загорающиеся — березняки, осинники, ольховники и леса из деревьев других лиственных пород.

Природные (ландшафтные) пожары — это неконтролируемое, вне специального очага, горение в лесу, степи, на торфяниках (иод землей), представляющее опасность для жизни и здоровья людей, наносящее материальный ущерб и ущерб окружающей природной среде. В 90% случаев они возникают из-за человеческого фактора и только в 10% - по другим причинам (самовозгорание, молния).

Лесные пожары бывают низовыми и верховыми. Низовые пожары составляют примерно 90% всех лесных пожаров.

При них горят надпочвенный слой, подлесок, кустарник. Высота пламени составляет 2−3 м при скорости распространения 0,1−1,0 км/ч. При верховых пожарах деревья горят по всей высоте, огонь охватывает кроны. Устойчивый верховой пожар распространяется со скоростью 3−10 км/ч. Лесной пожар площадью 2 км² и более считается крупным. Температура на кромке лесного пожара составляет порядка 900Х. Лесные верховые пожары могут перерасти в огневые штормы, когда окружающий воздух с ураганной скоростью засасывается к центру пожара, а высокая температура и пламя большой высоты уничтожают все по пути движения пожара.

Степные (полевые) пожары возникают на открытой местности при наличии сухой травы или созревших хлебов. Они носят сезонный характер. Скорость распространения степных пожаров составляет 20−30 км/ч.

Торфяные (подземные) пожары возникают как продолжение низовых лесных пожаров и распространяются по торфяному слою на глубину 50 см и более. Горение идет медленно (0,1−0,5 м/мин) почти без доступа воздуха с выделением большого количества дыма и образованием пустот (прогаров).

Подробно эти и другие виды природных пожаров были рассмотрены в гл. 6.

Поражающими факторами природных пожаров являются тепловое излучение (параметр — величина теплового потока) и токсичные продукты горения (параметр — их концентрация). В большинстве случаев ЧС, вызванные природными пожарами, сопровождаются нанесением большого материального ущерба и ущерба окружающей природной среде. При этом гибнут работники лесного хозяйства и пожарные. Материальный ущерб, например, при лесных пожарах включает: непосредственно выгоревший лес; сгоревшие запасы заготовленной, но не вывезенной древесины; сгоревшую технику лесного хозяйства и др. Ущерб окружающей природной среде включает непосредственное уничтожение леса и сильное задымление (особенно при торфяных пожарах).

Инфекционные заболевания людей, сельскохозяйственных животных и растений. Поражающим фактором является патогенное (болезнетворное) действие инфекционных микроорганизмов на организм человека, животного или растения. Патогенность проявляется в способности инфекционного микроорганизма размножаться в тканях микроорганизма и, преодолевая его защитные функции, вызывать заболевание.

Для возникновения инфекционного заболевания необходимо, чтобы патогенный микроб проник в восприимчивый организм в достаточном количестве. Пути распространения инфекции весьма разнообразны: через предметы быта и ухода за больными; по воздуху; через воду и пищевые продукты; при различных инфекциях. Переносчиками инфекционных заболеваний являются также насекомые и грызуны.

Массовое распространение одного инфекционного заболевания на значительной территории (города, области, государства) называется эпидемией. Место нахождения источника инфекции и территория, в пределах которой возбудитель может передаваться окружающим, называются эпидемическим очагом. Необычно обширная эпидемия, охватывающая большое число людей на территории, обычно выходящей за границы одного государства, называется пандемией.

Чтобы правильно понять закономерности возникновения и течения эпидемического процесса, следует учитывать роль природных и социальных факторов. Многие животные — переносчики инфекционных заболеваний — обитают только в определенных климатических зонах, с чем тесно связано, например распространение чумы в пустынно-степных районах, туляремии — в поймах рек и озер, клещевого энцефалита — в тайге и т. д. В зависимости от времени года меняется образ жизни животных. С наступлением холодов некоторые грызуны впадают в спячку, поэтому эпидемический процесс прекращается и возобновляется только с наступлением весенне-летнего сезона.

Еще более отчетливо проявляется влияние природных условий на пути распространения инфекции. Полное прекращение активности насекомых и клещей с наступлением холодов или периода дождей в тропических зонах приводит к прекращению или резкому снижению заболеваемости людей. В последние годы появилось инфекционное заболевание птиц (птичий грипп). Его интенсивность повышается с началом перелета диких птиц — весной.

Социальный фактор также влияет на возникновение, течение и ликвидацию эпидемических процессов. В истории человечества есть много примеров, свидетельствующих о связи эпидемий с социальными потрясениями (войнами, голодом, холодом, безработицей и т. д.).

Чрезвычайные ситуации, вызванные инфекционными заболеваниями людей, сельскохозяйственных животных и растений характеризуются теми же показателями, что и ЧС природного и техногенного характера: количеством пострадавших (в том числе погибших), материальным ущербом, зонами распространения. Истории известны многочисленные пандемии, сопровождавшиеся гибелью миллионов людей.

Несмотря на научно-технический прогресс и экономический рост, защищенность людей и материальной сферы от опасных природных явлений систематически снижается. Основные причины, обуславливающие рост числа и тяжести последствий ЧС природного характера, следующие.

• 1. Усиление аномальности изменений отдельных параметров биосферы, атмосферы, гидросферы и литосферы.
• 2. Снижение предсказуемости опасных природных явлений.
• 3. Повышение степени урбанизации территорий, размещение объектов хозяйственной деятельности и населенных пунктов в зонах повышенной природной опасности.
• 4. Социально-экономические проблемы населения, обуславливающие недостаточный уровень защищенности от ЧС природного характера.

• [1] См.: Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций: учеб. пособие для органов РСЧС / под общ. ред. Ю. Л. Воробьева. М.: КРУК, 2002.
• [2] См.: Безопасность жизнедеятельности. Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях.