Природные опасности и стихийные бедствия

1. ПРИРОДНЫЕ ОПАСНОСТИ И СТИХИЙНЫЕ БЕДСТВИЯ

История развития земной цивилизации неразрывно связана со стихийными бедствиями и катастрофами. Одни из них были причиной заката цивилизации и государств, другие послужили толчком в развитии народов и регионов. Крупномасштабные чрезвычайные ситуации приводили к гибели экономических и политических систем, пересмотру вопросов взаимодействия человека и природы, человека и техники, людей между собой.

1.1 Виды чрезвычайных ситуаций природного характера и их характеристика

Природная чрезвычайная ситуация — обстановка на определённой территории или акватории, сложившаяся в результате возникновения источника природной чрезвычайной ситуации, который может повлечь или повлёк за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей и (или) окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей. Природные чрезвычайные ситуации различают по характеру источника и по масштабам.

Источник природной чрезвычайной ситуации — опасное природное явление или процесс, в результате которого на определённой территории или акватории произошла или может произойти чрезвычайная ситуация.

Причиной опасного природного явления или процесса может быть: землетрясение, вулканическое извержение, оползень, обвал, сель, карст, просадка в лессовых грунтах, эрозия, цунами, лавина, наводнение, подтопление, затор, штормовой нагон воды, сильный ветер, смерч, пыльная буря, суховей, сильные осадки, засуха, заморозки, туман, гроза, природный пожар. Наибольшее число чрезвычайных ситуаций природного происхождения обусловлено:

ЧС природного характера, катастрофы и аварии частые явления в нашей стране. Каждый год в том или ином регионе происходят сильные разливы рек, затапливаются значительные территории. Большие бедствия приносят людям селевые потоки. Они разрушают населённые пункты, жильё и промышленные здания, железнодорожные пути, шоссейные дороги и гидротехнические сооружения. Многие горные районы подвержены оползням и обвалам. Разрушения приносят снегопады и сходы лавин в горных районах. Над большими пространствами проносятся ураганы, ливни, смерчи, снежные и пылевые бури. Одним из наиболее опасных и мощных стихийных бедствий являются землетрясения. Внезапность, огромная разрушительная сила колебаний земной поверхности приводят к уничтожению материальных ценностей, человеческим жертвам. Почти ежегодно массовый характер принимают лесные пожары, особенно в Забайкалье и на Дальнем Востоке.

Каждое стихийное бедствие имеет свою физическую сущность, свои, только ему присущие, причины возникновения, движущие силы, характер и стадии развития, свои особенности воздействия на окружающую среду.

Несмотря на резкие отличия стихийных бедствий друг от друга, им присущи и общие черты — большой пространственный размах, значительное влияние на окружающую среду, сильное психологическое воздействие на человека. Знание причин возникновения и характера ЧС позволяет:

предотвратить некоторые из них или ослабить силу их разрушительного воздействия;

заблаговременным принятием соответствующих мер конкретно и действенно осуществить меры по ликвидации последствий;

определить правильное, разумное поведение населения.

В борьбе с чрезвычайными ситуациями большое значение имеет проведение предупредительных работ в целях предотвращения или значительного уменьшения размеров ущерба от стихийного бедствия, а также получение необходимой информации. Крупные природные катастрофы, как время их наступления, так и масштабы, трудно предсказуемы.

Внезапные эндогенные и экзогенные процессы на земле оказывают существенное влияние на природные катастрофы.

Экзогенные процессы происходят на поверхности Земли, а эндогенные процессы — глубинные процессы, источники которых находятся в недрах планеты. Извне воздействуют на Землю силы притяжения Луны и Солнца. Сила притяжения других небесных тел очень мала.

Экзогенные силы разрушают, преобразуют земную кору, переносят рыхлые и растворимые продукты разрушения, осуществляемого водой, ветром, ледниками. Разрушительные действия экзогенных процессов нежелательны и опасны для человека. К таким опасным явлениям относятся, например, селегрязекаменные потоки. Опасны и оползни, которые тоже приводят к разрушению различных построек, нанося ущерб хозяйству, унося жизни людей. Среди экзогенных процессов необходимо отметить и выветривание, которое приводит к выравниванию рельефа.

Эндогенные процессы поднимают отдельные участки земной коры и способствуют образованию крупных форм рельефа — мегаформ и макроформ. Главный источник энергии эндогенных процессов — внутренняя теплота в недрах Земли. Эти процессы вызывают движение магмы, вулканическую деятельность, землетрясения, медленные колебания земной коры.

1.2 Классификация чрезвычайных ситуаций природного характера

Воздействия ЧС природного характера на объекты и окружающую природную среду различаются по характеру в зависимости от физической сути природного явления, длительности и площади воздействия, а по величине наносимых потерь — также от предсказуемости.

По форме воздействия на объекты ЧС природного характера могут быть разрушительными, парализующими (например, останавливающими движение транспорта и т. п.) и истощающими (снижающими урожай, плодородие почв, запасы воды и других природных ресурсов). По этому признаку они подразделены условно, поскольку форма и масштабы воздействия зависят также от типа и месторасположения затронутого объекта или территории. Например, наводнение может быть разрушительным для города и селения, парализующим для автомобильных и железных дорог и истощающим для урожая.

Наибольшую практическую ценность имеет классификация ЧС по характеру лежащих в её основе базовых явлений и процессов (например, явления в литосфере), типам (например, геофизические опасные явления) и видам (например, землетрясение) с одновременным учётом общего характера последствий (табл. 1.1).

Таблица 1.1 — Классификация ЧС природного характера

Важной является также классификация, построенная по масштабу распространения чрезвычайных событий.

Каждому виду ЧС свойственна своя скорость распространения опасности, являющаяся важной составляющей интенсивности протекания чрезвычайного события и характеризующая степень внезапности воздействия поражающих факторов. С этой точки зрения такие события можно подразделить на: внезапные (землетрясения и т. д.); с быстро распространяющейся опасностью (пожары, гидродинамические аварии с образованием волн прорыва и др.); с умеренно распространяющейся опасностью (извержения вулканов, половодья и др.); с медленно распространяющейся опасностью (засухи, эпидемии, экологические отклонения и т. п.).

1.3 Ущерб от чрезвычайных ситуаций природного характера

Большинство стихийных бедствий приходится на территории, занятые земледелием и промышленностью и, при этом, наиболее плотно заселенные. Сильные ветры (ураганы, тайфуны, смерчи и т. п.) ответственны за 36% общего числа стихийных бедствий, землетрясения и извержения вулканов — за 35%, не связанные с ураганами наводнения — за 22%, другие виды неблагоприятных опасных явлений (НОЯ) вместе — за 7% общего числа стихийных бедствий. Территория России подвержена воздействию практически всего спектра опасных природных явлений и процессов, геологического и гидрологического происхождения. Суммарный ежегодный социально-экономический ущерб от развития наиболее опасных природных процессов в России по экспертным оценкам Российской Академии Наук составляет 110−140 трлн рублей.

По размеру разового ущерба воздействия неблагоприятные и опасные природные явления изменяются от мелких рассеянных воздействий до создающих стихийные бедствия. Примеры рассеянных — удары молний, укусы ядовитых насекомых и пресмыкающихся, аварии автомобилей из-за плохих погодных условий и т. д.; они вызывают каждый раз малочисленные, но, в масштабе государства, значительные потери.

Стихийное бедствие может быть определено как событие, значительно нарушающее обычную жизнедеятельность населения, работу объектов экономики и вызывающее существенные жертвы или экономический ущерб. Пример поселка Нефтегорск, который был полностью разрушен в результате землетрясения, где погибло более 2000 человек подтверждает это положение. Поэтому в основных понятиях Закона РФ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» от 11 ноября 1994 г. принят термин «чрезвычайная ситуация» (ЧС), когда речь идет именно об измерении потерь. Принятая в России типизация ЧС по видам и нижнему пределу потерь приведена выше в соответствии с Положением «О классификации ЧС природного и техногенного характера».

Измерения социально-экономических эффектов ЧС природного характера разнообразны в зависимости от интересов измеряющего. Эти эффекты делятся на заблаговременные затраты для предотвращения потерь и непредотвращённые потери. Непредвиденные потери (ущерб) измеряются в абсолютных и относительных показателях. Мерой абсолютных потерь служат число жертв, разрушенных зданий, уничтоженного урожая и т. п. в натуральных или денежных показателях. Относительные потери измеряются в долях утраченного от целого, например, в процентах от валового национального продукта, от среднего многолетнего урожая, от начальной стоимости материальных средств. Такое измерение позволяет оценить тяжесть и восполнимость потерь.

1.4 Общая оценка и прогноз природного риска в России

Размеры и географическое положение Российской Федерации предопределяют большое разнообразие на ее территории и акватории чрезвычайных ситуаций. Здесь присутствуют почти все виды ЧС.

Характерными отличиями обстановки в РФ от других стран являются:

Повсеместная распространенность чрезвычайных ситуаций, связанных с холодными и снежными зимами, создающих относительно высокое «сопротивление» природной среды развитию хозяйства (повышенные материальные затраты на освоение природных ресурсов, эксплуатации городов, населенных пунктов, дорог и других коммуникаций, риск огромных потерь в случаях возникновения ЧС при авариях в системе теплоснабжения и т. п.). Например, в городе Норильске в декабре-январе 1994;1995 гг. остро стоял вопрос о возможной эвакуации нескольких тысяч жителей города в связи с тем, что вышла из строя отопительная система города, и температура воздуха составила -47°С;

Относительно малая поверхность территории и незначительная часть населения наиболее подвержена разрушительным видам чрезвычайных ситуаций природного характера (землетрясений, ураганов, цунами и пр.). Исторически сложившаяся полоса основного населения людей от европейской части РФ по югу Сибири до Дальнего Востока приблизительно совпадает с зоной наименьшего фона природных опасностей;

Высокая научная и нормативная обеспеченность мер снижения природного риска, обеспечивающего сокращение ущерба от стихийных бедствий в РФ.

Основные виды причин природных ЧС по регионам в порядке повторяемости представляются следующие:

Оценка повторяемости природных ЧС разной тяжести позволяет районировать территорию страны по риску возникновения того или иного стихийного явления. При районировании необходимо принимать во внимание следующие факторы:

длительность опыта природопользования (наблюдений) по данной территории, обеспечивающего естественный выбор наилучших местоположений городов, дорог, наиболее подходящих условий для жизни, режимов работы, технологий и т. д.;

плотность населения, долю используемой территории, т. е. определение худших по природному риску участков территории, освоение которых происходит в последнюю очередь и повышает среднюю величину риска;

определение технологической сложности производства и коммуникаций. С повышением их сложности повторяемость техногенно-природных ЧС может возрастать в геометрической прогрессии.

Тяжесть ЧС может иметь прямую зависимость от меры насыщения производства опасными технологиями и веществами и воздействия на них природных стихийных явлений. На примере землетрясения в Армении 7 декабря 1988 г. можно провести анализ суммарных воздействий на людей и коммуникации г. Ленинакана. В городе были выведены из строя все 4 водопровода, все 4 водозабора артезианских скважин, полностью канализационно-очистные сооружения, 215 км канализационных сетей, 190 км тепловых сетей, 49 котельных получили повреждения, 12 котельных были разрушены полностью, разрушено 6 газовых распределительных, 158 км газопровода и т. д.

Целью применения мер защиты (критерием приемлемого уровня природного риска) является минимизация суммы затрат на защиту и снижение вероятного размера ущерба. В учебнике Баринова А. В. с соавт. приводятся следующие меры (табл. 1.2).

Таблица 1.2 — Типы мер снижения природного и природно-техногенного риска

В целом же наметились контуры единой системы управления природным и другим риском, включающей:

учет общего поля природных опасностей и минимизацию риска путем оптимального размещения проектируемых объектов на этапе генерального планирования и составления схем районной планировки (табл. 1.2, меры типов 1 и 2);

введение

мер снижения риска для существующих ТКНХ (территориальный комплекс населения и хозяйства), с обоснованием этих мер в виде схем инженерной защиты территорий городов, промышленных предприятий и т. п., а также территориальных комплексных схем охраны природы (табл. 1.2, меры типа 3, 5, 6, 8, 14);

для отдельных объектов, существующих или проектируемых в опасных зонах, — введение отвечающих нормативам мер снижения риска, выполняемое на этапах проектирования или оперативного обслуживания (табл. 1.2, меры типов 10 и др.),

на случай неизбежных ЧС — заблаговременная подготовка оптимального реагирования на них (табл. 1.2, меры типа 7).

Более общая причина роста всевозможных ЧС, бедствий и катастроф — отсутствие концепции безопасного социально-экологического развития и, соответственно, приемлемого уровня риска всех видов.

Среди последствий ЧС наиболее значимыми могут оказаться потери не столько материальные, сколько экологические, вызванные аварийными выбросами веществ, влияющих на здоровье людей. Для будущего страны опасен рост числа детей с генетическими пороками.

Тяжесть ЧС логично оценивать по восстановимости потерь и вероятным срокам восстановления нормального состояния ТКНХ. Природный (как техногенный и экологический) риск предстает в этом свете как помеха физическому, психологическому и социальному благополучию, удовлетворению основных потребностей человека. Как только риск природных и иных ЧС будет снижен до приемлемого уровня, ослабеют причины наблюдающегося в России социально-экологического кризиса:

загрязнение среды обитания, влияющее на здоровье человека и угрожающее ему генетическим вырождением;

истощение природных ресурсов, несущее голод для населения и промышленности;

деградация биосферы под чрезмерной антропогенной нагрузкой, ведущая к резкому изменению климата, газового состава атмосферы и других параметров среды обитания всего живого на планете;

морально-этическая деградация этносов, которая чревата потерей общепринятых правил поведения, распадом структуры общества.

Контрольные вопросы

1. Краткая характеристика природных стихийных явлений.

2. Классификация чрезвычайных ситуаций по характеру лежащих в её основе базовых явлений и процессов.

3. Классификация чрезвычайных ситуаций в зависимости от вида и нижнего предела потерь.

4. Прогноз уровня природных чрезвычайных ситуаций.

5. Меры защиты, применяемые для снижения уровня природного риска.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

2.1 Литосферные опасности

2.1.1 Землетрясения

Землетрясения — подземные удары (толчки) и колебания поверхности земли, вызванные процессами высвобождения энергии внутри неё (главным образом тектоническими). По своим разрушительным последствиям землетрясения не имеют себе равных среди стихийных бедствий. Вся поверхность земного шара делится на несколько огромных частей земной коры, которые называются тектоническими плитами. Это: североамериканская, евроазиатская, африканская, южно-американская, тихоокеанская и атлантическая плиты. Тектонические плиты находятся в постоянном движении (могут раздвигаться, сдвигаться или скользить одна относительно другой), и оно составляет несколько сантиметров в год. Землетрясения являются результатом столкновения этих плит и сопровождаются изменениями поверхности земли в виде складок, трещин и т. п., которые могут простираться на большое расстояние. Районы, расположенные вблизи границ тектонических плит, в наибольшей степени подвержены землетрясениям. Иногда случаются землетрясения во внутренних частях плит — так называемые внутриплитовые землетрясения.

Рис. 2.1 — Эпицентры землетрясений 1963;1998 гг.

Землетрясения могут возникать и по другим причинам. Одной из таких причин является вулканическая деятельность (в местах, где раздвигаются тектонические плиты). Другой причиной является обрушение кровли шахт или подземных пустот с образованием упругих волн. Землетрясения, возникающие при развитии крупных оползней, называют обвальными. Кроме того, землетрясения могут вызываться и инженерной деятельностью человека (заполнение водохранилищ, закачка воды в скважины, образование подземных полостей вследствие добычи полезных ископаемых).

Среднее число землетрясений, происходящих ежегодно на земном шаре, приведено в табл. 2.1.

Таблица 2.1 — Среднее число землетрясений, происходящих ежегодно на земном шаре

Опасные последствия землетрясений разделяются на природные и связанные с деятельностью человека. К природным относятся: сотрясение грунта, нарушение грунта (трещины и смещения), оползни, лавины, сели, разжижение грунта, оседания, цунами, сейши.

К последствиям землетрясений, связанным с деятельностью человека относятся: разрушение или обрушение зданий, мостов и других сооружений; наводнения при прорывах плотин и водопроводов; пожары при повреждениях нефтехранилищ и разрывах газопроводов; повреждение транспортных средств, коммуникаций, линий энергои водоснабжения, а также канализационных труб; радиоактивные утечки при повреждении ядерных реакторов.

Рис. 2.2 — Последствия землетрясения в Японии 2011 г.

Область возникновения подземного удара — очаг землетрясения — представляет собой некоторый объём в толще земли, в пределах которого происходит процесс высвобождения накапливающейся длительное время энергии. В центре очага выделяется точка, именуемая гипоцентром. Проекция гипоцентра на поверхность земли — эпицентр.

Рис. 2.3 — C — гипоцентр землетрясения, E — эпицентр, DEF — сейсмическая волна под поверхностью, ML — область распространения сейсмической волны на поверхности Сильные землетрясения всегда сопровождаются многочисленными афтершоками. Их количество и интенсивность со временем уменьшаются, а продолжительность проявления может длиться месяцами. Особенно велика вероятность сильных афтершоков в первые часы после главного толчка. Известно много случаев, когда поврежденные главным ударом здания рушились именно при повторных, менее сильных толчках. Афтершоки представляют угрозу при проведении спасательных работ.

Почти симметричны афтершокам форшомки. Отличие состоит в том, что иногда большое землетрясение порождает малые (афтершоки), а иногда, наоборот, малое землетрясение (форшок) порождает большое (главный удар), который, в свою очередь, порождает меньшие землетрясения (афтершоки).

Одной из главных характеристик землетрясения является энергия, излучаемая при сейсмическом толчке в форме упругих волн. Энергия сейсмических волн или магнитуда может составлять до сотен тысяч миллионов КВт/час (1020). Немецкий учёный Рихтер для характеристики энергии землетрясения в качестве эталона (точки отсчёта) предложил принять такую энергию, при которой на расстоянии 100 км от эпицентра стрелка сейсмографа стандартного типа отклоняется на 1 мкм, т. е. энергия землетрясения определяется как десятичный логарифм отношения амплитуды сейсмических волн замеренных на каком-либо расстоянии от эпицентра, к эталону. Изменение отношения на 10 соответствует изменению значения интенсивности колебания грунта на поверхности земли на 1 балл. Например, амплитуда землетрясения равна 300 000, эталон равен 10. По шкале Рихтера амплитуда землетрясения составит: 300 000: 10 = log 30 000 = 4,48.

Наивысший балл по шкале Рихтера — 10.

Разрушительная способность землетрясения зависит от его магнитуды и от глубины очага и характеризуется в условных баллах интенсивности. В ряде Европейских стран используется 12-балльная шкала MSK (авторы: Медведев, Спонхевер, Карник), которая характеризует силу землетрясения в соответствии с его последствиями. Эта шкала учитывает не только энергию землетрясения, но и особенности разрушений, в отличие от шкалы Рихтера, и используется с 1964 г. В России принята 12-бальная Международная сейсмическая шкала интенсивности МSК-64 (шкала Меркалли), описывающая результат землетрясения в его эпицентре.

Таблица 2.2 — Последствия землетрясений в зависимости от интенсивности (по международной шкале Меркалли)

Статистика чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации последних лет показывает, что доля землетрясений в ЧС составляет 8%. Территория России, подверженная землетрясениям с интенсивностью более 7 баллов, составляет 20%, около 6% территории занимают особенно опасные 8−9 — балльные зоны (Камчатка, Сахалин, Северный Кавказ, Прибайкалье и Якутия). Более 20 млн россиян проживают в зонах возможных разрушительных землетрясений.

Количество человеческих жертв при землетрясениях зависит от ряда факторов. К числу таких факторов относятся: время начала землетрясения, магнитуда, глубина очага, удаление от населенных пунктов, тип построек и их качество, наличие в зоне землетрясения взрывои пожароопасных объектов, водохранилищ и плотин и т. п. Основная причина гибели людей — обрушение зданий, что приводит к различным последствиям, определяющихся интенсивностью землетрясений.

Методы прогноза землетрясений и оценка их последствий.

Тщательный анализ имеющихся данных позволяет предвидеть, в каких районах, и с какой силой могут проявляться землетрясения в будущем. В этом заключается сущность проблемы сейсмического районирования России, на основании которого составляются специальные инструкции и правила, регулирующие сейсмостойкое строительство. Мероприятия по сохранению зданий от разрушений при подземных толчках заключаются в обеспечении высокого качества строительства, в укреплении стен поэтажными железобетонными поясами, по ограничению этажности, по упрощению плана здания с приближением его к изометрическим формам и др. Карта сейсмического районирования, составленная Геофизическим институтом Академии наук РФ, одобрена Советом по сейсмологии при Президиуме Академии наук РФ и утверждена Правительством РФ в качестве официального документа, по которому устанавливается исходная цифра сейсмической балльности для всех населенных пунктов сейсмических районов РФ. Согласно этой карте, различные сейсмические зоны занимают соответствующие площади (табл. 2.3).

Таблица 2.3 — Карта сейсмического районирования

Проблема прогноза землетрясений состоит в последовательном уточнении места и времени, в пределах которых следует ожидать разрушительные землетрясения той или иной энергии.

Различают несколько стадий прогноза: на годы (долгосрочный прогноз); на месяцы (среднесрочный прогноз); на неделю и меньше (краткосрочный прогноз); на дни и часы (непосредственный прогноз).

На территории страны развернута Единая система сейсмических наблюдений (ЕССН), включающая в себя сеть сейсмических станций, расположенных в разных точках страны, и вычислительные обрабатывающие центры, которая предназначена, в основном, для проведения долгосрочного прогноза. На территории Российской Федерации и бывших союзных республик работает Среднеазиатский региональный центр прогноза землетрясений, созданный на базе Института сейсмостойкого строительства и сейсмологии АН Таджикистана. Действует Кавказский региональный центр прогноза землетрясений в Тбилиси. Проводятся исследования в территориальном центре прогноза на Камчатке.

Со среднесрочным прогнозом дело обстоит сложнее. Здесь счет идет уже на недели, для передачи и обработки данных дорог каждый день, и поэтому необходима автоматизированная система прогноза землетрясений. Элементы такой системы имеются в ряде регионов нашей страны.

С краткосрочным прогнозом положение тяжелое. Счет в таком прогнозе идет на дни и часы. Передачу данных надо вести в реальном времени. Это значит, что данные регистрации должны поступать в центр прогноза прямо после их получения на наблюдательных пунктах. В настоящее время системы краткосрочного прогноза не созданы, однако технические средства для создания подобной системы у человека имеются.

Отсутствует также в нашей стране и за рубежом система осуществления непосредственного прогноза.

Методы прогноза землетрясений основываются на наблюдении аномалий геофизических полей, измерении значений этих аномалий и обработки полученных данных. Соответственно различают несколько методов прогноза землетрясений.

Метод оценки сейсмической активности. Месторасположение и число толчков различной магнитуды может служить важным индикатором приближающегося сильного землетрясения. Часто сильное землетрясение сопровождается большим числом слабых толчков. Выявление и подсчет землетрясений требует большого числа сейсмографов и соответствующих устройств для обработки данных.

Метод измерения движения земной коры. Географические съемки с помощью триангуляционной сети на поверхности Земли и наблюдения со спутников из космоса могут выявить крупномасштабные деформации поверхности Земли. На поверхности Земли проводится точная съемка с помощью лазерных источников света. Повторные съемки требуют больших затрат времени и средств, поэтому измерения производят один раз в несколько лет.

Метод выявления опускания и поднятия участков земной коры. Вертикальные движения поверхности Земли можно измерить с помощью точных нивелировок на суше или море, мореографов в море. Поднятие и опускание участков земной коры может свидетельствовать о возможности наступления сильного землетрясения.

Метод измерения наклонов поверхности. Для измерения вариаций угла наклона земной поверхности используются специальные приборы — наклономеры. Сеть наклономеров устанавливают около разломов на глубине 1−2 м и ниже поверхности земли, измерения указывают на изменения наклонов незадолго до возникновения землетрясений.

Метод измерения деформации горных пород. Для измерения деформаций горных пород бурят скважину и устанавливают в ней деформографы, фиксирующие величину относительного смещения двух точек.

Метод определения уровня воды в колодцах и скважинах. Уровень грунтовых вод перед землетрясением часто повышается или понижается из-за изменений напряженного состояния горных пород. Уровень воды в скважинах вблизи эпицентра часто испытывает стабильные изменения: в одних скважинах он становится выше, в других — ниже.

Метод оценки изменения скорости сейсмических волн. Скорость сейсмических волн зависит от напряженного состояния горных пород, через которые волны распространяются, а также от содержания воды и других физических характеристик. При землетрясениях образуются различные типы сейсмических волн. Наибольший интерес среди этих волн представляют продольная P и поперечная S волны. Установлено, что перед сильным землетрясением наблюдается резкое уменьшение отношения скоростей волн P и S, что может явиться признаком, подтверждающим возможность землетрясения.

Метод регистрации изменения геомагнитного поля. Земное магнитное поле может испытывать локальные изменения из-за деформации горных пород и движений земной коры. С целью измерения малых вариаций магнитного поля используют специальные приборы — магнитометры.

Метод регистрации изменения земного электросопротивления. Одной из причин изменения электросопротивления горных пород может явиться изменение напряженности горных пород и содержания воды в земле, что, в свою очередь, может быть связано с возможностью возникновения землетрясения. Измерения электросопротивления проводятся с помощью электродов, помещаемых в почву на расстоянии нескольких километров друг от друга. При этом измеряется электрическое сопротивление толщи земли между ними.

Метод определения содержания радона в подземных водах. Радон — это радиоактивный газ, присутствующий в грунтовых водах и в воде скважин. Период полураспада его равен 38 суткам, радон постоянно выделяется из земли в атмосферу. Перед землетрясением происходит резкое изменение количества радона, выделяющегося из воды глубоких скважин.

Метод наблюдения за необычным поведением животных, птиц, рыб. Необычное поведение многих живых существ объясняется тем, что они гораздо более чувствительны к звукам и вибрациям, чем человек.

Для принятия решения по ликвидации последствий землетрясений важно умение оценить эти последствия.

Существует несколько способов оценки последствий землетрясений. Их основу составляют использование карт сейсмического районирования, на которых выявлены очаги будущих землетрясений, построение для этих очагов моделей изосейст (т.е. линий равной балльности) и оценка вероятностей разрушения зданий различных типов, попадающих в область действия землетрясения. Оценку последствий землетрясений для региона рассматривают в виде суммарного ущерба всех землетрясений в течение заданного интервала времени. Методика получения данных оценок разработана в ИФЗ АН РФ. Данные оценки получены в виде величин сейсмического риска за интервал времени 20−25 лет. Методика основана на том, что землетрясения представляют собой случайный поток Пуассона, не учитывает ущерб от повторных толчков (афтершоков) и представляет интерес для долгосрочного прогнозирования ущерба от землетрясений.

Рекомендации населению по поведению при землетрясении Существенной особенностью стихийного бедствия — землетрясения является то, что поражающее воздействие на людей, разрушение жилых домов, производственных зданий, сооружений и других народнохозяйственных объектов происходит в короткие сроки — считанные десятки секунд. При этом очень редко причиной человеческих жертв бывает непосредственное движение (колебание) почвы. Большинство жертв является результатом падения предметов, стекол, камней, стен и т. д., когда сильные колебания сотрясают, разрушают здания, сооружения.

Основными причинами несчастных случаев при землетрясениях являются:

падение кирпичей, дымовых труб, карнизов, балконов, лепных украшений, облицовочных плит, рам, осветительных установок, обрушение частей здания;

падение (особенно с верхних этажей) битых стекол;

зависание и падение на проезжую часть улицы разорванных электропроводов;

падение тяжелых предметов в квартире;

пожары, вызванные утечкой газа из поврежденных труб и замыканием электролиний;

неконтролируемые действия людей в результате паники и др.

Относительно слабые землетрясения (до 5 баллов) не причиняют ущерба. Если начинаются 8−9-балльные толчки, то до того времени, когда последуют самые сильные колебания и возникает опасность разрушения здания, пройдет 15−20 с. Наиболее сильные колебания длятся несколько десятков секунд, расшатывая здания. Затем колебания идут на убыль в течение 30 с или более.

После сильной раскачки и толчков здание может начать разрушаться (падение отдельных плит перекрытия или блоков капитальных стен), в этом случае попытка покинуть здание может быть менее рискованной, чем пребывание внутри здания.

В сейсмоопасных районах с целью уменьшения числа травм и человеческих жертв необходимо заблаговременно:

наметить план действий в чрезвычайной обстановке и договориться о месте сбора семьи после землетрясения, составить список телефонов, чтобы можно было вызвать противопожарную, медицинскую помощь, милицию или представителей МЧС РФ;

определить путь движения с учётом малого запаса времени до наибольших колебаний и толчков. Землетрясение может случиться ночью, при этом двери и проходы будут местами скопления людей, что может помешать быстрому выходу из здания. В этом случае для эвакуации необходимо использовать окна первого этажа;

определить безопасные места, где можно переждать толчки. Это могут быть — проёмы капитальных внутренних стен; углы, образованные капитальными внутренними стенами; места у капитальных внутренних стен, у колонн и под балками каркаса. Наиболее опасными местами в зданиях во время землетрясения являются большие застеклённые проёмы наружных и внутренних стен, угловые комнаты, особенно последних этажей, лифты;

проверять состояние электропроводки, водопроводных и газовых труб. Все взрослые члены семьи должны быть обучены отключению электричества, газа и воды в квартире, подъезде, доме, а также оказанию первой медицинской помощи, прежде всего, при травмах;

подготовить самые необходимые вещи (предметы) и хранить их в месте, известном членам семьи (радиоприемник на батарейках; запас консервированных продуктов и питьевой воды из расчета на 3−5 сут.; аптечку первой медицинской помощи с двойным запасом перевязочных материалов и с набором лекарств, необходимых хронически больным членам семьи; переносной электрический фонарь, ведро с песком, огнетушитель автомобильный);

подготовить документы и хранить их в одном легкодоступном месте недалеко от входа в квартиру. Там же хранить рюкзак, в котором должны быть фонарь, топорик (секач), спички, немного еды, аптечка, свечи, запасная одежда и обувь (по сезону) в расчете на всю семью; при наличии гаража или садового домика их можно использовать как убежища в первые дни после землетрясения. При этом менее надежными являются постройки, расположенные на оползневых склонах;

прочно прикрепить к стенам или к полу шкафы, этажерки, стеллажи; мебель разместить так, чтобы она не могла упасть на спальные места, перекрыть выходы из комнат, загородить двери; тяжелые вещи, лежащие на полках или на мебели, прочно закрепить или переместить вниз;

проверить отсутствие полок над спальными местами, входными дверями, плитами, раковинами, унитазами; закрыть переднюю часть полок с посудой, надежно закрепить люстры и люминесцентные светильники;

проверить, что емкости с легковоспламеняющимися веществами и едкими жидкостями содержатся надежно закупоренными и хранятся так, чтобы они не могли упасть и разбиться при колебании здания;

проводить тренировки (репетиции), продумать, как повысить безопасность детей, пожилых людей, инвалидов и больных;

Ликвидация последствий землетрясений Массовые разрушения жилых и общественных зданий на значительной территории, повреждение дорог, железнодорожных путей, выход из строя объектов энергообеспечения и коммунальных сетей, телефонной связи, гибель людей и животных вызывают необходимость решения ряда задач по ликвидации последствий землетрясений.

В ходе ликвидации последствий землетрясения можно выделить два основных этапа:

поисково-спасательных и других неотложных работ;

восстановление социально-экономического потенциала зоны бедствия.

Этап 1. В первые часы и сутки после землетрясения в кратчайшие сроки взять под жесткий контроль и организовать целенаправленную деятельность всех местных и прибывающих органов и сил в целях спасения людей, оказавшихся в завалах разрушенных зданий и сооружений. Для этого: восстановить нарушенное управление, оценить обстановку и масштабы последствий землетрясения, усилить комендантскую службу и охрану общественного порядка, изолировать от посторонних пострадавшие районы, создать группировку сил и организовать проведение поисково-спасательных и других неотложных работ, обеспечить минимально необходимые условия жизни населения в районе бедствия. При создании группировки сил учитывать необходимость проведения всего комплекса работ в возможно короткие сроки.

Этап 2. При ликвидации последствий землетрясений развертываются работы по экономическому и социальному восстановлению пострадавших районов: возобновление производственной деятельности промышленности и объектов инфраструктуры, обеспечение жизнедеятельности населения в пострадавших районах. Параллельно со строительно-монтажными работами, выполняются следующие работы:

разборка завалов и вывоз поврежденных конструкций и строительного мусора в отвалы;

санитарная очистка городов и населенных пунктов;

доставка вагон-домиков со станций разгрузки в назначенные места, сбор и сдача металлолома;

другие работы в интересах обеспечения жизнедеятельности населения.

2.1.2 Извержение вулканов

Вулкан (от лат. vulcanus — огонь, пламя), геологическое образование, возникающее над каналами и трещинами в земной коре, по которым на земную поверхность извергаются лава, пепел, горячие газы, пары воды и обломки горных пород.

Вулканы делятся в зависимости от степени вулканической активности на действующие, спящие, потухшие. Действующим вулканом принято считать вулкан, извергавшийся в исторический период времени или в голоцене. Понятие активный достаточно неточное, так как вулкан, имеющий действующие фумаролы, некоторые учёные относят к активным, а некоторые к потухшим. Спящими считаются недействующие вулканы, на которых возможны извержения, а потухшими — на которых они маловероятны.

Вместе с тем, среди вулканологов нет единого мнения, как определить активный вулкан. Период активности вулкана может продолжаться от нескольких месяцев до нескольких миллионов лет. Многие вулканы проявляли вулканическую активность несколько десятков тысяч лет назад, но в настоящее время не считаются действующими.

По форме различают центральные, извергающиеся из центрального выводного отверстия, и трещинные (линейные), аппараты которых имеют вид зияющих трещин или ряда небольших конусов.

По особенностям строения и типам извержения различают:

Щитовидные вулканы образуются в результате многократных выбросов жидкой лавы. Эта форма характерна для вулканов, извергающих базальтовую лаву низкой вязкости: она вытекает как из центрального кратера, так и из склонов вулкана. Лава равномерно растекается на многие километры. Как, например, на вулкане Мауна-Лоа на Гавайских островах, где она стекает прямо в океан.

Шлаковые конусы выбрасывают из своего жерла только такие неплотные вещества, как камни и пепел: самые крупные обломки скапливаются слоями вокруг кратера. Из-за этого вулкан с каждым извержением становится всё выше. Лёгкие частицы отлетают на более дальнее расстояние, что делает склоны пологими.

Стратовулканы, или «слоистые вулканы», периодически извергают лаву и пирокластическое вещество — смесь горячего газа, пепла и раскалённых камней. Поэтому отложения на их конусе чередуются. На склонах стратовулканов образуются ребристые коридоры из застывшей лавы, которые служат вулкану опорой.

Купольные вулканы образуются, когда гранитная, вязкая магма вздымается над краями кратера вулкана и лишь небольшое количество просачивается наружу, стекая по склонам. Магма закупоривает жерло вулкана, подобно пробке, которую накопившиеся под куполом газы буквально выбивают из жерла.

Основные части вулканического аппарата: магматический очаг (в земной коре или верхней мантии); жерло — выводной канал, по которому магма поднимается к поверхности; конус — возвышенность на поверхности Земли из продуктов выброса вулкана; кратер — углубление на поверхности конуса вулкана.

После извержений, когда активность вулкана либо прекращается навсегда, либо он «дремлет» в течение тысяч лет, на самом вулкане и его окрестностях сохраняются процессы, связанные с остыванием магматического очага и называемые поствулканическими. К ним относят фумаролы, термы, гейзеры.

Фумаромла — трещины и отверстия, располагающиеся в кратерах, на склонах и у подножия вулканов и служащие источниками горячих газов. В любых вулканических газах преобладает водяной пар, составляющий 95−98%. Второе место после водяного пара в составе вулканических газов занимает двуокись углерода (CO2); далее следуют газы, содержащие серу (S, SO2, SO3), хлористый водород (HСl) и другие менее распространенные газы типа фтористого водорода (HF), аммиака (NH3), окиси углерода (CO) и т. д. В Камеруне (Центральная Африка) находится влк. Ниос, в кратере которого расположено озеро. 21 августа 1986 г. жители деревень, раскинувшихся в окрестностях, услышали звук, напоминающий громкий хлопок. Через некоторое время газовое облако, вырвавшееся из воды кратерного озера и накрывшее территорию площадью около 25 км², стало причиной смерти более 1700 человек. Смертоносный газ оказался двуокисью углерода, выброшенной в атмосферу из еще не потухшего вулкана.

Темрмы — горячие источники, широко распространены в областях вулканизма. Воды бывают натриево-хлоридными, кислыми сульфатно-хлоридными, кислыми сульфатными, натриевои кальциево-бикарбонатными и другими. Нередко в термальных водах содержится много радиоактивных веществ, в частности радона. Не все термы связаны с вулканами, так как с глубиной температура увеличивается, и в районах с повышенным геотермическим градиентом циркулирующая атмосферная вода нагревается до высоких температур.

Гемйзер — источник, периодически выбрасывающий фонтаны горячей воды и пара. Вода, выбрасываемая гейзером, относительно чистая, слабо минерализованная. Деятельность гейзера характеризуется периодической повторяемостью покоя, наполнения котловинки водой, фонтанирования пароводяной смеси и интенсивных выбросов пара, постепенно сменяющихся спокойным их выделением, прекращением выделения пара и наступлением стадии покоя. Различают регулярные и нерегулярные гейзеры. У первых продолжительность цикла в целом и его отдельных стадий почти постоянна, у вторых — изменчива, у разных гейзеров продолжительность отдельных стадий измеряется минутами и десятками минут, стадия покоя длится от нескольких минут до нескольких часов или дней.

Вулканы причиняют огромный ущерб, особенно тогда, когда извержение происходит внезапно и не остается времени предостеречь и эвакуировать население. Раскаленная лава уничтожает все, что встречается на ее пути, вызывая пожары, ядовитые газы распространяются на большое расстояние, а пепел покрывает огромные пространства.

Вулканические извержения по своим последствиям опасны для людей, проживающих в близости к действующим вулканам. К числу наиболее опасных явлений относятся лавовые потоки, выпадения тефры, вулканические грязевые потоки, вулканические наводнения, палящая вулканическая туча и вулканические газы.

Лавовые потоки состоят из лавы — расплава горных пород, разогретых до температуры 900−1000 °С. В зависимости от состава горных пород лава может быть жидкой или вязкой. При извержении вулкана лава изливается из трещин в склоне вулкана, либо переливается через край кратера вулкана и стекает к его подножию. Лавовый поток передвигается тем быстрее, чем мощнее сам лавовый поток, больше уклон конуса вулкана и жиже лава. Диапазон скоростей лавовых потоков достаточно широк: от нескольких сантиметров в час до нескольких десятков километров в час. В отдельных случаях, скорость лавовых потоков может достигать 100 км/час. Чаще всего скорость движения не превышает 1 км/час. Лавовые потоки при смертоносных температурах представляют опасность лишь тогда, когда на их пути оказываются населенные пункты. Однако и в этом случае остается время на эвакуацию населения и проведение защитных мероприятий.